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1、1.1 1.1 能源和电能能源和电能1.21.2 火力发电厂火力发电厂1.3 1.3 水力发电厂水力发电厂1.4 1.4 核能发电厂核能发电厂第一章第一章 能源和发电能源和发电2021/9/152021/9/152 21.1 1.1 能源和电能能源和电能一、能源含义和分类一、能源含义和分类定义定义:能量的来源能量的来源按照获得的方法分类按照获得的方法分类:一次能源：直接由自然界采用的能源。如煤、石油、一次能源：直接由自然界采用的能源。如煤、石油、天然气等。天然气等。二次能源：由一次能源经加工转换而获得的另一种形二次能源：由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源。如电力、汽油、煤气等。态的能
2、源。如电力、汽油、煤气等。2021/9/152021/9/153 3v电是一种二次能源，是在各种发电厂内由其它能源电是一种二次能源，是在各种发电厂内由其它能源电是一种二次能源，是在各种发电厂内由其它能源电是一种二次能源，是在各种发电厂内由其它能源（比如煤、水等天然能源）转换而来的。（比如煤、水等天然能源）转换而来的。（比如煤、水等天然能源）转换而来的。（比如煤、水等天然能源）转换而来的。v发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换成电能的工厂。转换成电能的工
3、厂。转换成电能的工厂。转换成电能的工厂。v根据发电厂所使用的一次能源的不同，发电厂可分根据发电厂所使用的一次能源的不同，发电厂可分根据发电厂所使用的一次能源的不同，发电厂可分根据发电厂所使用的一次能源的不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、核发电厂等类型。为火力发电厂、水力发电厂、核发电厂等类型。为火力发电厂、水力发电厂、核发电厂等类型。为火力发电厂、水力发电厂、核发电厂等类型。二、电能二、电能2021/9/152021/9/154 41.2 1.2 火力发电厂火力发电厂一、火电厂的分类一、火电厂的分类2021/9/152021/9/155 5 按输出能源分类：按输出能源分类：按输出能源分
4、类：按输出能源分类：a.a.a.a.凝汽式汽轮机发电厂凝汽式汽轮机发电厂凝汽式汽轮机发电厂凝汽式汽轮机发电厂容量大，靠近燃料产区（坑口、矿口），燃烧劣质煤。容量大，靠近燃料产区（坑口、矿口），燃烧劣质煤。容量大，靠近燃料产区（坑口、矿口），燃烧劣质煤。容量大，靠近燃料产区（坑口、矿口），燃烧劣质煤。电能经高压或超高压线路送往负荷中心。单纯供电。电能经高压或超高压线路送往负荷中心。单纯供电。电能经高压或超高压线路送往负荷中心。单纯供电。电能经高压或超高压线路送往负荷中心。单纯供电。v特点：水循环使用，即在汽轮机内作功后，蒸汽全特点：水循环使用，即在汽轮机内作功后，蒸汽全特点：水循环使用，即在汽轮
5、机内作功后，蒸汽全特点：水循环使用，即在汽轮机内作功后，蒸汽全部排入凝汽器冷却成水，又重新送回锅炉。蒸汽中含部排入凝汽器冷却成水，又重新送回锅炉。蒸汽中含部排入凝汽器冷却成水，又重新送回锅炉。蒸汽中含部排入凝汽器冷却成水，又重新送回锅炉。蒸汽中含有的大量热量被浪费。有的大量热量被浪费。有的大量热量被浪费。有的大量热量被浪费。q效率低：效率低：效率低：效率低：30303030404040402021/9/152021/9/156 6b.b.b.b.热电厂（几十到几百热电厂（几十到几百热电厂（几十到几百热电厂（几十到几百MWMWMWMW的机组）的机组）的机组）的机组）容量中小，靠近城市和负荷中心。
6、电能在满足地方需容量中小，靠近城市和负荷中心。电能在满足地方需容量中小，靠近城市和负荷中心。电能在满足地方需容量中小，靠近城市和负荷中心。电能在满足地方需求后，经高压线路送进电网。既供电又供热。求后，经高压线路送进电网。既供电又供热。求后，经高压线路送进电网。既供电又供热。求后，经高压线路送进电网。既供电又供热。v特点：在汽轮机中段抽出已作功蒸汽，或直接供热特点：在汽轮机中段抽出已作功蒸汽，或直接供热特点：在汽轮机中段抽出已作功蒸汽，或直接供热特点：在汽轮机中段抽出已作功蒸汽，或直接供热给热用户（化工、纺织、造纸、制药、公用事业和居给热用户（化工、纺织、造纸、制药、公用事业和居给热用户（化工、
7、纺织、造纸、制药、公用事业和居给热用户（化工、纺织、造纸、制药、公用事业和居民取暖等），或送给水加热器将水加热供给用户。民取暖等），或送给水加热器将水加热供给用户。民取暖等），或送给水加热器将水加热供给用户。民取暖等），或送给水加热器将水加热供给用户。q效率高：可达效率高：可达效率高：可达效率高：可达6060606070707070。但运行方式不如凝汽式。但运行方式不如凝汽式。但运行方式不如凝汽式。但运行方式不如凝汽式电厂灵活，因为需根据热需求调整出力。电厂灵活，因为需根据热需求调整出力。电厂灵活，因为需根据热需求调整出力。电厂灵活，因为需根据热需求调整出力。2021/9/152021/9/1
8、57 7二、火电厂的电能生产过程二、火电厂的电能生产过程2021/9/152021/9/158 8作者：版权所有1、主要组成、主要组成q三大系统：燃烧系统、汽水系统和电气系统三大系统：燃烧系统、汽水系统和电气系统三大系统：燃烧系统、汽水系统和电气系统三大系统：燃烧系统、汽水系统和电气系统q三大核心设备：锅炉、汽轮机和发电机三大核心设备：锅炉、汽轮机和发电机三大核心设备：锅炉、汽轮机和发电机三大核心设备：锅炉、汽轮机和发电机q大型火力发电厂一般都有燃煤、锅炉、汽机、电气、大型火力发电厂一般都有燃煤、锅炉、汽机、电气、大型火力发电厂一般都有燃煤、锅炉、汽机、电气、大型火力发电厂一般都有燃煤、锅炉、
9、汽机、电气、化学、热工、水处理等车间（或称分场）。化学、热工、水处理等车间（或称分场）。化学、热工、水处理等车间（或称分场）。化学、热工、水处理等车间（或称分场）。燃烧系统燃烧系统燃烧系统燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等环节组成组成组成组成2021/9/152021/9/159 9作者：版权所有2、生产过程、生产过程q发电厂的生产过程实际上是能量的传递和转换过程发电厂的生产过程实际上是能量的传递和转换过程发电厂的生产过程实际上是能量的传递和转换过程发电厂的生产过程实际上是能量的传
10、递和转换过程燃料的化学能燃料的化学能燃料的化学能燃料的化学能烟气的热能烟气的热能烟气的热能烟气的热能热能传递给水、蒸汽和空气热能传递给水、蒸汽和空气热能传递给水、蒸汽和空气热能传递给水、蒸汽和空气汽轮机轴上的机械能汽轮机轴上的机械能汽轮机轴上的机械能汽轮机轴上的机械能发电机送出的电能（加上励磁机送进的磁能）发电机送出的电能（加上励磁机送进的磁能）发电机送出的电能（加上励磁机送进的磁能）发电机送出的电能（加上励磁机送进的磁能）气流的动能气流的动能气流的动能气流的动能2021/9/152021/9/151010作者：版权所有2、生产过程、生产过程(1)(1)(1)(1)运煤系统运煤系统运煤系统运煤
11、系统煤矿煤矿煤矿煤矿经火车或轮船运到电厂经火车或轮船运到电厂经火车或轮船运到电厂经火车或轮船运到电厂存放在储煤场存放在储煤场存放在储煤场存放在储煤场再经碎煤机打碎大块煤再经碎煤机打碎大块煤再经碎煤机打碎大块煤再经碎煤机打碎大块煤锅炉原煤仓锅炉原煤仓锅炉原煤仓锅炉原煤仓经皮带：通过电磁分离器吸净铁屑经皮带：通过电磁分离器吸净铁屑经皮带：通过电磁分离器吸净铁屑经皮带：通过电磁分离器吸净铁屑2021/9/152021/9/151111作者：版权所有2、生产过程、生产过程(2)(2)(2)(2)磨煤制纷系统磨煤制纷系统磨煤制纷系统磨煤制纷系统煤从给煤机送至磨煤机，加上热风道来的热风煤从给煤机送至磨煤机
12、，加上热风道来的热风煤从给煤机送至磨煤机，加上热风道来的热风煤从给煤机送至磨煤机，加上热风道来的热风煤被磨制和干燥后，送到粗粉分离器煤被磨制和干燥后，送到粗粉分离器煤被磨制和干燥后，送到粗粉分离器煤被磨制和干燥后，送到粗粉分离器旋风分离器进行气粉分离旋风分离器进行气粉分离旋风分离器进行气粉分离旋风分离器进行气粉分离热风进入排风机热风进入排风机热风进入排风机热风进入排风机带上从给粉机来的煤粉由喷燃器喷入炉膛燃烧带上从给粉机来的煤粉由喷燃器喷入炉膛燃烧带上从给粉机来的煤粉由喷燃器喷入炉膛燃烧带上从给粉机来的煤粉由喷燃器喷入炉膛燃烧细粉进入煤粉仓细粉进入煤粉仓细粉进入煤粉仓细粉进入煤粉仓2021/9
13、/152021/9/151212作者：版权所有2、生产过程、生产过程(3)(3)(3)(3)风烟系统风烟系统风烟系统风烟系统冷空气经送风机，进入空气预热器冷空气经送风机，进入空气预热器冷空气经送风机，进入空气预热器冷空气经送风机，进入空气预热器一部分热风送磨煤机，一部分热风直送喷燃器一部分热风送磨煤机，一部分热风直送喷燃器一部分热风送磨煤机，一部分热风直送喷燃器一部分热风送磨煤机，一部分热风直送喷燃器炉膛中热风与煤粉混合燃烧，产生大量热量炉膛中热风与煤粉混合燃烧，产生大量热量炉膛中热风与煤粉混合燃烧，产生大量热量炉膛中热风与煤粉混合燃烧，产生大量热量烟气经吸风机引至烟囱，排入大气烟气经吸风机引
14、至烟囱，排入大气烟气经吸风机引至烟囱，排入大气烟气经吸风机引至烟囱，排入大气热量经过金属表面传给锅炉的水冷壁管、热量经过金属表面传给锅炉的水冷壁管、热量经过金属表面传给锅炉的水冷壁管、热量经过金属表面传给锅炉的水冷壁管、过热器、省煤器、空气预热器、除尘器过热器、省煤器、空气预热器、除尘器过热器、省煤器、空气预热器、除尘器过热器、省煤器、空气预热器、除尘器2021/9/152021/9/151313作者：版权所有2、生产过程、生产过程(4)(4)(4)(4)汽水系统汽水系统汽水系统汽水系统给水泵打水给水泵打水给水泵打水给水泵打水经高压加热器、省煤器加热送入汽包经高压加热器、省煤器加热送入汽包经高
15、压加热器、省煤器加热送入汽包经高压加热器、省煤器加热送入汽包汽包内的水经水冷壁下降管及下联箱进入上升管汽包内的水经水冷壁下降管及下联箱进入上升管汽包内的水经水冷壁下降管及下联箱进入上升管汽包内的水经水冷壁下降管及下联箱进入上升管汽进入过热器，经蒸汽管道引入汽轮机汽进入过热器，经蒸汽管道引入汽轮机汽进入过热器，经蒸汽管道引入汽轮机汽进入过热器，经蒸汽管道引入汽轮机蒸汽膨胀，高速冲击叶片，带动发电机转子转动蒸汽膨胀，高速冲击叶片，带动发电机转子转动蒸汽膨胀，高速冲击叶片，带动发电机转子转动蒸汽膨胀，高速冲击叶片，带动发电机转子转动水吸热汽化，汽水混合物上升到汽包进行汽水分离水吸热汽化，汽水混合物上
16、升到汽包进行汽水分离水吸热汽化，汽水混合物上升到汽包进行汽水分离水吸热汽化，汽水混合物上升到汽包进行汽水分离2021/9/152021/9/151414作者：版权所有2、生产过程、生产过程(4)(4)(4)(4)汽水系统汽水系统汽水系统汽水系统作功后蒸汽温度压力下降作功后蒸汽温度压力下降作功后蒸汽温度压力下降作功后蒸汽温度压力下降排入凝汽器排入凝汽器排入凝汽器排入凝汽器冷却凝结成水循环使用冷却凝结成水循环使用冷却凝结成水循环使用冷却凝结成水循环使用(5)(5)(5)(5)电气系统电气系统电气系统电气系统发电机发电发电机发电发电机发电发电机发电除去厂用电后经变压器升压送入电网除去厂用电后经变压器
17、升压送入电网除去厂用电后经变压器升压送入电网除去厂用电后经变压器升压送入电网2021/9/152021/9/1515152021/9/152021/9/1516161.3 1.3 水力发电厂水力发电厂一、水电厂的分类一、水电厂的分类 从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变为机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机旋转，将水能转变为机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。械能转换成电能。2021/9/152021/9/151717水力发电厂：水为原料，水轮机为原动机水力发电厂：水为原料，水轮机为
18、原动机水力发电厂：水为原料，水轮机为原动机水力发电厂：水为原料，水轮机为原动机按集中落差的方式分类：按集中落差的方式分类：按集中落差的方式分类：按集中落差的方式分类：a.a.a.a.堤坝式水电厂堤坝式水电厂堤坝式水电厂堤坝式水电厂堤坝蓄水，抬高水位，形成发电水头。堤坝蓄水，抬高水位，形成发电水头。堤坝蓄水，抬高水位，形成发电水头。堤坝蓄水，抬高水位，形成发电水头。坝后式：厂房在堤坝后面坝后式：厂房在堤坝后面坝后式：厂房在堤坝后面坝后式：厂房在堤坝后面河床式：厂房组成堤坝的一部分河床式：厂房组成堤坝的一部分河床式：厂房组成堤坝的一部分河床式：厂房组成堤坝的一部分2021/9/152021/9/1
19、51818坝后式水电厂坝后式水电厂2021/9/152021/9/151919河床式水电厂河床式水电厂2021/9/152021/9/1520202021/9/152021/9/152121b.b.b.b.引水式水电厂引水式水电厂引水式水电厂引水式水电厂不修堤坝，只由引水渠道形成发电水头。不修堤坝，只由引水渠道形成发电水头。不修堤坝，只由引水渠道形成发电水头。不修堤坝，只由引水渠道形成发电水头。2021/9/152021/9/152222引水式水电厂引水式水电厂2021/9/152021/9/152323c.c.c.c.混合式水电厂混合式水电厂混合式水电厂混合式水电厂兼有堤坝式，引水式的特点兼
20、有堤坝式，引水式的特点兼有堤坝式，引水式的特点兼有堤坝式，引水式的特点2021/9/152021/9/152424d.d.d.d.抽水蓄能电厂抽水蓄能电厂抽水蓄能电厂抽水蓄能电厂利用深夜或丰水期剩余电力，使水轮机以水泵方式工利用深夜或丰水期剩余电力，使水轮机以水泵方式工利用深夜或丰水期剩余电力，使水轮机以水泵方式工利用深夜或丰水期剩余电力，使水轮机以水泵方式工作，将下游的水抽到高水位蓄水池内，再在需要时用作，将下游的水抽到高水位蓄水池内，再在需要时用作，将下游的水抽到高水位蓄水池内，再在需要时用作，将下游的水抽到高水位蓄水池内，再在需要时用来发电，作负荷调峰之用。来发电，作负荷调峰之用。来发电
21、，作负荷调峰之用。来发电，作负荷调峰之用。2021/9/152021/9/1525252021/9/152021/9/152626v火电火电火电火电厂厂厂厂和水电和水电和水电和水电厂厂厂厂的比较的比较的比较的比较 火电厂火电厂火电厂火电厂布局灵活布局灵活布局灵活布局灵活,装机容量的大小可按需要决定装机容量的大小可按需要决定装机容量的大小可按需要决定装机容量的大小可按需要决定.火电厂的一次性建设火电厂的一次性建设火电厂的一次性建设火电厂的一次性建设投资少，投资少，投资少，投资少，单位容量的投资仅为同容量水单位容量的投资仅为同容量水单位容量的投资仅为同容量水单位容量的投资仅为同容量水电厂的一半电厂
22、的一半电厂的一半电厂的一半.火电厂耗煤量大火电厂耗煤量大火电厂耗煤量大火电厂耗煤量大.火电厂动力设备繁多火电厂动力设备繁多火电厂动力设备繁多火电厂动力设备繁多,发电机组操作复杂发电机组操作复杂发电机组操作复杂发电机组操作复杂,厂用电量和运行人厂用电量和运行人厂用电量和运行人厂用电量和运行人员都多于水电厂员都多于水电厂员都多于水电厂员都多于水电厂,运行费用高运行费用高运行费用高运行费用高.燃煤发电机组由停机到开机并带满负荷需几小时到十几小时燃煤发电机组由停机到开机并带满负荷需几小时到十几小时燃煤发电机组由停机到开机并带满负荷需几小时到十几小时燃煤发电机组由停机到开机并带满负荷需几小时到十几小时,
23、并附加耗用大量燃料并附加耗用大量燃料并附加耗用大量燃料并附加耗用大量燃料.火电厂担负调峰、调频或事故备用，相应事故增多，强迫停火电厂担负调峰、调频或事故备用，相应事故增多，强迫停火电厂担负调峰、调频或事故备用，相应事故增多，强迫停火电厂担负调峰、调频或事故备用，相应事故增多，强迫停运率增高，厂用电率增高。运率增高，厂用电率增高。运率增高，厂用电率增高。运率增高，厂用电率增高。火电厂的各种排放物对环境的污染较大。火电厂的各种排放物对环境的污染较大。火电厂的各种排放物对环境的污染较大。火电厂的各种排放物对环境的污染较大。2021/9/152021/9/1527271.4 1.4 核能发电厂核能发电
24、厂基本原理同火力发电厂，只不过是用核反应堆和蒸发基本原理同火力发电厂，只不过是用核反应堆和蒸发基本原理同火力发电厂，只不过是用核反应堆和蒸发基本原理同火力发电厂，只不过是用核反应堆和蒸发器代替了火力发电厂的锅炉设备。器代替了火力发电厂的锅炉设备。器代替了火力发电厂的锅炉设备。器代替了火力发电厂的锅炉设备。一座一座一座一座100100万万万万kWkW的火电厂，每年约需的火电厂，每年约需的火电厂，每年约需的火电厂，每年约需300400300400万万万万t t原煤，原煤，原煤，原煤，采用采用采用采用3%3%的浓缩铀的浓缩铀的浓缩铀的浓缩铀-235-235作燃料仅需作燃料仅需作燃料仅需作燃料仅需28
25、t28t。2021/9/152021/9/152828压水式核反应器示意图分为一回路系统和二回路系统.一回路中压力为15Mpa的高压水被冷却剂主泵送入反应堆,吸收燃料元件的释热,进入U形管,将热量传给二回路的水,再返回冷却剂主泵,形成闭合回路.二回路的水在U形管外流过,吸收一回路水的热量后沸腾,产生的蒸汽进入汽轮机的高压缸做功;排汽经再热器升温进入汽轮机的低压缸做功;蒸汽在凝汽器中凝结成水,送回蒸汽发生器.2021/9/152021/9/152929沸水式核反应器示意图堆芯产生的饱和蒸汽经分离器和干燥器除去水分后直接送入汽轮机做功.2021/9/152021/9/153030其它能源发电其它能
26、源发电太阳能太阳能风力风力地热地热潮汐潮汐燃料电池燃料电池垃圾垃圾磁流体磁流体2021/9/152021/9/153131 三种方法三种方法:其一：直接将日光转换为电流。其一：直接将日光转换为电流。其二：产生蒸汽推动发电机。其二：产生蒸汽推动发电机。其三：利用日光将水分解，利用氢其三：利用日光将水分解，利用氢作为发电的燃料。作为发电的燃料。上述三种方法均须有稳定的日照及上述三种方法均须有稳定的日照及广大的土地广大的土地太阳能发电太阳能发电2021/9/152021/9/1532322021/9/152021/9/153333利用聚热装置，将太阳热能聚利用聚热装置，将太阳热能聚集以产生蒸汽，带动涡轮发电集以产生蒸汽，带动涡轮发电机产生电力。机产生电力。太阳能的利用方式利用光电效应来产生电力利用光电效应来产生电力2021/9/152021/9/153434风力发电风力发电利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。2021/9/152021/9/15353520kW变速恒频变速恒频风力发电机组风力发电机组2021/9/152021/9/153636