熱能與動力機械基礎(chǔ) 第四章 熱力發(fā)電與核電

總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 概 述第 一 節(jié) 熱 力 發(fā) 電 常 用 循 環(huán)第 二 節(jié) 熱 力 系 統(tǒng)第 三 節(jié) 熱 經(jīng) 濟 性 指 標第 四 節(jié) 新 型 熱 力 循 環(huán) /能 源 系 統(tǒng)第 五 節(jié) 核 能 發(fā) 電 原 理 及 系 統(tǒng)第 六 節(jié) 核 電 的 經(jīng) 濟 性 與 安 全 性 、 可 靠 性第 四 章 熱 力 發(fā) 電 與 核 電 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 概 述 以 煤 、 石 油 、 天 然 氣 等 化 石 燃 料 及 鈾 等 核 燃 料 作為 能 源 的 發(fā) 電 ， 均 稱 為 熱 力 發(fā) 電 。 對 于 用 核 燃 料 的發(fā) 電 ， 常 稱 為 核 能 發(fā) 電 ， 簡 稱 核 電 。 圖 4-1 表 示 了 蒸 汽 動 力 的 熱 力 發(fā) 電 的 生 產(chǎn) 過 程 和所 需 的 主 要 設(shè) 備 。 熱 力 發(fā) 電 廠 通 常 按 照 蒸 汽 參 數(shù) （ 即 蒸 汽 的 壓 力 和溫 度 ） 來 分 類 。 電 廠 容 量 的 單 位 是 兆 瓦 （ MW） 。 蒸汽 參 數(shù) 較 低 的 電 廠 ， 其 容 量 一 般 較 小 ， 而 蒸 汽 參 數(shù)高 的 電 廠 ， 容 量 則 較 大 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 今 將 我 國 熱 電 廠 采 用 的 蒸 汽 參 數(shù) 和 相 應(yīng) 的 電 廠 容量 歸 納 成 表 4-1。 表 中 的 數(shù) 據(jù) 僅 是 提 供 一 個 參 考 值 ,不 是 一 種 嚴 格 的 分 類 標 準 。 插 圖 4-1及 4-2是 兩 張 熱 電 廠 的 全 景 照 片 ， 由 此 可看 到 煤 場 、 鍋 爐 房 等 各 工 作 場 所 。 本 章 將 闡 述 現(xiàn) 代 熱 力 發(fā) 電 的 幾 種 影 響 電 廠 熱 經(jīng) 濟性 的 常 用 循 環(huán) ,多 種 新 型 熱 力 循 環(huán) 和 新 發(fā) 展 的 能 源 系統(tǒng) ,電 廠 的 熱 力 系 統(tǒng) 和 熱 電 廠 的 熱 經(jīng) 濟 性 以 及 極 有 發(fā)展 前 景 的 核 發(fā) 電 . 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 項 目電 廠 類 型 氣 壓 /MPa 汽 溫 / 電 廠 和 機 組 容 量 的 大 致 范 圍鍋 爐 汽 輪 機 鍋 爐 汽 輪 機中 溫 中 壓 電廠高 溫 高 壓 電廠超 高 壓 電 廠亞 臨 界 壓 力電 廠超 臨 界 壓 力電 廠超 超 臨 界 壓力 電 廠 4.010.014.018.022.032.0 3.59.013.517.022.032.0 450540540540545600 435535535535540600 10 200MW的 中 小 型 電 廠(6 50MW機 組 )100 600MW的 大 中 型 電 廠(25 100MW機 組 )250MW以 上 的 大 型 電 廠（ 125 200MW機 組 ）600MW以 上 的 大 型 電 廠（ 300， 600MW機 組 ）1000MW以 上 的 大 型 電 廠（ 300， 600， 800MW機 組 ）1000MW以 上 的 大 型 電 廠（ 1000MW機 組 ）表 4 1 我 國 熱 電 廠 按 蒸 汽 參 數(shù) 的 分 類 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束插 圖 4-1 熱 力 發(fā) 電 廠 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束插 圖 4-2 熱 力 發(fā) 電 廠 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 第 一 節(jié) 熱 力 發(fā) 電 常 用 循 環(huán) 一 回 熱 循 環(huán) 圖 4-2是 只 從 汽 輪 機 中 間 抽 一 次 汽 來 回 熱 加 熱 的 蒸汽 動 力 裝 置 示 意 圖 。 具 有 一 次 抽 汽 的 蒸 汽 動 力 回 熱 循 環(huán) 熱 效 率 計 算 式（ 其 中 忽 略 水 泵 功 耗 ） 為 （ 4-1） )()(1( )(1(1 baca cbt hhhh hh 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-2 具 有 一 次 抽 汽 的 回 熱 循 環(huán) 裝 置 示 意 圖a)系 統(tǒng) 簡 圖 b)回 熱 循 環(huán) 圖1-給 水 泵 ； 2-鍋 爐 ； 3-過 熱 器 ； 4-汽 輪 機 ； 5-發(fā) 電 機 ； 6-冷 凝 器 ；7-凝 結(jié) 水 泵 ； 8-加 熱 器 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 式 中 ， 為 抽 汽 份 額 ， 可 由 下 式 求 得 （ 4-2） 回 熱 循 環(huán) 的 熱 效 率 必 大 于 朗 肯 循 環(huán) ， 抽 汽 回 熱 的級 數(shù) 常 用 的 是 2-4級 。二 、 再 熱 循 環(huán) 再 熱 循 環(huán) 及 其 裝 置 表 示 在 圖 4-3。 通 過 分 析 ， 可 求得 理 想 的 再 熱 循 環(huán) 的 熱 效 率 為 （ 4-3） db de hh hh )()(1 efda cbt hhhh hh 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-3 再 熱 循 環(huán) 裝 置 示 意 圖 a)系 統(tǒng) 簡 圖 b)再 熱 循 環(huán) 圖1-凝 結(jié) 水 泵 ； 2-鍋 爐 ； 3-過 熱 器 ； 4-再 熱 器 ； 5-高 壓 汽 輪 機 ；6-低 壓 汽 輪 機 ； 7-發(fā) 電 機 ； 8-冷 凝 器 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 再 熱 的 目 的 主 要 在 于 增 加 乏 汽 干 度 ， 以 便 在 一 定的 初 溫 限 度 下 能 夠 采 用 更 高 的 初 壓 力 ， 從 而 提 高 循環(huán) 熱 效 率 。 通 常 只 有 大 型 火 力 發(fā) 電 廠 并 且 壓 力 在 13MPa以 上 時采 用 。 而 采 用 再 熱 循 環(huán) 的 發(fā) 電 廠 同 時 也 采 用 回 熱 循環(huán) 。三 、 熱 電 聯(lián) 產(chǎn) 循 環(huán) 將 電 廠 中 為 了 實 現(xiàn) 熱 變 為 功 所 必 須 放 出 的 熱 量 的部 分 或 全 部 用 來 供 給 熱 用 戶 的 需 要 ， 從 而 形 成 既 產(chǎn)熱 又 產(chǎn) 電 的 熱 電 聯(lián) 產(chǎn) 循 環(huán) ， 或 叫 熱 電 循 環(huán) 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 熱 電 廠 的 熱 電 聯(lián) 產(chǎn) 循 環(huán) 有 背 壓 式 汽 輪 機 熱 電 聯(lián) 產(chǎn)和 抽 汽 式 汽 輪 機 熱 電 聯(lián) 產(chǎn) 兩 種 ， 分 別 如 圖 4-4和 圖 4-5所 示 。 對 于 背 壓 式 汽 輪 機 ， 在 承 擔(dān) 基 本 負 荷 的 情 況 下 比較 合 適 。 抽 汽 式 汽 輪 機 熱 電 聯(lián) 產(chǎn) 的 應(yīng) 用 更 為 普 遍 。 熱 電 聯(lián) 產(chǎn) 既 供 熱 又 供 電 ， 常 用 兩 個 指 標 來 確 定 其經(jīng) 濟 性 ： （ 1） 熱 電 廠 的 燃 料 利 用 系 數(shù) （ 舊 稱 為 總 熱 效 率 ） 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-4 背 壓 式 熱 電 廠 汽 水 系 統(tǒng) 簡 圖1-鍋 爐 ； 2-過 熱 器 ； 3-背 壓 式 汽 輪 機 ； 4-熱 用 戶 ； 5-凝 結(jié) 水 泵 ； 6-發(fā) 電 機 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-5 抽 汽 式 熱 電 廠 汽 水 系 統(tǒng) 簡 圖1-鍋 爐 ； 2-過 熱 器 ； 3-抽 汽 式 汽 輪 機 ； 4-發(fā) 電 機 ； 5-冷 凝 器 ；6-凝 結(jié) 水 泵 ； 7-熱 用 戶 ； 8-加 熱 器 ； 9-給 水 泵 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 （ 4-4） （ 2） 熱 電 比 （ 4-5） 熱 電 廠 的 燃 料 利 用 系 數(shù) 年 平 均 應(yīng) 大 于 45%； 單 機 容量 5-20萬 千 瓦 以 下 熱 電 機 組 ， 熱 電 比 平 均 應(yīng) 大 于 50%。 插 圖 4-3及 插 圖 4-4分 別 是 在 燃 氣 輪 機 發(fā) 電 的 條 件下 ， 進 行 熱 電 聯(lián) 供 和 熱 電 /冷 聯(lián) 供 系 統(tǒng) 圖 。 %1003600 neth qBWQ %1003600 W Qh 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束插 圖 4-3 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束插 圖 4-4 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 四 、 燃 氣 蒸 汽 聯(lián) 合 循 環(huán) 不 補 燃 的 余 熱 鍋 爐 型 的 燃 氣 蒸 汽 聯(lián) 合 循 環(huán) ， 如 圖 4-6所 示 。 目 前 這 種 聯(lián) 合 循 環(huán) 使 用 的 是 液 體 燃料 或 天 然 氣 （ 也 可 為 焦 爐 煤 氣 ） 。 其 供 電 效 率 已 達 到 50-52 ， 遠 高 于 其 它 形 式 的發(fā) 電 設(shè) 備 ， 并 能 成 為 承 擔(dān) 基 本 負 荷 的 大 功 率 的 獨立 電 廠 。 燃 氣 蒸 汽 聯(lián) 合 循 環(huán) 有 四 種 基 本 方 式 ： 不 補 燃 的 余 熱 鍋 爐 型 方 案 。 有 補 燃 的 余 熱 鍋 爐 型 方 案 ， 如 圖 4-7所 示 。 可增 大 聯(lián) 合 循 環(huán) 的 單 機 功 率 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-6 不 補 燃 的 余 熱 鍋 爐 型 方 案1-壓 氣 機 2-燃 燒 室 3-燃 氣 透 平 4-余 熱 鍋 爐 5-蒸 汽 透 平 6-發(fā) 電 機 7-凝 汽 器 8-給 水 加 熱 器 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-7 有 補 燃 的 余 熱 鍋 爐 型 方 案1-壓 氣 機 2-燃 燒 室 3-燃 氣 透 平 4-余 熱 鍋 爐 5-蒸 汽 透 平 6-發(fā) 電 機 7-凝 汽 器 8-給 水 加 熱 器 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 增 壓 鍋 爐 型 方 案 ， 如 圖 4-8所 示 。 加 熱 鍋 爐 給 水 型 方 案 ， 如 圖 4-9所 示 。 僅 在 用 燃氣 輪 機 來 改 造 和 擴 建 原 有 蒸 汽 輪 機 電 站 時 才 會 應(yīng) 用 。 圖 4-10為 上 述 燃 氣 蒸 汽 聯(lián) 合 循 環(huán) 前 三 種 基 本 方式 的 T-S圖 。 燃 氣 蒸 汽 聯(lián) 合 循 環(huán) 實 質(zhì) 上 是 把 燃 氣 輪 機 的 “ 布雷 頓 循 環(huán) ” 與 蒸 汽 輪 機 的 “ 朗 肯 循 環(huán) ” 組 合 為 一 個循 環(huán) 系 統(tǒng) 。 圖 4-10中 的 1-2-3-4-1為 燃 氣 輪 機 的 實 際循 環(huán) 過 程 ， 6-7-8-9-10-6為 蒸 汽 輪 機 的 實 際 循 環(huán) 過程 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-8 增 壓 型 鍋 爐 方 案1-壓 氣 機 2-燃 氣 透 平 3-增 壓 鍋 爐 4-蒸 汽 透 平 5-發(fā) 電 機 6-凝 汽 器 7-給 水 加 熱 器 8-排 氣 換 熱 器 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-9 加 熱 鍋 爐 給 水 型 方 案1-壓 氣 機 ； 2-燃 燒 室 ； 3-燃 氣 透 平 ； 4-蒸 汽 鍋 爐 ； 5-汽 輪 機 ； 6-發(fā) 電 機 ；7-凝 汽 器 ； 8-水 泵 ； 9-熱 水 余 熱 鍋 爐 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 圖 4-10 三 種 燃 氣 -蒸 汽 聯(lián) 合 循 環(huán) 方 案 的 T-S圖 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 第 二 節(jié) 熱 力 系 統(tǒng) 一 發(fā) 電 廠 原 則 性 熱 力 系 統(tǒng) 熱 力 系 統(tǒng) 是 熱 力 發(fā) 電 廠 實 現(xiàn) 熱 功 轉(zhuǎn) 換 熱 力 部 分 的工 藝 系 統(tǒng) 。 。 以 范 圍 劃 分 ， 熱 力 系 統(tǒng) 可 分 為 全 廠 和 局 部 兩 類 。 局 部 的 系 統(tǒng) 又 可 分 主 要 熱 力 設(shè) 備 （ 如 汽 輪 機 本 體 、鍋 爐 本 體 等 ） 和 各 種 局 部 功 能 系 統(tǒng) （ 如 主 蒸 汽 系 統(tǒng) 、給 水 系 統(tǒng) 、 主 凝 結(jié) 水 系 統(tǒng) 、 回 熱 系 統(tǒng) 、 供 熱 系 統(tǒng) 、抽 空 氣 系 統(tǒng) 和 冷 卻 系 統(tǒng) 等 ） 兩 種 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 全 廠 熱 力 系 統(tǒng) 則 是 以 汽 輪 機 回 熱 系 統(tǒng) 為 中 心 ， 將汽 輪 機 、 鍋 爐 和 其 他 所 有 局 部 熱 力 系 統(tǒng) 有 機 組 合 而成 的 。 按 用 途 來 劃 分 ， 熱 力 系 統(tǒng) 可 分 為 原 則 性 和 全 面 性兩 類 。 熱 力 系 統(tǒng) 圖 廣 泛 用 于 設(shè) 計 研 究 和 運 行 管 理 。 原 則 性 熱 力 系 統(tǒng) 圖 是 一 種 原 理 性 圖 。 對 機 組 和 全廠 而 言 ， 如 汽 輪 機 （ 或 回 熱 ） 的 原 則 性 熱 力 系 統(tǒng) 、發(fā) 電 廠 的 原 則 性 熱 力 系 統(tǒng) ， 它 們 主 要 用 來 反 映 在 某一 工 況 下 系 統(tǒng) 的 熱 經(jīng) 濟 性 （ 一 般 都 說 明 設(shè) 計 工 況 或其 他 特 殊 工 況 下 的 熱 經(jīng) 濟 性 ） ； 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 對 不 同 功 能 的 各 種 熱 力 系 統(tǒng) ， 如 主 蒸 汽 、 給 水 、 主凝 結(jié) 水 等 系 統(tǒng) ， 其 原 則 性 熱 力 系 統(tǒng) 則 是 用 來 反 映 該系 統(tǒng) 的 主 要 特 征 。 全 面 性 熱 力 系 統(tǒng) 圖 是 實 際 熱 力 系 統(tǒng) 的 反 映 ， 它 包括 不 同 運 行 工 況 下 的 所 有 系 統(tǒng) ， 以 此 全 面 顯 示 出 該系 統(tǒng) 的 安 全 可 靠 性 、 經(jīng) 濟 性 和 靈 活 性 。 對 不 同 范 圍 的 熱 力 系 統(tǒng) ， 都 有 其 相 應(yīng) 的 原 則 性 和全 面 性 熱 力 系 統(tǒng) 圖 。 如 回 熱 的 原 則 性 和 全 面 性 熱 力系 統(tǒng) 圖 ， 主 蒸 汽 的 原 則 性 和 全 面 性 熱 力 系 統(tǒng) 圖 等 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 圖 4-11為 國 產(chǎn) N300-16.18/550/550型 再 熱 式 汽 輪機 配 1000/16.77/555型 直 流 鍋 爐 的 發(fā) 電 廠 原 則 性 熱力 系 統(tǒng) 圖 。 建 設(shè) 火 力 發(fā) 電 廠 時 ， 必 須 擬 訂 出 一 個 合 理 的 原 則性 熱 力 系 統(tǒng) ， 并 進 行 熱 力 系 統(tǒng) 的 計 算 。 發(fā) 電 廠 的 原 則 性 熱 力 系 統(tǒng) 計 算 是 針 對 全 廠 的 ， 故也 可 簡 稱 為 全 廠 熱 力 系 統(tǒng) 計 算 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-11國 產(chǎn) N300-16.18/550/550型 機 組 發(fā) 電 廠 原 則 性 熱 力 系 統(tǒng)p-壓 力 t-溫 度 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 通 過 發(fā) 電 廠 的 原 則 性 熱 力 系 統(tǒng) 計 算 ， 可 確 定 電 廠在 某 一 運 行 方 式 時 各 部 分 汽 水 流 量 和 參 數(shù) 及 該 工 況下 全 廠 的 熱 經(jīng) 濟 指 標 ， 并 以 最 大 負 荷 工 況 時 計 算 結(jié)果 ， 作 為 選 擇 鍋 爐 、 熱 力 輔 助 設(shè) 備 和 管 道 的 依 據(jù) 。 發(fā) 電 廠 原 則 性 熱 力 系 統(tǒng) 計 算 的 基 本 方 法 是 ， 對 系統(tǒng) 中 換 熱 設(shè) 備 建 立 物 質(zhì) 平 衡 式 和 熱 平 衡 式 ， 逐 個 地按 “ 由 外 到 內(nèi) ” ， 再 “ 從 高 到 低 ” 的 順 序 進 行 計 算 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 例 4-1某 汽 輪 發(fā) 電 機 組 的 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 如 圖 4- 12 所 示 。 今 已 知 該 機 組 的 功 率 Pe=6000kW， 汽 輪 機進 口 的 蒸 汽 焓 ho=3305.1kJ/kg， 機 械 效 率 m=0.99，發(fā) 電 機 效 率 g=0.98， 鍋 爐 效 率 b=0.85， 管 道 效率 p=0.98， 試 求 各 級 抽 汽 份 額 ， 機 組 汽 耗 量 D0 和汽 耗 率 d0、 機 組 熱 耗 率 q0和 絕 對 電 效 率 e、 全 廠 熱效 率 cp和 標 準 煤 耗 率 （ 計 算 中 可 不 計 散 熱 損 失和 不 考 慮 在 泵 中 的 焓 升 ） 。 sb 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-12 三 級 回 熱 加 熱 系 統(tǒng)1-高 壓 加 熱 器 2-給 水 泵 3-除 氧 器 4-疏 水 泵 5-低 壓 加 熱 器6-凝 結(jié) 水 泵 7-冷 凝 器 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 解 ： 高 壓 加 熱 器 熱 平 衡 式 為 則 汽 輪 機 的 第 一 級 抽 汽 份 額 為 除 氧 器 熱 平 衡 式 為 而 21111 )( ww hhhh 0831.015.7165.3037 36.43915.63211 211 hh hh ww 2113222 wwxc hhhh 212 1 c 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 設(shè) 則 進 入 除 氧 器 的 凝 結(jié) 水 的 焓 則 得 汽 輪 機 的 第 二 級 抽 汽 （ 用 于 除 氧 器 加 熱 除 氧 ）份 額 為 2c kgkJhwx /4.3453 32 311322 )()( wx wxwxw hh hhhh 4.3458.2791 )4.34515.716(0831.0)4.34536.439( 0258.0 8911.00258.00831.01 2 c 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 低 壓 加 熱 器 熱 平 衡 式 為 而 故 得 汽 輪 機 的 第 三 級 抽 汽 份 額 為)()( 3333 cwc hhhh 3 cc )()( )( 333 323 cw cwc hhhh hh )17958.342()45.3842.2640( )17958.342(8911.0 0603.0 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 相 應(yīng) 于 汽 輪 機 排 汽 的 主 凝 結(jié) 水 份 額 為 因 為 和 混 合 而 成 ， 故 由 此 可 檢 驗 的焓 值 為 8308.00603.08911.0 c2c c 3 2ckgkJ hhh cwcwx /41.345 8911.0 45.3840603.058.3428308.0 2 3333 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 此 值 和 前 面 的 假 設(shè) 值 幾 乎 相 等 ， 可 以 把 和 值 作 為 計 算 結(jié) 果 進 行 后 續(xù) 的 運 算 。 為 進 一 步 驗 證 上 述 計 算 結(jié) 果 的 正 確 性 ， 可 對 汽 輪機 的 作 功 情 況 進 行 核 算 。 汽 輪 機 進 汽 1kg的 實 際 焓 降 （ 即 實 際 作 功 量 ）2 3Th kgkJ hhhhhw j jjccTi /2.850 )2.26401.3305(0603.0)8.27911.3305(0258.0 )5.30371.3305(0831.0)7.23721.3305(8308.0 )()( 31 00 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 反 平 衡 檢 驗 因 說 明 上 述 計算 正 確 。 由 式 （ 4-19） 汽 耗 量 D0為 )( 10 cccwTi hhhhhw )1797.2372(8308.015.6321.3305 kgkJ /4.850 %,02.0)(, T TTTTT h hhhhh 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 汽 耗 率 d0由 式 （ 4-23） 可 得 機 組 熱 耗 率 q0為 hkg h Pw PD gmT egmi e/26186 98.099.02.850 60003600360036000 hkWkgPDd e /364.460002618600 hkWkJhhdq w /11665 )15.6321.3305(364.4)( 1000 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 機 組 絕 對 電 效 率 由 式 （ 4-13） 可 得 全 廠 熱 效 率 由 式 （ 4-14） 可 得 全 廠 發(fā) 電 標 準 煤 耗 率 由 式 （ 4-24） 可 得e 31.01166536003600/3600 00 qPQ ee cp 26.031.098.085.0 epbcp hkWkgb cps /473.026.0123.0123.0 sb 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 二 、 發(fā) 電 廠 全 面 性 熱 力 系 統(tǒng) 一 般 發(fā) 電 廠 全 面 性 熱 力 系 統(tǒng) 由 以 下 各 局 部 系 統(tǒng) 組成 ： 主 蒸 汽 和 再 熱 蒸 汽 系 統(tǒng) 、 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 、 給 水系 統(tǒng) 、 除 氧 系 統(tǒng) 、 旁 路 系 統(tǒng) 、 供 熱 系 統(tǒng) 等 ， 今 簡 述如 下 。 1 主 蒸 汽 和 再 熱 蒸 汽 系 統(tǒng) 鍋 爐 和 汽 輪 機 之 間 的 蒸 汽 管 道 及 母 管 與 各 設(shè) 備 的支 管 ， 稱 為 發(fā) 電 廠 的 主 蒸 汽 管 道 。 對 于 中 間 再 熱 機 組 ， 有 再 熱 蒸 汽 管 道 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 發(fā) 電 廠 的 主 蒸 汽 管 道 系 統(tǒng) 有 單 母 管 制 、 切 換 母 管制 和 單 元 制 系 統(tǒng) 如 圖 4-13所 示 。 現(xiàn) 代 大 型 火 電 機 組都 是 單 元 制 機 組 。 2 回 熱 加 熱 系 統(tǒng) 現(xiàn) 代 凝 汽 式 汽 輪 發(fā) 電 機 組 都 采 用 給 水 回 熱 加 熱 ，見 圖 4-11。 3 給 水 系 統(tǒng) 給 水 系 統(tǒng) 是 指 從 除 氧 器 給 水 箱 下 降 管 入 口 到 省 煤器 進 口 之 間 的 管 道 閥 門 和 附 件 的 總 稱 。 其 中 包 括 低壓 給 水 系 統(tǒng) 和 高 壓 給 水 系 統(tǒng) ， 以 給 水 泵 為 界 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4 13 發(fā) 電 廠 的 主 蒸 汽 管 道 系 統(tǒng)（ a） 單 母 管 制 (b)切 換 母 管 制 (c)單 元 制 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 要 求 給 水 系 統(tǒng) 在 發(fā) 電 廠 的 任 何 運 行 形 式 下 都 能 保證 不 間 斷 地 向 鍋 爐 供 水 。 1） 單 母 管 制 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 設(shè) 有 三 根 單 母 管 ， 即 給 水 泵 入 口 側(cè) 的 低 壓 吸水 母 管 、 給 水 泵 出 口 側(cè) 的 壓 力 母 管 和 鍋 爐 給 水 母 管 。 2） 切 換 母 管 制 系 統(tǒng) 3） 單 元 制 系 統(tǒng) 單 元 制 系 統(tǒng) 適 用 于 中 間 再 熱 凝 汽 式 或 中 間 再 熱 供熱 式 機 組 的 發(fā) 電 廠 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 4 除 氧 系 統(tǒng) 水 中 的 氧 會 造 成 金 屬 的 腐 蝕 ， 還 會 影 響 傳 熱 效 果 ，降 低 傳 熱 效 率 ， 故 必 須 有 除 氧 系 統(tǒng) 來 清 除 氧 。 電 廠 所 采 用 的 除 氧 方 法 是 熱 力 除 氧 。 除 氧 器 的 結(jié) 構(gòu) 型 式 有 水 膜 式 、 淋 水 盤 式 和 噴 霧 式幾 種 型 式 。 根 據(jù) 除 氧 器 壓 力 大 小 又 分 為 真 空 式 、 大 氣 式 和 高壓 除 氧 器 。 對 于 高 參 數(shù) 的 機 組 ， 一 般 采 用 高 壓 除 氧器 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 5 旁 路 系 統(tǒng) 旁 路 系 統(tǒng) 是 指 高 參 數(shù) 蒸 汽 不 通 過 汽 輪 機 的 通 流 部分 ， 而 是 經(jīng) 過 與 汽 輪 機 并 聯(lián) 的 減 溫 減 壓 器 ， 將 降 壓減 溫 后 的 蒸 汽 送 到 低 一 級 的 蒸 汽 管 道 或 是 與 凝 汽 器連 結(jié) 的 管 道 系 統(tǒng) 。 旁 路 系 統(tǒng) 的 主 要 作 用 是 ： （ 1） 保 護 再 熱 器 。 （ 2）回 收 工 質(zhì) 和 熱 量 ， 降 低 噪 聲 。 （ 3） 加 快 啟 動 速 度 ，改 善 啟 動 條 件 。 常 見 的 旁 路 系 統(tǒng) 有 ： 汽 輪 機 級 旁 路 ， 也 稱 高 壓旁 路 ； 汽 輪 機 級 旁 路 ， 也 稱 低 壓 旁 路 ； 汽 輪 機 級 旁 路 ， 也 稱 大 旁 路 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 第 三 節(jié) 熱 經(jīng) 濟 性 指 標一 、 凝 汽 式 電 廠 熱 經(jīng) 濟 性 指 標 世 界 各 國 目 前 均 用 熱 量 法 制 定 了 全 廠 的 和 汽 輪 發(fā)電 機 組 的 熱 經(jīng) 濟 指 標 。 這 些 指 標 分 為 ： 熱 效 率 ， 能耗 和 能 耗 率 三 類 。 一 熱 效 率 熱 效 率 （ 或 熱 量 利 用 率 ） 的 表 達 式 為 ： 凝 汽 式 發(fā) 電 廠 的 能 量 轉(zhuǎn) 換 過 程 可 見 圖 4-14。 %1001%100 ）供 給 熱 量損 失 熱 量（供 給 熱 量有 效 利 用 熱 量熱 效 率 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-14 凝 汽 式 電 廠 的 能 量 轉(zhuǎn) 換 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 與 上 述 每 一 過 程 相 對 應(yīng) 著 的 熱 力 設(shè) 備 及 其 熱 效 率有 ： 1.鍋 爐 效 率 （ 4-6） 2.主 蒸 汽 管 道 效 率 p （ 4-7） 現(xiàn) 代 電 廠 的 管 道 效 率 p=0.98-0.99。cpbcpbnetbb QQQQBQQ 1 bop QQ 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 3.汽 輪 機 的 絕 對 內(nèi) 效 率 i 對 于 凝 汽 式 汽 輪 機 ， 其 能 量 平 衡 式 為 （ 4-8） 則 ： （ 4-9） 或 ： （ 4-10） i對 于 蒸 汽 動 力 循 環(huán) ， 稱 作 循 環(huán) 的 實 際 效 率 。 對于 汽 輪 機 的 實 際 內(nèi) 功 率 i而 言 ， 稱 作 汽 輪 機 的 絕 對內(nèi) 效 率 ， 簡 稱 i為 汽 輪 機 內(nèi) 效 率 。ritaioaoii WWQWQW kJ/hcio QWQ oci QQ1 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 4.機 械 傳 動 效 率 m和 發(fā) 電 機 效 率 g （ 4-11）（ 4-12） 一 般 m=0.99， g=0.98 0.99 5.汽 輪 發(fā) 電 機 組 的 絕 對 電 效 率 e （ 4-13） 汽 輪 機 的 內(nèi) 效 率 i在 e占 主 導(dǎo) 地 位 。i axm WP3600 axeg PP gmio ee Q P 3600 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 6.凝 汽 式 電 廠 熱 效 率 cp （ 4-14） cp是 發(fā) 電 的 熱 效 率 ， 又 稱 為 電 廠 的 毛 熱 效 率 ?？?去 廠 用 電 容 量 Pap（ kW） 的 全 廠 熱 效 率 稱 “ 供 電 熱效 率 ” 或 “ 凈 熱 效 率 ” （ 4-15） 式 中 , :廠 用 電 率 ， epbgmipbcp enetecp Q PBQ P 36003600 )1()(3600 apcpnet apencp BQ PP ap eapPP ncp 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 我 國 125-200MW機 組 電 廠 廠 用 電 率 為 6-8.5 左 右 ；300MW以 上 機 組 電 廠 為 4.7-5.5 左 右 。 二 能 耗 生 產(chǎn) 電 功 率 Pe的 單 位 時 間 能 耗 有 ： 電 廠 煤 耗 B、 電廠 熱 耗 Qcp、 汽 輪 機 熱 耗 Qo和 汽 輪 機 汽 耗 Do。 它 們 除反 映 熱 經(jīng) 濟 性 外 ， 還 與 產(chǎn) 量 （ Pe或 Wi） 有 關(guān) 。 由 上 述 熱 效 率 關(guān) 系 式 可 得 ： （ 4-16）（ 4-17） kg/h3600 B cpnet eq P kJ/h3600cp ecp PQ 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 （ 4-18）（ 4-19）三 能 耗 率 （ 單 位 發(fā) 電 量 的 能 耗 ） 電 廠 煤 耗 率 ： （ 4-20） 電 廠 熱 耗 率 : （ 4-21）kJ/h3600e eo PQ kg/h3600 gmi eo w PD h)kg/(kW3600 cpnete QPBb h)kg/(kW3600 cpenetcp PBQq 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 汽 輪 機 發(fā) 電 機 組 熱 耗 率 : （ 4-22） 汽 輪 機 發(fā) 電 機 組 汽 耗 率 : （ 4-23） 采 用 “ 標 準 煤 耗 率 ” 作 為 通 用 的 熱 經(jīng) 濟 性 指 標 ，而 b則 稱 為 “ 實 際 煤 耗 率 ” 。 標 準 煤 的 低 位 發(fā) 熱 值 =29270kJ/kg， 則 標 準 煤耗 率 kg 標 煤 /( )表 達 式 為 ：h)kg/(kW3600 eeoo PQq h)kg/(kW3600 gmieoo wPDd snetQsb hkW 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 （ 4-24） 標 準 煤 耗 率 與 實 際 煤 耗 率 b的 關(guān) 系 由 下 式 可 得 。（ 4-25） 又 稱 “ 發(fā) 電 標 準 煤 耗 率 ” 它 對 應(yīng) 于 電 廠 發(fā) 電 熱效 率 。 對 應(yīng) 電 廠 供 電 熱 效 率 的 標 準 煤 耗 率 則稱 “ 供 電 標 準 煤 耗 率 ” kg 標 煤 /(kWh)其 表 達式 為 （ 4-26）h)/(kWkg123.0292703600 標 煤cpcpsb ssnet bbQ 29270 h)/(kWkg)1(123.0 標 煤 apsncpsn bb sbsb ncp cp snb 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 汽 耗 率 do不 能 單 獨 用 作 熱 經(jīng) 濟 指 標 。 只 有 當 q0一定 時 ， do才 能 作 為 熱 經(jīng) 濟 性 指 標 。 因 （ 4-27） 表 4-2(略 )為 國 產(chǎn) 汽 輪 發(fā) 電 機 組 的 熱 經(jīng) 濟 指 標 。 超 超 臨 界 燃 煤 發(fā) 電 機 組 煤 耗 低 、 環(huán) 保 性 能 較 好 ， 是目 前 國 際 上 先 進 的 燃 煤 發(fā) 電 機 組 .國 產(chǎn) 首 臺 1000MW超 超 臨 界 燃 煤 汽 輪 發(fā) 電 機 組 已 于 2006年 11月 底 在 浙江 玉 環(huán) 電 廠 投 產(chǎn) ,機 組 熱 效 率 達 到 45%,發(fā) 電 煤 耗 為272.9gce/ .截 至 2015年 9月 ， 我 國 已 建 成 投 產(chǎn)1000MW超 超 臨 界 機 組 82臺 。 ),q(f36003600d eoo gmiogmi qw 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 700 超 超 臨 界 燃 煤 發(fā) 電 機 組 是 超 超 臨 界 發(fā)電 技 術(shù) 發(fā) 展 的 前 沿 ， 與 600 超 超 臨 界 發(fā) 電 技術(shù) 相 比 ， 其 供 電 效 率 將 提 高 至 50%， 每 千 瓦時 煤 耗 可 再 降 低 40至 50克 ， 二 氧 化 碳 排 放 減少 14%。 我 國 已 組 織 了 國 家 700 超 超 臨 界燃 煤 發(fā) 電 技 術(shù) 創(chuàng) 新 聯(lián) 盟 ， 初 步 確 定 我 國 700計 劃 示 范 機 組 容 量 采 用 600MW等 級 ， 壓 力 和溫 度 參 數(shù) 為 35MPa/700 /720 .二 、 熱 電 廠 熱 經(jīng) 濟 性 指 標 對 于 熱 電 聯(lián) 產(chǎn) 生 的 熱 電 廠 ,其 熱 經(jīng) 濟 指 標 比 凝 汽式 電 廠 和 供 熱 鍋 爐 房 要 復(fù) 雜 得 多 .除 了 用 總 的 熱 經(jīng) 濟指 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 標 以 外 ， 還 必 須 有 生 產(chǎn) 熱 、 電 兩 種 產(chǎn) 品 的 分 項 指 標 ，今 簡 述 如 下 。 1 燃 料 利 用 系 數(shù) ： 熱 電 廠 的 能 量 輸 出 和 輸 入 的 比 值 ，即 式 （ 4-4） 。 它 反 映 熱 電 廠 中 燃 料 有 效 利 用 程 度 在數(shù) 量 上 的 關(guān) 系 ， 因 而 是 一 個 數(shù) 量 指 標 。 2 熱 化 發(fā) 電 率 ： 供 熱 機 組 熱 電 聯(lián) 產(chǎn) 部 分 的 熱 化 發(fā) 電量 與 熱 化 供 熱 量 的 比 值 。 它 反 映 熱 、 電 聯(lián) 產(chǎn) 的 質(zhì) 量指 標 。 3 發(fā) 電 方 面 的 熱 經(jīng) 濟 指 標 ： 熱 電 廠 發(fā) 電 量 與 發(fā) 電 分擔(dān) 總 熱 耗 分 額 的 比 值 ， 它 可 以 表 示 為 發(fā) 電 熱 效 率 、發(fā) 電 熱 耗 率 及 發(fā) 電 煤 耗 率 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 4 供 熱 方 面 的 熱 經(jīng) 濟 指 標 ： 熱 電 廠 供 熱 量 與 供 熱 分擔(dān) 總 熱 耗 分 額 的 比 值 ， 它 可 以 表 示 為 供 熱 熱 效 率 及供 熱 煤 耗 率 。 熱 電 廠 中 發(fā) 電 和 供 熱 兩 方 面 分 擔(dān) 總 熱 耗 的 辦 法 ，目 前 有 3種 ， 即 熱 量 法 、 實 際 焓 降 法 、 作 功 能 力 法 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 第 四 節(jié) 新 型 熱 力 循 環(huán) /能 源 系 統(tǒng)一 、 注 蒸 汽 燃 氣 輪 機 循 環(huán) 蒸 汽 燃 氣 輪 機 是 近 年 來 發(fā) 展 起 來 的 一 門 新 技 術(shù) ，它 是 利 用 燃 氣 輪 機 排 出 的 高 溫 燃 氣 ， 通 過 余 熱 鍋 爐產(chǎn) 生 蒸 汽 并 回 注 到 燃 氣 輪 機 的 燃 燒 室 中 去 的 一 種 熱力 循 環(huán) ， 如 圖 4-15、 圖 4-16所 示 。 同 燃 氣 蒸 汽 聯(lián) 合 循 環(huán) 相 比 ， 熱 效 率 相 近 ； 注 蒸汽 燃 氣 輪 機 循 環(huán) 不 再 配 置 蒸 汽 輪 機 和 凝 汽 器 等 設(shè) 備 ，使 整 個 系 統(tǒng) 變 得 簡 單 ， 減 少 投 資 ， 具 有 良 好 的 經(jīng) 濟性 ； 機 組 可 適 用 于 有 一 定 變 化 范 圍 的 電 力 負 荷 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-15 注 蒸 汽 燃 氣 輪 機 系 統(tǒng) 圖 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-16注 蒸 汽 燃 氣 輪 機 T-S圖 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 和 熱 負 荷 ， 功 輸 出 和 熱 輸 出 之 間 可 靈 活 地 匹 配 調(diào) 整 。 注 蒸 汽 燃 氣 輪 機 循 環(huán) 的 不 足 是 ： 蒸 汽 膨 脹 后 經(jīng) 余熱 鍋 爐 排 向 大 氣 ， 膨 脹 背 壓 比 采 用 冷 凝 器 高 ， 致 使蒸 汽 的 作 功 能 力 不 能 充 分 發(fā) 揮 ； 需 配 置 較 大 的 補 充水 和 凈 化 水 處 理 設(shè) 備 ， 要 比 常 規(guī) 聯(lián) 合 循 環(huán) 耗 水 量 約大 將 近 40 。 由 于 注 蒸 汽 燃 氣 輪 機 的 明 顯 優(yōu) 點 ， 目 前 已 成 國 內(nèi)外 重 點 發(fā) 展 的 技 術(shù) 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 二 、 燃 煤 聯(lián) 合 循 環(huán) 燃 煤 聯(lián) 合 循 環(huán) 則 是 一 種 既 滿 足 生 態(tài) 環(huán) 保 的 要 求 ，又 能 高 效 利 用 煤 資 源 的 新 型 模 式 發(fā) 電 技 術(shù) 。 1 整 體 煤 氣 化 聯(lián) 合 循 環(huán) （ IGCC） IGCC， 見 圖 4-17。 它 由 煤 氣 發(fā) 生 系 統(tǒng) 及 凈 化 系 統(tǒng) 、燃 氣 輪 機 、 汽 輪 機 、 發(fā) 電 機 及 有 關(guān) 附 屬 系 統(tǒng) 等 構(gòu) 成 。汽 化 裝 置 有 三 類 ： 噴 流 床 、 流 化 床 和 固 定 床 。 IGCC可 沿 用 燃 油 氣 聯(lián) 合 循 環(huán) 現(xiàn) 有 技 術(shù) ， 較 易 實行 ， 熱 效 率 已 達 40 46 ； 脫 硫 比 較 徹 底 （ 97 ） ； 排 渣 處 理 方 便 ； CO2、 NO 等 有 害 排 放 物 量 也大 大 低 于 常 規(guī) 燃 煤 電 站 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 目 前 煤 氣 化 與 凈 化 的 熱 損 失 還 偏 大 ， 初 投 資 也 相對 較 高 。 2 流 化 床 燃 煤 聯(lián) 合 循 環(huán) (FBC-CC) PFBC-CC（ 即 增 壓 流 化 床 燃 煤 聯(lián) 合 循 環(huán) ） 是 采 用 增壓 流 化 床 和 燃 氣 輪 機 代 替 燃 煤 鍋 爐 ， 煤 在 高 壓 條 件下 燃 燒 產(chǎn) 生 高 溫 燃 氣 ， 經(jīng) 除 塵 后 ， 推 動 燃 氣 透 平 作功 。 它 燃 用 劣 質(zhì) 煤 的 優(yōu) 勢 明 顯 ， 即 使 燃 用 含 7 硫 量 和30 40 灰 份 的 煤 時 ， 也 能 達 到 97 98 燃 燒效 率 和 85 以 上 的 固 硫 率 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-17 IGCC熱 力 系 統(tǒng) 示 意 圖 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 第 二 代 PFBC-CC（ 圖 4-18） 。 PFBC CC系 統(tǒng) 熱 效 率 已 達 41 左 右 ， 將 來 會 超 過50 。 PFBC CC系 統(tǒng) 是 以 蒸 汽 發(fā) 電 作 為 主 導(dǎo) 部 分（ 超 過 60 ） ， 對 現(xiàn) 有 汽 輪 機 電 站 更 新 改 造 來 說 ，為 更 加 實 用 的 技 術(shù) 。 3 外 燃 式 燃 煤 聯(lián) 合 循 環(huán) (EFCC) EFCC系 統(tǒng) 包 括 一 個 外 燃 式 燃 氣 輪 機 頂 循 環(huán) 和 一 個汽 輪 機 底 循 環(huán) 。 新 型 的 高 溫 爐 為 其 特 有 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 。圖 4-19為 帶 補 燃 的 EFCC系 統(tǒng) 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 圖 4-18 PFBC-CC系 統(tǒng) 示 意 圖 1-氣 化 爐 2-熱 煤 氣 凈 化 裝 置 3-預(yù) 置 燃 燒 室 4-壓 縮 機 -燃 氣 輪 機 組 5-發(fā) 電 機 6-煙 囪 7-余 熱 鍋 爐 8-汽 輪 機 9-增 壓 流 化 床 10-冷 凝 器 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 圖 4-19 EFCC 系 統(tǒng) 圖1-高 溫 爐 2-預(yù) 置 燃 燒 室 3-壓 縮 機 -燃 氣 輪 機 組 4-發(fā) 電 機 5-汽 輪 機 6-余 熱 鍋 爐 7-煙 囪 8-冷 凝 器 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 系 統(tǒng) 熱 效 率 可 接 近 40 ， 帶 補 燃 的 為 45 47 。較 適 合 于 中 小 功 率 范 圍 ， 對 中 小 型 汽 輪 機 電 站 更 新改 造 的 應(yīng) 用 前 景 較 好 。 4 直 接 燃 煤 粉 （ 或 水 煤 漿 ） 聯(lián) 合 循 環(huán) (DFCC) 燃 氣 輪 機 直 接 燃 煤 ， 最 能 體 現(xiàn) 出 其 固 有 特 性 ： 系統(tǒng) 簡 單 、 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 運 行 可 靠 和 效 率 高 。 早 期 采 用 干 煤 粉 直 接 燃 燒 ， 80年 代 多 級 液 態(tài) 排 渣直 接 燃 煤 技 術(shù) 取 得 突 破 。 5 整 體 煤 氣 化 燃 料 電 池 聯(lián) 合 循 環(huán) (IGFC-CC) 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 IGFC-CC是 一 種 新 型 的 高 效 潔 凈 的 發(fā) 電 系 統(tǒng) ， 由 燃料 電 池 、 煤 氣 化 爐 、 熱 煤 氣 凈 化 系 統(tǒng) 及 燃 氣 蒸 汽聯(lián) 合 循 環(huán) 系 統(tǒng) 等 組 成 （ 圖 4-20） 。 其 核 心 是 燃 料 電 池 。 熔 融 碳 酸 鹽 型 （ MCFC） 燃 料電 池 是 當 前 發(fā) 展 的 重 點 。 6 磁 流 體 發(fā) 電 聯(lián) 合 循 環(huán) (MHD-CC) 磁 流 體 發(fā) 電 聯(lián) 合 循 環(huán) (MHD-CC)是 將 磁 流 體 發(fā) 電 技術(shù) 和 燃 氣 蒸 汽 聯(lián) 合 循 環(huán) 相 結(jié) 合 ， 如 圖 4-21。 目 前 人 們 多 寄 厚 望 于 IGCC和 PFBC-CC， 它 們 已 經(jīng) 進入 商 業(yè) 驗 證 階 段 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-20 IGFC-CC 發(fā) 電 系 統(tǒng) 示 意 圖1-氣 化 爐 2-膨 脹 機 3-熱 煤 氣 凈 化 裝 置 4-熔 融 碳 酸 鹽燃 料 電 池 5-發(fā) 電 機 6-壓 縮 機 -燃 氣 輪 機 組 7-燃 燒 室8-余 熱 鍋 爐 9-汽 輪 機 10-冷 凝 器 11-煙 囪 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-21 MHD-CC 發(fā) 電 系 統(tǒng)1-燃 燒 室 2-MHD發(fā) 電 裝 置 3-壓 縮 機 -燃 氣 輪 機 組 4-冷 凝 器 5-余 熱 鍋 爐 6-煙 囪 7-汽 輪 機 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 三 、 濕 空 氣 燃 汽 輪 機 （ ） 循 環(huán) HAT（ Humid Air Turbine） 循 環(huán) 為 并 聯(lián) 型 布 雷 頓和 朗 肯 聯(lián) 合 循 環(huán) ,圖 4-22為 熱 力 系 統(tǒng) 圖 。 它 與 注 蒸 汽 燃 汽 輪 機 循 環(huán) 相 像 ， 都 采 用 空 氣 蒸 汽混 合 工 質(zhì) 。 但 其 透 平 排 熱 是 用 于 加 熱 濕 空 氣 ， 排 煙溫 度 可 更 低 ， 回 收 余 熱 充 分 ， 是 一 種 高 效 率 、 高 比功 特 點 的 新 型 熱 力 循 環(huán) 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4-22 HAT 循 環(huán) 熱 力 系 統(tǒng) 示 意 圖C1-中 冷 器 C2-后 冷 器 H-熱 水 器 R-回 熱 器S-飽 和 器 OC-燃 燒 室 LC-低 壓 壓 氣 機 HC-高 壓 壓 氣 機 T-燃 氣 輪 機 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 四 、 多 聯(lián) 產(chǎn) （ 集 成 ） 系 統(tǒng) 多 聯(lián) 產(chǎn) （ 集 成 ） 系 統(tǒng) 是 從 整 體 最 優(yōu) 角 度 、 跨 越 行業(yè) 界 限 所 提 出 的 ， 一 種 高 度 靈 活 的 資 源 /能 源 /環(huán) 境一 體 化 系 統(tǒng) （ 圖 4-23 ） ， 這 是 一 種 有 機 的 耦 合 和 集成 ， 故 稱 之 多 聯(lián) 產(chǎn) （ 集 成 ） 系 統(tǒng) ， 區(qū) 別 于 以 往 的 二聯(lián) 產(chǎn) 、 三 聯(lián) 產(chǎn) 等 多 聯(lián) 產(chǎn) 系 統(tǒng) 。 多 聯(lián) 產(chǎn) （ 集 成 ） 系 統(tǒng) 的 實 質(zhì) 是 多 種 產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 過 程的 優(yōu) 化 耦 合 ， 從 而 達 到 能 源 的 高 利 用 效 率 、 低 能 耗 、低 投 資 和 運 行 成 本 、 以 及 最 少 的 污 染 物 排 放 。 目 前 的 多 聯(lián) 產(chǎn) （ 集 成 ） 系 統(tǒng) 一 般 是 指 利 用 從 單 一的 設(shè) 備 （ 氣 化 爐 ） 中 產(chǎn) 生 的 合 成 氣 （ 主 要 成 分 為CO H 2） ， 來 進 行 跨 行 業(yè) 、 跨 部 門 的 生 產(chǎn) ， 以 得 到 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 多 種 具 有 高 附 加 值 的 化 工 產(chǎn) 品 、 液 體 燃 料 （ 甲 醇 、 F T合 成 燃 料 、 二 甲 醚 、 城 市 煤 氣 、 氫 氣 ） 、 以 及 用于 工 藝 過 程 的 熱 和 進 行 發(fā) 電 等 。 多 聯(lián) 產(chǎn) （ 集 成 ） 系 統(tǒng) 有 以 下 幾 個 方 面 的 優(yōu) 點 ： 1 以 煤 氣 化 為 中 心 的 潔 凈 技 術(shù) 2 多 聯(lián) 產(chǎn) 系 統(tǒng) 中 各 部 分 可 以 進 行 靈 活 鏈 接 和 耦 合 3 多 聯(lián) 產(chǎn) 系 統(tǒng) 減 少 溫 室 氣 體 CO2的 排 放 4 為 今 后 氫 能 的 發(fā) 展 提 供 能 源 基 礎(chǔ) 5 多 聯(lián) 產(chǎn) 系 統(tǒng) 是 具 有 發(fā) 展 潛 力 的 開 放 系 統(tǒng) 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束圖 4 23 資 源 、 能 源 、 環(huán) 境 一 體 化 系 統(tǒng) 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 第 五 節(jié) 核 能 發(fā) 電 原 理 及 系 統(tǒng) 一 核 能 發(fā) 電 的 基 本 原 理 1 原 子 核 的 裂 變 當 利 用 中 子 去 轟 擊 鈾 元 素 時 ， 鈾 的 原 子 核 吸 收 中子 后 ， 分 裂 成 兩 部 分 。 核 物 理 學(xué) 家 把 核 分 裂 現(xiàn) 象 稱為 “ 裂 變 ” 。 鈾 235原 子 核 發(fā) 生 裂 變 的 同 時 ， 除 了 釋 放 熱 能 外 ，還 能 發(fā) 生 自 持 式 鏈 式 反 應(yīng) 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 當 反 應(yīng) 堆 維 持 在 某 一 功 率 水 平 運 行 時 ， 裂 變 數(shù) 也處 于 一 平 衡 值 。 必 須 對 反 應(yīng) 速 度 加 以 控 制 ， 使 之 維持 在 一 定 的 水 平 ， 才 能 穩(wěn) 定 地 源 源 不 斷 地 獲 取 能 量 。 裂 變 反 應(yīng) 還 產(chǎn) 生 裂 變 中 子 。 但 是 剛 從 核 反 應(yīng) 中 產(chǎn)生 的 中 子 速 度 太 快 ， 在 鈾 原 子 核 附 近 滯 留 的 時 間 很短 ， 與 原 子 核 反 應(yīng) 的 機 會 太 少 。 因 此 ， 必 須 將 剛 產(chǎn)生 的 快 速 中 子 的 速 度 減 慢 ， 能 夠 有 效 地 使 中 子 速 度減 慢 的 材 料 叫 做 慢 化 劑 （ 又 稱 減 速 劑 ） 。 在 實 際 中 使 用 比 較 多 的 慢 化 劑 有 普 通 的 純 凈 水 、重 水 和 石 墨 等 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 鏈 式 反 應(yīng) 必 須 先 提 供 第 一 個 中 子 才 能 連 續(xù) 不 斷 地進 行 下 去 。 在 鈾 燃 料 中 占 主 要 的 鈾 -238， 具 有 自 發(fā)裂 變 的 能 力 ， 可 以 自 發(fā) 地 放 出 中 子 。 以 滿 足 鏈 式 反應(yīng) 的 需 要 。 2 核 電 站 工 質(zhì) 系 統(tǒng) 構(gòu) 成 核 電 站 目 前 使 用 的 核 燃 料 為 鈾 -235。 實 際 使 用 中 ， 慢 化 劑 同 時 又 作 為 載 熱 劑 （ 或 稱 冷卻 劑 ） ， 以 帶 走 核 反 應(yīng) 堆 所 產(chǎn) 生 的 熱 量 。 同 時 ， 由于 核 電 站 中 的 原 動 機 為 蒸 汽 輪 機 ， 因 此 動 力 循 環(huán) 的工 質(zhì) 必 為 水 蒸 汽 。 總 目 錄 返 回 本 章 下 一 頁上 一 頁 結(jié) 束 不 同 反 應(yīng) 堆 堆 型 的 載 熱 劑