《能源与动力装备设计与制造》参考资料选编.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 35 第1章 能源装备设计与制造概况 1.1 火电、水电、风电、核电 1.1.1 我国能源情况概述 我国能源资源的基本特点可概括为六个字：“富煤、贫油、少气”。我国能源结构中煤炭比重最高约占70.6%，超出世界平均水平近42个百分点，天然气比重最低仅占3.7%，远低于23.8%的世界平均水平。 中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国，能源供应持续增长，其中消耗量最大、使用最广泛的是电能和热能，电能是一种便于传输和使用的清洁能源，因此具有无可比拟的优越性而占有重要地位。我国电力行业发展飞快，2011年的发电量已跃居世界第一，达到了47000.7亿kW·h。 国内装机容量中，火电占主导地位，电力工业的发展战略是：火电为主，大力发展水电，适当发展核电和再生能源发电。2011年火电、水电、核电、风电装机总容量分别为76546万kW、23051万kW、1257万kW、4505万kW，所占比重分别为72.5%、21.83%、1.19%、4.27%。2015年底全国火电装机容量9.9亿千瓦，设备平均利用小时4329小时，同比降低410小时，是1978年以来的最低水平。2015年底全国水电装机容量3.2亿千瓦，设备平均利用小时3621小时，同比降低48小时。2015年底全国并网风电装机容量12934万千瓦，设备平均利用小时为1728小时，同比下降172小时。2015年底全国核电装机容量2608万千瓦，设备平均利用小时7350小时，同比下降437小时。 根据转换电能的一次能源的种类或转换方式不同，发电站可分为火力发电站、水力发电站、核电站、风力发电站、太阳能发电站，它们各自的特点如表1-1所列。 表1-1 各类电站的特点 项目火电水电核电风电太阳能发电电能来源燃料化学能水的机械能核能风的机械能太阳能投资力度大巨大大小小建设周期中（2-3年）长中短短发电材料化石燃料水铀风太阳能优点燃料获取方便、便宜原料可再生核燃料能量密度巨大原料可再生原料可再生 缺点燃料储存量和开采量有限，不可再生；污染性大。受气候、地理条件制约核废料产生污染的风险大相对发电成本高；受气候、地理条件制约相对发电成本高，受气候、地理条件制约1.1.2 火力发电 燃烧系统、汽水系统、电气系统是火电站的三大系统。汽轮机、锅炉和发电机是火电站的三大主件。 图1-1所示为火力发电厂的生产示意图，锅炉中煤粉与来自空气预热器的热空气在炉膛内混合燃烧，将燃料的化学能转变高温烟气的热能，热能通过锅炉的省煤器、水冷壁、过热器等受热面使水变为过热蒸汽；过热蒸汽推动汽轮机旋转，将热能转变为机械能，并通过发电机产生热能；汽轮机内膨胀做功后的蒸汽进入凝气器内凝结成水；凝结水经过水泵送入低压加热器、除氧器、高压加热器，吸收汽轮机抽汽的热量后又回到锅炉。工质又返回初态，完成一个闭合循环。 图1-1 火力发电厂的生产示意图 1.1.3 水力发电 1.1.3.1 水力发电概述 水力发电是利用江、河、水库的势能也就是水位的落差来作功，推动水轮机转动再带动发电机转动发电的。 a、按集中落差方式的不同，水力发电厂可区分为堤坝式、引水式和混合式三种。堤坝式水力发电厂又可按电厂厂房所处的位置的不同，分为坝后式、河床式和岸边式。 b、按水库蓄水的调节能力的不同，水力发电厂可分为径流式水电厂、日调节水电厂、周调节水电厂、年调节水电厂和多年调节的水电厂。 1.1.3.2 水力发电厂的构成 水力发电厂的构成主要有水源、拦水建筑物体、润滑系统、冷却系统、水轮机、水轮发电机变压器、高压断路器、配电装置等组成。水轮机是一种将水的势能转换成机槭能的机器。 现代水轮机，按水流作用原理和结构特点可分为两类，一类是仅利用水流动能的称为冲击式水轮机，另一类同时利用水流动能和势能的称为反击式水轮机。水轮机分类很多。 反击式水轮机主要有混流式、斜流式、轴流式，其主要区别在于转轮结构形式各有不同。 其他设备还包括水力发电机、调速系统等。 1.1.4 风力发电 1.1.4.1 风力发电概述 1.1.4.2 风力发电系统 风力发电系统是将风能转换为电能的机械、电气及控制设备的组合，一般的风力发电机组主要由风力机、传动系统、发电机、调向机构和控制系统等几大部分组成，如图1-8所示。 图1-8 风力发电机组简图 1.1.4.3 风力发电机主要组成部分介绍 风轮、机舱、齿轮箱、偏航系统、风力发电机。 1.1.5 核能发电 1.1.5.1 核能发电概述 核电站是利用核能进行发电的装置。它类似于燃煤的火力发电站，致使火电站的燃煤锅炉被核反应堆所代替，核反应堆是通过核裂变使易裂变燃料释放核