正文课件第四章热力发电与核电.ppt

核聚变要在近亿度高温条件下进行，地球上原子弹爆炸时可以达到这个温度。研究人员正研究如何控制核聚变. 目前主要的几种可控核聚变方式有：超声波核聚变、激光约束（惯性约束）核聚变和磁约束核聚变（托卡马克）。 核聚变所需的原料—氢的同位素氘、氚及惰性气体3He（氦-３），氘和氚在地球上蕴藏极其丰富。 海水中含有丰富的氘。以3He（氦-３）为燃料的核聚变反应比氘氚聚变更清洁，效益更高。 3He是一种惰性气体，操作安全，几乎无污染。月球上的钛矿中蕴藏着丰富的3He资源。 第六节 核电的经济性与安全性、可靠性 一、经济性 核能发电突出的特点是单位重量燃料的发电量十分高。一座1000MW核电站每年仅消耗约1吨铀-235，而燃煤电站则需约240万吨标准煤。 核电站的经济性已经超过了煤电站。当今唯一能代替化石燃料大规模使用的只有核能。 核电站的经济性主要指标有两个：比投资和发电成本。 比投资—核电站单位装机容量的投资。80年代以来，各国核电的比投资高于火电而低于水电。核电的比投资与单机容量有关，还与机组台数有关。通常，应安装2台以上机组为宜。 发电成本—它包含每年的投资提成（或还本付息）、运行维护费、运行期间的平均付息、退役资金及乏燃料的后处理费、平衡换料费等。总成本除以发电量即得单位发电成本。80年代以来，各国核电的发电成本高于水电而低于火电。核电成本中投资成本约为60-70%，燃料成本较少；而煤电，燃料成本却占60-70%。从长期看，煤电成本要高得多。 目前，我国的核电成本还较高，但在国际上，核电成本已低于煤电成本。目前,我国核电站上网电价为0.43元/千瓦小时,与煤电价格大体相当。 二、安全性 核电站是安全的，因为 第一，核反应堆大多采用低浓度裂变物质作燃料，不具备发生核爆炸的条件。 第二，核反应堆内有安全控制手段。 第三，反应堆有自稳定的特性。 核反应堆也会产生一些废气、废液和废物。但于燃煤电站相比，核电站可称为清洁的能源。 目前全球使用的反应堆主要是第二代的反应堆和部分第三代早期反应堆的试点。未来，第四代核反应堆发展的方向包括：更好的经济性、更高的安全性、更少的废弃物和防止核扩散技术，核电站将继续向大型化方向发展。 三、可靠性 评价核电厂的可靠性与评价单一产品的可靠性不同。不仅与安全性有关，还与经济性有关，要求有可靠性指标体系或通用规则。一般应包括核电设备的耐久性、维修性和经济性. 根据世界核电厂营运者联合会（WANO）统计数据表明，核电运行的可靠性是有保障的。 目前，核电在我国能源中所占的比重还远远低于全世界平均水平，全世界的核电占电能的比重大概是15%左右，我国核电占比仅2%左右。目前我国运行核电机组22台，装机容量2010万千瓦;在建的核电机组有27台，装机容量2953万千瓦，在世界上在建机组数排第一位。从当前能源结构调整的范畴看，我国提出的2030年非化石能源达到20%，核电将要在非化石能源发展中贡献较大的力量。 图4-15 注蒸汽燃气轮机系统图 图4-16注蒸汽燃气轮机T-S图 和热负荷，功输出和热输出之间可灵活地匹配调整。 注蒸汽燃气轮机循环的不足是：蒸汽膨胀后经余热锅炉排向大气，膨胀背压比采用冷凝器高，致使蒸汽的作功能力不能充分发挥；需配置较大的补充水和净化水处理设备，要比常规联合循环耗水量约大将近40％。 由于注蒸汽燃气轮机的明显优点，目前已成国内外重点发展的技术。 二、燃煤联合循环 燃煤联合循环则是一种既满足生态环保的要求，又能高效利用煤资源的新型模式发电技术。 1．整体煤气化联合循环（IGCC） IGCC，见图4-17。它由煤气发生系统及净化系统、燃气轮机、汽轮机、发电机及有关附属系统等构成。汽化装置有三类：喷流床、流化床和固定床。 IGCC可沿用燃油／气联合循环现有技术，较易实行，热效率已达40％～46％；脱硫比较彻底（＞97％）；排渣处理方便；CO2、NOｘ等有害排放物量也大大低于常规燃煤电站。 目前煤气化与净化的热损失还偏大，初投资也相对较高。 2．流化床燃煤联合循环(FBC-CC) PFBC-CC（即增压流化床燃煤联合循环）是采用增压流化床和燃气轮机代替燃煤锅炉，煤在高压条件下燃烧产生高温燃气，经除尘后，推动燃气透平作功。 它燃用劣质煤的优势明显，即使燃用含7％硫量和30％～40％灰份的煤时，也能达到97％～98％燃烧效率和85％以上的固硫率。 图4-17 IGCC热力系统示意图 第二代PFBC-CC（图4-18）。