第1章 新型热力循环讲解

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1、1,新型热力循环 西安交通大学 能动学院叶轮机械研究所 王顺森,2,第0章 绪论,一、主要目的 结合我国能源特点和电力工业发展方向，了解和掌握现代蒸汽燃气联合循环以及其它新型动力循环的基本原理和主要组成部分的设计特点及工作特性。 二、分析对象 以现代典型蒸汽燃气联合循环电站系统为主要研究对象 三、需要的主要知识 蒸汽轮机、燃气轮机、锅炉、工程热力学、传热学,3,四、主要内容 内容提要 第1章 中国的能源状况与电力工业的发展方向 第2章 联合循环的概念和典型方案 第3章 燃气蒸汽联合性能分析 第4章 余热锅炉型联合循环的变工况 第5章 联合循环中使用的蒸汽轮机 第6章 余热锅炉与联合循环的汽水系

2、统 第7章 整体煤气化联合循环 第8章 增压流化床联合循环,4,五 参考书 1、焦树建-燃气蒸汽联合循环 出版社：机械工业出版社 出版日期：2000年01月 ISBN：7111077261 版本：第1版 装帧：平装 开本：16 正文语种：中文,5,参考书 2、刘万琨-燃气轮机与燃气蒸汽联合循环 作者：刘万琨 出版社：化学工业出版社 ISBN：7502582525 出版日期：2006 年3月,6,参考书 3、姚秀平-燃气轮机及其联合循环发电 姚秀平 编著 ISBN：9787508325255 出版时间：2004-10-1 出版社：中国电力出版社,7,第1章 中国的能源状况与电力工业 的发展方向

3、内容提要 1.1 基本概念 1.2 我国的能源状况 1.3 电力工业的发展方向,1.1 基本概念,能源分类：一次能源、二次能源、常规能源与新能源、可再生能源与化石能源 能源科技范畴：开采、转化、终端利用 术语：标准煤、标准油、装机容量、内效率、发电效率、净效率,8,“一次能源”亦称“初级能源”或“天然能源” 定义自然界以天然形式存在的，未经加工或转换的能源； “二次能源”：由一次能源经加工或转换而成； “标煤”：低发热值为7000大卡/公斤的煤。 “标油” ：低发热值为10000大卡/公斤的油。,9,新能源（可再生能源）,对传统能源（煤、气、油），人们都有一点常识，在以后的学习中将会大量接触，

4、而新能源呢，人们知之不多，而它们却是星星之火，终究会形成燎原之势。 风能 太阳能 生物质能 小水电 海洋能 地热 氢能（严格来说它只是能量的载体）,10,化石能源,可再生能源,一次能源,社会需要的能量形式,核能,终端利用,热、能转化装置,11,12,1.2 我国的能源状况,一、能源概述 二、我国能源体系发展的主要趋势与特点 三、我国本世纪上半叶可持续能源体系框架 四、能源状况的结论,保证能源供应是人类社会赖以生存和发展的最重要条件之一。本世纪初，基于对化石能源开始耗竭比较清晰的分析和大量使用化石能源引起的环境污染与气候变暖日益明显与严重，全世界已普遍认识到，向着减小化石能源份额，增大可再生能源

5、份额的方向，逐步建立可持续发展能源体系的工作应该积极起步，在本世纪上半叶要取得明显进展，为能源过渡奠定可靠基础。,一、能源概述,13,14,1850-2000年全球一次能源结构的变化,15,煤 油 气 铀*,澳大利亚/新西兰,非洲,欧洲,俄罗斯,中东,中国,其它亚洲/太平洋地区,北美,南美,世界化石燃料和铀资源的分布，除中东和南美， 中国和世界的能源最终只能以煤为主,世界的煤炭资源,美国 俄国 中国 澳大利亚 印度 南非 乌克兰 卡萨克斯坦 波兰 巴西 哥伦比亚,美国 俄国 中国 澳大利亚 印度 南非 乌克兰 卡萨克斯坦 波兰 巴西 哥伦比亚,16,到2050年，化石燃料仍然是世界主要能源,世

6、界一次能源消费（百万吨标准煤）,煤,石油,天然气,核能,水能,其它,年,世界一次能源消费（百万吨标准煤）,17,世界的煤炭消费 中国现在和将来将一直是世界最大的煤炭生产和消费国,世界其它地区 印度 美国 中国,18,中国与世界一次能源消费结构的比较 （2005）,19,中国一次能源生产总量及构成,20,中国一次能源消费总量及构成,21,到2050年，中国一次能源消费预测 2030年， 化石燃料占81%（煤炭占52.9%），2050年， 化石燃料占71.5%（煤炭占43.9%）,来源：替代能源研究，国务院能源办公室，2007,2050能源消费总量： 63 亿tce,2005-2050 总煤耗量：

7、 1158 亿tce,石油,煤炭,天然气,22,23,全国上下对能源都十分重视与关心，拟定了2020年能源中长期发展规划纲要。 中国科学院组织了有关院士及专家，进行了研究、探讨： “我国核能（裂变能）发展战略研究”（2004年3月 2006年1月） “我国中远期石油补充与替代能源发展战略研究” （2005年4月2006年11月） “我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究”， （2005年4月2007年1月） “钍的核能利用研究”（2006年1月2007年1月） 国际科学院委员会“向可持续能源发展过渡”的咨询研 究（2005年4月2007年7月） 中美科学院、工程院“中美能源与空气污染合作研究

8、” （2005年2月2007年7月）,24,25,二、我国能源体系发展的主要趋势与特点,1能源需求仍将快速增长 2一次能源结构将开始发生明显变化 3CO2排放限制越来越严 4. 保障石油供应是能源安全的突出矛盾 5电力发展更加迅速，电源结构也将改变,26,1. 能源需求仍将快速增长,能源消费 能源生产,2000年-2004年我国能源经济,8.0%,7.5%,8.3%,9.3%,9.5%,0.1%,3.5%,9.9%,13.2%,15.2%,0.016,0.472,1.193,1.420,1.600,0.0%,2.0%,4.0%,6.0%,8.0%,10.0%,12.0%,14.0%,16.0%

9、,2000,2001,2002,2003,2004,0.00,0.20,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20,1.40,1.60,1.80,GDP增长,能源消费增长,能源消费弹性,27,2009年中国的能源消费为30.66亿吨煤当量,2007能源消费增长率为7.8%，2008年为6.8%（ 2008年总消费为28.5亿吨煤 当量），2009年为7.04% (2009能源总消费为30.66亿吨煤当量)，2012年能源 总消费为36.2亿吨标准煤,能源消费（百万吨标准煤当量）,增长率 （）,28,在全球能源总量下降1.1%的情况下，中国的能源消费在2009年保持了10年来年均增长8.8

10、%的水平； 中国能源消费的快速增长，尤其是煤炭消费增长了9.6%，高于8.7%的GDP增长。 2009年，中国的煤炭净进口达到1.03亿吨，成为继日本之后世界第二大煤炭进口国； 中国石油消费增长保持了过去十年来年均增长6.7%的势头。2009年，石油消费对外依存度由上一年度的49%上升到了53%。 上述形势再次表明中国经济发展面临的能源的挑战越来越严峻，中国经济社会的可持续发展需要比以往付出更多的努力。,29,2000-2020 中国能耗总量估算,如果以2020年的总 能耗40亿吨标准煤 当量(tce)作为总量 的极限，(2009年中 国的能源消费总量为 30.66亿吨煤当量)则 2000-2

11、020年期间总 能耗增长率只能 3.5%（美国2006年 的能耗总量是33.3亿 吨标准煤当量, 而美 国的GDP是中国的 4.3倍）,30,2. 一次能源结构将开始发生明显变化,中国一次能源消费结构预测,31,中国一次能源消费预测最可能发展情景,煤 石油 天然气 水电 核电 风电 太阳能发电 生物质发电 乙醇汽油 生物柴油,32,一次能源消费预测可持续发展情景,煤 石油 天然气 水电 核电 风电 太阳能发电 生物质发电 乙醇汽油 生物柴油,33,可再生能源的发展趋势,34,天然气需求预测,35,表2 我国一次商品能源耗量与构成的发展和展望,36,3. CO2排放限制越来越严,37,应对全球气

12、候变化，国际上可能留给中国的CO2排放空间已经非常小应及早主动应对而不是被动减排,若要将未来全球温升控制在23摄氏度，2050年全球CO2排放需要比1990年减少50%左右，只能排放104亿吨(1990年208亿吨)，这也就是届时全球CO2排放的总空间。 即使发达国家承诺减排其中80%，发展中国家整体上也需要比2005年减排36%。 中国正处于CO2排放的上升期，面临国际上对我国CO2排放峰值出现时间和绝对值的要求（譬如2030年80亿吨，2035年90亿吨，2040年100亿吨等），在已经大力强化节能和发展核能和可再生能源的条件下，未来在碳减排上仍将处于被动状态。,38,4.保障石油供应是能

13、源安全的突出矛盾,50,100,150,200,250,300,350,1980,1985,1990,1995,2000,2001,2002,2003,2004,Mt,生产,消费,我国石油生产和消费,石油供应能源安全国家安全,39,40,我国石油净进口数量,-40.0,-20.0,0.0,20.0,40.0,60.0,80.0,100.0,120.0,140.0,Mt,Net import,-12,-36,-23,9.88,8.48,13.9,33.8,29.1,43.8,69.6,64.9,71.8,97.4,141.4,1980,1985,1990,1993,1995,1996,1997,

14、1998,1999,2000,2001,2002,2003,2004,40,41,我国石油对外依存度,-50.0%,-40.0%,-30.0%,-20.0%,-10.0%,0.0%,10.0%,20.0%,30.0%,40.0%,50.0%,对外依存度,-12.0,-40.0,-20.0,6.4,5.3,8.1,17.4,15.4,21.6,30.2,28.6,30.1,36.5,41.3,1980,1985,1990,1993,1995,1996,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003,2004,41,中国石油需求预测,2050年，我国石油进口6.0亿吨，占世界

15、贸易总量32.5亿吨的17.23%。 IEA: 国际能源署 EIA:美国能源信息署,42,表4 我国石油的发展与展望,43,44,5. 电力发展更加迅速,45,电力发展更加迅速,中国电力安装容量快速增长,1949,2007,1987,1995,2000,2004,0.0185GWe,100GWe,200GWe,300GWe,400GWe,714GWe,1978,0.5712GWe,1949年：1.85GWe ;2009年： 874 GWe, 60年增长了472倍 1978年： 57.12GWe; 2009年：874 GWe, 30年增长了15倍,总安装容量（100GW),46,中国电力装机容量和发电量的发展 20012009,47,2009年中国电力结构,水电 22.43% 其它 0,13% 风电 1.8% 核电 1.04%,煤电占全国总装机容量的74.6%， 煤电为主将长期存在,2009年全国总装机容量: 874,230MWe。 全国煤炭消费30.02亿吨， 其中