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1、1专题一：火力 发电技术发展 趋势-宋长华2动力工程系动力工程系 宋长华宋长华 副教授副教授专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华3一、火力发电概述一、火力发电概述1.1 1.1 火力发电生产过程火力发电生产过程1.2 1.2 世界电力工业的发展世界电力工业的发展 1.3 1.3 我国电力工业概况我国电力工业概况专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华4主主 要要 内内 容容一、一、火力发电概述火力发电概述 二、二、火力发电技术的发展趋势火力发电技术的发展趋势提高超临界火电机组效率提高超临界火电机组效率燃气蒸汽联合循环发电技术燃气蒸汽联合循环发电技术多联产发电技术多联产发电技术洁净煤燃烧发电
2、技术洁净煤燃烧发电技术燃煤磁流体发电技术燃煤磁流体发电技术 空冷发电技术空冷发电技术 火电厂计算机控制技术火电厂计算机控制技术三、新能源发电技术三、新能源发电技术专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华51.1 1.1 火力发电生产过程火力发电生产过程火力发电厂概念火力发电厂概念: :就能量转换的形式而言，火力发电机组的作用就能量转换的形式而言，火力发电机组的作用 是将燃料（煤、石油、天然气）的化学能经燃烧释放出热能，再进一是将燃料（煤、石油、天然气）的化学能经燃烧释放出热能，再进一 步将热能转变为电能。步将热能转变为电能。火电厂外景火电厂外景 其发电方式有其发电方式有: :汽轮机发电汽轮机发
3、电、燃气轮机发电燃气轮机发电及及内燃机发电内燃机发电三种。三种。 其中汽轮机发电所占比例最大，燃气轮机发电近年来有所发展，内燃其中汽轮机发电所占比例最大，燃气轮机发电近年来有所发展，内燃 机发电比例最小。机发电比例最小。 火电厂火电厂( (汽轮机汽轮机) )能量转换过程与三大主机作用如下能量转换过程与三大主机作用如下 ：锅锅 炉炉：燃料化学能燃料化学能蒸汽热能蒸汽热能汽轮汽轮机机：蒸汽热能蒸汽热能机械能机械能, ,外形图外形图, ,结构图结构图发电机发电机：机械能机械能电能电能火力发电厂火力发电厂原理原理和和生产过程示意图生产过程示意图和和火电厂分类火电厂分类（按蒸汽参数）（按蒸汽参数）专题一
4、：火力发 电技术发展趋势- 宋长华61.2 1.2 世界电力工业的发展世界电力工业的发展a)a)电力工业回顾电力工业回顾 b)b)发电量、发电装机容量发电量、发电装机容量及其及其地区地区 分布分布 c)c)用电量及其构成的变化用电量及其构成的变化d)d)世界电力发展世界电力发展概况和预测概况和预测专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华79090年代后，电力发展三个突出的动向年代后，电力发展三个突出的动向n n世界发电量的年增长率趋缓，而一些发世界发电量的年增长率趋缓，而一些发 展中国家，特别是亚洲国家仍维持较高展中国家，特别是亚洲国家仍维持较高 的电力增长速度；的电力增长速度； n n电力技
5、术的发展向效率、环保的更高目电力技术的发展向效率、环保的更高目 标迈进；标迈进； n n电业管理体制和经营方式发生变革，由电业管理体制和经营方式发生变革，由 垄断经营逐步转向市场开放。垄断经营逐步转向市场开放。 专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华81.3 1.3 我国电力工业概况我国电力工业概况pp我国我国能源形势能源形势pp我国电力工业我国电力工业起源与发展起源与发展 pp我国电力工业与国外我国电力工业与国外差距差距pp我国火电我国火电（集控室图）（集控室图）设备设备生产历程生产历程专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华9二、火力发电技术发展趋势二、火力发电技术发展趋势2.1 2.1
6、 提高超临界火电机组效率提高超临界火电机组效率 2.1.1 2.1.1 提高初参数，采用超超临界提高初参数，采用超超临界 初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目 前，超临界机组初温可达前，超临界机组初温可达538538576576。随着冶金技术的发展，耐高。随着冶金技术的发展，耐高 温性能材料的不断出现，初温可提高到温性能材料的不断出现，初温可提高到600600700700。如日本东芝公司如日本东芝公司19801980年着手开发两台年着手开发两台0 0型两段再热的型两段再热的700MW700MW超超超超 临界汽轮机，并相
7、继于临界汽轮机，并相继于19891989年和年和19901990年投产，运行稳定，达到提高发年投产，运行稳定，达到提高发 电端热效率电端热效率5 5的预期目标，即发电端效率为的预期目标，即发电端效率为4141，同时实现了在，同时实现了在140140 分钟内启动的设计要求，且可在带分钟内启动的设计要求，且可在带1010额定负荷运行。额定负荷运行。在此基础上，该公司正推进在此基础上，该公司正推进1 1型（型（303099MPa99MPa、593593593593593593 ）、）、2 2型（型（343452MPa52MPa、650650593593593593）机组的实用化研究。据推）机组的实用
8、化研究。据推 算，超超临界机组的供电煤耗可降低到算，超超临界机组的供电煤耗可降低到279g279gkWhkWh。 专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华10超临界火电机组概况超临界火电机组概况n n世界世界第一台第一台125MW125MW超临界机组于超临界机组于19591959年年4 4月月在美国投运在美国投运, , 至今已有近至今已有近4040年年的历史，目前超临界机组最大单机容量为的历史，目前超临界机组最大单机容量为 1300MW1300MW，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容量，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容量 的的50%50%以上。目前，国际上已经投运了单机在以上。目前，
9、国际上已经投运了单机在800MW800MW以上以上 火电机组火电机组的国家主要有的国家主要有美国、日本、原苏联和德国美国、日本、原苏联和德国等。等。 n n我国我国超临界机组现已超临界机组现已投运或正在安装投运或正在安装的有的有6 000 MW6 000 MW（ 有有300MW300MW、500MW500MW及及600MW600MW机组共机组共1414台台），大都是进口），大都是进口 设备，最大单机容量为设备，最大单机容量为900 MW900 MW。目前国内还不具备整套。目前国内还不具备整套 设计和制造超临界机组的能力。设计和制造超临界机组的能力。河南华能沁北电厂河南华能沁北电厂 2600MW
10、2600MW工程作为国产超临界机组示范电站，主机招标工程作为国产超临界机组示范电站，主机招标 锅炉由锅炉由东方锅炉厂东方锅炉厂中标，汽轮发电机组由中标，汽轮发电机组由哈尔滨动力集团哈尔滨动力集团 中标；发电机由中标；发电机由上汽发电集团上汽发电集团中标；该工程于中标；该工程于20042004年年9 9月月 投产。上海外高桥电厂投产。上海外高桥电厂2900MW2900MW机组于机组于20042004年年5 5月投产月投产. .专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华11超临界机组发展超临界机组发展uu世界第一台世界第一台，19591959年年（美国）（美国） ，125MW125MW， 31MPa
11、, 621/566/56631MPa, 621/566/566。uu目前目前单机容量最大单机容量最大（美国）（美国）1300MW1300MW，26.5MPa,26.5MPa,538/538 538/538，共有六台，第一台，共有六台，第一台19691969投产。投产。uu目前目前参数最高参数最高的是（美国西屋公司制造）的是（美国西屋公司制造） 325MW325MW ，34.3MPa, 649/566/56634.3MPa, 649/566/566，二次再热，二次再热, 1959, 1959年年 投产。投产。uu欧洲几大发电集团正合作欧洲几大发电集团正合作攻关攻关蒸汽温度为蒸汽温度为700 70
12、0 的燃煤机组的燃煤机组.2015.2015达到达到4040MPa/700/720MPa/700/720专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华12超临界、超超临界机组的特点超临界、超超临界机组的特点n n机组热效率高机组热效率高( (与同容量亚临界火电机组比较，与同容量亚临界火电机组比较， 超临界机组可提高效率超临界机组可提高效率2-2.5%2-2.5%，超超临界机组可，超超临界机组可 提高效率约提高效率约5%,5%,供电煤耗可降低到供电煤耗可降低到279g/Kw.h)279g/Kw.h)， 可靠性好，环保指标先进可靠性好，环保指标先进；n n可复合变压运行，调峰性能好可复合变压运行，调峰性
13、能好；（；（1 1）在低负荷）在低负荷 时效率高；（时效率高；（2 2）具有良好的启动性能；（）具有良好的启动性能；（3 3）具）具 有良好的负荷适应性。有良好的负荷适应性。n n蒸汽压力高，蒸汽比容小蒸汽压力高，蒸汽比容小，汽轮机叶片短，加之，汽轮机叶片短，加之 级问压差大，影响内效率，因而超临界及超超临级问压差大，影响内效率，因而超临界及超超临 界参数更界参数更适于大容量机组适于大容量机组。专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华13超临界机组关键技术超临界机组关键技术a)a)新钢种的研究开发新钢种的研究开发新钢种的开发与应用；新钢种的开发与应用；调峰运行问题；调峰运行问题；材料的研究与国
14、产化。材料的研究与国产化。a)a)超临界压力锅炉的关键技术超临界压力锅炉的关键技术b)b)超临界压力汽轮机的关键技术超临界压力汽轮机的关键技术c)c)其它关键技术其它关键技术汽水化学工况；汽水化学工况；辅助设备；辅助设备；自动控制技术；自动控制技术；运行技术。运行技术。专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华142.1.2 2.1.2 采用高性能汽轮机采用高性能汽轮机汽轮机制造技术已很成熟，但仍有进一步提高其效率的空间，主汽轮机制造技术已很成熟，但仍有进一步提高其效率的空间，主 要有以下要有以下三种途径三种途径：(1)(1)首先是进一步增加末级叶片的环形排汽面积，从而达到减首先是进一步增加末级
15、叶片的环形排汽面积，从而达到减 小排汽损失的目的小排汽损失的目的。末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度，末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度， 后者受制于材料的耐离心力强度。日本后者受制于材料的耐离心力强度。日本700MW700MW机组已成功采用钛机组已成功采用钛 制制1 1016M016M的长的长叶片叶片，它比目前通常采用的，它比目前通常采用的12Cr12Cr钢制的钢制的0 0842M842M的的 叶片增加了离心力强度，排汽面积增加了叶片增加了离心力强度，排汽面积增加了4040，由于降低了排汽，由于降低了排汽 损失，效率提高损失，效率提高1 16 6。(2)(2)其次是采用减少二次流损失的叶
16、栅其次是采用减少二次流损失的叶栅。叶栅汽道中的二次流叶栅汽道中的二次流 会干扰工作的主汽流产生较大的能量损失，要进一步研制新型叶会干扰工作的主汽流产生较大的能量损失，要进一步研制新型叶 栅，以减少二次流损失。栅，以减少二次流损失。(3)(3)最后是减少汽轮机内部漏汽损失最后是减少汽轮机内部漏汽损失。汽轮机隔板与轴间、动汽轮机隔板与轴间、动 叶顶部与汽缸、动叶与隔板间均有一定间隙。这些部位均装有汽叶顶部与汽缸、动叶与隔板间均有一定间隙。这些部位均装有汽 封，以减少漏汽损失。要研制新型汽封件以减少漏汽损失。封，以减少漏汽损失。要研制新型汽封件以减少漏汽损失。专题一：火力发 电技术发展趋势- 宋长华15建设有大容量火电机组群的大电
