第二章 能源转换与利用.ppt

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1、第二章能源转换与利用Chapter2ndEnergyconversionandutilization能源转换利用的关系热能电能机械能风能水能化学能核能地热能太阳能一次能源(天然存在)二次能源光电转换燃料电池光热聚变裂变燃烧水车水轮机风车热机电动机发电机90%转换直接利用利用生物质能源转换利用的主要途径一次能源人类利用热机种类发电（火力、核能）40%车辆发动机（内燃机）25~35%轮船发动机25~35%航空发动机20~30%制冷空调(热泵）>200%能量利用率heatengineEnergyefficiency热力

2、发电特点：投资较少、建期较短、布局和规模灵活、可以既发电又供热；消耗大量燃料、发电成本高、技术管理较复杂、对环境有污染。第一节蒸汽动力循环最早大规模、当前最常用的发电技术和模式即蒸汽动力循环二十年前俗称的火力发电；现在多为热电联产。水力发电特点：不消耗燃料、发电成本低、运行操作比较简单、对环境无污染；工程浩大、投资多、建期长、布局和规模受自然条件限制、发电能力在枯水季节将大幅度减小。原子能发电特点：核燃料热值比煤的热值高出250万倍，因而核燃料的消耗量少，运输量小，发电成本低。污染小；初投资大，用于放射性污染的防护费用高分

3、类方法热力发电厂类型一次能源化石燃料电厂，原子能发电厂，地热发电厂，太阳能发电厂，磁流体发电厂能量供应供应电能的凝汽式电厂，供应电能、热能的热电站原动机类型汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂、蒸汽－燃气轮机发电厂电厂总容量小容量发电厂、中容量发电厂、大容量发电厂蒸汽初参数中、低压发电厂，高压发电厂，超高压发电厂，亚临界发电厂，超临界、超超临界发电厂电厂位置坑口、港口、路口电厂，负荷中心电厂，位于煤源与负荷中心间电厂承担负荷带基本负荷、带中间负荷、带尖峰负荷电厂机炉配合非单元机组、单元机组电厂服务范围系统中发电厂，区

4、域性电厂，自备电厂，列车电站，孤立电厂中国电力工业发展概貌光绪三十一年（1905年）镇江大照电灯有限公司全景中国年发电量居世界的位次时间195019571965197819801985199019952003位次25139765422历年电力装机和发电量的构成比（1981～2000）现代汽轮机发电厂的组成及生产过程现代热力发电厂的主要组成部分包括热力和电气两大部分，锅炉、汽轮机和发电机为发电厂的三大核心设备。现代汽轮机发电厂的生产过程从能量的观点看，热力发电厂基本过程是：燃料的化学能热能（锅炉）（汽轮机)机械能电能（发电机

5、）第一节蒸汽动力循环朗肯循环是由以下热力过程组成的：1—2：过热蒸汽在汽轮机内的绝热膨胀作功过程2—3：乏汽在凝汽器中的定压放热过程3—4：凝结水在给水泵中的绝热压缩过程4—5—6—1：给水在省煤器、汽锅和过热器中定压吸热过程火力发电装置基本特点汽轮机发电机凝汽器锅炉给水泵过热器1、热源，冷源2、工质（水，蒸汽）3、膨胀做功4、循环(加压、加热、膨胀做功、放热)鉴于热力发电厂的产品（电能或热能）是无法储存的，这就迫使发电厂只能是随产随销，并需做到产销之间的严格协调，否则就难以保证产品的质量。为此，要求发电厂的生产必须具有高

6、度的安全性、可靠性和机动性，这些正是发电厂生产的主要特点。由于朗肯循环中平均吸热温度非常低，以致进一步提高其循环热效率受到很大的限制。为了大大提高蒸汽动力装置的热经济性，现代热力发电厂都不直接应用这种循环，而是广泛采用结构上复杂得多的回热循环和再热循环。二、空气燃料比和过量空气系数燃烧这是化学反应：可燃元素（如C/H/S)+O2根据化学方程式得到1kg可燃元素需要的氧气量称为理论氧气需要量。燃料空气燃烧热量和烟气？？C、H、O、N、S二、空气燃料比和过量空气系数燃烧的化学反应方程式132/12(2.66)132/32.56

7、(0.998)132/4(7.94)理论空气需要量：按照氧气在空气中的比例计算：摩尔数O2:N2=0.21:0.79;质量分数：0.232:0.768由此计算得到的空气量称为理论空气量；实际上，燃料和空气间不易充分接触，需要过量的空气才能满足燃料的完全燃烧，即过量空气系数，良好的燃烧的条件：CATTM(一）理论的空/燃比[A/F]理论空气需要量：燃料完全燃烧需要的最小空气量，可以摩尔数或质量单位一般以干空气计算，已知燃料中各元素含量，C/H/S燃烧消耗氧气，O参与生成水，因此理论空燃比的计算公式对于气体或液体燃料，常用的元

8、素分析仪不能测量元素含量，因此常用燃烧的方法进行当量折算，得到空燃比。一、燃料燃烧所需的空气量每kg碳完全燃烧需要1.866Nm3氧气，并生成1.866Nm3二氧化碳；每kg硫完全燃烧需要0.7Nm3氧气，并生成0.7Nm3二氧化硫；每kg氢完全燃烧需要5.55Nm3氧气，并生成11.1Nm3水蒸汽；(