能源与动力发电技术现状与发展趋势

能源与动力工程发电技术现状与发展趋势

Energy and power engineering power technology current situation and development trend

学号：20113989 姓名：李代强 重庆大学动力工程学院 热能与动力工程4班 指导教授：冉景煜 摘要 目前我国现状仍然以火力发电为主，其他能源技术发电为辅，但是现在资源匮乏，火力发电又需要很多化石能源，而且对环境污染十分严重。因此，我们未来将沿着新能源发电技术的趋势发展，走能源可持续发展之路。

前言 能源是当今的热点话题，能源是国民经济和社会发展的重要基础产业。然而能源用来转化成电能占了能源消耗的很大比例，因此更好的发展发电技术就是对能源的充分利用，对效率的提高和对成本的降低。 当前世界发电现状主要以火力发电为主，其他发电方式为辅，比如太阳能发电、核能发电、风力发电、生物质发电、潮汐能发电等等。 超超临界发电技术，代表当今世界火力发电技术的顶级水平。与亚临界机组相比，每台百万超超临界机组每年可节约标准煤约８万吨，可减排二氧化碳２３万多吨、二氧化硫４８０吨。由于它的高效、低排、低耗，因此为发达国家普遍采用。此前，这项技术被少数几家跨国公司所垄断，以前在我国更是一项空白。现在我国已经成功攻克该技术，是我国的火力发电技术得到很大的提高，取得了世界领先水平。 风能发电技术在全世界大力发展。风能是一种可再生的清洁能源。近30年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5MW，叶轮直径达到126m。截止2005年世界装机容量已达58,982MW，风力发电量占全球电量的1%。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一，其总装机容量居世界第8位，2005年新增装机容量居世界第6位。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。目前，中、大型风力发电机组已在世界上40多个国家陆地和近海并网运行，风电增长率比其它电源增长率高的趋势仍然继续。2005年世界风电累计2005年国际风电市场份额的分布多样化进程呈持续发展趋势：有11个国家的装机容量已高于1,000MW，其中7个欧洲国家（德国、西班牙、意大利、丹麦、英国、荷兰、葡萄牙），3个亚洲国家（印度、中国、日本），还有美国。亚洲正成为发展全球风电的新生力量，其增长率为48%[5]。装机容量最多的十个国家，前十名合计51750.9MW，约占世界总装机容量的87.7%。 太阳能热发电技术综合性很强，涉及太阳能利用、储能、新型材料技术、高效汽轮机技术和自动控制系统等问题，不少发达国家已投人大量人力和物力。经过近40年的研究，太阳能热力发电装置的单机容量已从千瓦级发展到了兆瓦级，目前世界上已有几十座MW级的太阳能热电站投入运行。许多科学家纷纷预测，至2l世纪初中期，太阳能热发电的电价极有可能降到与化石能源电价相同的水平。 世界发电技术已经飞速发展，但是还是主要以火力发电为主，新能源发电技术为辅，但是能源匮乏，使用率低下，技术滞后以及由此所带来的环境污染问题已经成为制约经济社会发展的巨大障碍。据统计石油还可用大约40年；天然气还可以用60年；煤炭大概可以用200年左右；化石能源面临枯竭。面对如此严峻的情况，我们必须节约能源，保护环境，进一步提高火力发电技术，减少对生态环境的破坏。并且火力发电市场将会逐渐的被新能源发电占据，清洁环保的新能源发电技术将广泛应用。

火力发电技术与现状 火力发电的基本原理：煤炭在锅炉内燃烧放出的热量，将水加热成具有一定压力和温度的蒸汽，然后蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功，带动发电机一起高速旋转，从而发出电来。 电力比例 火力发电系统主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。 燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱硫等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离器，粗细分离器将合格的煤粉，经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出硫的气体经过吸风机送到烟筒排入天空。 汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，它包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机、发电机、变压器、配电装置等组成。发电是由副励磁机发出高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子，发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则通过主变送到高压配电装置，由配电装置送至电网。 火力发电厂的主要设备：锅炉、汽轮机和发电机，被称为火力发电厂的三大主机。 锅炉是三大主机中最基本的能量转换设备。电站锅炉生产过热蒸汽用以推动蒸汽轮机。电站锅炉具有容量大；蒸汽参数高；自动化程度高的特点，其各项操作基本实现了机械化和自动化，适应负荷变化的能力很强；热效率高。具有一定压力、温度的蒸汽，进入汽轮机，流过喷嘴并在喷嘴内膨胀获得很高的速度。高速流动的蒸汽流经汽轮机转子上的动叶片做功，当动叶片为反动式时，蒸汽在动叶中发生膨胀产生的反动力亦使动叶片做功，动叶带动汽轮机转子，按一定的速度均匀转动。这就是汽轮机最基本的工作原理。 汽轮机的转子与发电机转子是用联轴器连接起来的，汽轮机转子以一定速度转动时，发电机转子也跟着转动，由于电磁感应的作用，发电机定子线圈中产生电流，通过变电配电设备向用户供电。 发电机是将机械能转变成电能的电机。通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。 烟气脱硫技术及其原理目前使用最多的是石灰石/石灰－石膏法，石灰石/石灰－石膏湿法烟气脱硫工艺采用价廉易得的石灰石做脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰做为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与吸收浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气进行化学反应，最终反应产物为石膏，同时去除烟气中部分其它污染物，如粉尘、HCL、HF等，脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经热交换器升温加热后排入烟囱，脱硫石膏经脱水装置脱水后回收。该技术采用单循环喷雾空塔结构，具有技术成熟、应用范围广、脱硫效率高、运行可靠性高、可利用率高，有大幅度降低工程造价的特点。

静电除尘技术及其原理电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极板上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。 火力发电占当前发电量的大部分，因此火力发电技术必须不断优化发电厂热力系统，大幅度提高发电效率，减少汽水介质和热损失，提高环保性能，降低发电成本，才能真正适应新形势、新时代对火力发电的技术要求。在积极稳妥地研发超超临界技术的同时，还要继续积极地研发各种再生能源的发电技术，使之协调发展，相互促进，共同推进电力工业的可持续发展。

发电技术的发展趋势 全球现目前，资源匮乏，气候变暖，臭氧层破坏，生物多样性减少，酸雨蔓延，森林锐减，土地沙漠化，水资源污染严重，大气污染严重，固体废弃物成灾等等，这些环境问题日益凸显。然而很多问题是因为人们进行的畸形发展有关。大量的浪费和疯狂的开采，导致了很多的环境问题。 因此我们要环保清洁的发展。火力发电，导致粉尘污染、空气污染、大量的水被消耗、等等问题。我们必须减少使用，应该加大对新能源的开发。大力发展新能源发电。新能源的发展成为解决当今能源问题的主要途径。新能源发电技术已经在世界得到高度的关注，并且研究开发已经有一定的基础和成果。我们应该加急攻克技术新能源发电技术难题和发电效率。 太阳能热发电技术是具有较强竞争力的可再生能源发电技术。我国有着丰富的太阳能资源，年日照时数在2200小时以上的地区占国土面积2/3 以上。遍布全国的700 多个气象台站长期观察积累的数据显示，我国各地的太阳辐射年平均总量约为5.86×103MJ / m2 。我国光照资源丰富的荒漠面积约108 万km2。与同纬度的其它国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。我国太阳能资源的理论储量达每年17000亿吨标准煤，约等于数万个三峡工程发电量的总和。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程中所产生的能量。据测算,太阳每秒照于地球上的能量相当于500 万t 煤。可以说,太阳能就是人类“用之不竭”的可再生能源。根据有关预测，21世纪的全球能源结构将发生重大变化，太阳能和其它可再生能源将替代石油和煤炭，逐渐成为世界能源的主角。太阳能集热器把收集到的太阳辐射能发送至接收器产生热空气或热蒸汽，用传统的电力循环来产生电能，发电运行成本低，并可以与化石燃料形成混合发电系统。太阳能热发电无噪音,无污染,无需燃料,不受地域限制,规模大小灵活,故障率低,建站周期短，这些优势都是用其它能源发电所无法比拟的，对中国等太阳能资源丰富的国家来说是一个很大的机遇。 槽式太阳能热发电系统是一种借助槽形抛物面反射镜将太阳光聚焦反射到聚热管上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，推动汽轮机发电的清洁能源利用装置。槽形抛物面太阳能发电站的功率为10～100 MW，是目前所有太阳能热发电站中功率最大的。

槽式太阳能热发电系统 槽式太阳能热发电系统的聚焦集热器采用分散布置，跟踪精度要求低、跟踪控制代价小，与碟式相比简化了吸收器的结构，用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接