第二章能源转换与利用1.pptVIP

第二章 能源转换与利用 Chapter 2nd Energy conversion and utilization 能源转换利用的主要途径 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 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 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。 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 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。 二、空气燃料比和过量空气系数 燃烧的化学反应方程式 1 32/12 (2.66) 1 32/32.56 (0.998) 1 32/4 (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 (一）理论的空/燃比 [A/F] 一、燃料燃烧所需的空气量 (一）空/燃比 [A/F] 理论空气需要量：以每kg/kmol燃料需要的空气量的体积来表示： 过量空气系数 实际上所需空气量总比理论所需空气量大，因为燃烧技术、灰分、熔渣等因素，空气不能做到与燃料的理想混合； 一般供给比理论空气量多，多出的这部分空气量称为过量空气（ ）； 实际供给的空气量与理论空气量的比值α称为空气过量系数 空气过量系数 燃烧1kg燃料所需的实际空气量由下式计算： （二）高度自动化方向发展 （三）管理现代化 第二节 煤气化技术 煤气化：在无氧或者缺氧条件下对煤升温干馏，煤不完全燃烧，生成CO为主的气化气，得到煤气。 煤气可作为原料，用于化肥、化工、燃料等。 因中国油气资源缺乏，目前进口的数十台燃气轮机，有的因缺少气源不能投运，有的即使在运行也由于原料价格太高靠政府补贴维持, 这种情况在广东等地的燃油IGCC电厂非常普遍。因此为IGCC电厂寻找稳定价廉的原料是目前要解决的重大问题，而煤气化就是解决这一问题的最有效的出路 第二节 煤气化技术 水煤气＝水蒸汽为气化剂，既无氧或缺氧的气氛 煤气的主要成分：CO、H2、CH4 煤气发生炉形式： 干馏煤气化过程的物质和能量转变 干馏煤气化过程的物质和能量转变 二、水煤气的物质和能量转变 例题 2-3 同时考虑能量平衡后求解 三、煤气化技术的发展前景 为实现煤的清洁燃烧，进行煤的液化和气化 以煤气化为核心的多联产系统在我国的发展尚处于第二代起步阶段，与发达国家相比有一代的差距。通过多年积累，我国煤基多联产技术已取得了长足进步，但要实现我国煤炭高效洁净利用技术的跨越式发展，还必须进一步加强这方面的研究与开发。 煤气化的超洁净技术：例如开采时地下煤气化 煤液化技术相关理论基础 国内煤气化化工工艺 1、TEXACO水煤浆气化：采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。山东鲁南化肥厂引进，于1993年投产，后来又有若干厂使用 2、