10能源工程技術(shù)概論〔一〕第一章 煤炭煤炭的根本學(xué)問煤是由有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)混合組成的。碳〔C、氫〔H、氧〔O、氮硫〔S、磷〔P、以及其他物質(zhì)氫也是煤中重要的可燃物質(zhì)。煤中氫含量一般是隨煤的變質(zhì)程度加深而削減。氧是煤中不行燃的元素1%-3%。1%。煤的指標(biāo)煤質(zhì)的指標(biāo)：水分、灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量。850°左右，從煤中有機(jī)物質(zhì)分解出來的液體〔揮發(fā)分是煤炭性質(zhì)的主要指標(biāo)〕煤的分類依據(jù)煤中枯燥無灰基揮發(fā)分含量將煤分成褐煤、煙煤、無煙煤焦炭：是用煉焦用煤的在焦?fàn)t碳化室內(nèi)隔絕空氣1300°以上，使煤進(jìn)展碳化獲得的產(chǎn)物。在爐煉鐵中。煤炭火力發(fā)電電。火力發(fā)電的過程：原煤經(jīng)過碎煤設(shè)備、磨煤機(jī)研磨成煤粉穎空氣在空氣預(yù)熱器中承受排煙余熱煤和空氣在輸粉管內(nèi)混合后，由噴燃器噴入爐膛內(nèi)進(jìn)展燃燒空氣。收集下來的細(xì)灰，排至廠外灰場。汽；蒸汽通過過熱器時再次被加熱，變?yōu)楦邷馗邏旱倪^熱蒸汽。電能；發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)過變壓器上升電壓后送入高壓電力網(wǎng)。電廠鍋爐出熱能的設(shè)備。鍋爐設(shè)備是火力發(fā)電廠的主要熱力設(shè)備之一。工質(zhì)的定義：鍋爐、汽輪機(jī)中將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的媒介 給水和蒸汽，稱為工質(zhì)。鍋爐由鍋爐本體和關(guān)心設(shè)備兩大局部組成。鍋爐的本體：鍋〔汽水系統(tǒng)〕 省煤器、汽包、水冷壁、過熱器、再熱器。爐〔燃燒系統(tǒng)〕 爐膛、燃燒器、煙道、風(fēng)道、空氣預(yù)熱器。鍋爐的主要生產(chǎn)過程：分為燃燒的放熱過程和汽水加熱循環(huán)過程。汽輪機(jī)運行平穩(wěn)的優(yōu)點，是火電廠及核電廠中承受的原動機(jī)。汽輪機(jī)蒸汽熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換階段分為：1、在噴嘴中蒸汽的熱力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚贇饬鞯膭幽埽?、在動葉片流道中蒸汽的動能轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。汽輪機(jī)由汽輪機(jī)本體和汽輪機(jī)關(guān)心設(shè)備兩局部組成。汽輪機(jī)本體 靜止局部、轉(zhuǎn)動局部、主氣門、調(diào)整氣閥。汽輪機(jī)本體主要構(gòu)造：定子—氣缸、噴嘴、隔板、汽封、軸承轉(zhuǎn)子—主軸、葉輪、動葉、聯(lián)軸器。汽輪發(fā)電機(jī)用電磁感應(yīng)原理把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備。汽輪機(jī)包括：發(fā)電機(jī)本體、勵磁系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。汽輪發(fā)電機(jī)的工作原理：依據(jù)電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)線切割磁力線感應(yīng)電動勢。干凈煤技術(shù)總稱。1、 干凈加工技術(shù)—洗選煤、型煤、水煤漿技術(shù)。2、 高效干凈轉(zhuǎn)換技術(shù)—氣化、液化、燃料電池技術(shù)。3、 燃燒與發(fā)電技術(shù)—循環(huán)流化床加工技術(shù)、增壓〔加壓〕流化床發(fā)電技術(shù)、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。4、 燃煤污染排放治理技術(shù)—煙氣凈化電廠粉煤灰綜合利用煤層氣開發(fā)利用煤矸石煤泥水綜合利用、工業(yè)鍋爐和窯爐技術(shù)改造。工業(yè)鍋爐234、機(jī)車鍋爐鍋爐型號：1.4.3鍋殼鍋爐受熱面分為火管〔煙管〕及水管兩種形式，〔如水〕則在管外流淌吸熱的受熱面，稱為火管〔煙管。凡低溫工質(zhì)〔如水〕在管內(nèi)流淌吸熱、煙氣在管外沖刷放熱的受熱面，稱為水管。既有火管受熱面又有水管受熱面的鍋殼鍋爐，又稱為水火管鍋爐。是鍋殼縱向軸線平行于地面的鍋爐。水管鍋爐比鍋殼鍋爐有以下優(yōu)缺點：優(yōu)點：1、 能適應(yīng)鍋爐參數(shù)〔工質(zhì)溫度和壓力〕提高的要求；2、 各種受熱面的布置比較敏捷；3、 的安全裕度。缺點：水管鍋爐隊水質(zhì)要求比較高，生產(chǎn)時需要更大型、更先進(jìn)的焊接、加工設(shè)備。1.4.5熱水鍋爐單純生產(chǎn)和供給各種參數(shù)熱水的鍋爐，稱為熱水鍋爐。345、運行操作便利熱水鍋爐的分類：按鍋內(nèi)的工質(zhì)溫度凹凸分類：低溫?zé)崴仩t和高溫?zé)崴仩t兩類。120°的為高溫?zé)崴仩t。水煤漿鍋爐水煤漿鍋爐是指使用水煤漿為燃料的鍋爐。65%—75%的煤粉、30%—35%的水和少量的添加劑混合而成，可以像油一樣泵送、霧化、儲運，并可直接用于各種鍋爐、窯爐的燃燒。水煤漿鍋爐的優(yōu)缺點：優(yōu)點：1、有利于節(jié)約資源以及生態(tài)和環(huán)境保護(hù)2、提高煤炭利用率3、可以解決能源的運輸問題4、節(jié)約土地缺點：1、鍋爐負(fù)荷不易調(diào)整2、運行穩(wěn)定性差3、結(jié)焦和積灰4、燃燒器噴嘴的使用壽命較短1.4.7有機(jī)熱載體鍋爐熱水和蒸汽，稱為汽水鍋爐。有機(jī)熱載體鍋爐及其供熱循環(huán)系統(tǒng)的特點：1、 獲得低壓高溫?zé)峤橘|(zhì)2、 無冷凝排放熱損失，熱效率較高3、 水處理設(shè)備及系統(tǒng)可以簡化或省略4、 要求防護(hù)距離小，爆炸危急性小5、 充分利用煙氣熱量，大大提高熱能利用率6、 需考慮有機(jī)熱載體吸、放熱和溫度升降對體積的變化，在整個系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置補(bǔ)償?shù)拇胧?、 需嚴(yán)格掌握有機(jī)熱載體內(nèi)空氣、水分和其他揮發(fā)分的含量8、 構(gòu)造的嚴(yán)密性，不允許有機(jī)熱載體發(fā)生泄漏，以免發(fā)生事故，要防止有機(jī)熱載體凝凍。有機(jī)熱載體鍋爐在運行中應(yīng)當(dāng)特別留意的問題：1、 礦物油作為熱載體，其加熱溫度受到熱穩(wěn)定性的限制。導(dǎo)熱油鍋爐工作溫度一般定為250°，嚴(yán)禁超過300°2、 長期運行后，礦物油黏度會急劇上升，影響傳熱，嚴(yán)峻時會使受熱面因超溫而燒壞3、 機(jī)熱載體鍋爐工質(zhì)溫度高，故排煙溫度也高，造成鍋爐熱效率低。為了節(jié)約能源，就得降低排煙溫度。煤氣發(fā)生爐定義：煤氣發(fā)生爐是生產(chǎn)爐煤氣的設(shè)備。按氣化劑的不同分為三種：空氣煤氣、水煤氣、混合煤氣單段式煤氣爐又分為熱煤氣爐和冷煤氣爐兩種。依據(jù)煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化過程運行程序：灰層—氧化層〔燃燒層〕—復(fù)原層—干餾層—枯燥層—空層煤氣發(fā)生爐單段爐和兩段爐的區(qū)分：通過環(huán)保和節(jié)能的兩個方面，單段爐產(chǎn)生的冷煤氣對水的污染1220%左右。其次章 石油、自然氣石油石油主要由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等烴類化合物組成?！?5%--90%〔10—14%〔0.2%--0.7%〔0—1.5%石油分為三類：按密度分：輕質(zhì)石油、中質(zhì)石油、重質(zhì)石油、特重質(zhì)石油。5%為低硫石油、0.5%--2.0%2.0%為高硫石油。按蠟含量分：0.5%--2.5%為低蠟石油、2.5%--10%為含蠟石油、大于10%為高蠟石油。石油的加工依據(jù)所需產(chǎn)品的不同，煉油廠的加工流程分為三類：1、 燃料型。以汽油、煤油、柴油等燃料油為主要產(chǎn)品；2、 燃料—潤滑油型。除生產(chǎn)燃料油，還生產(chǎn)各種潤滑油；3、 工類。供給石腦油、輕油、渣油用作生產(chǎn)石油化工產(chǎn)品的原料。石油煉制的方法為兩大類：1、 分別法。如：溶劑法、固體吸附法、結(jié)晶法、分餾法。最常用的是分餾法。2、 轉(zhuǎn)化法。轉(zhuǎn)化法是利用化學(xué)的方法對分餾的油品進(jìn)展深加工。主要石油產(chǎn)品沸點：汽油：40--250℃；煤油：180--300℃；柴油：250--350℃；潤滑油：350--520℃；重質(zhì)燃料520℃。14溶劑油燃料油潤滑油防銹油脂、工藝用油、潤滑脂、石蠟及其制品、瀝青、石油焦、石油添加劑、石油化學(xué)品。燃料油燃料油的主要性能指標(biāo)：黏度、含硫量、低溫性能、安定性。100℃時的運動黏度為指標(biāo)。燃料油中的含硫化合物在燃燒時會污染環(huán)境，不得0.5%。傾點1不能高于-18℃,44號燃料油的傾點不高于-6℃.燃料油的安定性主要是對高黏度燃料油而言。自然氣的根本學(xué)問自然氣是除煤和石油之外的另一種重要的一次能源。甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等烴類組成。純自然氣、石油伴生氣、凝析氣、礦井氣四種。自然氣水合物數(shù)是甲烷，所以自然氣水合物也稱為甲烷水合物。1m3168m30.8m3的水。海洋大陸架是自然氣水合物形成的最正確場所90%具有形成自然氣水合物的溫壓條件。此外在嚴(yán)寒的永久凍土中也存在自然氣水合物。自然氣的應(yīng)用1234、化肥和化工燃料液體、氣體燃料123、柴油2.3.2氣體燃料能產(chǎn)生熱量的氣體可燃物質(zhì)稱為氣體燃料。主要有自然煤氣和人工煤氣兩大類。1kg2kg液化石油氣中還摻入少量具有臭味的有機(jī)硫化物，作為漏氣警告。碳組成。焦?fàn)t煤氣是冶金工業(yè)煉焦的副產(chǎn)品，它是焦炭氣化所得的煤氣，主要可燃成分是氫和甲烷。氣。主要由一氧化碳、氫氣和少量的甲烷組成。巷道，使煤在地下氧化生成煤氣，稱為地下氣化煤氣。燃?xì)獍l(fā)電內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電均稱為燃?xì)獍l(fā)電，需要以石油、自然氣等為燃料。3、增壓鍋爐聯(lián)合循環(huán)123、增壓流化床鍋爐聯(lián)合循環(huán)4、局部煤氣層的混合式循環(huán)流化床聯(lián)合循環(huán)〔特別適用于老廠改造〕5、型高溫鍋爐聯(lián)合循環(huán)〔適用于建廠，也適用于老廠增容改造〕6、外燃式聯(lián)合循環(huán)。燃油、燃?xì)忮仩t及窯爐設(shè)備。油燃燒器是燃油鍋爐的關(guān)鍵設(shè)備。1、油噴嘴又稱霧化器，它的任務(wù)是把油均勻地霧化成油霧細(xì)粒并送入老頭燃燒。兩種類型：機(jī)械霧化油噴嘴和介質(zhì)霧化油噴嘴。2、調(diào)風(fēng)器燃油鍋爐燃燒所需要的空氣是通過調(diào)風(fēng)器送入爐膛的，因此要求調(diào)風(fēng)器不僅能正確的燃燒完全。依據(jù)出口氣流的特點，調(diào)風(fēng)器分為旋流式和平流式兩大類。3、 穩(wěn)焰器為了使高速流淌的油霧氣流火焰穩(wěn)定，在油噴嘴端部設(shè)置穩(wěn)定火焰的裝置，通常稱為。其作用是產(chǎn)生相當(dāng)穩(wěn)定的漩渦，形成低速高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)，以利于著火，從而到達(dá)穩(wěn)定燃燒的目的。2.5.2燃?xì)忮仩t燃?xì)馊紵魇侨細(xì)忮仩t最主要的設(shè)備。第三章 水能水能是隱藏于河川和海洋水體中的位能和動能，是干凈的一次能源、用之不竭的再生能源。3.1.2水能利用水能利用是水資源綜合利用的重要環(huán)節(jié)。水力發(fā)電水電站是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓S，氣能量轉(zhuǎn)換的根本過程是：水能—機(jī)械能—電能。水利發(fā)電的根本過程：在河川的上游筑壩集中河水流量和分散的河段落差使水庫中的水具有較高的電環(huán)節(jié)供給用戶，這就是水里發(fā)電的根本過程。水電站的三種根本形式：堤壩式、引水式、混合式。水輪機(jī)分為沖擊式水輪機(jī)和還擊式水輪機(jī)兩大類。優(yōu)點：1、水能是可再生的能源；2、水力發(fā)電是清潔的電力生產(chǎn)，不排放有害氣體；3、水力發(fā)電的效率高；4、水力發(fā)電可同時完成一次能源的開發(fā)和二次能源轉(zhuǎn)換；5、水力發(fā)電的生產(chǎn)本錢低廉；缺點：1、 水力發(fā)電開發(fā)投資大，工期長；2、 受河川自然徑流豐枯變化的影響；3、 水能資源在地理上分布不均；4、 環(huán)境有肯定的影響，還有可能帶來地質(zhì)災(zāi)難。三峽水電站1、 世界防洪效益最為顯著的水力工程2、 世界上最大的水電站3、 世界上建筑規(guī)模最大的水力工程4、 世界上工程量最大的水利工程5、 世界上施工難度最大的水利工程6、 施工期流量最大水利工程7、 世界防洪力量最大的泄洪閘8、 世界級數(shù)最多、總水頭最高的內(nèi)河船閘9、 世界上規(guī)模最大、難度最高的升船機(jī)10、世界上水庫移民最多、工作最為困難的移民建設(shè)工程第四章 核能核電具有清潔、安全、高效的特點。核電廠的能量轉(zhuǎn)換：熱能—機(jī)械能—電能核能發(fā)電與火電、水電構(gòu)成的常規(guī)電站是目前電力的主要來源。核反響的根本學(xué)問核反響〕與原子核碰撞導(dǎo)致原子核的質(zhì)量、電荷或能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象稱為核反響。利用核反響探究原子核內(nèi)部構(gòu)造及其運動規(guī)律是對原子核進(jìn)展?fàn)幷摰闹匾侄巍：朔错懸彩呛四芎头派湫酝凰氐闹匾侄?。在核能領(lǐng)域里，主要涉及的典型核反響有核裂變反響和核聚變反響。核裂變反響〔原子序數(shù)較大的〕原子，主要是指鈾或钚，分裂成較輕的〔原子序數(shù)較小的〕原子的一種核反響形式。4.1.3235U一個235U核裂變時釋放的裂變力量平均為193MeV2.276×104KW?h,2500kg燃燒放出的熱量。核能發(fā)電應(yīng)用中所使用的核燃料，235U3%--5%。14000km/s2.2km/s。典型的慢化劑：重水、輕水、石墨。核裂變自持鏈?zhǔn)椒错懸粋€中子轟擊鈾核發(fā)生裂變反響后，平均可產(chǎn)生2.43個的中子。核燃料自然鈾是最根本的核燃料。固體核燃料可分為：金屬、陶瓷、彌散體。核反響堆反響堆主要由堆芯、反射層、掌握棒、堆容器、屏蔽層構(gòu)成。掌握棒可分為安全棒、補(bǔ)償棒、調(diào)整棒三種類型。234、在56、價廉，簡潔獲得。核聚變反響變所產(chǎn)生的。壓水堆核電站壓水堆核電站概述壓水堆是以高壓未飽和水作為慢化劑和冷卻劑的反響堆。目前全世界正在運行的400多個核電機(jī)組中，絕大多數(shù)是壓水堆，只有32個是重水堆。壓水堆核電站是目前國際上承受最廣泛的商用核電站。核蒸汽。壓水堆核電站的工作原理：簡潔的說就是利用壓水反響堆將核裂變能轉(zhuǎn)換為熱能、再產(chǎn)生蒸汽發(fā)電的電廠。度上升30℃左右，溫度上升了的一回路水進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，將二回路中水加熱產(chǎn)生蒸汽。一回路水15.2—15.5MPa。一回路水在壓力容器出口的溫度通常比運行壓力下的飽和溫度低30℃左右，所以其流淌狀態(tài)為未飽壓水堆本體壓水堆本體是壓水反響堆的堆芯、堆內(nèi)構(gòu)件、壓水容器和掌握棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)等構(gòu)造的總稱。4.51、 第一道安全屏障是核燃料本身；2、 其次道安全屏障是燃料元件的包殼3、 第三道安全屏障是反響堆的壓力殼4、 安全屏障是反響堆的安全殼第五章電能電能是最常見的二次能源之一，具有便于運輸、使用便利、利用率高、清潔無污染的優(yōu)點。電力系統(tǒng)根本學(xué)問電氣設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體就是電力系統(tǒng)。一個具體的電力系統(tǒng)可以用一些根本參量加以描述：分析如下：1、 總裝機(jī)容量—系統(tǒng)中全部發(fā)電機(jī)組額定有功功率的綜合，以MW〔兆瓦〕計；2、 年發(fā)電量—系統(tǒng)中全部發(fā)電機(jī)組全年所發(fā)電能的總和，以MW?h〔兆瓦?時〕計；3、 最大負(fù)荷—指規(guī)定時〔一天一月或一年內(nèi)電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值以兆瓦〕計；4、 年用電量—接在系統(tǒng)上全部用戶全年電能的總和，以MW?h〔兆瓦?時〕計；5、 定頻率—我國規(guī)定的溝通電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz(赫茲)；6、 最高電壓系統(tǒng)—指電力系統(tǒng)中最高電壓等級電力線路的額定電壓，以KV〔千伏〕計。電力系統(tǒng)的構(gòu)成:由發(fā)、變、輸、配、用電設(shè)備等和相應(yīng)的關(guān)心系統(tǒng)，按規(guī)定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求組成國民經(jīng)濟(jì)和人民生活的需要。度和電力的合理安排。23、與國民經(jīng)濟(jì)和全社會親熱相關(guān)。電力系統(tǒng)運行的根本要求：1、保證良好的持續(xù)供電2、保證良好的電能質(zhì)量3、努力提高電力系統(tǒng)運4、環(huán)境和生態(tài)的保護(hù)電力質(zhì)量的指標(biāo)主要有供電電壓、頻率、波形。評價電力系統(tǒng)的性能指標(biāo)：安全牢靠性、電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保。5．1.3電力網(wǎng)絡(luò)的接線和電壓等級電力線路輸送的功率肯定時，輸電電壓越高，線路電流越小。電力系統(tǒng)的負(fù)荷及計算〔中心機(jī)關(guān)單位、醫(yī)院、銀行中心、網(wǎng)絡(luò)中心、重大企業(yè)、主要商業(yè)區(qū)等等〕壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等電能用戶?！布彝ビ脩?、一般小型企業(yè)等〕5.3.3供電系統(tǒng)的質(zhì)量調(diào)整為了滿足用電設(shè)備對電壓偏差的要求，供配電系統(tǒng)可以承受以下電壓調(diào)整措施：1、 擇變壓器的分接頭或承受有載調(diào)壓變壓器使之在負(fù)荷變動的狀況之下有效地調(diào)整電壓，保證用電設(shè)備端電壓的穩(wěn)定。2、 合理地削減供配電系統(tǒng)的阻抗，以降低電壓損耗，從而縮小電壓偏移的范圍。3、 合理轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的運行方式，以調(diào)整電壓偏移。4、 盡量使系統(tǒng)的三相負(fù)荷均衡，以削減電壓偏移。5、 功補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償裝置，提高功率因素，降低電壓損耗，縮小電壓偏移的范圍。電壓波動是指電網(wǎng)電壓的快速變動或電壓包絡(luò)線的周期性變動。5.5電機(jī)與用電設(shè)備或分布的定子繞組和一個旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子。泵與風(fēng)機(jī)泵與風(fēng)機(jī)是一種利用外加能量輸送流體的機(jī)械。泵與風(fēng)機(jī)按工作原理分為：1、葉片式〔離心式、軸流式、混流式、旋渦泵〕2、容積式〔活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、空氣壓縮機(jī)、水環(huán)式真空泵〕3、其他形式〔噴射泵、水擊泵〕流量是指單位時間內(nèi)泵與風(fēng)機(jī)輸送流體的數(shù)量。揚程是指單位重力作用下流體通過泵或風(fēng)機(jī)后的能量增加值，符號：H效率的實質(zhì)是反響泵或風(fēng)機(jī)在傳遞能量過程中軸功率被有效利用的程度。轉(zhuǎn)速是影響泵與風(fēng)機(jī)構(gòu)造和性能的總要參數(shù)。泵與風(fēng)機(jī)的