浅谈电力生产、副产品及节能

1浅谈电力生产、副产品及节能电能是二次能源。它是生产、生活、国防、科研、通讯、娱乐等各种领域应用广泛、使用方便的能源。电力生产的任务是把一次能源如煤炭、石油、天然气、水力、核能、风力、地热等转换成电能，并输送、分配、销售给用户。电能在生产、传送、使用中比其他能源更易于调控，因此，它是最理想的二次能源。发电在电力工业中处于中心地位，决定着电力工业的规模，也影响到电力系统中输电、变电、配电等各个环节的发展。电力生产的形式有水力发电、火力发电、潮汐发电、光伏发电、风力发电、岩浆发电、核能发电、细菌发电、生物发电、风筝发电、地热发电等等。其中，水力发电、火力发电、核能发电占据了我国全国发电总量的99%以上。目前，火力发电仍是我国电力发展的主力军。2009年我国电力装机构成中，火力发电约占81.7%，水力发电约占15.9%，核能发电约占1.9%。火力发电不仅消耗了大量资源，还给环境和运输带来了巨大压力。要想实现电力工业的健康可持续发展，我国必须尽早解决制约电力发展的瓶颈问题。电是商品，具有价值和使用价值，但是电又不是一般的商品，它具有以下几方面特点：第一，电能的生产、供应、使用几乎是瞬间同时完成的；第二，它不易储存，没有中间环节；第三，电能使用总量是随时都在变化的；第四，发电厂、电力用户通过电力线路和变电站互相连接成电网进行生产和使用，电网是一个不可分割的整体。第五，电能的质量管理是非常严格的。交流电网的电压和频率的质量，不仅直接影响电力用户终端产品的质量，而且直接关系电网本身的安全和电力用户用电的可靠性火力发电厂生产工艺流程介绍1、前言火力发电厂是利用化石燃料燃烧释放的热能发电的动力设施，包括燃料燃烧释热和热能电能转换以及电能输出的所有设备、装置、仪表器件，以及为此目的设置在特定场所的2建筑物、构筑物和所有有关生产和生活的附属设施。主要有蒸汽动力发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂几种类型.2、火力发电厂生产流程如下图所示。3、汽轮机本体汽轮机本体（steamturbineproper）是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分，即汽轮机本身。它与回热加热系统、调节保安系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组。汽轮机本体由固定部分（静子）和转动部分（转子）组成。固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳。汽轮机本体还设有汽封系统。如下图所示。34、锅炉本体锅炉设备是火力发电厂中的主要热力设备之一。它的任务是使燃料通过燃烧将化学能转变为热能，并且以此热能加热水，使其成为一定数量和质量（压力和温度）的蒸汽。由炉膛、烟道、汽水系统（其中包括受热面、汽包、联箱和连接管道）以及炉墙和构架等部分组成的整体，称为“锅炉本体”。如下图所示。45、热力系统及辅助设备汽轮机部分的辅助设备有凝汽器、水泵、回热加热器、除氧器等。把锅炉、汽轮机及其辅助设备按汽水循环过程用管道和附件连接起来所构成的系统，叫做发电厂的热力系统。发电厂的热力系统按照不同的使用目的分为“原则性热力系统”、“全面性热力系统”、“汽轮机组热力系统”等。如下图所示。6、发电机本体在发电厂中，同步发电机是将机械能转变成电能的唯一电气设备。因而将一次能源（水力、煤、油、风力、原子能等）转换为二次能源的发电机，现在几乎都是采用三相交流同步发电机。在发电厂中的交流同步发电机，电枢是静止的，磁极由原动机拖动旋转。其励磁方式为发电机的励磁线圈FLQ（即转子绕组）由同轴的并激直流励磁机经电刷及滑环来供电。同步发电机由定子（固定部分）和转子（转动部分）两部分组成。定子由定子铁心、定子线圈、机座、端盖、风道等组成。定子铁心和线圈是磁和电通过的部分，其他部分起着固定、支持和冷却的作用。5转子由转子本体、护环、心环、转子线圈、滑环、同轴激磁机电枢组成。如下图所示。水力发电简介在世界范围内，水电站所提供的电力占全世界用电的24%，它为超过10亿的人提供能源。根据美国国家可再生能源实验室提供的数据，世界上的水电站合计输出675,000兆瓦的电能，这相当于36亿桶原油的能量。在美国，运行中的水电站超过了2000座，这使得水电成为这个国家最大的可再生能源来源。看到河水流过，您可能很难想像它所携带的能量。如果您曾经玩过漂流，那么您已经感受过河水的一小部分威力了。漂流中激流的速度是由携带大量水的河流向下游流动并通过一个狭小的通道时产生。当河水被挤到这个开口处，它的流速会变快。洪水就是大量水所蕴含的巨大能量的另一个例子。水电站驾驭水的能量，并利用简单的机械手段将这些能量转化为电能。水电站实际上是基于一种非常简单的概念——水流过大坝，转动水轮机，而水轮机则带动发电机发电。下面是传统水电站的基本组成部分：（如下图）6水坝——大多数水电站依靠水坝拦水，形成一个巨大的水库。这样的水库经常被用作休闲游乐场所，比如华盛顿州大古力水坝(GrandCouleeDam)形成的罗斯福湖(LakeRoosevelt)。进水口——打开水坝上的闸门，水会在重力作用下通过被称为隧洞的水道，它将水流引向水轮机。水流在流过水道时压力上升。水轮机——水流冲击并转动水轮机的巨大叶片，而水轮机则通过传动轴与位于其上方的发电机相连。水电站中最常见的水轮机是混流式水轮机，它看起来像安上了弯曲叶片的大盘子。根据水资源及能源教育基金(FWEE)提供的数据，水轮机可以重达172吨，它能以每分钟90转的速度转动。发电机——水轮机叶片旋转时，发电机中的一系列磁铁也跟着一起旋转。巨大的磁铁旋转着通过铜线圈，移动电子从而产生交流电(AC)。（稍后您会了解更多有关发电机的工作原理的内容。）变压器——变电所中的变压器将交流电转化为电压更高的电流。输电线——每座电站都有四条输出电线：包括同时产生的三相电，再加上一条它们三个共用的零线或地线。（阅读电网工作原理，了解更多电力传输的内容。）尾水——利用过的水通过叫做尾水渠的水道重新流入下游的河水中。连接水轮机和发电机的传动轴水库中的水被看作是存储起来的能量。当闸门打开时，水通过隧洞流出转化为动能，因为它是运动的。所能产生的电能的多少取决于几个因素，其中的两个是水流和水头的大小。水头是指水面到涡轮叶片的距离，水头和水流越大，产生的电能越多。水头通常取决于水库的蓄水量。7抽水蓄能上文所述的是大多数水电站的工作原理。然而，还有另一类水电站，叫做抽水蓄能电站。在传统的水电站中，水库中的水流过水电站，流出并汇入下游的河流中。而抽水蓄能电站有两个水库：（如下图）上水库——和传统的水电站一样，这座水库由水坝形成。这个水库的水流过水电站产生电能。下水库——水流流过水电站后流入下水库而不是汇入河水并向下游流。使用可逆式水泵水轮机，电站可以将水抽回上水库。这在用电低谷时实施。基本上，第二座水库将重新灌满上水库。通过将水抽回上水库，电站在用电高峰时将有更多的水来发电。水电站的核心部分是发电机，大多数水电站安装有几台这样的发电机。水电站发电机的内部胡佛水坝共有17台发电机，每一台的发电能力可以达到133兆瓦。胡佛水坝发电站的总发电能力是2,074兆瓦。每个发电机都是由下列特定的基本部件构成：传动轴励磁机转子定子水轮机旋转时，励磁机将电流输送到转子。转子是一组大型的电磁铁，它在被称为定子的紧密缠绕的铜线圈中旋转。线圈和磁铁之间的磁场产生电流。在胡佛水坝，发电机输出16,500伏特的电流到变压器，电压先被升高到230,000伏特，然后再被传输出去。水电站利用了一种自然产生的、持续的过程——一种产生降雨并令河水上涨的过8程。每天，我们的地球都会因为紫外线分解水分子而失去少量的水。但与此同时，新的水通过火山运动从地球内部释放出来。新生成的水量和失去的水量大致相当。在任何时刻，世界上所有的水是以多种形态存在的。它可以是液态的，例如海水、河水和雨水；或者是固态的，如冰川；又或者是气态的，如空气中不可见的水蒸汽。水在随风绕地球运动的过程中变换着形态。风是由太阳的加热产生的。气流的循环是由于太阳对地球赤道部分的照射强度比其他部分高而产生的。气流循环驱动地球上的水形成它自己的循环，即水循环。太阳照射液态水，水被蒸发成为空气中的蒸汽。太阳加热空气，使热空气在大气层中上升。高度越高空气温度越低，所以水蒸气在上升时温度逐渐降低，凝聚成小液滴。当一个区域的小液滴积累到足够多时，小液滴将达到足够的重量而落回地面形成降水。水循环水循环对水电站非常重要，因为水电站依赖水流发电。如果水电站附近缺少降雨，水就不会在上游汇集起来。上游如果没有水汇集起来，流过水电站的水就会减少，发电量也会降低。水力发电的基本原理是利用运动液体的能量来推动水轮机的叶片。通常需要在河流中建造一座大坝来实现这个功能。核能发电原理1核能是一种高密度的优质能源燃烧煤是碳的氧化反应，1个碳原子与1个氧分子结合生成1个二氧化碳分子，释放出能量（E），这个能量小得很，燃烧1千克标准煤可释放出7000千卡多热量。碳（C）＋氧（O2）→二氧化碳（CO2）＋能量（E）煤、石油、天然气燃烧，都是释放化学能，化学能是原子重新组合及其电子重新分配的结果，原子核本身并没有发生变化。核电站中发生的是铀核裂变反应，1个铀核裂变释放的能量约为200兆电子伏。因为235克铀中含有6.023×1023个（阿伏加德罗常数）原子核，1克铀中含2.56×1021个原子核，所以说，1克铀-235释放的能量可达到5.12×1023兆电子伏。燃烧1千克铀-235放出热量1.96×1010千卡；燃烧1千克标准煤放出热量7000千卡。通过计算，1千克铀-235裂变放出的热量相当于燃烧约2700吨标准煤。由此可见，核能比化学能大几百万倍，是一种高密度的优质能源。2原子核结合能自然界中物质都是由原子组成的，原子是由位于中心位置带正电荷的原子核和围绕原子核旋转带负电的电子构成的，而原子核又是由质子和中子组成的。质子和中子是由被称为“夸克”的更小粒子组成的，夸克又是由更小的粒子组成的，夸克的结构目前正在探索中。迄今人们已发现了物质5个层次结构（分子—原子—原子核—核子—夸克）和310多种基本粒子。在原子核中，中子不带电，质子带正电。同性要相斥，把质子和中子紧箍在一个非常小的空间（原子核直径约为10-13cm），存在着一般巨大的力（即核力），比电磁力要大130倍。核力与电磁力、万有引力都不同，它只在原子核直径的9很小范围内起作用。当质子和中子重新组成新原子核时，核力的强大作用使核子间排列得更紧密，会出现质量减少和放出能量的情况，这种释放出的能量，称之为原子核结合能。3链式裂变反应用中子去轰击铀-235原子核时，可使铀原子核破裂成2个新的原子核，并放出2~3个新的中子，而新中子再去轰击周围的铀-235原子核，会产生新的裂变和新的中子。这样，铀-235原子核在极短时间内发生链式裂变反应，蕴藏在铀原子核内的巨大能量就释放出来。1千克铀-235全部裂变释放出的能量相当于2700吨优质煤完全燃烧时所放出的能量。4质量能量关系式爱因斯坦提出的相对论指出，质量和能量可以相互转化，质量消失，会产生能量。原子核质量亏损所释放出的结合能，可以由爱因斯坦提出的质量能量关系式计算得出。E＝mc2式中，E—释放能量（尔格）；m—亏损质量（g）；c—光速（3×108m/s）。根据这个公式，1个铀-235核受1个中子轰击，分裂成2块碎片X1和X2，并放出2~3个中子（平均2.5个），释放出约200兆电子伏能量，极小的质量转化成了极大的能量。5原子反应炉核反应堆是一种特殊锅炉，也有人称它为原子反应炉。现代的核反应堆，从外面看是一个立式球形顶的圆柱体或球形建筑物，这就是所谓核岛。至于发电部分（也称为常规岛），核电厂与火电厂都用蒸汽膨胀做功，推动蒸汽轮机旋转，带动发电机发电。核电厂与火电厂主要的不同是蒸汽供给系统。火电厂依靠燃烧化石燃料释放的化学能制造蒸汽；核电站是依靠燃料裂变反应释放的核能来制造蒸汽。原子反应堆，有人称