汽轮机-绪论

SteamTurbine华北电力大学能动学院高丹2009.10课程概述”教师姓名：高丹”Email：[e-mail]”教材：王加璇等合编，电厂热力设备及其运行，中国电力出版社，1997”主要参考书：•盛伟等合编，电厂热力设备及运行，中国电力出版社，2007绪论（preface)”世界及我国能源及电力发展现状•The Energy and Electric Development in China and World”电力在国民经济中的地位•The Role of Electric Power in National Economy”汽轮机装置在电厂中的地位•The Status of Steam Turbine in Power Plant”汽轮机发展概述•Summary of Steam Turbine Development”汽轮机的分类和型号•Category and Type of Steam Turbine”汽轮机基本原理•Basic Theroyof Steam Turbine世界一次能源消费（1983-2008）各地区一次能源消费结构（2008）能源消费结构（2007）美国（3373.4Mtce）41%25%24%8%2%石油天然气煤炭核电水电中国（2662Mtce）20%3%70%1%6%石油天然气煤炭核电水电世界（15856.1Mtce）35%24%29%6%6%石油天然气煤炭核电水电欧盟27国（2492.1Mtce）41%25%18%12%4%石油天然气煤炭核电水电人均一次能源消费（2008）三大一次能源储产比（2007）储产比（2007年数据）020406080100120140160石油天然气煤炭年中国世界中国能源产量居世界位次199020002004200520062007一次能源数量/Mtce1039.21289.81873.42058.82210.02370.0位次332222煤炭数量/Mt108012991992220523732526位次111111原油数量/Mt138.3163.0175.9181.4184.8186.7位次556655天然气数量/TWh153.0272.0414.6493.2585.5693.1位次20191513139水电数量/TWh126.7222.4353.5397.0435.8485.3位次441111电力数量/TWh621.21355.62023.32500.32865.73281.6位次422222中国能源生产与消费（2007）中国主要污染物排放量年份二氧化硫/Mt烟尘/Mt工业粉尘/Mt废水/亿m3化学需氧量/Mt工业固体废物/Mt99523.7017.4417.31415.322.2700019.9511.6510.92415.214.4531.8600119.4810.709.91432.914.0528.9400219.2710.139.41439.513.6726.3500321.5910.4810.21460.013.3419.4100422.5510.959.05482.413.3917.6200525.4911.829.11523.014.1416.5500625.8910.898.08536.814.2813.0200724.689.696.99556.813.8211.972006年世界各国CO2的排放比例Non-OECDEurope1%China21%or4.9GtCO2LatinAmerica4%Asia10%UnitedStates21%MiddleEast5%FormerUSSR9%OECD(withoutUS)26%Africa3%Source:WorldEnergyOutlook2006(IEA)ChinawillexceedUSsoon!中国CO2排放结构（2006）Electricity;47%,or2.41GtCO2;ManufaturingandConstruction;31%OtherEnergyIndus.4%Transport;7%Residential;5%OtherSectors;6%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江苏省第一家民营电气事业(1904‐1937)中国年GDP和年发电量之间的关系（1999-2006）0500100015002000250030001990199520002006Genaration(TWh)0500010000150002000025000GDP(BillionYuan)ElectricityGDP发电技术现状”2007年，我国电力工业平均供电煤耗为356 gce/kWh（相当于效率为34.5%）；世界先进水平国家为312 gce/kWh（相当于效率为39.4% ）”火力发电中，各技术的供电煤耗•“100MW机组”：380～500 gce/kWh•“300MW机组”：290～340 gce/kWh•亚临界机组：290~325 gce/kWh•超临界机组：275~305 gce/kWh”2007年，我国“300MW机组”占火电装机容量61%，比2006年提高了13个百分点中国发电装机容量和发电量199019952000200520062007年末发电设备容量/GW137.89217.22319.32517.48623.70718.22其中：水电36.0552.1879.35117.39130.29148.23火电101.84162.94237.54391.37483.82556.07核电－2.102.106.846.858.85发电量/TWh621.321006.951386.52474.72865.73281.6其中：水电126.35186.77243.1401.0435.8485.3火电494.97807.341107.92018.02369.62723.3核电－12.8316.752.354.862.9国家电网主网架示意图我国动力资源丰富吗？”人均资源占有量为世界平均数的1/2，美国的1/10”我国人均装机容量不到0.6kw/人（人均装机容量达到1kw/人，即认为进入中等发达国家）”我国是能源紧缺的国家，煤、石油、天然气只占世界可开采资源量的12％、3％和2％，人均占有量分别只占世界人均占有量的56％、15％和10％。我国能源和资源利用率高吗？”2003年我国已经成为世界第一煤炭消费大国和第二石油、电力消费大国”消耗占世界当年消耗总量近50％的水泥、35％的铁矿石、20％的氧化铝和铜，只创造了占世界4％的GDP”综合能源利用率约为36％，比发达国家低8个百分点；”单位产值能耗是世界平均水平的2倍多，是日本的11.5倍，是德国和法国的7.7倍，是美国的4.3倍电力在国民经济中的地位TheRoleofElectricPowerinNationalEconomy”电能是最具生命力的优质洁净能源，它能很方便地转换成其他多种形式的能量，如：机械能、热能、化学能等。”电能便于通过变压设备和电力输送线路，实现远距离输送而损失较少。”电能在国民经济发展中占据着重要地位，电力工业的发展直接影响到国民经济的发展。当今社会对发电技术的要求”长期以来电力工业发展的两大主题：•不断地提高电站的单机容量和供电效率•解决日益严重的因化石燃料燃烧而造成的污染问题，以满足环境保护的要求”对能源行业和发电工业要求•实施可持续发展战略•有效利用能源，提高转换和使用效率•控制污染物排放•扩大再生能源所占比重二、汽轮机装置在电厂中的地位TheStatusofSteamTurbineinPowerPlantPowerPlant化学能热能机械能电能锅炉汽轮机发电机燃料工质燃烧„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。汽轮机主要制造业‹GE Co.（General Electric Corporation) 美国通用电气公司（冲动式）‹WH Co.  (WestingHouse Electric Corporation)西屋（反动式）‹BBC (Brown  BoveriCo.) 瑞士（反动式）‹AA (Alsthon‐AtlantagueCo.)  法国（冲动式、反动式）‹其他（苏联、日本等）‹我国三大动力设备厂：哈汽、上汽、东汽™工业汽轮机：杭州™燃气轮机：南京哈尔滨汽轮机厂”设计、制造大型火电汽轮机、船用汽轮机和重型燃气轮机为主的国家重点大型骨干企业。”形成了批量生产30万千瓦、60万千瓦汽轮机，30万千瓦、60万千瓦直接空冷气轮机，60万千瓦超临界汽轮机，百万千瓦以上的超超临界汽轮机、百万千瓦等级的核电汽轮机、舰船主动力蒸汽轮机和重型燃气轮机组”与美国GE公司联合，共同生产F级重型燃气轮机，与日本三菱公司联合设计生产60万千瓦超临界汽轮机东方汽轮机厂1000MW核电全转速汽轮机M701F重型燃气轮机大型风电机组●100万超超临界汽轮机●60万超临界汽轮机●60万及以下亚临界汽轮机●5万及以下汽轮机●工业汽轮机四川成都平原西部、德阳市郊上海汽轮机有限公司”由中国上海汽轮机厂与德国西门子公司共同投资组建的合资公司（简称STC）”引进西屋、西门子技术”6MW—600MW等级火电系列和300MW以上核电汽轮机”引进西门子技术的600MW超临界汽轮机、1000MW超临界汽轮机和V94.3A燃气轮机三、汽轮机发展概述SummaryofSteamTurbine”公元一世纪时，亚历山大的希罗记述了利用蒸汽反作用力而旋转的汽转球，又称为风神轮，这是最早的反动式汽轮机的雏形；”1629，意大利，布兰卡提出由一股蒸汽冲击叶片而旋转的转轮。”19世纪末，瑞典拉瓦尔和英国帕森斯分别创制了实用的汽轮机。拉瓦尔于1882年制成了第一台5马力(3.67千瓦)的单级冲动式汽轮机。”20世纪初，法国拉托和瑞士佐莱分别制造了多级冲动式汽轮机。”1884，英国，帕森斯，第一台10马力的多级反动式汽轮机”美国的柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机电站汽轮机的发展”20世纪初，电站汽轮机单机功率达10兆瓦”20年代时单机功率就已增大到60兆瓦”30年代初出现165兆瓦和208兆瓦汽轮机”50年代325～600兆瓦大型汽轮机”60年代制成1000兆瓦汽轮机”70年代，制成1300兆瓦汽轮机”现在常用的单机功率为300～1000兆瓦1兆瓦有多大？什么是“马力”？”马力：瓦特的蒸汽机，1马力[750kg/(m*s)]＝735瓦，我国为750瓦”1MW大约为1333马力。”10MW－13333马力”600MW－800000马力四、汽轮机的分类和型号CategoryandTypeofSteamTurbine1、按工作原理分冲动式汽轮机反动式汽轮机2、按热力特性分凝汽式汽轮机背压式汽轮机抽汽式汽轮机抽汽背压式汽轮机多压式汽轮机凝汽式汽轮机”特点：在汽轮机中作功后的排汽，在低于大气压力的真空状态下进入凝汽器凝结成水。背压式汽轮机”特点：是排汽直接用于供热，没有凝汽器。当排汽作为其它中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前置式汽轮机。抽汽背压式”调节抽汽式汽轮机特点：从汽轮机某级后抽出具有一定压力的蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。”中间再热式汽轮机特点：进入汽轮机的蒸汽膨胀到某一压力后，被全部抽出送往锅炉的再热器进行再热，再返回汽轮机继续膨胀作功。32超超临界压力汽轮机22.1超临界压力汽轮机16~18亚临界压力汽轮机12~14超高压汽轮机6~10高压汽轮机2~4中压汽轮机0.12~1.5低压汽轮机主蒸汽压力（MPa)汽轮机类别3、按蒸汽压力分四、汽轮机的分类和型号（CategoryandTypeofSteamTurbine)4、按用途分电站汽轮机工业汽轮机船用汽轮机移动电站用汽轮机电站汽轮机江苏利港电厂＃4机组汽轮发电机组秦山核电650MW汽轮机工业汽轮机舰船用汽轮机罗斯福号核动力多用途航空母舰核动力，4台汽轮机，194000kw；4台应急柴油机，