1、（二）电力生产领域的节能电力生产领域的节能电力生产领域节能的主要方面结构节能节能发电调度技术节能管理节能电力生产领域节能的主要方面发电企业的根本任务是将一次能源转换成二次能源（电能），然后通过电网将合格的电能输送并分配给电力用户。发电企业既是电能转换工业，又是消耗能源的大户。电力生产领域节能的主要方面力发电厂生产过程数据1：我国火力发电厂年用煤占全国年煤炭产量的50%左右，厂用电量为发电量的7.5%，电能的线损约占供电量的8%。数据2：一台容量为300MW的火电机组，每天耗用原煤3500t左右，折合标煤2500t，若供电煤耗率按350g/kWh，原煤发热量按20908kJ/kg计算，一年耗用原
2、煤100万t；每年发电量约20亿kWh，其中有1亿kWh的电量被发电企业内部生产装置耗用。电力生产领域节能 的主要方面数据3：电力生产节能情况火电发电煤耗变化（g标准煤/kWh）2005年-3432007年-3322008年-3222009年-3202010年-318火电供电煤耗变化（g标准煤/kWh）2005年-3702007年-3562008年-3452009年-3402010年-335国际先进水平国际先进水平-299国际先进水平国际先进水平-312电力生产领域节能的主要方面1.1 结构节能调整电源结构鼓励非化石能源发电节能发电调度上大压小等1.2 技术节能先进技术机组采用先进节能技术电力
3、生产领域节能的主要方面1.3 管理节能节能指标的管理设备检修和运行的管理燃料管理节水管理等电力生产领域节能的主要方面结构节能节能发电调度2.1 节能发电调度概念2.2 基本原则2.3 适用范围2.4 各类发电机组序位2.1 节能发电调度概念节能发电调度: 是指在保障电力可靠供应的前提下，按照节能、经济的原则，优先调度可再生发电资源，按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序，依次调用化石类发电资源，最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。2.2 基本原则以确保电力系统安全稳定运行和连续供电为前提，以节能、环保为目标，通过对各类发电机组按能耗和污染物排放水平排序，以分省排序、区域内优化、区域间协调
4、的方式，实施优化调度，并与电力市场建设工作相结合，充分发挥电力市场的作用，努力做到单位电能生产中能耗和污染物排放最少。2.3 适用范围节能发电调度适用于所有并网运行的发电机组;上网电价暂按国家现行管理办法执行;对符合国家有关规定的外商直接投资企业的发电机组，可继续执行现有购电合同，合同期满后再执行。2.4 各类发电机组序位 (一)无调节能力的风能、太阳能、海洋能、水能等可再生能源发电机组； (二)有调节能力的水能、生物质能、地热能等可再生能源发电机组和经省级以上环保部门验收满足环保要求的垃圾发电机组。当有调节能力的水能发电机组出现非正常弃水时，列无调节能力的水能发电机组之前； (三)核能发电机
5、组； (四)余热、余气、余压、煤层气等非燃煤资源综合利用发电机组； (五)国家确定的示范发电机组及国家统一安排的发电机组； (六)燃煤热电联产机组； (七)由省级以上环保部门认定达标排放，并经国家发展改革委和省级发展改革委(经委、经贸委)按照审核权限认定的煤矸石或洗中煤等资源综合利用发电机组； (八)天然气、煤气化发电机组； (九)其他燃煤发电机组，包括热电联产机组超出“以热定电”以及资源综合利用机组超、出“以(资源)量定电的部分； (十)燃油发电机组。 2.4 各类发电机组序位（续1）同类型火电机组按照能耗水平由低到高排序，节能优先；能耗水平相同时，按照污染物排放水平由低到高排序。机组运行能
6、耗水平近期暂依照设备制造厂商提供的机组能耗参数排序，逐步过渡到按照实测数值排序，对因环保和节水设施运行引起煤耗实测数值增加的，可做适当调整。污染物排放水平以省级环保部门最新核定的数值为准。未安装脱硫设施或已安装脱硫设施，但未经省级以上环保部门验收合格的发电机组列同类、同级别容量发电机组之后。2.4 各类发电机组序位（续2）技术节能技术节能主要包括采用先进技术机组和采用先进节能技术两个方面，这里主要论述第二个方面。3.1 电气节电技术3.2 风机与水泵节电技术3.3 锅炉节能技术3.4 汽轮机节能技术3.1 电气节电技术3.1 电气节电技术在任何一个环节节约一个百分点，都会取得巨大的经济效益。例
7、子：一座900MW的火力发电厂，若厂用电降低1%，则每年可以节约6000万kWh。3.1 电气节电技术3.1.1 电动机节电技术3.1.2 变压器节电技术3.1.3 照明节电技术（本部分略） 3.1.1 电动机节电技术3.1.1.1 电动机能量损耗及降损措施3.1.1.2 电动机的效率3.1.1.3 电动机功率因数3.1.1.4 电动机的功率补偿3.1.1.1 电动机能量损耗及降损措施电动机的损耗包括固定损耗和可变损耗。（1）固定损耗固定损耗包括铁芯损耗PFe和机械损耗Pmec铁芯损耗一般占异步电动机总损耗的20%电动机容量越大，机械损耗越大，在总损耗中所占比重越大。2极电动机机械损耗约占总损
8、耗的2.5% -3.5%, 4极电动机机械损耗约占1.0% -1.5%。3.1.1.1 电动机能量损耗及降损措施降低铁芯损耗主要措施：采用薄硅钢片铁芯降低涡流损耗增长铁芯长度降低磁通密度应用磁性槽泥和磁性槽楔采用高导磁、低损耗冷轧硅钢片增加磁路截面积改进加工工艺，减少冲片毛刺（1）固定损耗3.1.1.1 电动机能量损耗及降损措施降低机械损耗主要措施：采用优质轴承和润滑剂采用高效风机和通风结构合理的通风系统改进风路结构在温升运行的条件下，尽量减少风扇尺寸提高加工精度和装配质量（1）固定损耗3.1.1.1 电动机能量损耗及降损措施（2）可变损耗可变损耗又称为负载损耗，包括铜耗、杂散损耗等。铜耗一般
9、占异步电动机总损耗的30%-70%杂散损耗又称附加损耗，约占总损耗的10%-20%3.1.1.1 电动机能量损耗及降损措施（2）可变损耗降低定子铜耗主要措施：增大导线截面积，采用电导率高的铜材，以减少绕组电阻；合理缩短线圈端部长度，增加电线股数改善绝缘工艺采用性能好的绝缘材料减薄槽绝缘厚度。3.1.1.1 电动机能量损耗及降损措施（2）可变损耗降低转子铜耗主要措施：增加空气隙中的磁通增大转子槽面积和端环尺寸提高铸铝工艺3.1.1.1 电动机能量损耗及降损措施（2）可变损耗降低杂散损耗主要措施：在线圈端部附近，尽量少采用磁性金属件定子开口槽采用磁性槽楔定子压圈最好采用反磁性材料选择合理的绕组形式
10、适当增加气隙选择合适的定子、转子槽配合可采用转子导条与槽绝缘处理工艺额定参数下，电动机的效率 电动机额定功率，W 电动机额定负载下有功功率损耗，W 电动机额定输入功率，W 电动机额定电压，V 电动机额定电流，A 电动机额定效率，%3.1.1.2 电动机的效率PPPPPNNNNN1NNNNNIUPcos3NPPNP1NUNIN不同负载下，电动机的效率 电动机空载损耗，W 电动机负载率 电动机实际输入功率，W 电动机实际输出功率，W 电动机效率，%3.1.1.2 电动机的效率) 11(020112PPKPKPKPPKPPPNNNNN0PK2P1P3.1.1.2 电动机的效率电动机的效率曲线具有较宽
11、的高频率区域负载率越低，效率越低特别是小容量电动机，当负载率低于40%，效率显著下降3.1.1.2 电动机的效率3.1.1.3 电动机功率因数功率因数是电动机输入端的有功功率与视在功率之比 电动机无功功率，var电动机的负载率在0.8以上时，功率因数比较好电动机功率因数一般随着电动机的容量的减少而降低。2211112111133cosQPPIUPIUPSPQ3.1.1.3 电动机功率因数3.1.1.4 电动机的功率补偿为减少供电网络因传输无功功率而造成的电能损失和电压损失，应采取措施改善电路的功率因数。异步电动机无功补偿：在其附近设置并联电容器。无功就地补偿所需电容器无功容量 电容器无功容量，
12、var 电动机在额定线电压下的空载电流，A202023PIUQNNCCQNI03.1.2 变压器节电技术3.1.2.1 变压器效率和损耗3.1.2.2 变压器并联节电技术3.1.2.3 总拥有费用法选择变压器3.1.2.1.1 变压器有功损耗3.1.2.1.2 变压器效率3.1.2.1 变压器效率和损耗当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时，一次绕组中所流通的电流称为的额定电压时，一次绕组中所流通的电流称为空空载电流载电流 ，一般在，一般在1%-3%左右。左右。由于变压器空载和负载时铁芯中主磁通基本不变，铁耗就相应地基本不变，所以叫不变
13、损耗。额定电压下的铁耗近似等于额定电压时空载试验的输入有功功率 CuFePPP0I0PPFe0P3.1.2.1.1 变压器有功损耗铜耗是一二次绕组中电流在电阻上的有功功率损耗，与负载电流的平方成正比，随负荷的变化而变化，所以叫做可变损耗。额定电流下的铜耗近似等于短路试验电流为额定值时输入的有功功率 , 铜耗与负载率的平方成正比。 KNCuPKP2KNP3.1.2.1.1 变压器有功损耗变压器降损主要途径变压器降损主要途径降低空载损耗的途径选用导磁率高和厚度薄的电工钢片改进铁芯和绝缘结构来提高铁芯的填充系数，尽可能缩小铁芯尺寸。开发新型农用变压器和变容量。配电变压器尤其是农用变压器，其运行时负载
14、变动很大。农村农忙时季节负载很大，农闲时负载很小，由于变压器安装容量必须按最大负载来选择，因此，变压器利用效率很低，空载状态时间很长，因此，降低变压器空载损耗就显得尤为重要。3.1.2.1.1 变压器有功损耗变压器降损主要途径变压器降损主要途径降低铜损措施选用电阻率较低的导线、减少导线长度。通过改进设计，尽可能缩小铁芯直径，提高铁芯填充系数。利用高精度电厂解析技术，通过合理设计绝缘结构和冷却结果，来减少绝缘尺寸和线圈梯级。3.1.2.1.1 变压器有功损耗（1 1）变压器负载率）变压器负载率NNNIIIISSK1122NNNNNIUIUS112233三相变压器实际负载，VA三相变压器额定容量，
15、VA一二次侧绕组电流，A一二次侧绕额定组电流，A电源加到变压器一次绕组上的额定电压，V一次侧加上额定电压后，二次侧开路，即空载运行时二次绕组的端电压，V3.1.2.1.2 变压器效率变压器平均负载率变压器平均负载率cos1000NTjTSWK统计期T内变压器计量侧的电能，kWh统计期T内变压器计量侧的平均功率因数统计期内的小时数，h3.1.2.1.2 变压器效率（2 2）变压器效率）变压器效率中小变压器效率约为中小变压器效率约为0.95-0.98；大型变压器效率一般；大型变压器效率一般在在0.99以上。以上。忽略二次侧端电压在负载时的变化，认为忽略二次侧端电压在负载时的变化，认为PPPPPPP
16、P222121变压器二次侧输出有功功率，W变压器一次侧输出有功功率，W变压器有功功率损耗，W22222222coscos3cos3NNNKSIUIUPNUU223.1.2.1.2 变压器效率（3）变压器效率特性对于给定变压器，运行效率与负载大小和负载功率因数有关。220201COSKSPKPPKPNKNKN3.1.2.1.2 变压器效率经济负载率经济负载率3.1.2.1.2 变压器效率（4）变压器效率特性曲线（5）经济负载率最大效率发生在铁耗和铜损相等的时候。同一台变压器，由于负载特性（负荷功率因数）不同，其最高效率也不等。效率最高时，变压器最佳负载率很低，变压器运行在半载左右才是最佳状态。当
17、 时，变压器效率随k增加反而降低，变压器处于经济负载与2倍经济负载之间，效率变化很小，而且处于比较高的效率状态。KNjPPK0jKK 3.1.2.1.2 变压器效率（5）经济负载率变压器负荷率低于经济负载率时，变压器效率急剧下降。变压器负载应始终处于经济负载率和2倍经济负载率之间。3.1.2.1.2 变压器效率3.1.2.2 变压器并联节电技术3.1.2.2.1 变压器并联运行条件3.1.2.2.2 并联变压器节电运行3.1.2.2.1变压器并联运行条件连接组别必须相同，以保证二次侧电压对一次侧电压的相位移相同。变比之差小于0.5%，以保证空载运行时每台变压器二次侧电流接近为0，各台变压器间环
18、流很小。额定容量比值不超过3：1，或短路阻抗之差小于10%。以保证各台变压器的负载电流基本同相位，总的负载电流近似为各台变压器负载电流的算术和，这种情况下，总的负载电流大小一定时，各台变压器的负载电流均为最小。各台并联变压器分担的负载电流之比或容量之比：UiNiUNUNNiNiNNNNiikSkSkSZSZSZSIIISSS:221122112121第第i台并联变压器分配到的容量，台并联变压器分配到的容量，VA。第第i台并联变压器承担的负载电流，台并联变压器承担的负载电流，A。第第i台并联变压器短路阻抗标幺值。台并联变压器短路阻抗标幺值。第第i台并联变压器的额定容量，台并联变压器的额定容量，A
19、。第第i台并联变压器阻抗电压标幺值。台并联变压器阻抗电压标幺值。NiiiiiSSKIIIISSSS2121并联变压器承担负载总容量。并联变压器承担负载总容量。并联变压器承担负载总电流。并联变压器承担负载总电流。第第i台并联变压器的负载率，台并联变压器的负载率，%。3.1.2.2.1变压器并联运行条件3.1.2.2.2 并联变压器节电运行容量相同、型式相同的变压器节能运行容量相同、型式相同的变压器节能运行如果企业安装数台容量相同、型式相同的变压器时，需要根据负荷、有功功率和无功功率当量，计算出最经济的运行台数。设有m、 m+1、 m-1台 变压器运行变压器的总损耗分别为：1)(1)()(1(1)
20、(1)()(1()()()(2200)1(2200)1(2200mQSSKmPSSQKPmPmQSSKmPSSQKPmPmQSSKmPSSQKPmPKNNQKNNQmZKNNQKNNQmZKNNQKNNQZm3.1.2.2.2 并联变压器节电运行KNQKNQNmZZmQKPQKPmmSSPP001) 1(1mm荷台经济运行对应的总负台与即可求得令）（KNQKNQNmZZmQKPQKPmmSSPP001) 1(1mm荷台经济运行对应的总负台与，即可求得令）（3.1.2.2.2 并联变压器节电运行台变压器最经济用时，当负荷满足m) 1() 1(0000KNQKNQNKNQKNQNQKPQKPmmS
21、SQKPQKPmmS台变压器最经济应增加一台，用时当负荷增加1m) 1(00KNQKNQNQKPQKPmmSS台变压器最经济应断开一台，用时当负荷降低1-m) 1(00KNQKNQNQKPQKPmmSS3.1.2.2.2 并联变压器节电运行对于季节性变化负荷，可以用上述方法，减少电能损耗对于昼夜变化负荷，采用上述方法会使变压器开关操作次数对于昼夜变化负荷，采用上述方法会使变压器开关操作次数过多，增加开关的检修量。过多，增加开关的检修量。为减少一昼夜中的操作次数，停用变压器的时间一般不少于为减少一昼夜中的操作次数，停用变压器的时间一般不少于2-3h。如果并联运行中的各台变压器负荷率均较低，停用如
22、果并联运行中的各台变压器负荷率均较低，停用负荷率最低的变压器可以节约电能。负荷率最低的变压器可以节约电能。但是如果停运变压器后，增大负荷的变压器所增加但是如果停运变压器后，增大负荷的变压器所增加的损耗比停运前损耗大，应继续保持并联运行。的损耗比停运前损耗大，应继续保持并联运行。无论停运与否，应进行节电效果比较，再做出决定。无论停运与否，应进行节电效果比较，再做出决定。3.1.2.2.2 并联变压器节电运行总拥有费用法总拥有费用法美国电气制造商协会提出的、用于评价变压器能源效率的方法，其通过比较具有不同效率水平和不同价格的变压器的总拥有费用，按照总拥有费用最低原则选择变压器。总拥有费用总拥有费用
23、=变压器初试投资+在使用寿命期内的损耗费用总拥有费用法评价我国S9和S7型配电变压器的经济效益，比较结果说明，S9变压器价格虽然高于S7约20%，但损耗指标比S7低约21%，S9多支付的投资可在2-3年内从节约的损耗电费中收回。3.1.2.3 总拥有费用法选择变压器例：例：某电厂在S9-800/10和S7-800/10之间选择变压器，变压器运行负荷S=600kVA，功率因数0.9，请用总拥有费用法选用变压器，变压器有关参数如下表。项目项目单位单位S9-800/10S7-800/10变压器容量kVA800空载损耗kW1.41.476负载损耗kW7.59.68使用年限年20贴现率%8.0变压器初使
24、费用元6364055340容量电费元/(kW月）20电度电费元/kWh0.43.1.2.3 总拥有费用法选择变压器KNZZtPBPACCCTOC000。现值，元引起的费用总支出的贴内，每千瓦负载损耗所器在经济使用期等效初始费用，即变压变压器单位负载损耗的。现值，元引起的费用总支出的贴内，每千瓦空载损耗所器在经济使用期等效初始费用，即变压变压器单位空载损耗的。耗，变压器额定负载综合损。耗，变压器额定空载综合损费用，元。变压器损耗的等效初始费等。附属设施和安装、土建变压器价格变更变压器项目，包括变压器初始投资，对于总拥有费用），元。变压器综合能效费用（kWBkWAWPWPCCTOCKNZZt/kk
25、003.1.2.3 总拥有费用法选择变压器什么是贴现值？经济学家经常使用贴现值来计算和表示将来的1块钱和现在的1块钱之间的差异。用于计算贴现值的是近似于银行利率的贴现率。如果贴现率是5%，那么就意味着1年以后的105元相当于现在的100元，或者说，1年以后的100元只相当于现在的95.24元。3.1.2.3 总拥有费用法选择变压器VASkkkkWKQQWPWPkSKPQKPPkSKPQKPPNuQKNKNUNQKNKNQKNKNZNQQZkvar/1 . 0kvarkvarkk-10010000变压器额定容量，抗电压标幺值变压器额定电流下的阻电流之比变压器空载电流与额定，一般取器在电网中的位置
26、取值无功功率当量，按变压率，变压器额定负载漏磁功变压器额定励磁功率，耗，铜损，变压器额定负载有功损耗，铁损，变压器额定空载有功损额定负载综合损耗额定空载综合损耗3.1.2.3 总拥有费用法选择变压器)/()1 (1)12()/()1 (1)12(121kWiEEKBkWiEHEAnttcenttcpye元元。变压器负载率，。，于银行的现行贷款利率年贴现率，该值通常高年。器设备的寿命期，年限一般不得超过变压变压器经济使用期，该月费，元负荷需量收取的基本电即两部制电价中按最大容量电费，变压器用户支付的单位电量电费，元变压器用户支付的单位决定。和功率因数载利用小时数大损耗之比，由最大负与一年中所发生
27、的最，变压器年电量损耗量年最大负荷损耗小时数；即一年内接网时间，变压器年带电小时数，%- i20n-n././-cosh8760maxKkWEkWhETHcepy3.1.2.3 总拥有费用法选择变压器最大负载利最大负载利用小时用小时最大负载损耗小时最大负载损耗小时功率因数功率因数0.80.8功率因数功率因数0.850.85功率因数功率因数0.90.9功率因数功率因数0.950.95功率因数功率因数1 11000950900750600300200015001200100080070025001700150012501100950300020001800160014001250350023502
28、150200018001600400027502600240022002000450031503000290027002500500036003500340032003000550041004000395037503600600046504600450043504200650052505200510050004850700059505900580057005600750066506600655065006400800074007380735073007250发电企业功率因数一般取0.93.1.2.3 总拥有费用法选择变压器不同行业最大负载利用小时和年最大负载损耗小时的典型值行业名称行业名称电解
29、铝电解铝有色有色电解电解化工化工石油石油有色有色冶炼冶炼黑色黑色冶炼冶炼纺织纺织最大负载利用小时8200750073007000680065006000最大负载损耗小时8000655063755800550051004500行业名称行业名称机械机械制造制造食品食品工业工业有色有色采选采选电厂电厂城市生城市生活用电活用电农村农村照明照明农村农村企业企业最大负载利用小时5000450058005500250015003500最大负载损耗小时3400290043503950125075035003.1.2.3 总拥有费用法选择变压器3.1.2.3 总拥有费用法选择变压器年最大负荷：年最大负荷： 全年
30、中负荷最大的工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷 年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时 ：是一个假想的时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年消耗的电能。 平均负荷平均负荷 ：电力负荷在一定时间内平均消耗的功率，也就是电力负荷在时间内消耗的电能除以时间的值 负荷系数负荷系数：是用电负荷的平均负荷与最大负荷的比值 最大负载损耗小时：最大负载损耗小时：供配电线路或变压器的年有功电能损耗和其最大功率损耗之比。maxPWY注意上述公式没有考虑运行人员工资和福利，这上述公式没有考虑运行人员工资和福利，这是因为对同一企业来说，
31、运行人员工资和福是因为对同一企业来说，运行人员工资和福利是相同项，考虑与否不影响评价结果。利是相同项，考虑与否不影响评价结果。当变压器容量选大后，会导致自然功率下降，当变压器容量选大后，会导致自然功率下降，若功率因数过低达不到供电企业规定，需要若功率因数过低达不到供电企业规定，需要加装移相电容器，加装电容器的费用应加入加装移相电容器，加装电容器的费用应加入变压器的初使投资变压器的初使投资C0中。中。不同行业的最大负载利用小时数由典型行业不同行业的最大负载利用小时数由典型行业的特点得到，如果已知用电单位的最大负载的特点得到，如果已知用电单位的最大负载利用小时数，可以根据实际情况选用。利用小时数，
32、可以根据实际情况选用。公式没有考虑变压器的年维护费用（一般取公式没有考虑变压器的年维护费用（一般取设备价格的设备价格的2%）。）。3.1.2.3 总拥有费用法选择变压器3.2 风机与水泵节电技术数据数据1 1：根据国家发展改革委节能中长期专项规划，我国中小型电动机平均效率为87%，风机、水泵平均设计效率为75%，均比国际先进水平低5个百分点，系统运行效率低近20个百分点。如果系统运行效率提高5%，那么全国仅风机、水泵负载就可节电440亿kWh。数据数据2 2：虽然电力系统目前推广的大型水泵和大型风机，本身已是高效风机（其额定效率在80%以上）和水泵（其额定效率在80%左右），但是设计出力往往是
33、实际出力的120%130%数据数据3 3：调查表明，50%的风机运行效率低于70%，12%的风机运行效率低于50%，提高风机、水泵低负荷时的运行效率，主要途径是采用适当的调速技术。3.2 风机与水泵节电技术电动机调速节电技术高压变频器在风机和水泵上的节能应用泵与风机节电改造技术高效风机与水泵的选用给水泵、凝结水泵锅炉送风机、引风机、一次风机风机与泵的改造电站风机和水泵有些受早期技术条件限制，其设计效率低、可靠性及运行稳定性差，满足不了调峰运行要求，有些风机和水泵虽然是近几年投产运行的，但由于选型不当，实际运行效率仅60%。3.2 风机与水泵节电技术力发电厂生产过程3.2 风机与水泵节电技术给水
34、泵：给水泵：供给锅炉用水的泵叫给水泵。任务是把除氧器贮水箱内具有一定温度、除过氧的给水，提高压力后输送给锅炉，以满足锅炉用水的需要。凝结水泵：凝结水泵：作用是将汽轮机凝汽器热水井内的凝结水升压后送至回热系统。锅炉送风机、引风机、一次风机：锅炉送风机、引风机、一次风机：锅炉送引风机和一次风机也是火力发电厂用电大户，其耗电量之和约占厂用电量的1/3左右。3.3 锅炉节能技术3.3.1 锅炉原理3.3.2 锅炉节能技术主要方面 通过燃料的燃烧过程，产生高温烟气向水(汽等工质)的传热过程，工质(水)的加热和汽化过程蒸汽的生产过程。3.3.1 锅炉原理燃烧过程燃料：燃料（煤）-给煤斗-炉排面（燃烧室）-
35、产生高温烟气排出灰渣：高温烟气-除渣板（入灰渣斗） 传热过程 高温烟气-水冷壁（辐射）-对流管束（对流）- 过热器 （辐射+对流）-省煤器、空气预热器（对流) -除尘器-引风机-烟囱加热和汽化过程（蒸汽的生产过程） 给水：水- 省煤器-汽锅 水循环：汽锅-下降管-下集箱-水冷壁-汽锅汽水分离 3.3.1 锅炉原理3.3.2 锅炉节能技术主要方面3.3.2.1 锅炉主设备的节能3.3.2.2 提高锅炉的热效率3.3.2.3 煤质对锅炉燃烧和电厂生产的影响3.3.2.4 气泡雾化油枪和等离子点火装置的应用3.3.2.3 煤质对锅炉燃烧和电厂生产的影响锅炉是根据所燃用的煤质特性而设计的。如：烧贫煤的
36、电厂锅炉不能烧不黏煤和长烟煤。锅炉设计时，其煤质特性指标必须有一个适当的变化范围，进行电厂初步设计时必须提供两个煤质资料：设计煤质和校核煤质。设计煤质：以此煤质资料为主进行锅炉设计校核煤质：锅炉根据某种煤质特性设计时允许变化的最大限度，也就是在此煤质燃烧的情况下人能维持安全经济运行。3.3.2.3 煤质对锅炉燃烧和电厂生产的影响煤质成分对电力生产的影响（1）煤中灰分 煤中灰分阻碍挥发分的析出和氧气向碳粉表面的扩散。灰分含量的危害：着火燃烧速度减慢；可燃成分越少，用于加热灰分的热量消耗增加；煤粉着火困难，燃烧稳定性较差；灰渣带走的物理热损失增大；飞灰量增加，受热面磨损越严重，锅炉受热面使用寿命降
37、低；造成环境污染。 3.3.2.3 煤质对锅炉燃烧和电厂生产的影响煤质成分对电力生产的影响（2）煤中水分 水分是煤中不可燃成分，水分增加时的危害：导致煤粉失去松散性，煤粉斗、给粉机、采制样机出现堵塞现象；燃烧过程中，水分蒸发需要消耗更多热能，用于发电的有效热量减少；煤粉着火困难，导致机械热损失和化学热损失增加，锅炉热效率下降。(燃料含水量每增加5%，热效率降低0.5%)烟气体积大，由烟气带走的热量也就增加；烟气中的水蒸气分压高，使烟气中的三氧化硫形成硫酸蒸汽和硫酸凝露，加剧锅炉尾部受热面的腐蚀与堵灰，磨煤发生困难，增加厂用电率。3.3.2.3 煤质对锅炉燃烧和电厂生产的影响煤质成分对电力生产的
38、影响（3）煤中挥发分挥发分是判别燃料着火特性的主要指标，对煤的着火性能影响很大。挥发分含量高的益处：燃煤着火温度低，所需着火热少，可以迅速燃烧，燃烧稳定，燃烧热损失较少。挥发分含量高的弊端：煤在存储中越易发生氧化和自燃，易引起制粉系统的自燃和爆炸。如：挥发分小于10%时，煤粉实际上不会爆炸。燃用贫煤、无烟煤在运行中没有危险。而燃用高挥发分的烟煤、褐煤，往往容易发生制粉系统爆炸事故。3.3.2.3 煤质对锅炉燃烧和电厂生产的影响煤质成分对电力生产的影响（4）煤中含硫量 煤中含硫量增加的危害： ：易引起锅炉高、低温受热面的腐蚀、堵灰，特别是高、低温段空气预热器的使用寿命大大缩短；促使灰熔融温度降低
39、，导致锅炉结渣或加重结渣；促进煤的氧化自燃；加速磨煤机部件及输煤管道的磨损；增加大气污染。煤中硫每增加1%，燃用1t煤就多排放约20kg的SO23.3.2.3 煤质对锅炉燃烧和电厂生产的影响不同煤质的特点项目项目灰分灰分水分水分挥发分挥发分碳化程度碳化程度着火着火性能性能发热发热量量是否易是否易燃尽燃尽无烟煤无烟煤较低较少较低（较低（10%10%以以下）下）最高最高（90%90%以上以上）较差较差很高否否烟煤烟煤较低较低较高较高（10-40）较高（75-90）较好较好较高较高是是劣质烟煤劣质烟煤较高较高较高较高较高较高最低较差较差较低较低否否褐煤褐煤较高较高较高（较高（40%-40%-75%7
40、5%）较高较高（大于40%）较低（60%-77%）较好较好较低较低是3.3.2.3 煤质对锅炉燃烧和电厂生产的影响煤质变化对运行安全和经济性的影响（1）出力受限可能会造成机组的某些设备不能满负荷运行而限制锅炉出力。如：煤质变劣时，会导致磨煤机、送风机、引风机出力不足和除尘器、输煤设备、除灰设备容量不够而限制全厂出力。（2）煤质变劣使电厂煤耗和厂用电率上升煤质变劣时，锅炉燃烧不稳，导致锅炉效率下降，发电煤耗升高；需要投加助燃油，增加了燃油消耗。需要煤量增加，导致辅机电耗增加，厂用电率升高。（3）煤质变劣使电厂可靠性降低煤质变劣时，会引起锅炉燃烧不稳、锅炉灭火。而灰分高容易导致锅炉受热面磨损加剧等
41、等。机组频繁启停、调峰，使得电厂锅炉点火用油大幅度增加。锅炉点火启动用油约占60%，锅炉稳燃用油约占40%。如何降低锅炉点火用油已经成为电厂降低发电成本的一个重要措施。减少启停次数和用先进的点火技术可起到节约点火用油的作用。3.3.2.4 气泡雾化油枪和等离子点火装置的应用2000年我国燃煤机组用油情况抽样调查机组机组容量容量（MW)平均冷态启动一次用油平均冷态启动一次用油量（量（t/台次）台次）平均平均停炉停炉一次一次用油用油量量(t/台）台）年启年启停机停机组用组用油量油量（t/台）台）年平年平均稳均稳燃用燃用油量油量（t/台）台）最低不投油稳燃负荷最低不投油稳燃负荷（%）平均最高最低平均
42、最高最低509.819.891.521.64122.8748.765.9805010019.841.865.664.68216.40312.261.7805012529.5253.274.410.88309.06119.651.8644820050.412587.289.48291.66276.856.28040300146.8373620.0325.84908.24546.853.48035600124.67262708.16451.62359.83850303.3.2.4 气泡雾化油枪和等离子点火装置的应用传统煤粉点火油枪传统煤粉点火油枪为传统的机械（压力）雾化技术。机械雾化式油枪通过分油
43、嘴、旋流片、雾化片将油自身的压力转化为液体的雾化能量，通过与静止空气的剪切、破碎、扰动使油破碎成为细小的油滴，达到燃油雾化的目的。传统油枪雾化设施简单，成本低，缺点是雾化效率低，燃烧温度低。3.3.2.4 气泡雾化油枪和等离子点火装置的应用气泡雾化式油枪将气体（蒸汽或压缩空气）与燃油低速注入到喷嘴出口形成气泡流，气泡运动到喷嘴出口爆破，形成液雾。由于气泡的表面膜远小于液柱或液膜的厚度，所以雾化所需能量小，雾化的粒度很细。气泡的爆破雾化主要靠克服液体的表面张力。气泡雾化机理完全适用于锅炉点火油枪和助燃油枪。3.3.2.4 气泡雾化油枪和等离子点火装置的应用气泡雾化的特点利用压缩空气的高速气流将燃
44、料油直接击碎，雾化颗粒很小，油滴在极短时间内蒸发气化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，燃烧完全，在整个锅炉启动过程中不冒烟，燃烧效率达99%。喷嘴不堵塞，燃烧器不结焦。可以直接点燃煤粉，气泡雾化油枪燃烧形成高温火焰，使进入一次室内浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合点燃稀相煤粉，实现煤粉分级燃烧，燃烧能量逐一放大，大大减少煤粉燃烧所需能量。由于其雾化细，火焰温度高，抗风干扰能力强，能用少量的油点燃煤粉，油枪流量小。3.3.2.4 气泡雾化油枪和等离子点火装置的应用等离子点火工作原理20世纪70年代国外科学家提出的，完全不同于油、气点火的方式。在一定条件下，气体会被电离成含有正负带电离子的等
45、离子体。这些粒子正负电荷数相等，对内为良导体，对外为中性，其内部具有4000 摄氏度以上高温。等离子点火就是让煤粉颗粒通过该等离子体，在1/1000秒内迅速放出挥发物，并被破裂粉碎，从而使煤粉迅速点燃。3.3.2.4 气泡雾化油枪和等离子点火装置的应用3.4 汽轮机节能技术3.4 汽轮机节能技术3.4.1 汽轮发电机工作原理3.4.2 汽轮机分类及能耗情况3.4.3 汽轮发电机组效率和热耗3.4.4 汽轮机节能运行及改造3.4.1 汽轮发电机工作原理汽轮机：汽轮机：是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机。汽轮机工作原理：汽轮机工作原理：具有一定压力、温度的蒸汽进入汽轮机，流过固定不动的喷
46、嘴并在喷嘴内膨胀，蒸汽的压力和温度不断降低，获得很高的速度，使蒸汽的热能转换成动能。高速流动的蒸汽流以一定的方向进入装在叶轮上的动叶通道中，由于气流速度的大小和方向的改变，气流给动叶一定得作用力，动叶带动汽轮机转子按一定的速度均匀转动而产生轴功率。3.4.2 汽轮机分类及能耗情况大型汽轮机按蒸汽压力可分为：高压汽轮机、超高压汽轮机、亚临界压力汽轮机、超临界压力汽轮机、超超临界压力汽轮机。提高主蒸汽温度可更有效地提高机组效率。主蒸汽温度或再热温度每提高20,分别可使机组热耗降低45.0 55.7 kJ/kWh.3.4.2 汽轮机分类及能耗情况火电厂各种压力机组的经济性比较我国主力机组为300MW
47、级汽轮机组，国产亚临界600MW汽轮机组和引进超临界600MW汽轮机组已广泛应用。序号序号机组类型机组类型主蒸汽压力主蒸汽压力（MPaMPa）蒸汽温度蒸汽温度（）机组效率机组效率（% %）供电煤耗供电煤耗（g/kWhg/kWh）1 1中压机组中压机组3.43 3.43 43543527274604602 2高压机组高压机组8.83 8.83 51051033333903903 3超高压机组超高压机组13.24 13.24 535/535535/53535353603604 4亚临界压力机组亚临界压力机组16.67 16.67 540/540540/54038383243245 5超临界压力机组
48、超临界压力机组25.00 25.00 576/576576/57641413003006 6高温超临界压力机组高温超临界压力机组24.52 24.52 600/600600/60044442782787 7超超临界压力机组超超临界压力机组29.42 29.42 600/600/600600/600/60048482562568 8高温超超临界压力机高温超超临界压力机组组29.42 29.42 70070057572152159 9超超700700临界压力机组临界压力机组超过超过70070060602052053.4.3 汽轮发电机组效率和热耗汽轮发电机组的效率1、相对内效率蒸汽实际用于做功的焓
49、降与蒸汽理想焓降之比称为汽轮机相对内效率 不考虑任何损失，蒸汽的焓降全部转变为机械功，此时汽轮机所 发的功率 考虑汽轮机的各种内部损失后汽轮机所发出的功率，kW 蒸汽的理想焓降，kJ/kg 汽轮机的有效焓降，kJ/kg 汽轮机的进气焓，kJ/kg 汽轮机实际排气焓，kJ/kg 理想汽轮机排气焓，kJ/kg D 汽轮机的蒸汽流量，kg/htititiihhhDhDPPcamsthhh0cmsihhhitPiPthihmsh0chcah3.4.3 汽轮发电机组效率和热耗相对内效率越高，说明汽轮机的内部损失越小，它是衡量汽轮机热力过程完善程度的指标。焓:单位质量的物质所含的全部热能。汽轮发电机组的效
50、率2 相对有效效率（1）机械效率 ：汽轮机轴端功率（有效功率） 与内功率 之比，叫汽轮机的机械效率。 其中，轴端功率指汽轮机内轮机减去机械损失 之后的功率（2）汽轮机的相对有效效率 ：把汽轮机和轴承看成一个整体，其效率就叫做相对有效效率。此时输入功率为理想功率 ，输出功率为有效功率iemPP3.4.3 汽轮发电机组效率和热耗miePPPmiietiteePPPPPPePtPmePiPmPe汽轮发电机组的效率3、汽轮发电机组相对电效率（1）发电机效率 ：发电机电功率 与 汽轮机轴端功率之比其中发电机电功率等于汽轮机轴端功率与发电机各种机械损失和电损失之差。（2）汽轮发电机组相对电效率 ： 如果将
