本書包括五篇,共計14章。第一篇“燃煤發(fā)電發(fā)展概述”包括第1-4章,主要通過燃煤發(fā)電工業(yè)的歷史發(fā)展與綜合數(shù)據(jù)分析,闡述了中國燃煤發(fā)電的發(fā)展概況。第二篇“高效燃煤發(fā)電”包括第5-8章,結(jié)合基礎(chǔ)理論和技術(shù)研究,討論了中國燃煤發(fā)電的能效現(xiàn)狀、能效評價方法、節(jié)能潛力和重點高效燃煤發(fā)電技術(shù)。第三篇“熱電聯(lián)產(chǎn)與節(jié)能減排”包括第9-11章,同樣基于基礎(chǔ)理論和技術(shù)研發(fā),重點分析了中國燃煤發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)在節(jié)能減排方面的重要意義、關(guān)鍵技術(shù)及未來發(fā)展方向。第四篇“燃煤發(fā)電污染物控制”包括第12、13章,分別從宏觀發(fā)展和技術(shù)路線方面介紹了中國燃煤發(fā)電行業(yè)污染物控制的發(fā)展過程與現(xiàn)狀和污染物控制的發(fā)展方向。第五篇“智能發(fā)電”包括第14章,綜合討論了中國燃煤發(fā)電領(lǐng)域信息控制技術(shù)的發(fā)展歷程,并提出智能發(fā)電的發(fā)展方向。
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的動力。受我國煤炭資源的天然稟賦影響,燃煤發(fā)電無論是裝機容量,還是發(fā)電量,都是我國電力工業(yè)的主體,也是我國化石能源第一消耗大戶,且在可預(yù)見時期內(nèi)無法改變。面對日趨嚴峻的能源短缺、環(huán)境惡化等問題,習(xí)近平總書記提出加快推動能源生產(chǎn)和消費革命的要求。開展高效清潔燃煤發(fā)電是我國能源生產(chǎn)和消費革命的重中之重,對我國的節(jié)能減排事業(yè)意義重大。近十幾年來,作者針對燃煤發(fā)電節(jié)能減排理論創(chuàng)新和技術(shù)研發(fā)開展了大量研究工作,聯(lián)合中國能源研究會、中國電力企業(yè)聯(lián)合會、電力規(guī)劃設(shè)計總院、中國電力工程顧問集團、三大發(fā)電設(shè)備制造基地、五大發(fā)電集團等十余家單位的五十余名專家學(xué)者,針對中國燃煤發(fā)電節(jié)能減排的中長期發(fā)展戰(zhàn)略開展了深入研究,取得了一系列原創(chuàng)性研究成果。
基于近十年來針對燃煤發(fā)電節(jié)能減排開展的理論研究、技術(shù)研發(fā),以及近幾年針對中國燃煤發(fā)電節(jié)能減排開展的戰(zhàn)略研究,本書分別從燃煤發(fā)電發(fā)展概述、高效燃煤發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)與節(jié)能減排、燃煤發(fā)電污染物控制和智能發(fā)電五個篇章,討論了高效燃煤發(fā)電技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀,以及未來的發(fā)展方向。其中第一篇“燃煤發(fā)電發(fā)展概述”包括 4 個章節(jié),分別通過中國燃煤發(fā)電工業(yè)的發(fā)展概況、燃煤發(fā)電的發(fā)展與能耗、淘汰落后產(chǎn)能與節(jié)能降耗,以及國內(nèi)外燃煤發(fā)電技術(shù)的對比等討論,系統(tǒng)闡述了中國燃煤發(fā)電的發(fā)展歷程與歷史坐標。第二篇“高效燃煤發(fā)電”包括 4 個章節(jié),分別通過中國燃煤發(fā)電的能效狀況、燃煤發(fā)電的能效評價方法、燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化和高效燃煤發(fā)電技術(shù)等研究,系統(tǒng)討論了中國燃煤發(fā)電的能效現(xiàn)狀、能效評價方法、節(jié)能潛力和可開發(fā)的高效燃煤發(fā)電技術(shù)。第三篇“熱電聯(lián)產(chǎn)與節(jié)能減排”包括 3 個章節(jié),主要從高效熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、熱電解耦與節(jié)能減排和熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展方向三個角度系統(tǒng)討論了中國燃煤發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)在節(jié)能減排方面的重要意義,以及未來發(fā)展方向。第四篇“燃煤發(fā)電污染物控制”包括 2 個章節(jié),系統(tǒng)介紹了中國燃煤發(fā)電行業(yè)污染物控制的發(fā)展過程與現(xiàn)狀和污染物控制的系列技術(shù)路線。第五篇“智能發(fā)電”只包括 1 個章節(jié),主要簡單介紹了中國燃煤發(fā)電領(lǐng)域信息控制技術(shù)的發(fā)展歷程、對節(jié)能減排的影響,以及未來的發(fā)展展望。
本書由王衛(wèi)良、呂俊復(fù)、倪維斗共同編著,王衛(wèi)良統(tǒng)稿。編著過程中,得到岳光溪院士的指導(dǎo)和大力支持。還有其他同志也參與了編寫,其中周霞、李建鋒參與了中國燃煤發(fā)電概述部分的內(nèi)容整理,王玉召和仇曉智參與了高效燃煤發(fā)電技術(shù)部分的理論推導(dǎo)和數(shù)據(jù)采集,張攀參與了熱電聯(lián)產(chǎn)與節(jié)能減排部分技術(shù)方案優(yōu)化和參數(shù)計算,李博和姚宣參與了燃煤發(fā)電污染物排放控制部分的資料收集和數(shù)據(jù)整理。來自中國電力企業(yè)聯(lián)合會、電力規(guī)劃設(shè)計總院、國電科學(xué)研究院、華北電力科學(xué)研究院、北京國電龍源環(huán)保工程有限公司等的同仁們也提供了諸多幫助,限于篇幅,不一一列舉。在此,一并表示謝忱!
感謝杜祥琬、謝克昌、彭蘇萍等十余位院士對高效清潔燃煤發(fā)電技術(shù)研究工作的指導(dǎo)和高度評價。
本書是作者十余年來相關(guān)研究的總結(jié)。高效清潔燃煤發(fā)電技術(shù)是發(fā)展中的技術(shù)。限于水平,本書肯定存在不妥之處,懇請同行不吝指正。
編著者
2019 年 11 月
序
前言
第一篇 燃 煤 發(fā) 電 發(fā) 展 概 述
第 1 章 燃煤發(fā)電發(fā)展概況 2
1.1 中國電源的基本構(gòu)成 2
1.2 燃煤發(fā)電在我國經(jīng)濟發(fā)展中的地位 4
1.3 未來電源結(jié)構(gòu)的發(fā)展預(yù)測 6
第 2 章 燃煤發(fā)電的發(fā)展與能耗 9
2.1 中國電力事業(yè)發(fā)展的早期階段 9
2.2 新中國成立后燃煤發(fā)電的發(fā)展與能耗 11
2.2.1 新中國成立后燃煤發(fā)電的發(fā)展歷程 11
2.2.2 新中國成立后燃煤發(fā)電裝備制造的發(fā)展 13
2.2.3 新中國成立后燃煤發(fā)電的能耗情況 15
2.3 改革開放后燃煤發(fā)電的發(fā)展與能耗 17
2.3.1 改革開放后燃煤發(fā)電的發(fā)展情況 17
2.3.2 改革開放后燃煤發(fā)電裝備制造的發(fā)展 18
2.3.3 改革開放后燃煤發(fā)電的能耗情況 21
2.4 電力改革后燃煤機組的發(fā)展與能耗 23
2.4.1 電力改革后燃煤機組的發(fā)展歷程 23
2.4.2 電力改革后燃煤發(fā)電裝備制造的發(fā)展 25
2.4.3 電力改革后燃煤發(fā)電的煤耗情況 27
2.5 燃煤機組裝機結(jié)構(gòu)對煤耗的影響 29
2.5.1 燃煤機組裝機結(jié)構(gòu)的變化 29
2.5.2 新增機組對煤耗下降的貢獻 31
第 3 章 淘汰落后產(chǎn)能與節(jié)能降耗 34
3.1 落后產(chǎn)能的歷史環(huán)境 34
3.1.1 淘汰落后產(chǎn)能的背景 34
3.1.2 國家相關(guān)政策的發(fā)展歷程 35
3.2 淘汰落后產(chǎn)能的執(zhí)行情況 36
3.2.1 淘汰落后產(chǎn)能的總體情況 36
3.2.2 淘汰落后產(chǎn)能對能耗的影響分析 37
3.3 淘汰落后產(chǎn)能的技術(shù)經(jīng)濟性 39
3.3.1 全生命周期分析法 39
3.3.2 工業(yè)能耗與排放當(dāng)量分析法 41
3.3.3 投資當(dāng)量分析法 42
3.3.4 分析方法綜合評價 43
3.4 淘汰落后產(chǎn)能的經(jīng)濟性分析 44
第 4 章 國內(nèi)外高效燃煤發(fā)電技術(shù)對比 47
4.1 歐洲高效燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展 47
4.2 日本高效燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展 49
4.3 美國高效燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展 49
4.4 中國高效燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展 50
4.5 世界主要國家燃煤機組發(fā)電煤耗的對比 52
第二篇 高 效 燃 煤 發(fā) 電
第 5 章 燃煤電站的能效狀況 56
5.1 燃煤電站設(shè)備狀況 56
5.1.1 機組容量和蒸汽參數(shù) 56
5.1.2 鍋爐設(shè)備狀況 57
5.1.3 鍋爐輔機狀況 58
5.1.4 汽輪機設(shè)備狀況 63
5.1.5 汽輪機輔機狀況 70
5.2 燃煤電站的性能指標 87
5.2.1 鍋爐系統(tǒng)性能指標 87
5.2.2 汽輪機系統(tǒng)性能指標 91
5.2.3 機組效率狀況 97
第 6 章 燃煤發(fā)電的能效評價方法 102
6.1 燃煤電站熱平衡分析方法102
6.1.1 鍋爐熱平衡計算方法102
6.1.2 汽輪機熱平衡109
6.2 燃煤電站 平衡計算方法113
6.2.1 的基本概念114
6.2.2 鍋爐 平衡計算方法116
6.2.3 汽輪機 平衡計算 124
第 7 章 燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化 127
7.1 燃煤發(fā)電能量損失分布 127
7.1.1 燃煤發(fā)電熱損失分布 128
7.1.2 燃煤發(fā)電 損失分布 128
7.1.3 燃煤發(fā)電能耗損失機理 134
7.2 燃煤發(fā)電節(jié)能潛力討論 134
7.2.1 鍋爐島節(jié)能潛力 139
7.2.2 汽輪機島節(jié)能潛力 143
第 8 章 高效燃煤發(fā)電技術(shù) 148
8.1 燃煤電站鍋爐系統(tǒng)節(jié)能技術(shù) 148
8.1.1 提高主蒸汽參數(shù) 148
8.1.2 改善煤質(zhì) 149
8.1.3 富氧燃燒 151
8.1.4 空氣分級預(yù)熱 152
8.1.5 降低空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率 155
8.1.6 降低過量空氣系數(shù) 157
8.1.7 降低排煙溫度 158
8.1.8 提高燃盡率 160
8.1.9 低溫省煤器 162
8.2 電站汽輪機節(jié)能技術(shù)討論 164
8.2.1 汽輪機通流改造技術(shù) 164
8.2.2 主蒸汽壓力優(yōu)化 165
8.2.3 熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 170
8.2.4 冷卻塔改造 175
8.2.5 空冷島改造 178
8.2.6 輔機變頻運行改造 180
第三篇 熱電聯(lián)產(chǎn)與節(jié)能減排
第 9 章 高效熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù) 184
9.1 熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展概述 184
9.1.1 中國熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展184
9.1.2 國外熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展概況186
9.1.3 熱電聯(lián)產(chǎn)機組的技術(shù)現(xiàn)狀 188
9.1.4 熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展的困難與機遇 190
9.2 熱電聯(lián)產(chǎn)高效節(jié)能技術(shù)191
9.2.1 熱能分級利用熱網(wǎng)加熱技術(shù) 192
9.2.2 高效工業(yè)供汽技術(shù)193
9.2.3 集中采暖高效供熱技術(shù)195
9.3 高效供熱系統(tǒng) 202
9.3.1 常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)流程 202
9.3.2 基于“單耗最低”的供熱全系統(tǒng)節(jié)能分析203
9.3.3 高效供熱系統(tǒng)設(shè)計方案204
9.4 高效化熱電聯(lián)產(chǎn)改造的綜合效益 206
9.4.1 提升熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱能力 206
9.4.2 降低供熱煤耗的收益207
第 10 章 熱電解耦推動節(jié)能減排 208
10.1 熱電解耦的發(fā)展背景208
10.1.1 電網(wǎng)調(diào)峰的急迫需求208
10.1.2 熱電解耦是熱電聯(lián)產(chǎn)的必然選擇209
10.2 熱電解耦技術(shù) 210
10.2.1 儲熱技術(shù) 210
10.2.2 電鍋爐技術(shù) 211
10.2.3 旁路補償供熱技術(shù)212
10.3 熱電解耦技術(shù)現(xiàn)狀213
10.4 熱電解耦的社會效益215
第 11 章 熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展討論 217
11.1 進一步推動熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展 217
11.1.1 熱電聯(lián)產(chǎn)有利于節(jié)能降耗 217
11.1.2 熱電聯(lián)產(chǎn)促進污染物排放控制218
11.2 推動熱網(wǎng)與電網(wǎng)的耦合219
11.2.1 熱、電的節(jié)能調(diào)配技術(shù)方案研究219
11.2.2 管網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的協(xié)同儲熱219
11.2.3 智能熱網(wǎng)技術(shù)方案研究 220
11.3 熱電聯(lián)產(chǎn)的政策討論220
11.3.1 激勵機制是熱電聯(lián)產(chǎn)深度調(diào)峰的前提220
11.3.2 當(dāng)前調(diào)峰機制的問題及解決思路221
11.3.3 完善市場機制和金融配套政策 221
第四篇 燃煤發(fā)電污染物控制
第 12 章 燃煤發(fā)電污染排放狀況 224
12.1 燃煤發(fā)電污染控制的發(fā)展過程 224
12.1.1 二氧化硫(SO 2 )排放控制 225
12.1.2 氮氧化物(NO x )排放控制 227
12.1.3 粉塵排放控制 230
12.2 燃煤電站與其他燃煤工業(yè)污染物排放的比較 231
12.2.1 燃煤工業(yè)污染物控制比較 231
12.2.2 中國污染物排放主要構(gòu)成 234
12.3 世界主要國家燃煤發(fā)電機組污染物控制 238
12.3.1 排放標準 238
12.3.2 煙氣污染物控制情況 240
第 13 章 燃煤電站污染物控制技術(shù)路線 243
13.1 燃煤電站污染物控制技術(shù)分析 243
13.1.1 燃煤電站脫硫技術(shù) 243
13.1.2 燃煤電站脫硝技術(shù) 247
13.1.3 燃煤電站除塵技術(shù) 249
13.2 燃煤發(fā)電污染物路線討論 253
13.2.1 技術(shù)路線分析 253
13.2.2 技術(shù)經(jīng)濟性分析 255
13.3 超低排放路線選擇建議 262
13.3.1 煤質(zhì)因素 262
13.3.2 工況變化 262
13.3.3 對電廠運行的影響 262
13.3.4 投資成本和運行成本 262
13.3.5 總體建議 263
13.4 非電工業(yè)污染物控制技術(shù)分析 263
第五篇 智 能 發(fā) 電
第 14 章 節(jié)能減排與智能電站 268
14.1 電站信息控制技術(shù)發(fā)展綜述 268
14.1.1 電站自動化技術(shù)的發(fā)展268
14.1.2 電站信息化技術(shù)的發(fā)展270
14.1.3 電站信息控制技術(shù)的現(xiàn)狀 272
14.2 電站自動化與節(jié)能降耗273
14.2.1 電站自動化的必要性273
14.2.2 自動調(diào)節(jié)與節(jié)能優(yōu)化274
14.3 電站信息化與節(jié)能降耗275
14.3.1 設(shè)備全生命周期管理275
14.3.2 負荷優(yōu)化分配276
14.3.3 鍋爐吹灰優(yōu)化276
14.3.4 循環(huán)水泵優(yōu)化調(diào)度277
14.3.5 機組設(shè)備故障預(yù)警279
14.4 智能電站的發(fā)展展望279
14.4.1 建設(shè)智能電站的必要性279
14.4.2 電站智能化發(fā)展面臨的主要問題280
14.4.3 智能電站是燃煤電站的發(fā)展方向281
14.4.4 智能電站的主要技術(shù)特征 282
14.4.5 智慧電站整體思路285
附錄 A 鍋爐基本設(shè)計數(shù)據(jù) 286
附錄 B 鍋爐基本運行數(shù)據(jù) 289
參考文獻