能源工程技术概论复习要点 - 图文

第一章煤炭

1、煤的元素组成（P2）：必考题---煤主要由碳C、氢H、氧O、氮N、硫(S)和磷(P)等元素组成，其中碳、氢、氧、氮为有机物，硫和磷为无机物。 2、碳是煤中有机物质的主导成分，也是最主要的可燃物质。（P2） 3、氢也是煤中重要的可燃物质。（P3） 4、氧是煤中不可燃的元素，氧是助燃的。（P3） 5、煤中氮含量较少，仅为1%~3%（P3）

6、硫是煤中的有害物质，磷是煤中有害成分。（P3） 7、煤质指标包括：水分、灰分、挥发分和发热量。

8、水分是煤中的不可燃成分，含水分高的煤发热量低，不易着火和燃烧。（P4）

9、灰分是指煤完全燃烧后其中矿物质的固体残余物、灰分含量高，不仅使煤发热量减少，而且影响煤的着火和燃烧。（P4）

10、在隔绝空气的条件下，将煤加热到850℃左右，从煤中有机物质分解出来的液体和气体产物称为挥发分。由于挥发分是表征煤炭性质的主要指标，因此通常也根据挥发分的多少对煤炭进行分级。（P4） 11、单位质量煤完全燃烧时所放出的热量称为煤的发热量。煤的发热量分为高位发热量Qgr，p和低位发热量Qnet，p 12、煤的分类（P5）：根据煤中干燥无灰基挥发分含量（Vdaf）将煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类。-----按挥发分来分。

13、利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏量极其丰富的化石燃料的化学能发电称为火力发电（P7）

14、火电厂生产过程（P8）：以论述题来准备（用自己的语言来描述其过程）重点 基本过程为燃料的化学能---热能---机械能---电能。

汽轮机发电又称蒸汽发电，它利用燃料在锅炉中燃烧产生蒸汽，用蒸汽冲动汽轮机，再由汽轮机带动发电机发电。这种发电方式在火力发电中居主要地位，占世界火力发电总装机的95%以上。

自己的语言描述其过程：（仅供参考）热力发电厂以煤为燃料，煤在锅炉内燃烧，将锅炉里的水加热生成蒸汽，然后将来自锅炉的具有一定温度、压力的蒸汽经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内，依次流过一系列环形安装的喷嘴栅和动叶栅而膨胀做功，将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械能，通过联轴器驱动发电机发电。膨胀做功后的蒸汽由汽轮机排汽部分排出，排汽至凝汽器凝结成水，再送至加热器、经给水送往锅炉加热成蒸汽，如此循环。也就是蒸汽的热能在喷嘴栅中首先转变为动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。 工作原理就是一个能量转换过程，即热能--动能--机械能--电能。最终将电发送出去。

15、在火力发电厂中，锅炉将燃料的化学能转化为蒸汽热能、汽轮机将蒸汽热能转化为机械能、发电机将机械能转化为电能。锅炉、汽轮机、发电机并称火力发电厂的三大主机。（P10） 16、火电厂三大系统：燃烧系统、汽水系统和电气系统。（P10） 17、锅炉是将燃料内的潜在能量经过燃烧释放热能或利用其他能源释放的能量，将水变成蒸汽或过热蒸汽；或将水加热变成一定温度的热水；或将有机热载体加热到一定温度而输出热能的设备。锅炉设备是火力发电厂的主要热力设备之一。其作用是：燃料在炉膛内燃烧将其化学能转变为烟气热能；烟气热能加热给水，水经过预热、汽化、过热三个阶段称为具有一定压力、温度的过热蒸汽。（P10）

18、根据受热面内工质（汽、水）的不同状态以及受热面在锅炉中所处的不同位置，给出相应不同的名称。如省煤器、汽包、水冷壁、过热器、再热器等。（P10）

19、锅炉的辅助设备主要包括供给空气的送风机、排除烟气的引风机、煤粉制备系统以及除渣、除尘设备等。（P10）

20、锅炉的主要生产过程可以分为燃烧放热过程和汽水加热循环过程。（P10） 21、洁净煤技术：（P20）重点

洁净煤技术是指从煤炭开发到利用的全过程中旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术的总称。分为四类：洁净加工技术（燃烧前处理）、高效洁净转化技术（燃烧前处理）、高效洁净燃烧与发电技术（燃烧中处理）、燃煤污染排放治理技术（燃烧后处理）。

22、洁净煤技术分类：（P21）见下图

23、燃烧前的处理主要是洗选煤、型煤和水煤浆三项技术措施。洗选煤的目的是降低原煤中的灰分、硫分等杂质的含量，并将原煤加工成质量均匀、能适应用户需要的不同品种及规格的商品煤。（P21）

24、型煤：型煤是将粉煤或低品位煤加工成一定形状、尺寸和有一定理化性能的煤制品。型煤一般需加黏结剂。型煤是各种洁净煤技术中投资小、见效快、适宜普遍推广的技术（P22） 25、水煤浆：水煤浆是将煤研磨成一定粒度（评价粒度为50μm左右），与水按一定质量比例混合，再添加少量的添加剂，经过强力搅拌而形成的煤水两相流浆体。（P22）

26、水煤浆的制备以浮选精煤为原料，经脱水、脱灰、磨制，加添加剂后与水混合成浆。水煤浆中煤粉颗粒的质量浓度为65%~70%，含水30%~35%，添加剂为1%~2%。（P23） 27、洁净煤发电技术主要有循环流化床燃烧（CFBC）、增压流化床燃烧（PFBC）、整体煤气化联合循环（IGCC）、高效超临界发电等（P29） 循环流化床燃烧（CFBC）

循环流化床锅炉技术作为一种新型成熟的高效低污染清洁煤技术，可以高效率地燃烧各种固体燃料（特别是劣质煤），可以直接向燃烧室加入脱硫剂控制燃烧过程中SO2的排放 增压流化床燃烧（PFBC）

整体煤气化联合循环（IGCC）

整体煤气化联合循环发电技术通过将煤气化生成燃料气，驱动燃气轮机发电，其尾气通过余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮机发电，构成联合循环发电，具有效率高、污染排放低的优势。 高效低污染的超临界凝汽式发电

高效低污染的超临界凝汽式发电 ：凝汽式电站是技术上最成熟的传统发电技术，采用高参数、大容量机组就可以不断提高电厂热效率、降低投资和燃料消耗量 。中国已经大量采用高参数的超临界机组，采取各种措施提高机组效率和环境效益。（P30） 28、锅炉分类：（P30~P32）

? 按用途分类：工业锅炉、电站锅炉、船用锅炉、机车锅炉等；

? 按锅炉出口工质压力分类 ：常压热水锅炉、低压锅炉（≤2.5MPa）、中压锅炉

（3.82MPa）、高压锅炉（9.8MPa）、超高压锅炉（13.7MPa）、亚临界锅炉（16.7MPa）、超临界锅炉（>22.1MPa）

? 按所用燃料或能源分类 ：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、水煤浆锅炉、混合燃料

锅炉、废料锅炉、余热锅炉、其他能源锅炉

? 按燃烧方式分类：火床燃烧（层燃）锅炉、火室燃烧（悬浮燃烧）锅炉、流化床燃

烧（沸腾燃烧）锅炉、旋风炉燃烧锅炉。 ? 按锅炉结构分类：锅壳锅炉、水管锅炉。 29、锅炉型号：（P33）

第一部分表示锅炉本体型式和燃烧设备或燃烧方式及锅炉容量 ； 第二部分表示介质参数 ； 第三部分表示燃料种类 。

30、燃料种类：（P34）

31、锅炉的型号例举 ：（P34）

? DZL4-1.25-WⅡ

表示单锅筒纵置式水管或卧式水火管链条炉排（此处有疑问），额定蒸发量为4t／h，额定蒸汽压力为1.25MPa，蒸汽温度为饱和温度，燃用Ⅱ类无烟煤的蒸汽锅炉。

? SZS10-1.6 / 350-Y、Q

做到能源的可持续利用和发展，以保护环境与生态。

6、——直流输电的使用范围（P168）：

? 远距离大功率输电。

? 用海底电缆隔海输电或用地下电缆向负荷密度很高的大城市供电。

? 作为系统间联络线，用来实现不同步或不同频率的两个交流系统的互联。 ? 用于限制互联系统的短路容量。 ? 500kV以上使用直流输电

7、电力网的主干线和相邻电网间的联络线多采用500、330kV和220kV等级；二级输电网采用220、110kV等级；35kV既用于城市和农村的配电网，也用于大工业企业的内部电网。10kV是最常用的较低一级的高压配电电压（P171） 8、电力负荷的分级（P171）可能论述

按其对供电可靠性的要求及中断供电所造成的人身伤亡、设备损坏，在政治、经济上所造成的损失和影响程度，分为三级：

? 一级负荷：

指突然中断供电将造成人身伤亡；或在经济上造成重大损失，如重大的设备损坏、重大产品报废、给国民经济造成重大损失；或在政治上造成重大的影响或引起公共场所秩序严重混乱等电能用户。

特别重要的负荷是指中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷。

一级负荷属于重要负荷，应保证连续供电，应有两个独立的电源供电（独立于正常电源的发电机组、干电池、蓄电池 ），还要求增设应急电源，严禁将其他负荷接入应急供电系统。

? 二级负荷：

指突然中断供电，将在政治上、经济上造成较大损失的负荷，如中断停电将造成主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等电能用户。

应由两回线路供电，供电变压器也应两台。

? 三级负荷

为一般的电力负荷，即所有不属于一、二级负荷者。

三级负荷不属于重要负荷，对供电电源无特殊要求，允许停电的时间较长，一般由单回线路供电即可。 9、电力负荷计算方法：（P175）

需要系数法、利用系数法、二项式系数法、单位面积功率计算法、单位产品功率计算法等 需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷； 10、供配电系统的类型：（P181~P183）

具有总降压变电所的供配电系统，该用户设总降压变电所( HSS)，把35～110 kV的电压降为6～10 kV；具有高压配电所的供配电系统：设高压配电所( HDS)；高压深入负荷中心自供配电系统：对于大型企业或厂区面积较大的企业，采用高压直接深入负荷中心的配电方式。 11、供配电系统的接线方式（P184~185）：放射式、树干式、环形接线 12、供配电系统的质量调节方式（P187~190）：可能论述

电压调整、电压波动的有效抑制、高次谐波的抑制及无功补偿方式提高供配电系统质量。

? 供配电系统的电压调整 ：

（1）合理地选择变压器的分接头或采用有载调压变压器，使之在负荷变动的情况下，有效地调节电压，保证用电设备端电压的稳定。

（2）合理地减少供配电系统的阻抗，以降低电压损耗，从而缩小电压偏移的范围。 （3）合理改变系统的运行方式，以调整电压偏移。 （4）尽量使系统的三相负荷均衡，以减少电压偏移。

（5）采用无功功率的补偿装置，提高功率因数，降低电压损耗，缩小电压偏移范围。

? 电压波动及其抑制： 治理措施：

（1）对负荷变动剧烈的大型电气设备，采用专用线或专用变压器单独供电。 （2）设法增大供电容量，减小系统阻抗。

（3）在系统出现严重的电压波动时，减少或切除引起电压波动的负荷。

（4）对大功率电孤炉的炉用变压器宜由短路容量较大的电网供电，一般是选用更高电压等级的电网供电。

（5）对大型冲击性负荷，如采取上述措施仍达不到要求时，可装设能“吸收”冲击性无功功率的静止型无功补偿装置(SVC)。SVC是一种能吸收随机变化的冲击无功功率和动态谐波电流的无功补偿装置。

? 电网高次谐波及其抑制：

造成因素：电网产生谐波的元件很多，例如荧光灯和高压汞灯等气体放电灯、感应电动机、点焊机、变压器和感应电炉等，都要产生谐波电压和电流。最为严重的是大型的晶闸管变流设备和大型的电弧炉，它们产生的谐波电流最为突出。

? 电网高次谐波及其抑制： 危害：

谐波电流通过变压器，可使变压器的铁芯损耗明显增加，从而使变压器出现过热，缩短使用寿命；

谐波电流通过电动机，不仅会使电动机的铁芯损耗明显增加，而且还会使电动机的转动发生振动现象，严重影响机械加工的产品质量； 谐波对电容器的影响更为突出，谐波电压加在电容器两端时，由于电容器对谐渡的阻抗很小，因此，电容器很容易发生过负荷甚至烧毁。

谐波电流可使电力线路的电能损耗和电压损耗增加，计量电能的感应式电能表不正确；可使电力系统发生电压谐振，从而在线路上引起过电压，有可能击穿电气设备的绝缘；还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作，并可对附近的通信设备和通信线路产生信号干扰，等等

? 电网高次谐波及其抑制： 措施：

（1）三相整流变压器采用Y,d或D,y接线 ； （2）增加整流变压器二次侧的相数 ；

（3）使各台整流变压器二次侧互有相角差 。 （4）装设分流滤波器

（5）选用D，ynll连接组别的三相配电变压器

（6）限制电力系统中接入的变流设备及交流调压装置等的容量r或提高对大容量非线性设备的供电电压，或者将“谐波源”与不能受干扰的负荷电路从电网的接线上分开 13、提高功率因数的好处：（P190）

提高设备的利用率 ；减少供配电系统的电压损失 ；减少系统的有功功率损耗 ；提高供配电系统的传输能力

14、提高功率因数的措施：（P190）

（1）提高感应电动机检修质量，防止定子与转子间气隙过大。

（2）合理选择电动机、变压器容量，使其尽量在接近最佳负荷率下运行。电动机接近满载，变压器负荷率在75%左右较合适。避免出现“大马拉小车”的现象。

（3）采用技术措施，降低轻载设备的外加电压，如将△接线的电动机改为Y接线。或者切断空载设备电源，如电焊机空载自停装置等。 （4）绕线型感应电动机同步化运行。 （5）负荷联接应力求三相平衡。

（6）功率因数仍不能达到规定标准，应采用人工无功补偿装置。 15、变压器的类型：（P193）

按冷却方式分----干式、油浸式变压器；按铁芯形式分---非晶合金变压器 16、变压器合理选择原则：（P195）

? 1）对于符合较稳定的情况，应选择台数尽量少的大容量变压器，而不应选择多台小

容量的变压器。

? 2）视在功率计算负荷的数值在两个标准容量等级之间时，如近期内负荷会增长，则

应选大一级容量的变压器。如近期内负荷不会增加，则可选择小一级容量的变压器。 ? 3）对于电力使用地点分散，且相隔遥远的情况下，由于电路损失和电压降增大，可

以考虑选择多台变压器分散设置。

? 4）对于制冷装置用于重要场合的情况，如属于一级用电负荷时，应选择多台变压器

的组合。

? 5）对于用电负荷随季节性变化较大时，应考虑选择多台变压器并联运行的方案。这

样在用电负荷小的季节，可以切除部分变压器，减少空载损耗。

17、变压器并联运行具有提高供电可靠性和运行经济性的优点（P196） 18、功率：（P198）

表示额定运行时电动机轴上输出的额定机械功率，单位kW或HP，1HP=0.736kW 19、泵与风机的分类（P200）： 按工作原理可分为三大类。

1）叶片式。利用装在旋转轴上的叶轮的叶片对流体做功来提高流体能量而实现输送流体的泵与风机。这类泵与风机有离心式、轴流式、混流式。此外还有漩涡泵也属于此类。

2）容积式。利用工作室容积周期性变化来提高流体能量而实现输送流体的泵与风机。这类泵与风机由于工作室内工作部件的运动不同，又有往复式和回转式之分。往复式有活塞泵、柱塞泵、隔膜泵和空气压缩机；回转式有齿轮泵、螺杆泵、滑片泵、罗茨风机、螺杆风机和水环式真空泵。

3）其他形式。工作原理不能归入叶片式和容积式的各种泵与风机，如喷射泵、水击泵等。 20、喷射泵（射流泵）：P205

利用高能的工作流体来抽吸混合低能态流体而实现输送流体的泵与风机 21、空压机分类---按压缩方式分P205

往复式容积式 往复式 单螺杆 回转式膜片式滑片式 螺杆式涡旋式 双螺杆空压机 液环式滚动活塞式离心式动力式 透平式 轴流式 混流式 喷射式 22、空压机性能参数：（P206）

? 排气量：真正反映了压缩机的大小，故较多的压缩机，尤其是微型制冷与空调用压

缩机，大都用排量来表示其容量的大小。

? 排气压力：最终排出压缩机的气体表压力，单位为MPa。

? 排气温度：压缩机主机末级排出气体的温度为压缩机排气温度，排气温度是压缩机

安全性的一个重要指标。 ? 压缩比

? 轴功率（轴马力） ? 比功率（或比能）

23、螺杆空压机与活塞式空压机的区别：（P207）

它不存在往复惯性力和力矩，所以转速高、基础小、重量轻、振动小、运转平稳；它无活塞机中的活塞和高频振动的进排气阀，故零部件(特别是易损件)少、结构简单易于维修；同时，在转子每转之内常有多次排气过程，所以它输气均匀、压力脉动小。 24、制冷压缩机的分类---按工作的蒸发温度范围分类： （P210） ①高温制冷压缩机 （-10～0）℃ ②中温制冷压缩机 （-15～-10）℃ ③低温制冷压缩机 （-40～-15）℃

25、制冷压缩机的性能参数主要关注（P210）：制冷量、性能系数---为了最终衡量制冷压缩机的动力经济性，采用性能系数COP，它是在一定工况下制冷压缩机的制冷量与所消耗功率之比

26、电加热方式分类（P212~P214）前三种为主

? 电阻加热：利用电流的焦耳效应将电能转变成热能以加热物体的用电设备，如电阻

炉。

? 感应加热：利用导体处于交变电磁场中产生感应电流（涡流）所形成的热效应使导

体本身发热的用电设备，如感应电炉等。

? 电弧加热：利用电弧产生的高温加热物体，如电弧炉。

? 电子束加热：利用在电场作用下高速运动的电子轰击物体表面，使之被加热。进行

电子束加热的主要部件是电子束发生器，又称电子枪。 ? 红外线加热

27、照明系统分类---电光源发光方法的分类：（P217） 电阻发光、电弧发光、气体发光和荧光粉发光四类 。 28、性能参数---光源的发光效率：（P217）简称为光效。光源发光效率是指一个光源所发出的光通量 φ 与该光源所消耗的电功率 P之比，单位是流明每瓦（lm/w）。 29、用需要系数法计算用电负荷（P221）必考题

用需要系数法计算用电负荷举例：

已知一小批量生产的冷加工机床组，拥有额定电压（UN）为380 V的三相电动机38台，其中，7kW的3台，4.5kW的8台，2.8kW的17台，1.7kW的l0台。试求其计算有功功率、无功功率、视在功率和电流。

注：冷加工机床需要系数Kx=0.2，功率因数为cosφ=0.5，tanφ=1.73

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