水泥工厂余热发电设计规范.docx

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水泥工厂余热发电设计规范

水泥工厂余热发电设计规范

1.0.1　为在水泥工厂余热发电工程设计中，贯彻国家能源综合利用差不多方针政策，做到安全可靠、技术先进、降低能耗、节约投资，制定本规范。

1.0.2　本规范适用于新建、扩建、改建新型干法水泥生产线余热发电的工程设计。

1.0.3　新建、扩建水泥工厂的余热发电工程或既有水泥生产线改造增设余热发电系统，设计差不多原那么应符合国家产业政策和现行国家标准«水泥工厂设计规范»GB50295和«水泥工厂节能设计规范»GB50443。

1.0.4　当余热发电工程设计内容含有热电联供或设有补燃锅炉时，相关部分应符合现行国家标准«小型火力发电厂设计规范»GB50049的有关规定。

1.0.5水泥工厂余热发电工程环境爱护和劳动安全设计，必须贯彻执行国家有关法律、法规和标准。

1.0.6　水泥工厂余热发电工程设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2　术　语

2.0.1　余热发电工程设计文件、图纸使用术语应符合本规范规定。

本规范未纳入与水泥工厂余热发电工程相关的术语应符合现行国家标准«工业余热术语、分类、等级及余热资源量运算方法»GB/T1028、«电力工程差不多术语标准»GB50297及国家有关术语标准的规定。

2.0.2　余热利用　　WasteHeatRecovery

以环境温度为基准，对生产过程中排出的热载体可回收热能的利用。

2.0.3　窑头余热锅炉　AirQuenchingCoolerBoiler

利用窑头熟料冷却机排出的废气余热生产热水或蒸汽等工质的换热装置，简称AQC炉。

2.0.4　窑尾余热锅炉　　SuspensionPreheaterBoiler

利用窑尾预热器排出的废气余热生产热水或蒸汽等工质的换热装置，简称SP或PH锅炉。

2.0.5　余热发电　WasteHeatPowerGeneration

仅利用工业生产过程中排放的余热进行发电，也称纯余热发电。

2.0.6　热电联供Cogeneration

余热发电在生产电能的同时，还可生产热水或蒸汽供热。

2.0.7主厂房MainPowerBuilding

设有汽轮发电机组及附属设备、设施的厂房。

2.0.8闪蒸器Flasher

具有一定温度和压力的不饱和水进入压力较低的容器中时，由于压力的突然降低使不饱和水变成容器压力下的饱和蒸汽和饱和水的容器。

2.0.9双压锅炉Dual-pressureBoiler

具有两种蒸汽工作压力参数的锅炉。

2.0.10补汽凝汽式汽轮机Steam-SupplementedCondensingTurbine

凝汽式汽轮机有多个不同参数蒸汽进口，较高参数蒸汽作为汽轮机主进汽，较低参数蒸汽进入汽轮机某一级，不同参数的蒸汽共同推动汽轮机做功。

2.0.11单压系统Single-pressureSystem

产生同一压力等级的窑头、窑尾余热锅炉，与只有一个进汽参数而构成的热力系统。

2.0.12双压系统（双压锅炉双压系统）Dual-pressureSystem

双压余热锅炉与补汽凝汽式汽轮机构成的热力系统。

2.0.13闪蒸系统（热水闪蒸混压系统）HotWaterFlashSteamSystem

由余热锅炉及闪蒸器与补汽凝汽式汽轮机而构成的热力系统。

2.0.14水泥余热发电系统热效率ThermalEfficiencyofWasteHeatPowerGenerationSystem

可用于发电的水泥生产过程排放废气总余热量转化为电能的百分比。

3　　　差不多规定

3.0.1　新型干法水泥生产线余热发电所利用的废气，应是水泥烧成系统不再利用或不阻碍物料烘干等用途的废气。

3.0.2　余热发电工程的设计，应符合以下规定：

1　不应阻碍水泥生产的正常运行。

2不应提高熟料可比综合能耗和降低熟料产量。

3　宜在水泥生产线达产稳固运行后、对运行工况进行热工调查后实施。

4当与水泥生产线同步建设时，废气参数可按已投产、条件相近的余热发电系统参数与水泥工艺设计参数确定。

5　原有水泥生产线增加余热发电系统时，应对生产线中的相关设备能力进行核算。

3.0.3　新建、扩建水泥工厂生产线的余热发电设计指标应符合表3.0.3的规定。

表3.0.3余热发电设计指标

指　标

项　目余热发电系统热效率

（％）站用电率

（％）相关于窑的运转率

（％）

4000t/d及以上≥20.0≤8≥95

2000t/d～4000t/d

（含2000t/d）≥18.5≤9≥95

3.0.4　余热发电系统操纵水平不应低于水泥生产线操纵水平；废气调剂阀门的调控应征得水泥生产线中控操作授权，其操纵状态、参数值应反馈至各自操纵系统。

3.0.5　设计中应选用安全可靠、技术先进、经济有用及节能设备，严禁选用已被剔除产品和劣质产品。

4余热资源的确定、热力系统与装机规模

4.1余热资源的确定

4.1.1对已建成投产的水泥生产线增设余热发电系统时，应进行能源审计，确定合理的余热资源量。

4.1.2水泥生产线的热工标定及余热资源的运算方法，应符合国家现行标准«水泥回转窑热平稳测定方法»JC/T733和«水泥回转窑热平稳、热效率、综合能耗运算方法»JC/T730的有关规定。

4.1.3废气余热的利用应满足水泥生产线物料烘干的要求。

4.1.4应依据梯级利用原那么并确保在余热回收系统不阻碍水泥生产用热需求的前提下，确定余热利用方案。

4.1.5余热锅炉的蒸汽参数应通过优化后确定。

4.2热力系统及装机方案

4.2.1热力循环系统的选取，应依照废气参数、热力系统对废气余热的回收利用率确定。

4.2.2蒸汽参数的选择应依照余热条件、汽轮机内效率等因素确定。

4.2.3当利用同一厂区两条水泥生产线余热时，可选用1台机组。

当产量较低一条水泥窑余热锅炉产汽量低于机组额定进汽量30%或水泥窑运转率低于60%时，宜选用2台机组。

4.2.4当利用同一厂区3条及以上生产线余热时，宜选用2台或多台机组。

5总平面布置

5.1一样规定

5.1.1余热发电总平面规划设计的要求，除应符合现行国家标准«水泥工厂设计规范»GB50295的有关规定外，尚应满足以下要求：

1　水泥生产线改、扩建工程的余热发电，应结合生产系统统筹规划，并应合理利用现有设施、减少拆迁和施工时对生产的阻碍。

2余热发电与水泥生产线的衔接应紧凑、合理，功能分区应明确。

3余热发电的建筑型式和布置，宜与水泥生产线的建筑风格相和谐。

5.1.2主厂房宜布置在现有生产线的扩建侧。

5.1.3站区竖向布置的标高与形式、排水设计，应与工厂的总平面、竖向、排水设计相和谐。

5.1.4余热发电的绿化布置，应符合以下要求：

1　当余热发电与水泥生产线同步建设时，绿化应由工厂设计统一规划；

2　当余热发电为改、扩建工程时，绿化设计应与工厂绿化相和谐。

5.1.5建筑物和构筑物的耐火等级，应依照生产过程中的火灾危险性确定，且应符合本规范附录A的规定。

5.2要紧建筑物和构筑物的布置

5.2.1主厂房位置的确定，宜符合以下要求：

1　主厂房应布置在余热锅炉邻近，宜使并网接入联络线的出线顺畅。

2当同一厂区拥有三条及以上水泥窑时，经采取技术措施后、主蒸汽阻力降仍超过0.2MPa或温降超过20℃时，宜分设主厂房。

6.2.2冷却塔或喷水池，不宜布置在室外配电装置、主厂房及主干道的冬季主导风向的上风侧。

5.2.3各建筑物和构筑物之间的防火间距，除应符合现行国家标准«建筑设计防火规范»GB50016、«水泥工厂设计规范»GB50295的有关规定外，还应满足本规范附录Ａ的规定。

5.3站区道路

5.3.1站区道路布置，应符合以下要求：

1　应满足生产、安装检修和消防要求，并应与绿化、管线、竖向布置相和谐，同时应与厂内道路有平顺简捷的连接，路型、路面结构应和谐一致。

2　应按«建筑设计防火规范»GB50016规定设置消防车道。

5.3.2站区道路设计，应符合以下要求：

　1　专为站区服务的支道，可采纳单行车道，道宽应为4.0～5.0m，最小曲率半径（道路弧线内边线）应为9m，路肩宽度应为0.75～1.5m。

2　车间引道，道宽应为4.0m，最小曲率半径（道路弧线内边线）应为6m；人行道的宽度，不宜小于1m。

3　站区道路及车间引道，最大纵坡不应超过9%。

4　路面标高的确定，应与厂区竖向设计及雨水排除相适应。

公路型道路的标高，应与邻近场地标高相和谐。

都市型道路的路面标高，应低于邻近车间室外散水坡脚标高，并应满足室外场地排水的要求。

5.4管线布置

5.4.1热力管道可与水泥工艺管道同管廊、管架敷设；当管线综合布置发生矛盾时，应按现行国家标准«工业企业总平面设计规范»GB50187规定的原那么处理。

5.4.2当地下管线布置在路面范畴以内时，管线应经技术经济比较确定直埋或设沟敷设。

5.4.3架空管线的布置，应满足以下要求：

1应利用水泥生产线的建筑物、构筑物；

2不应阻碍交通、检修及建筑物自然采光和自然通风，并应做到整齐美观；

3架空管线宜与地下管线重叠布置。

5.4.4　管线至建筑物和构筑物、道路、铁路及其它管线的水平距离，应依照工程地质、构架基础形式、检查井结构、管线埋深、管道直径和管内介质等确定。

地下管线最小水平净距，地下管线、架空管线与建筑物、构筑物之间的最小水平净距，地下管线之间或地下管线与铁路、道路交叉的最小垂直净距，宜符合现行国家标准«水泥工厂设计规范»GB50295的有关规定。

6主厂房布置

6.1一样规定

6.1.1主厂房的布置应为运行安全、操作方便制造条件，并应做到巡回检查通道畅通。

厂房的通风、采光、照明和噪声等，应符合现行国家标准«采暖通风与空气调剂设计规范»GB50019、«建筑采光设计标准»GB50033、«建筑照明设计标准»GB50034和«工业企业噪声操纵设计规范»GBJ87的要求。

6.1.2主厂房车间内部的布置，应依照厂区规划及热机、电气、土建、水工、热控、暖通等专业设计的布置要求以及扩建条件确定。

扩建厂房宜与原有厂房和谐一致。

6.1.3主厂房内应设置检修起吊设施和检修场地，并应设置设备和部件检修所需的运输通道。

6.2　　主厂房布置

6.2.1主厂房应由汽机房、高低压配电室和主操纵室、除氧间和闪蒸器间等部分组成。

6.2.2主厂房各层标高的确定，应符合以下要求：

1主操纵室的地面宜与双层布置的汽机房运转层同一标高，主操纵室下层空间可设置为高低压配电室。

2除氧器、闪蒸器层标高，必须满足除氧器和闪蒸器水箱水位的要求，保证锅炉给水泵进口在各种运行工况下不发生汽化。

6.2.3　主厂房的柱距和跨度，应依照汽机容量、形式和布置方式、结合建设（扩建）规划容量确定，并应满足建筑设计统一模数的要求。

6.3　　检修设施

6.3.1　汽机房的底层，应设置集中安装检修场地，其面积应能满足检修吊装大件和翻缸的要求。

6.3.2　汽机房内起重机设置，应按以下原那么确定：

1双层布置的汽机房内，应设置一台电动桥式起重机。

单层布置的汽机房内，可设置手动单梁桥式或其它型式的起重设备。

2起重机的轨顶标高，应结合规划建设机组确定，并应满足起吊物件最大起吊高度的要求。

3起重机的起重量，应按检修起吊最重件确定，不包括发电机定子，同时应结合规划建设机组确定。

6.3.3　利用汽机房桥式起重机起吊受限的设备，其顶部应设置必要的检修吊钩。

6.3.4汽机房的运转层，应留有利用桥式起重机抽动身电机转子所需要的场地和空间。

汽机房的底层，应留有抽、装、清洗凝汽器冷却管的空间位置。

6.4综合设施

6.4.1　主厂房内管道阀门布置，应方便检查和操作，凡需经常操作爱护的阀门而人员难以到达的场所，宜设置平台、楼梯，或设置传动机构引至楼面或地面进行操作。

6.4.2　主厂房内的通道和楼梯的设置，应符合以下要求：

1汽机房底层平面和运转层平面，汽机两侧应设有贯穿直通的纵向通道，其宽度不应小于1.0m。

当兼作疏散通道时，其宽度不得小于1.4m。

2双层布置并设有中间层的汽轮机运转层至底层平面，应设上下联系楼梯。

6.4.3主厂房内的地下沟道、地坑、电缆隧道，应设有防水、排水设施。

6.4.4　主厂房内应设有卫生间，各楼层地面应设有冲洗水源。

6.4.5　汽机房外应设有一个事故储油箱或油池。

7余热锅炉及系统

7.1一样规定

7.1.1余热锅炉与烧成系统连接时，必须设置旁通管道。

7.1.2余热发电汽水管路的设计，应保证任何一台余热锅炉能从发电系统中迅速解列。

7.1.3余热锅炉应布置在废气热源邻近。

7.1.4余热锅炉的进出口管道及旁通管道上应设置可靠的操纵阀门。

7.1.5余热锅炉厂房的布置方式，应依照当地的室外气象条件，并符合以下规定：

1非冰冷地区，应采纳露天布置。

2一样冰冷地区，可采纳露天布置，应对导压管、排污管等易冻损的部位采取伴热措施。

3严寒地区的余热锅炉，不宜采纳露天布置。

7.2　余热锅炉设备

7.2.1窑头余热锅炉应采取防磨措施，窑尾余热锅炉应设置清灰装置。

7.2.2窑头余热锅炉漏风系数不应大于2%，窑尾余热锅炉漏风系数不应大于3%。

7.2.3余热锅炉收集的粉尘应回送到水泥生产系统。

7.3　余热锅炉与水泥生产线的连接

7.3.1余热锅炉进、出口的废气管道的设计，应简捷顺畅、附件少、气密性高和具有较好的空气动力特性，且应符合以下规定：

1窑头废气管道风速不宜大于12m/s，窑尾废气管道风速不宜大于18m/s。

2管道倾角应符合表8.3.1的要求，当不能满足表中条件时，应设置防积灰装置；

3管道应设热膨胀补偿；

4与设备连接的管道设计，应满足设备对振动、推力、荷载等要求；

5管道支架设置应稳妥可靠。

表7.3.1管道倾角

气流方向

管道名称上行下行

窑头余热锅炉烟风管道45°40°

窑尾余热锅炉烟风管道50°45°

7.3.2　进入窑头余热锅炉的废气宜设置粉尘分离装置。

8汽轮机设备及系统

8.1一样规定

8.1.1余热发电机组容量应依照余热资源条件在保证水泥窑正常生产、提高热力系统整体循环热效率的前提下确定。

8.1.2余热发电宜采纳凝汽式机组，当有稳固热用户时，可采纳抽凝机组等型式。

8.1.3余热发电机组可在30％～110%负荷率的范畴内运行。

负荷率宜在50%以上连续运行。

8.2　　主蒸汽系统

8.2.1　当有2台或2台以上汽轮机组时，主蒸汽管道宜采纳切换母管制系统。

8.3　　给水系统及给水泵

8.3.1　给水管道应采纳母管制系统，并应符合以下要求：

1给水泵吸水侧的低压给水母管，宜采纳分段单母管制系统。

其管径应大于给水箱出水管径1～2级。

给水箱之间的水平稳管的设置，可依照机组的台数和给水箱间的距离等确定。

2给水泵出口的压力母管，当给水泵出力与锅炉容量不匹配时，宜采纳分段单母管制系统；当给水泵出力与锅炉容量匹配时，宜采纳切换母管制系统。

3给水泵出口处，宜设有再循环管和再循环母管。

4备用给水泵的吸水管，宜位于给水泵进口母管两个分段阀门之间；出口的压力管道，宜位于分段压力母管两个分段阀门之间或接至切换母管上。

8.3.2　余热锅炉给水系统应设置1台备用给水泵。

8.3.3锅炉给水泵的总容量，应保证在任何一台给水泵停用时，其余给水泵的总出力，仍能满足全部锅炉最大蒸发量的110%。

8.3.4给水泵的扬程应按满足系统最大给水压力要求进行运算，并应另加15%的裕量。

8.4除氧器及给水箱

8.4.1除氧器的总出力，应按全部锅炉最大给水量确定。

8.4.2每台机组宜对应设置一台除氧器；多台相同参数的除氧器可采纳母管制系统。

8.4.3给水箱的总容量，宜符合以下要求：

16MW及以下机组，水箱容量为20min～30min的锅炉最大给水消耗量。

26MW以上机组，水箱容量为10min～15min的锅炉最大给水消耗量。

8.4.4采纳热力除氧时，除氧器及水箱应设置安全装置。

8.5　　凝聚水系统及凝聚水泵

8.5.1　余热发电的凝聚水系统宜采纳母管制。

8.5.2　凝汽式机组的凝聚水泵的台数、容量，宜符合以下要求：

1每台凝汽式机组，宜设置两台凝聚水泵，每台流量应为最大凝聚水量的110%。

2最大凝聚水量应为以下各项之和：

1）汽机最大进汽工况时的凝汽量；

2）进入凝汽器的经常补水量和经常疏水量；

3）进入热井的其他水量。

8.5.3　凝聚水泵的扬程应按满足凝聚水系统最大给水压力要求进行运算，应另加15%的裕量。

8.6　　凝汽器及其辅助设施

8.6.1当循环水有腐蚀性时，凝汽器的水室、管板、管束应采纳耐腐蚀的材质。

8.6.2缺水地区通过技术经济比较，可选用空冷式凝汽器。

　9给水排水及设施

9.1一样规定

9.1.1余热发电的供水设计，应与水泥生产线供水统一规划。

9.1.2技改工程的余热发电水源宜在水泥生产线水源的基础上扩容。

当需要另辟水源时，应符合现行国家标准«水泥工厂设计规范»GB50295的有关规定。

9.1.3在条件承诺的情形下，锅炉辅机循环冷却水、生活、消防给水和排水管网应与水泥生产线对应的管网相接。

9.1.4取水构筑物、水泵房、水工建筑物和生活、消防、给水、排水设计应符合现行国家标准«水泥工厂设计规范»GB50295的有关规定。

9.2供水系统

9.2.1生产用水量应依照发电工艺的要求确定。

生活用水量、绿化与浇洒道路用水量、设计未预见水量的确定应符合现行国家标准«水泥工厂设计规范»GB50295的有关规定。

9.2.2余热发电供水系统设计，应符合现行国家标准«小型火力发电厂设计规范»GB50049的有关规定。

9.2.3　附属设备冷却用水水质和水温，应满足设备的要求。

冷却塔循环供水系统水质标准应符合现行国家标准«工业循环冷却水处理设计规范»GB50050的有关规定。

9.2.4补给水系统应设置水量计量装置。

9.3冷却构筑物和循环水泵

9.3.1　冷却塔塔间净距以及与邻近建筑物的距离应符合附录A的规定。

9.3.6　循环水泵运行的总流量，应采纳最大的运算冷却水量。

循环水泵宜设置备用泵。

10.3给水、炉水校正处理及热力系统水汽取样

10.3.1炉水校正处理的设施，宜布置在余热锅炉邻近。

每台锅炉应设置1台加药泵，并宜另设1台备用泵。

10.3.2热力系统应设置水汽取样器。

其系统、布置及选材的设计，宜符合以下要求：

1水汽取样冷却器，宜布置在余热锅炉邻近，并应便于运行人员取样及通行。

2露天布置锅炉的水汽取样冷却器，应有防雨、防冻措施。

10.4循环冷却水处理

10.4.1当循环冷却水系统内和凝汽器水侧有生物生长、腐蚀或结垢的可能时，其处理措施应符合现行国家标准«工业循环冷却水处理设计规范»GB50050的有关规定。

11电力系统

11.0.1接入系统并网点的选择、接线方式及并网联络线回路，应符合以下要求：

1余热发电与总降压变电站或厂区配电站必须设置并网联络线；

发电机组与电力系统接入点应选择在总降压变电站低压侧某母线段，也可选择在厂区某配电站的某母线段；联络线的回路数量宜依照发电机组数量确定。

2应在发电机出口断路器处设置余热发电并网同期点。

3发电机组解列点可设置在并网联络线的电站侧、总降侧或厂区配电站侧断路器处。

11.0.2余热发电的启动电源设计，宜利用并网联络线，由总降或厂区配电站并网母线段系统提供。

当站用电系统仅为低压负荷时，也可由水泥生产线就近电力室提供。

11.0.3电力负荷运算应包括水泥工厂现有及新增的生产规模、要紧电力负荷的容量、年耗电量、用电负荷的组成及其性质、运算负荷等基础资料。

11.0.4用电自给率应按余热发电年供电量占水泥生产线年总用电量的百分比运算。

11.0.5系统爱护设计，应符合现行国家标准«电力装置的继电爱护和自动装置设计规范»GB50062的有关规定。

11.0.6发电机出口断路器、并网联络线断路器应设置安全自动爱护装置。

11.0.7系统通信及系统远动设计、余热发电的照明设计，应符合国家现行标准«小型

力发电厂设计规范»GB50049有关规定。

12电气设备及系统

12.1　　电气主接线

12.1.1　发电机额定电压应按以下要求选择：

1发电机电压为直配线时，应依照水泥生产线电力网络发电机并网点的电压等级进行选择。

2发电机与变压器组为单元连接时，宜依照水泥生产线电力网络中压系统电压等级进行选择。

12.1.2发电机电压母线的接线方式，应依照余热发电的机组数量确定，并宜符合以下要求：

1当发电机为1台时，宜采纳单母线接线。

2当发电机为2台及以上时，宜采纳单母线分段接线。

12.1.3当发电机电压母线的短路电流超过总降压变电站或厂区配电站断路器的额定开断电流时，可在联络线出口开关处设置限流装置。

12.2　　站用电系统

12.2.1余热发电站用高压系统电压宜为6kV或10kV，采纳中性点不接地点式；站用低压系统电压宜为380V，采纳中性点直截了当接地点式。

12.2.2站用变压器的容量确定，应按机组数量并符合以下规定：

1余热发电为单台机组时，可选用1台低压站用变压器。

变压器负荷率不宜超过80%。

2余热发电为2台机组及以上时，可选用2台低压站用变压器。

当2台变压器采纳暗备用方式配设时，每台变压器的负荷率不宜超过50%；当2台变压器采纳明备用方式配设时，备用变压器负荷率不宜超过80%。

12.2.3站用变压器接线组别的选择，应使站用工作电源与备用电源之间相位一致，低压站用变压器宜采纳〝D,yn〞接线。

12.2.4当余热锅炉距站用电力室较远时，其电源也可取自水泥生产线就近电力室，并应设电能计量装置。

12.3站用电力室与主操纵室布置

12.3.1站用电力室宜布置在主厂房内，其高、低压配电设备可合并布置在同一配电间内。

高压配电设备与低压配电设备应保持一定的安全绝缘距离和操作、检修距离，以及必要的巡检通道。

12.3.2余热发电主操纵室的布置，应符合以下要求：

1主操纵室应位于主厂房的汽机运转层。

主操纵室的面积宜按规划容量设计。

2主操纵室的盘柜布置应满足运行、爱护和操作的要求。

12.3.3　余热发电主操纵室的环境设施，应符合以下要求：

1主操纵室面向汽轮机组的一方，应设便于观看的玻璃窗。

2主操纵室内应有良好的采暖、通风、照明、隔音、隔热、防火、防尘、防水等设施。

3主操纵室内不应有任何工艺管道穿行通过。

4主操纵室下的电缆夹层或电缆主通道，不应有高温汽、水管道、热风管道和油管道穿行通过。

5主操纵室上层不宜设置有振动的设备。

12.4直流系统

12.4.1余热发电直流系统设计，除应符合现行国家标准«小型火力发电厂设计规范»GB50049的有关规定外，尚应符合以下规定：

1直流电源装置应为双电源380/220V输入，并应设置双电源自动切换装置，宜采纳高频开关电源装置。

直流电源宜采纳1组铅酸免爱护蓄电池，并宜配置2组充电、浮充电设备，同时每只电池应带有在线自动监测功能，站用电事故停电时刻应按1h运算。

2直流输出应设置合闸母线和操纵母线，操纵母线应带有自动调压功能，输出电压宜为220V或110V。

3高压开关柜合闸电源、直流润滑油泵动力电源、事