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火力发电的发展历史及其运作

导读: 在所有发电方式中,火力发电是历史最久的,也是最重要的一种。由于地球上化石燃料的短缺,人类正尽力开发核能发电、核聚变发电以及高效率的太阳能发电等,以求最终解决人类社会面临的能源问题。

  电力产生的方式主要有:火力发电、太阳能发电、大容量风力发电技术、核能发电、氢能发电、水利发电等。那么,当中火电究竟是什么呢?

  火力发电(thermalpower,thermoelectricitypowergeneration)是指利用煤炭、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能,通过热能来加热水,使水变成高温产生高压水蒸气,然后再由水蒸气推动发电机继而发电的一种发电方式。在所有发电方式中,火力发电是历史最久的,也是最重要的一种。由于地球上化石燃料的短缺,人类正尽力开发核能发电、核聚变发电以及高效率的太阳能发电等,以求最终解决人类社会面临的能源问题。

  最早的火力发电是1875年在巴黎北火车站的火电厂实现的。随着发电机、汽轮机制造技术的完善,输变电技术的改进,特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求,20世纪30年代以后,火力发电进入大发展的时期。

  火力发电机组的容量由200兆瓦级提高到300~600兆瓦级(50年代中期),到1973年,最大的火电机组达1300兆瓦。大机组、大电厂使火力发电的热效率大为提高,每千瓦的建设投资和发电成本也不断降低。

  到80年代后期,世界最大火电厂是日本的鹿儿岛火电厂,容量为4400兆瓦。但机组过大又带来可靠性、可用率的降低,因而到90年代初,火力发电单机容量稳定在300~700兆瓦。其所占中国总装机容量约在70%以上。火力发电所使用的煤,占工业用煤的50%以上。来自“清洁高效燃煤发电技术协作网”2007年会的信息显示,目前我国发电供热用煤占全国煤炭生产总量的50%左右。大约全国90%的SO2排放由煤电产生,80%的CO2排放量由煤电排放。

  火力发电按其作用分单纯供电的和既发电又供热的。按原动机分汽轮机发电、燃气轮机发电、柴油机发电。按所用燃料分,主要有燃煤发电、燃油发电、燃气发电。为提高综合经济效益,火力发电应尽量靠近燃料基地进行。在大城市和工业区则应实施热电联供。

  燃料化学能→蒸汽热能→机械能→电能,简单的说就是利用燃料(煤)发热,加热水,形成高温高压过热蒸汽,推动气轮机旋转,带动发电机转子(电磁场)旋转,定子线圈切割磁力线,发出电能,再利用升压变压器,升到系统电压,与系统并网,向外输送电能。

  然后蒸汽沿管道进入汽轮机中不断膨胀做功,冲击汽轮机转子高速旋转,汽轮机带动发电机发电。最后又被给水泵进一步升压送回锅炉中重复参加上述循环过程,发电机发出的电经变压器升压后输入电网。

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