發(fā)電界的霸主！“獨(dú)占鰲頭”的火力發(fā)電你知道多少？

2017-12-14 14:22:26 來源:科普中國(guó) 作者:科學(xué)原理一點(diǎn)通　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

電已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚囊徊糠?，電能是科技發(fā)展、國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。照明、冶金、化學(xué)、紡織、通信、交通、動(dòng)力等各個(gè)領(lǐng)域都要用電。發(fā)電有多種形式，包括火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池發(fā)電、核電和太陽能光熱發(fā)電等，由于火力發(fā)電使用范圍最廣，占領(lǐng)了電力的大部分市場(chǎng)，可謂“獨(dú)占鰲頭”。

發(fā)電界的“霸主”

1875年，在法國(guó)巴黎火車站的火電廠實(shí)現(xiàn)了最早的火力發(fā)電。隨著發(fā)電機(jī)的不斷完善和輸變電技術(shù)的改進(jìn)，特別是社會(huì)電氣化對(duì)電能的需求，火力發(fā)電從20世紀(jì)30年代開始進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期?；鹆Πl(fā)電主要是利用化石燃料或生物質(zhì)燃料等燃燒生產(chǎn)電能，目前主要以煤為主。燃料在鍋爐里燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能又將水變?yōu)樗魵猓魵鈳?dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，由于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器連接，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子會(huì)跟著汽輪機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在電磁感應(yīng)的作用下，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流，最后電流通過變電設(shè)備向電網(wǎng)輸電。

與其他形式的發(fā)電相比，火力發(fā)電有著儲(chǔ)量豐富、分布廣泛的原料，并且技術(shù)簡(jiǎn)單、投資少，容易規(guī)模化生產(chǎn)。目前，我國(guó)的發(fā)電廠主要是燃煤機(jī)組，容量約占70%?；痣姀S無論是對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還是人民生活水平的提高，都起著重大作用。即便進(jìn)入21世紀(jì)后，出現(xiàn)了各種新興的發(fā)電技術(shù)，火力發(fā)電仍是發(fā)電界的“霸主”。

火力發(fā)電廠

火力發(fā)電的“攔路虎”

水是生命的源泉，沒有水就沒有生命，地球上的動(dòng)植物都離不開水。水也是“工業(yè)的血液”，它在制造、加工、冷卻、凈化、空調(diào)、洗滌等方面發(fā)揮著重要的作用?；鹆Πl(fā)電也需要大量的水，可以說水是火力發(fā)電的“攔路虎”。

火力發(fā)電的原理和過程是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化過程，它利用燃料（煤、石油或天然氣）等蘊(yùn)藏的化學(xué)能，通過燃燒變成熱能傳給鍋爐中的水，使水轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢▔毫蜏囟鹊恼羝?，蒸汽?dǎo)入汽輪機(jī)后膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn)，這樣就把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芩椭岭娋W(wǎng)。由此看出，在整個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程中，水擔(dān)負(fù)著傳遞能量的重要作用。另外，水也擔(dān)負(fù)著冷卻介質(zhì)的作用，將汽輪機(jī)的乏汽冷凝成水循環(huán)做功。

實(shí)際上，火力發(fā)電過程中，熱能轉(zhuǎn)換為電能的效率只有40%左右，轉(zhuǎn)化效率為什么不高呢？其中水是最大的“攔路虎”。水蒸氣壓力的高低直接關(guān)系到火力發(fā)電的效率，水蒸氣壓力越高，火力發(fā)電效率并不是也越高?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，溫度隨著水蒸氣壓力的升高相應(yīng)地也越高，但同時(shí)溫度越高，熱的輻射和傳導(dǎo)損失的也越多，高溫水蒸氣意味著更多的熱能損失。所以，火力發(fā)電過程不能僅僅要高溫高壓，而是要盡量使水處在蒸發(fā)的臨界狀態(tài)，這時(shí)火力發(fā)電效率最高。

火力發(fā)電的流程

原標(biāo)題:“獨(dú)占鰲頭”的火力發(fā)電

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