火力發電
| 火力發電 |
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中文名;火力發電 外文名;thermal power， thermoelectricity power generation 利用;可燃物;多為煤炭 類別;一種發電方式 環境影響;大氣污染 |
火力發電（thermal power，thermoelectricity power generation），利用可燃物在燃燒時產生的熱能，通過發電動力裝置轉換成電能的一種發電方式。中國的煤炭資源豐富，1990年產煤10.9億噸，其中發電用煤僅占12%。火力發電仍有巨大潛力。[1]
目錄
簡介
由於地球上化石燃料的短缺，人類正盡力開發核能發電、核聚變發電以及高效率的太陽能發電等，以求最終解決人類社會面臨的能源問題。最早的火力發電是1875年在巴黎北火車站的火電廠實現的。隨着發電機、汽輪機製造技術的完善，輸變電技術的改進，特別是電力系統的出現以及社會電氣化對電能的需求，20世紀30年代以後，火力發電進入大發展的時期。火力發電機組的容量由200兆瓦級提高到300～600兆瓦級（50年代中期），到1973年，最大的火電機組達1300兆瓦。大機組、大電廠使火力發電的熱效率大為提高，每千瓦的建設投資和發電成本也不斷降低。到80年代後期，世界最大火電廠是日本的鹿兒島火電廠，容量為4400兆瓦。但機組過大又帶來可靠性、可用率的降低，因而到90年代初，火力發電單機容量穩定在300～700兆瓦。其所占中國總裝機容量約在70%以上。火力發電所使用的煤，占工業用煤的50%以上。目前我國發電供熱用煤占全國煤炭生產總量的50%左右。大約全國90%的二氧化硫排放由煤電產生，80%的二氧化碳排放量由煤電排放。
火力發電按其作用分單純供電的和既發電又供熱的。按原動機分汽輪機發電、燃氣輪機發電、柴油機發電。按所用燃料分，主要有燃煤發電、燃油發電、燃氣發電。為提高綜合經濟效益，火力發電應儘量靠近燃料基地進行。在大城市和工業區則應實施熱電聯供。
發展
火力發電是我國主要的發電方式，電站鍋爐作為火力電站的三大主機設備之一，伴隨着我國火電行業的發展而發展。
當環保節能成為中國電力工業結構調整的重要方向時，火電行業在「上大壓小」的政策導向下積極推進產業結構優化升級，關閉大批能效低、污染重的小火電機組，在很大程度上加快了國內火電設備的更新換代。
至2010年底，單機容量30萬千瓦及以上火電機組占全部火電機組容量的60%以上。火電行業的「上大壓小」也推動了電站鍋爐向高參數、大容量方向發展。此外，循環流化床、IGCC等清潔煤技術逐漸成熟，應用也日益廣泛，從而推動了CFB鍋爐與IGCC氣化爐的發展。
2014年1月-2015年3月，我國火電項目數量出現猛增。近期，中電聯發布《2015年前三季度全國電力供需形勢分析預測報告》指出，2015年9月底火電發電量持續負增長、設備利用小時同比降幅擴大。一邊是火電發電量持續負增長、設備利用小時同比大幅下降，一邊是各地新批火電項目眾多，2015年火電的爆發式增長值得仔細回味。
能量轉換
火力發電中存在着三種型式的能量轉換過程：燃料化學能→ 蒸汽熱能→機械能→ 電能 簡單的說就是利用燃料發熱，加熱水，形成高溫高壓過熱蒸汽，然後蒸汽沿管道進入汽輪機中不斷膨脹做功，衝擊汽輪機轉子高速旋轉，帶動發電機轉子（電磁場）旋轉，定子線圈切割磁力線，發出電能，再利用升壓變壓器，升到系統電壓，與系統併網，向外輸送電能。最後冷卻後的蒸汽又被給水泵進一步升壓送回鍋爐中重複參加上述循環過程。
行業概況
利用可燃物等所含能量發電的方式統稱為火力發電。按發電方式，火力發電分為燃煤汽輪機發電、燃油汽輪機發電、燃氣-蒸汽聯合循環發電和內燃機發電。火電仍占領電力的大部分市場，只有火電技術必須不斷提高發展，才能適應和諧社會的要求。
「十五」期間中國火電建設項目發展迅猛。2001年至2005年8月，經國家環保總局審批的火電項目達472個，裝機容量達344382MW，其中2004年審批項目135個，裝機容量107590MW，比上年增長207%；2005年1至8月份，審批項目213個，裝機容量168546MW，同比增長420%。如果這些火電項目全部投產，屆時中國火電裝機容量將達5.82億千瓦，比2000年增長145%。
2006年12月，全國火電發電量繼續保持快速增長，但增速有所回落。當月全國共完成火電發電量2266億千瓦時，同比增長15.5%，增速同比回落1個百分點，環比回落3.3個百分點；隨着冬季取暖用電的增長，火電發電量環比增長較快，12月份與上月相比火電發電量增加223億千瓦時，環比增長10.9%。2006年1-12月，全國火電發電量為230,087,958.32萬千瓦小時，同比增長15.8%，增速高於2005年同期3.3個百分點。
2007年1-10月，全國火電發電量為217,564,783.55萬千瓦小時，比上年同期增長了16.04%。8月份的火電發電量最高，為23,904,609.94萬千瓦小時，同比增長了10.19%。
2015年1-6月份，全國規模以上電廠發電量27091億千瓦時，同比增長0.6%。其中，火力發電20879億千瓦時，占上半年發電量總比重77.07%。
隨着中國電力供應的逐步寬鬆以及國家對節能降耗的重視，中國開始加大力度調整火力發電行業的結構。「十一五」期間將加大「關小」步伐，到「十一五」末期，要關掉4000萬千瓦小火電，使電力工業結構發生一個較大的變化。「十一五」期間的火電電源建設，將體現資源優化配置，西電東送，合理布局，東部與中西部地區協調發展。「十一五」期間，火電行業整體效益將有一定的下降趨勢。對於企業來說，效益還將出現兩極分化的趨勢。
煤炭直接燃燒排放的。
粉塵污染
對電站附近環境造成粉煤灰污染，對人們的生活及植物的生長造成不良影響。全國每年產生1500萬噸煙塵。
資源消耗
發電的汽輪機通常選用水作為冷卻介質，一座1000MW火力發電廠每日的耗水量約為 十萬噸。全國每年消耗5000萬噸標準煤。
火力發電污染嚴重，電力工業已經成為中國最大的污染排放產業之一。
改進
利用壓力轉換技術提高發電效率；對煙塵採用脫硫除塵處理或改燒天然氣；氣輪機改用空氣冷卻，儲電設備對穩定電壓的消耗減小到極致；此外，產生的沸水能量利用率應在現有基礎上大大提高，不僅僅局限於循環利用水資源和供暖，應考慮與熱能源轉化站進行合作。
類型
按其作用分，有單純供電的和既發電又供熱的（熱電聯產的熱電廠）兩類。按原動機分，主要有汽輪機發電、燃氣輪機發電、柴油機發電（其他內燃機發電容量很小）。按所用燃料分，主要有燃煤發電、燃油發電、燃氣（天然氣）發電、垃圾發電（見垃圾電站）、沼氣發電（見沼氣電站）以及利用工業鍋爐餘熱發電等。為了提高經濟效益，降低發電成本，保護大城市和工業區的環境，火力發電應儘量在靠近燃料基地的地方進行，利用高壓輸電或超高壓輸電線路把強大電能輸往負荷中心。熱電聯產方式則應在大城市和工業區實施。
火力發電一般是指利用可燃物燃燒時產生的熱能來加熱水，使水變成高溫、高壓水蒸氣，然後再由水蒸氣推動發電機來發電的方式的總稱。以可燃物作為燃料的發電廠統稱為火電廠。
火力發電廠主要設備系統包括：燃料供給系統、給水系統、蒸汽系統、冷卻系統、電氣系統及其他一些輔助處理設備。
多數火電廠採用煤炭作為一次能源，利用皮帶傳送技術，向鍋爐輸送經處理過的煤粉，煤粉燃燒加熱鍋爐使鍋爐中的水變為水蒸汽，經一次加熱之後，水蒸汽進入高壓缸。為了提高熱效率，應對水蒸汽進行二次加熱，水蒸汽進入中壓缸。通過利用中壓缸的蒸汽去推動汽輪發電機發電。從中壓缸引出進入對稱的低壓缸。已經作過功的蒸汽一部分從中間段抽出供給煉油、化肥等兄弟企業，其餘部分流經凝汽器水冷，成為40度左右的飽和水作為再利用水。40度左右的飽和水經過凝結水泵，經過低壓加熱器到除氧器中，此時為160度左右的飽和水，經過除氧器除氧，利用給水泵送入高壓加熱器中，其中高壓加熱器利用再加熱蒸汽作為加熱燃料，最後流入鍋爐進行再次利用。以上就是一次生產流程。
流程
火力發電的流程依所用原動機而異。在汽輪機發電方式中，其基本流程是先將燃料送進鍋爐，同時送入空氣，鍋爐注入經過化學處理的給水，利用燃料燃燒放出的熱能使水變成高溫、高壓蒸汽，驅動汽輪機旋轉做功而帶動發電機發電。熱電聯產方式則是在利用原動機的排汽（或專門的抽汽）向工業生產或居民生活供熱。在燃氣輪機發電方式中，基本流程是用壓氣機將壓縮過的空氣壓入燃燒室，與噴入的燃料混合霧化後進行燃燒，形成高溫燃氣進入燃氣輪機膨脹做功，推動輪機的葉片旋轉並帶動發電機發電。在柴油機發電中，基本流程是用噴油泵和噴油器將燃油高壓噴入汽缸，形成霧狀，與空氣混合燃燒，推動柴油機旋轉並帶動發電機發電。
效率
在火力發電方面，燃氣輪機和蒸汽輪機發電廠目前已經實現了迄今最高的能源效率 - 超過60%。由於啟動時間非常短，這類電廠最適宜於補充風力發電帶來的自然電力波動。而通過熱電聯產電廠可以達到更高的能源效率 - 超過90% 。
火力發電
根據火力發電的生產流程，其基本組成包括燃燒系統、 汽水系統(燃氣輪機發電和柴油機發電無此系統，但這二者在火力發電中所占比重都不大)、電氣系統、控制系統。
燃燒系統
主要由鍋爐的燃燒室（即爐膛）、送風裝置，送煤（或油、天然氣）裝置、灰渣排放裝置等組成。主要功能是完成燃料的燃燒過程，將燃料所含能量以熱能形式釋放出來，用於加熱鍋爐里的水。主要流程有煙氣流程、通風流程、排灰出渣流程等。對燃燒系統的基本要求是：儘量做到完全燃燒，使鍋爐效率≥90%；排灰符合標準規定。
汽水系統
主要由給水泵、循環泵、給水加熱器、凝汽器、除氧器、水冷壁及管道系統等組成。其功能是利用燃料的燃燒使水變成高溫高壓蒸汽，並使水進行循環。主要流程有汽水流程、補給水流程、冷卻水流程等。對汽水系統的基本要求是汽水損失儘量少；儘可能利用抽汽加熱凝結水，提高給水溫度。
電氣系統
主要由電廠主接線、汽輪發電機、主變壓器、配電設備、開關設備、發電機引出線、廠用結線、廠用變壓器和電抗器、廠用電動機、保安電源、蓄電池直流系統及通信設備、照明設備等組成。基本功能是保證按電能質量要求向負荷或電力系統供電。主要流程包括供電用流程、廠用電流程。對電氣系統的基本要求是供電安全、可靠；調度靈活；具有良好的調整和操作功能，保證供電質量；能迅速切除故障，避免事故擴大。
控制系統
主要由鍋爐及其輔機系統、汽輪機及其輔機系統、發電機及電工設備、附屬系統組成。基本功能是對火電廠各生產環節實行自動化的調節、控制，以協調各部分的工況，使整個火電廠安全、合理、經濟運行，降低勞動強度，提高生產率，遇有故障時能迅速、正確處理，以避免釀成事故。主要工作流程包括汽輪機的自起停、自動升速控制流程、鍋爐的燃燒控制流程、滅火保護系統控制流程、熱工測控流程、自動切除電氣故障流程、排灰除渣自動化流程等。
火力發電
電力是國民經濟發展的重要能源，火力發電是中國和世界上許多國家生產電能的主要方法。然後蒸汽沿管道進入汽輪機膨脹做功，帶動發電機一起高速旋轉，從而發出電來。最後又被給水泵送回鍋爐中重複參加上述循環過程。顯然，在這種火力發電廠中存在着三種型式的能量轉換過程：
參考來源