火力发电厂基础知识介绍

abc of coal-fired power plant

电能，是指电以各种形式做功(即产生能量)的能力。

电能主要来自其它形式能量的转换，包括水能（水力发电）、热能（火力发电）、核能（原子能发电）、风能（风力发电）、化学能（电池）及光能（光电池、太阳能电池等）等。

电能的单位是「焦耳」，简称「焦」，以英文字母j表示。常用单位是“度”，物理学中又叫千瓦时（kw·h），它们之间换算关系是1kw·h=3.6×106j。

发电都是基于法拉第电磁理论——导体置于变化着的磁场中或者在磁场中运动时切割磁力线，闭合导体内产生感应电流。

发电机结构》

发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

火力发电是把矿物燃料（煤、油、气）的化学能以热能的形式释放，再把热能转换成机械能，进一步转换成电能的过程。

按发电方式分类，它可分为汽轮机发电、燃气轮机发电、内燃机发电和燃气-蒸汽联合循环发电等。

按燃料分类，可分为燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂等。

火电厂》按发电装机容量的多少分类，可分为，小容量发电厂：装机总容量在100mw以下的发电厂；中容量发电厂：装机总容量在100～250mw范围内；大中容量发电厂：

装机总容量在250～600mw范围内；大容量发电厂：装机总容量在600～1000mw范围内；特大容量发电厂：装机总容量在1000mw以上。

按蒸汽压力和温度分类，可分为中低压发电厂、高压发电厂、超高压发电厂、亚临界压力发电厂、超临界压力发电厂。

按供电范围分类，可分为区域性发电厂、孤立发电厂、自备发电厂。

核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电。它与火力发电极其相似，只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替锅炉，以核裂变能代替燃料的化学能。

水力发电是利用水的落差从河流或水库等高位水源处向低位处引水，利用水的压力或者流速冲击水轮机，使之旋转，从而将水能转化为机械能，然后再由水轮机带动发电机旋转而发电。

风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升后，带动发电机旋转而发电。

太阳能发电有两种形式：太阳能电池光伏发电和太阳能热力发电。

截至2023年底，我国发电装机中，火电（基本上是煤电）占77.7%，水电占20.4%，核电占1.

2%，风电、太阳能等其他发电方式占0.7%。各类机组发电量占总发电量的比例分别为：

火电（基本上是煤电）82.9%，水电14.9%，核电1.

9%，风电0.2%。

2023年我国各类发电装机及发电量比例。

汽轮机(steam turbine)发电又称蒸汽发电，它利用燃料在锅炉中燃烧产生高温高压的蒸汽，蒸汽冲动推动涡轮机械旋转，再由涡轮机带动发电机发电。能量转化过程为：燃烧化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。

蒸汽涡轮机发电原理图》

内燃机(internal combustion engine)发电主要指功率较大的柴油机发电。柴油机系统压缩点火式发动机，将吸入的空气用活塞压缩到高温与喷入的燃油着火燃烧产生高温高压，推动机械旋转运动，带动发电机发电。能量转化过程为：

燃烧化学能→机械能→电能。

内燃机发电的优点是单位容量重量轻，占地面积小，投资少。缺点是使用燃料**高，发电成本贵、容量小等，除特殊场合外，多用作尖锋供用电电源和应急电源。目前，最大的单机柴油发电机组功率已达4.

5万kw。

内燃机发电设施》

燃气轮机(gas turbine)也是旋转式机械，与柴油机相比更适宜于作为常用发电设备。它通过压气机将空气压缩后送入燃烧室，与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压燃气，燃气推动涡轮机械旋转，再由涡轮机带动发电机发电。能量转化过程为：

燃烧化学能→机械能→电能。

虽然燃气轮机单机容量远比汽轮机小，但最大功率也已发展到13～21.6万kw。目前主要用于带尖峰负荷，约占火电机组的2.32%。

燃气涡轮机设施》

火力发电主要以汽轮机发电为主，占世界火力发电**机的95%以上。虽然火电厂的容量大小各异，具体形式也不尽相同，但生产过程基本相似。