火力發(fā)電
利用煤、石油、天然氣等固體、液體、氣體燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能,通過發(fā)電動力裝置(包括電廠鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)及其輔助裝置)轉(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電方式.在所有發(fā)電方式中,火力發(fā)電是歷史最久的,也是最重要的一種.由于地球上化石燃料的短缺,人類正盡力開發(fā)核能發(fā)電、核聚變發(fā)電以及高效率的太陽能發(fā)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(fā)電是1875年在巴黎北火車站的火電廠實(shí)現(xiàn)的.隨著發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)制造技術(shù)的完善,輸變電技術(shù)的改進(jìn),特別是電力系統(tǒng)的出現(xiàn)以及社會電氣化對電能的需求,20世紀(jì)30年代以后,火力發(fā)電進(jìn)入大發(fā)展的時期.火力發(fā)電機(jī)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(jī)組達(dá)1300兆瓦.大機(jī)組、大電廠使火力發(fā)電的熱效率大為提高,每千瓦的建設(shè)投資和發(fā)電成本也不斷降低.到80年代后期,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(jī)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(fā)電單機(jī)容量穩(wěn)定在300~700兆瓦.
火力發(fā)電按其作用分單純供電的和既發(fā)電又供熱的.按原動機(jī)分汽輪機(jī)發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、柴油機(jī)發(fā)電.按所用燃料分,主要有燃煤發(fā)電、燃油發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電.為提高綜合經(jīng)濟(jì)效益,火力發(fā)電應(yīng)盡量靠近燃料基地進(jìn)行.在大城市和工業(yè)區(qū)則應(yīng)實(shí)施熱電聯(lián)供.
火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)(以鍋爐為核心)、汽水系統(tǒng)(主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成)、電氣系統(tǒng)(以汽輪發(fā)電機(jī)、主變壓器等為主)、控制系統(tǒng)等組成.前二者產(chǎn)生高溫高壓蒸汽;電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由熱能、機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)變;控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行.
火力發(fā)電的重要問題是提高熱效率,辦法是提高鍋爐的參數(shù)(蒸汽的壓強(qiáng)和溫度).90年代,世界最好的火電廠能把40%左右的熱能轉(zhuǎn)換為電能;大型供熱電廠的熱能利用率也只能達(dá)到60%~70%.此外,火力發(fā)電大量燃煤、燃油,造成環(huán)境污染,也成為日益引人關(guān)注的問題.
核能發(fā)電
核能發(fā)電
nuclear electric power generation
利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式.它與火力發(fā)電極其相似.只是以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐,以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能.除沸水堆外(見輕水堆),其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱,在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水,然后形成蒸汽推動汽輪發(fā)電機(jī).沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的飽和蒸汽,經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動汽輪發(fā)電機(jī).
簡史 核能發(fā)電的歷史與動力堆的發(fā)展歷史密切相關(guān).動力堆的發(fā)展最初是出于軍事需要.1954年,蘇聯(lián)建成世界上第一座裝機(jī)容量為 5兆瓦(電)的核電站.英、美等國也相繼建成各種類型的核電站.到1960年,有5個國家建成20座核電站,裝機(jī)容量1279兆瓦(電).由于核濃縮技術(shù)的發(fā)展,到1966年,核能發(fā)電的成本已低于火力發(fā)電的成本.核能發(fā)電真正邁入實(shí)用階段.1978年全世界22個國家和地區(qū)正在運(yùn)行的30兆瓦(電)以上的核電站反應(yīng)堆已達(dá)200多座,總裝機(jī)容量已達(dá)107776兆瓦(電).80年代因化石能源短缺日益突出,核能發(fā)電的進(jìn)展更快.到1991年,全世界近30個國家和地區(qū)建成的核電機(jī)組為423套,總?cè)萘繛?.275億千瓦,其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16%.世界上第一座核電站—蘇聯(lián)奧布寧斯克核電站.
中國大陸的核電起步較晚,80年代才動工興建核電站.中國自行設(shè)計(jì)建造的30萬千瓦(電)秦山核電站在1991年底投入運(yùn)行.大亞灣核電站正加緊施工.
核能發(fā)電原理 核能發(fā)電的能量來自核反應(yīng)堆中可裂變材料(核燃料)進(jìn)行裂變反應(yīng)所釋放的裂變能.裂變反應(yīng)指鈾-235、钚-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片,同時放出中子和大量能量的過程.反應(yīng)中,可裂變物的原子核吸收一個中子后發(fā)生裂變并放出兩三個中子.若這些中子除去消耗,至少有一個中子能引起另一個原子核裂變,使裂變自持地進(jìn)行,則這種反應(yīng)稱為鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng).實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是核能發(fā)電的前提.
要用反應(yīng)堆產(chǎn)生核能,需要解決以下4個問題:①為核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)提供必要的條件,使之得以進(jìn)行.②鏈?zhǔn)椒磻?yīng)必須能由人通過一定裝置進(jìn)行控制.失去控制的裂變能不僅不能用于發(fā)電,還會釀成災(zāi)害.③裂變反應(yīng)產(chǎn)生的能量要能從反應(yīng)堆中安全取出.④裂變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子和放射性物質(zhì)對人體危害很大,必須設(shè)法避免它們對核電站工作人員和附近居民的傷害.
水力發(fā)電
水力發(fā)電系利用河川、湖泊等位於高處具有位能的水流至低處,將其中所含之位能轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)之動能,再藉水輪機(jī)為原動機(jī),推動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能.利用水力(具有水頭)推動水力機(jī)械(水輪機(jī))轉(zhuǎn)動,將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,如果在水輪機(jī)上接上另一種機(jī)械(發(fā)電機(jī))隨著水輪機(jī)轉(zhuǎn)動便可發(fā)出電來,這時機(jī)械能又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?水力發(fā)電在某種意義上講是水的勢能變成機(jī)械能,又變成電能的轉(zhuǎn)"換過程.因水力發(fā)電廠所發(fā)出的電力其電壓低,要輸送到遠(yuǎn)距離的用戶,必須將電壓經(jīng)過變壓器提高后,再由架空輸電路輸送到用戶集中區(qū)的變電所,再次降低為適合於家庭用戶、工廠之用電設(shè)備之電壓,并由配電線輸電到各工廠及家庭用戶.
水力發(fā)電依其開發(fā)功能及運(yùn)轉(zhuǎn)型式可分為慣常水力發(fā)電與抽蓄水力發(fā)電兩種.
火力發(fā)電,核能發(fā)電,水力發(fā)電,各有哪些優(yōu)點(diǎn)與不足?
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