燃煤發電站如何運作？

煤炭發電廠電力一直是世界上許多國家的重要電力來源。儘管可再生能源興起，燃煤電廠仍然對全球能源生產做出重大貢獻。了解燃煤發電站的工作原理對於掌握能源發電的基礎知識以及與化石燃料相關的挑戰至關重要。本文全面概述了煤炭發電過程，並將其分解為關鍵步驟。

煤炭供應和準備

煤電站運營的第一步是煤炭的供應和製備。煤炭通常從地下或露天礦井開採並運輸到發電站。一旦到達現場，煤炭就會被粉碎成更小的碎片，以增加其表面積，從而使其燃燒更有效。這種準備確保燃燒過程得到優化，以獲得最大的能量輸出。

鍋爐中的燃燒

然後將準備好的煤送入鍋爐，在非常高的溫度下燃燒。煤炭燃燒產生熱能，這是發電過程的主要驅動力。在鍋爐內部，熱量將水轉化為蒸汽。該鍋爐的設計能夠承受極高的壓力和溫度，以最大限度地提高蒸汽產量。

蒸汽發生和過熱

水被泵入鍋爐並被燃燒的煤加熱以產生高壓蒸汽。這種蒸汽通常是過熱的，這意味著它被加熱到沸點以上而不會變回水。過熱蒸汽具有更高的能量含量，並通過允許渦輪機產生更多的機械能來提高發電站的效率。

汽輪機運行

鍋爐中產生的高壓蒸汽被引導至蒸汽輪機。蒸汽穿過渦輪葉片，使它們快速旋轉。這種機械旋轉將蒸汽的熱能轉化為機械能。渦輪機連接到發電機，將機械能轉化為電能。

發電

當渦輪葉片轉動時，它們使發電機的軸旋轉。在發電機內部，磁鐵旋轉經過線圈，通過電磁感應產生電流。這個過程產生電力，然後輸送到電網，分配給家庭、企業和工業。

冷凝及水回收

通過渦輪機後，蒸汽失去能量並在冷凝器中凝結回水。冷凝器通常使用附近河流、湖泊或冷卻塔的冷卻水來有效冷卻蒸汽。然後冷凝水被回收回鍋爐再次加熱，使過程連續並節約用水。

排放控制系統

燃燒煤炭會釋放二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和二氧化碳等污染物。現代燃煤發電站配備了排放控制系統，以減少對環境的影響。其中包括去除灰顆粒的靜電除塵器、減少硫排放的煙氣脫硫裝置以及降低氮氧化物水平的選擇性催化還原系統。

灰燼處理和處置

煤燃燒會產生副產品灰燼。主要有兩種類型：粉煤灰和底灰。飛灰由空氣污染控制裝置捕獲，而底灰則收集在鍋爐底部。這兩種類型的灰燼都被收集、處理和處置或回收用於建築材料，減少浪費和環境危害。

發電廠效率和挑戰

燃煤發電站面臨著效率和環境合規性方面的挑戰。提高效率的努力包括使用在更高溫度和壓力下運行的超臨界和超超臨界鍋爐。然而，燃煤電廠仍然排放大量溫室氣體，與清潔能源相比不太有利。

總之，燃煤發電站通過一系列協調一致的步驟將煤炭中儲存的化學能轉化為電能。從選煤和燃燒、蒸汽產生、渦輪機運行，到電力生產和排放控制，每個階段都發揮著至關重要的作用。儘管煤電仍然是全球主要能源，但其帶來的環境挑戰導致人們對可再生替代能源的興趣日益濃厚。了解燃煤發電站的工作原理有助於揭示能源生產的複雜性以及通向更可持續未來的道路。