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煤热电发电工作原理详解

煤热电发电是通过煤炭燃烧将化学能逐步转化为电能的能源生产过程，核心遵循“化学能→热能→机械能→电能”的能量转换逻辑，具体可分为五大关键环节：

一、燃料制备与燃烧：化学能转热能

煤炭预处理

原煤经破碎、研磨成80-200目细煤粉（比面粉更细），通过热风输送至锅炉燃烧室，此过程可增大煤炭与氧气接触面积，提升燃烧效率（燃烧效率可达98%以上）。

锅炉内热能释放

煤粉在锅炉炉膛内与热空气混合燃烧，产生1200-1600℃高温烟气。烟气流经锅炉受热面（水冷壁、过热器、再热器），将热量传递给管内的水：

水冷壁：将水加热至饱和蒸汽（压力通常为10-25MPa，温度300-350℃）；

过热器：将饱和蒸汽进一步加热至高温高压过热蒸汽（温度可达540-600℃，压力对应提升），为后续做功储备能量。

二、蒸汽做功：热能转机械能

汽轮机驱动

高温高压过热蒸汽（如600℃、25MPa参数）通过喷嘴高速喷出，冲击汽轮机转子上的叶片，推动转子以3000转/分钟（对应50Hz交流电）高速旋转，完成热能向机械能的转化。

为提高能量利用率，汽轮机通常分为高压缸、中压缸、低压缸三级，蒸汽依次流经各级膨胀做功，最终压力降至接近大气压。

三、发电与输电：机械能转电能

发电机发电

汽轮机转子与发电机转子刚性连接，发电机转子（通有直流电的电磁铁）随汽轮机旋转时，其磁场切割定子线圈（三组对称绕组），根据电磁感应原理产生三相交变电流（电压约10-20kV）。

电力输送

发电机输出的电能经主变压器升压至110kV、220kV或500kV等高压等级，通过输电线路输送至电网，再经降压变压器调整至用户所需电压（如220V、380V）。

四、蒸汽冷凝与循环：能量回收利用

凝汽器冷凝

从汽轮机低压缸排出的低压蒸汽（约40℃）进入凝汽器，与循环水（取自冷却塔或江河）进行热交换，冷却凝结为水（凝结水），此过程形成高度真空（约0.005MPa），降低汽轮机排气压力，提升做功效率。

给水循环

凝结水经低压加热器、除氧器（去除水中氧气，防止管道腐蚀）、高压加热器加热后，由给水泵加压送回锅炉，重新参与“水→蒸汽→水”的循环，实现水资源重复利用。

五、环保处理：减少污染物排放

现代煤热电厂需配套环保系统，降低对环境的影响：

脱硫：通过石灰石-石膏法等工艺，去除烟气中的二氧化硫（SO?），脱硫效率可达95%以上；

脱硝：采用选择性催化还原法（SCR），在催化剂作用下将氮氧化物（NO?）转化为氮气和水，脱硝效率约80-90%；

除尘：利用电除尘器或袋式除尘器，去除烟气中的粉尘，除尘效率可达99.9%以上；

固废处理：燃烧产生的粉煤灰、炉渣可用于生产水泥、建材，脱硫产生的石膏可回收利用。