火力發電是現代電力工業的基石之一,其工作原理核心在于將燃料的化學能轉化為電能。整個過程可以概括為“燃料燃燒產生熱能→熱能轉化為機械能→機械能驅動發電機產生電能”。
具體而言,典型的燃煤火力發電廠工作流程如下:煤炭在鍋爐中充分燃燒,釋放出巨大的熱能,將鍋爐水管內的水加熱成高溫高壓的蒸汽。這股高壓蒸汽被導入汽輪機,沖擊汽輪機的葉片,使其高速旋轉,從而將熱能轉化為機械能。汽輪機與發電機同軸連接,它的旋轉帶動了發電機內部的轉子(由勵磁系統提供磁場的電磁鐵)在定子(銅線繞組)形成的磁場中旋轉。根據電磁感應原理,轉子旋轉切割磁感線,便在定子繞組中產生了感應電流,即我們所需要的電能。產生的電能經過變壓器升壓后,便進入輸電網絡,開始其漫長的旅程,最終抵達千家萬戶和各類工廠。
關于燃煤是否屬于高污染的問題,答案是肯定的。傳統燃煤發電確實伴隨著顯著的環境影響,主要污染體現在以下幾個方面:
- 大氣污染:煤炭燃燒會排放大量的二氧化硫(SO?)、氮氧化物(NOx)和煙塵(包括PM2.5等細顆粒物),這些是導致酸雨、霧霾和呼吸道疾病的重要因素。
- 溫室氣體排放:煤炭的主要成分是碳,燃燒后產生大量二氧化碳(CO?),是人為溫室氣體排放的最大來源之一,加劇全球氣候變化。
- 固體廢棄物:燃燒后產生的粉煤灰和爐渣需要妥善處理,否則會占用土地并可能造成土壤及地下水污染。
需要指出的是,現代火力發電技術正在不斷進步以應對這些挑戰。通過安裝高效的煙氣脫硫(FGD)、脫硝(SCR/SNCR)和除塵裝置(如電除塵、布袋除塵),以及探索碳捕集與封存(CCS)技術,可以大幅削減污染物的排放。因此,雖然燃煤本質上是高污染能源,但通過先進技術的應用,其環境影響可以得到有效控制和降低。
發電環節完成后,便進入了“輸電業務”的范疇。輸電是將發電廠產生的高壓電能,通過架空輸電線路(鐵塔和電纜)或地下電纜,遠距離、大容量地輸送到負荷中心(如城市、工業區)。為了提高傳輸效率、減少線路損耗,通常會使用變壓器將電壓升至數十萬甚至上百萬伏特(特高壓)。到達用電地區前,再通過變電站層層降壓,最終降至220V/380V等適合家庭和工商業使用的電壓等級。輸電業務是一個涉及電網規劃、建設、運行和維護的復雜系統工程,是保障電力安全、穩定、經濟供應的關鍵環節,連接著發電與用電的橋梁。