熱力發電廠

熱力發電廠將熱量（更準確地說是熱能）部分轉化為電能。 它也被稱為火力發電廠或熱量發電廠，只有在有兩個具有足夠溫差的熱庫時才能工作。 熱量首先在動力機械（通常是渦輪機）中轉化為可用的動能，然后通過發電機轉化為電能，即發生能量轉換。

許多熱力發電廠都是蒸汽發電廠。 然而，也有沒有蒸汽輪機甚至沒有水回路的發電廠，例如帶有蒸汽機的歷史發電廠或現代柴油/燃氣發動機或燃氣輪機發電廠。 當今熱力發電廠的一個共同特點是工作流體的熱力回路，在蒸汽發電廠是封閉的，在燃氣發電廠是開放的。

熱力發電廠為大多數工業化國家提供大部分（取決于地區 60-xxx）的電能。 這一立場的原因是石油和煤炭等化石燃料形式的非常大的、易于獲取的能源儲備，以及鈾的能源儲備； 這些資源已經使用了幾十年，技術也得到了優化。 然而，替代能源和工藝的重要性不斷增加，因為化石礦床有限，而且它們的廢氣和廢物對環境有害。

大多數熱力發電廠通過燃燒化石燃料或利用核電站核過程產生的廢熱自行產生所需的熱量。 地熱和太陽輻射可作為天然熱源。

熱力發電廠所基于的卡諾過程對其電效率設置了基本限制，因此在能量轉換過程中不可避免地會產生大量損失，主要是熱量損失。

如果余熱不用于供暖，現代發電廠的效率通常在 30% 到 45% 之間。 在具有多個渦輪機的系統中可以實現更高的效率，但技術工作量相應更大。 這樣的系統在實踐中被實施，例如，在燃氣和蒸汽聯合循環發電廠中。

通過解耦區域或過程熱（熱電聯產），可以在熱電聯產電廠中顯著更好地利用一次能源。 因此，可以實現 60% 至 70% 的總效率（更準確地說：整體效率），在熱電聯產電廠中甚至超過 90%。

除了效率之外，還必須考慮以下因素：

• 主要能源的總可用能量
• 可開發礦床
• 單位能源生產成本
• 燃燒的技術可行性
• 環境污染，例如排放、廢熱或電離輻射
• 運營風險

熱力發電廠從溫差中獲取能量； 越高，可以獲得的能量就越多。 除了盡可能熱的熱源外，盡可能冷的散熱器也是有幫助的，這就是為什么許多熱發電廠將他們的工作設備冷卻在一個合適的點。

許多熱力發電廠使用流經的河流的水來冷卻它們。 這可以節省或幫助冷卻塔的許多缺點，并且可以更有效地降低汽輪機出口處的溫度。 但是，這會導致河水變得太熱。 因此，為了防止河流翻倒，可以對河流加熱的攝氏度或最高溫度設定了限制。 在夏季，當水溫很高時，這可能意味著必須關閉發電廠。 自 1970 年代以來，制定了所謂的熱負荷計劃，從中可以看出水體的最高溫度。 另一種也可以結合使用的可能性是使用冷卻塔，如果不能通過熱電聯產將廢熱用于加熱鄰近的住宅區或溫室，則通過冷卻塔釋放廢熱。

熱力發電廠是經濟體中xxx的用水戶之一。 在工業化國家，約 40% 的淡水資源取水量來自熱力發電廠，其中核電廠和（未來）具有 CO2 捕獲和儲存功能的燃煤電廠消耗量最高。

對于下面描述的每個冷卻過程，必須在過濾系統的幫助下從河水中清除總是存在的粗污垢。 為此目的，使用漂浮物耙，必要時使用過濾器其中過濾器主要保護冷凝器和熱交換器等單個組件。然后，加熱的河水在冷卻塔或冷卻池中冷卻到可以排放到河流中或在冷卻回路中再次使用的程度大型電廠的冷卻塔也有類似空氣凈化器的作用。 它們對流經它們的空氣的清潔效果對環境而言仍然很低，但洗出的灰塵集中在冷卻水中，會對下游系統部件造成嚴重污染。

在最簡單的情況下，從河流中取水直接用于渦輪機后面的冷卻； 汽輪機的冷凝器特別容易受到污染，因此必須使用循環球法進行清潔。

為了使污垢不會堵塞下游渦輪冷凝器并因此使其失效，渦輪冷凝器冷卻水有時在（大部分）封閉的冷卻水回路（初級冷卻回路）中被冷卻。 該冷卻水又通過熱交換器由河水（二次冷卻水）冷卻；二次冷卻水通常處于開路狀態。

在核電站中，有時還有一個進一步的分離階段——即三個冷卻水回路來分離放射性和非放射性區域。

如果加熱后的冷卻水未經處理就返xxx體，稱為直流冷卻。 直流冷卻是最有效和最經濟的冷卻方式。但是，它只能用于熱量輸入不會對水體造成不合理負擔的情況。 夏季至關重要，因為那時水體可能會傾覆。

在此過程中，必要的冷卻水取自河流，在冷凝器中加熱，然后噴入冷卻塔。 尚未蒸發并已冷卻至原始溫度的水被送回河中，以沖走鹽分和雜質。 如果在塔中重復使用未排放到大氣中的水，后者的濃度將穩步增加。

相比之下，循環冷卻總是使用相同的水； 僅補充蒸發和排放的損失。 當只有少量冷卻水供應時，這種方法已被證明非常有效。 然而，持續的蒸發會導致冷卻水的鹽度增加（變稠），從而導致特別是鈣和鎂的碳酸鹽（硬化劑）沉積。 為了抵消這種影響，冷卻水用化學物質（例如膦酸）穩定。 總鹽含量和總硬度超過某個上限時，冷卻水必須通過排水口和淡水入口進行稀釋。 將廢水排入市政污水系統（間接排放）或水體（直接排放）時，適用國家環境法規。 循環冷卻的另一個問題是微生物的生長。 除了結垢之外，還必須考慮冷卻塔中可吸入細菌的衛生問題。 因此，冷卻水也用殺生物劑和生物分散劑處理。

• 從自然界提取熱量（全部可再生）：
  • 地熱發電廠
  • 海洋熱力發電廠
  • 太陽能熱電站
• 發電廠本身的熱釋放：
  • 核電站
    • 核電站（實際上是核裂變電站）
    • 核聚變發電廠（目前只有研究設施）
  • 燃煤發電站
    • 褐煤發電廠
    • 燃煤電廠
  • 泥炭發電廠
  • 熱油發電廠
  • 天然氣發電廠
  • 燃氣輪機發電廠
  • 加德電廠
  • 生物質發電廠（可再生能源）
• 從其他技術過程中提取熱量：
  • 余熱發電廠
    • 垃圾焚燒發電廠