热力发电厂

热力发电厂将热量（更准确地说是热能）部分转化为电能。 它也被称为火力发电厂或热量发电厂，只有在有两个具有足够温差的热库时才能工作。 热量首先在动力机械（通常是涡轮机）中转化为可用的动能，然后通过发电机转化为电能，即发生能量转换。

许多热力发电厂都是蒸汽发电厂。 然而，也有没有蒸汽轮机甚至没有水回路的发电厂，例如带有蒸汽机的历史发电厂或现代柴油/燃气发动机或燃气轮机发电厂。 当今热力发电厂的一个共同特点是工作流体的热力回路，在蒸汽发电厂是封闭的，在燃气发电厂是开放的。

热力发电厂为大多数工业化国家提供大部分（取决于地区 60-xxx）的电能。 这一立场的原因是石油和煤炭等化石燃料形式的非常大的、易于获取的能源储备，以及铀的能源储备； 这些资源已经使用了几十年，技术也得到了优化。 然而，替代能源和工艺的重要性不断增加，因为化石矿床有限，而且它们的废气和废物对环境有害。

大多数热力发电厂通过燃烧化石燃料或利用核电站核过程产生的废热自行产生所需的热量。 地热和太阳辐射可作为天然热源。

热力发电厂所基于的卡诺过程对其电效率设置了基本限制，因此在能量转换过程中不可避免地会产生大量损失，主要是热量损失。

如果余热不用于供暖，现代发电厂的效率通常在 30% 到 45% 之间。 在具有多个涡轮机的系统中可以实现更高的效率，但技术工作量相应更大。 这样的系统在实践中被实施，例如，在燃气和蒸汽联合循环发电厂中。

通过解耦区域或过程热（热电联产），可以在热电联产电厂中显着更好地利用一次能源。 因此，可以实现 60% 至 70% 的总效率（更准确地说：整体效率），在热电联产电厂中甚至超过 90%。

除了效率之外，还必须考虑以下因素：

• 主要能源的总可用能量
• 可开发矿床
• 单位能源生产成本
• 燃烧的技术可行性
• 环境污染，例如排放、废热或电离辐射
• 运营风险

热力发电厂从温差中获取能量； 越高，可以获得的能量就越多。 除了尽可能热的热源外，尽可能冷的散热器也是有帮助的，这就是为什么许多热发电厂将他们的工作设备冷却在一个合适的点。

许多热力发电厂使用流经的河流的水来冷却它们。 这可以节省或帮助冷却塔的许多缺点，并且可以更有效地降低汽轮机出口处的温度。 但是，这会导致河水变得太热。 因此，为了防止河流翻倒，可以对河流加热的摄氏度或最高温度设定了限制。 在夏季，当水温很高时，这可能意味着必须关闭发电厂。 自 1970 年代以来，制定了所谓的热负荷计划，从中可以看出水体的最高温度。 另一种也可以结合使用的可能性是使用冷却塔，如果不能通过热电联产将废热用于加热邻近的住宅区或温室，则通过冷却塔释放废热。

热力发电厂是经济体中xxx的用水户之一。 在工业化国家，约 40% 的淡水资源取水量来自热力发电厂，其中核电厂和（未来）具有 CO2 捕获和储存功能的燃煤电厂消耗量最高。

对于下面描述的每个冷却过程，必须在过滤系统的帮助下从河水中清除总是存在的粗污垢。 为此目的，使用漂浮物耙，必要时使用过滤器其中过滤器主要保护冷凝器和热交换器等单个组件。然后，加热的河水在冷却塔或冷却池中冷却到可以排放到河流中或在冷却回路中再次使用的程度大型电厂的冷却塔也有类似空气净化器的作用。 它们对流经它们的空气的清洁效果对环境而言仍然很低，但洗出的灰尘集中在冷却水中，会对下游系统部件造成严重污染。

在最简单的情况下，从河流中取水直接用于涡轮机后面的冷却； 汽轮机的冷凝器特别容易受到污染，因此必须使用循环球法进行清洁。

为了使污垢不会堵塞下游涡轮冷凝器并因此使其失效，涡轮冷凝器冷却水有时在（大部分）封闭的冷却水回路（初级冷却回路）中被冷却。 该冷却水又通过热交换器由河水（二次冷却水）冷却；二次冷却水通常处于开路状态。

在核电站中，有时还有一个进一步的分离阶段——即三个冷却水回路来分离放射性和非放射性区域。

如果加热后的冷却水未经处理就返xxx体，称为直流冷却。 直流冷却是最有效和最经济的冷却方式。但是，它只能用于热量输入不会对水体造成不合理负担的情况。 夏季至关重要，因为那时水体可能会倾覆。

在此过程中，必要的冷却水取自河流，在冷凝器中加热，然后喷入冷却塔。 尚未蒸发并已冷却至原始温度的水被送回河中，以冲走盐分和杂质。 如果在塔中重复使用未排放到大气中的水，后者的浓度将稳步增加。

相比之下，循环冷却总是使用相同的水； 仅补充蒸发和排放的损失。 当只有少量冷却水供应时，这种方法已被证明非常有效。 然而，持续的蒸发会导致冷却水的盐度增加（变稠），从而导致特别是钙和镁的碳酸盐（硬化剂）沉积。 为了抵消这种影响，冷却水用化学物质（例如膦酸）稳定。 总盐含量和总硬度超过某个上限时，冷却水必须通过排水口和淡水入口进行稀释。 将废水排入市政污水系统（间接排放）或水体（直接排放）时，适用国家环境法规。 循环冷却的另一个问题是微生物的生长。 除了结垢之外，还必须考虑冷却塔中可吸入细菌的卫生问题。 因此，冷却水也用杀生物剂和生物分散剂处理。

• 从自然界提取热量（全部可再生）：
  • 地热发电厂
  • 海洋热力发电厂
  • 太阳能热电站
• 发电厂本身的热释放：
  • 核电站
    • 核电站（实际上是核裂变电站）
    • 核聚变发电厂（目前只有研究设施）
  • 燃煤发电站
    • 褐煤发电厂
    • 燃煤电厂
  • 泥炭发电厂
  • 热油发电厂
  • 天然气发电厂
  • 燃气轮机发电厂
  • 加德电厂
  • 生物质发电厂（可再生能源）
• 从其他技术过程中提取热量：
  • 余热发电厂
    • 垃圾焚烧发电厂