火力發(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)(以鍋爐為核心)、汽水系統(tǒng)(主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成)、電氣系統(tǒng)(以汽輪發(fā)電機、主變壓器等為主)、控制系統(tǒng)等組成。前二者產(chǎn)生高溫高壓蒸汽;電氣系統(tǒng)實現(xiàn)由熱能、機械能到電能的轉(zhuǎn)變;控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)運行。
火力發(fā)電的重要問題是提高熱效率,辦法是提高鍋爐的參數(shù)(蒸汽的壓強和溫度)。90年代,世界最好的火電廠能把40%左右的熱能轉(zhuǎn)換為電能;大型供熱電廠的熱能利用率也只能達(dá)到60%~70%。此外,火力發(fā)電大量燃煤造成的環(huán)境污染,也成為日益引人關(guān)注的問題。
熱電廠既供電也供熱。它多以煤炭作為一次能源,利用皮帶傳送技術(shù),向鍋爐輸送經(jīng)處理過的煤粉,煤粉燃燒加熱鍋爐使鍋爐中的水變?yōu)樗羝?,?jīng)一次加熱之后,水蒸汽進(jìn)入高壓缸。
為了提高熱效率,應(yīng)對水蒸汽進(jìn)行二次加熱,水蒸汽進(jìn)入中壓缸。通過利用中壓缸的蒸汽去推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。從中壓缸引出進(jìn)入對稱的低壓缸。已經(jīng)做過功的蒸汽一部分從中間段抽出供給煉油、化肥等兄弟企業(yè),其余部分流經(jīng)凝汽器水冷,成為40度左右的飽和水作為再利用水。40度左右的飽和水經(jīng)過凝結(jié)水泵,經(jīng)過低壓加熱器到除氧器中,此時為160度左右的飽和水,經(jīng)過除氧器除氧,利用給水泵送入高壓加熱器中,其中高壓加熱器利用再加熱蒸汽作為加熱燃料,最后流入鍋爐進(jìn)行再次利用。以上就是一次生產(chǎn)流程。
核能發(fā)電的核心裝置是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆按引起裂變的中子能量分為熱中子反應(yīng)堆和快中子反應(yīng)堆。
快中子是指裂變反應(yīng)釋放的中子。熱中子則是快中子慢化后的中子。大量運行的是熱中子反應(yīng)堆,其中需要慢化劑,通過它的原子核與快中子彈性碰撞將快中子慢化成熱中子.熱中子堆使用的材料主要是天然鈾(鈾-235含量3%)和稍加濃縮鈾(鈾-236含量3%左右)。
根據(jù)慢化劑、冷堆劑和燃料不同, 熱中子反應(yīng)堆分為輕水堆(包括壓水堆和沸水堆)、重水堆、石墨氣冷堆和石墨水冷堆。至今已運行的核電站以輕水堆居多,中國已選定壓水堆作為第一代核電站。
核反應(yīng)堆的起動、停堆和功率控制依靠控制棒,它由強吸收中子能力的材料(如硼、鎘)做成。為保證核反應(yīng)堆安全,停堆用的安全棒也是由強吸收中子材料做成。