1、三大主机与能量转换

火力发电厂是以煤、石油、天然气等燃料为能源，通过一系列装置将热能转换为电能的设施。其核心三大主机为锅炉、汽轮机和发电机。

- 锅炉：将化学能转化为热能，负责把给水加热成过热蒸汽。锅炉具有容量大、参数高、效率高、自动化水平高等特征，通常由本体和辅助系统组成。本体包含燃烧系统和汽水系统，辅助系统则覆盖制粉、给水、除灰除渣、除尘、脱硫脱硝等设备。

工作过程要点：新风经空气预热器加热后部分用作干燥煤粉，另一部分进入燃烧室提供氧气；原煤经制粉系统磨成煤粉后进入燃烧室燃烧；给水在省煤器加热后进入锅炉受热面，转化为蒸汽并经再热/过热后进入汽轮机并在多次蒸汽循环中回到锅炉。不同锅炉形式在细节上略有差异，但基本原理相同。

- 汽轮机：将蒸汽的热能逐步转化为机械能。汽车轮机由静止部分与转动部分组成，静止部件包括基础、汽缸、喷嘴、隔板、轴承等，转动部件包括主轴、叶片、叶轮等。蒸汽先在喷嘴处转化为动能，再在叶片上把动能转变为转轴的机械能，喷嘴与叶片是能量转换的核心部件。

- 发电机：把机械能转化为电能。定子、转子及相关支撑构成发电机的核心，转子通过连轴器与汽轮机连接；励磁系统提供电流使转子周围产生磁场，转子旋转带动定子内导线切割磁力线而感应电流，从而实现电能输出。

2、火电厂生产过程

燃烧系统由输煤、制粉、给粉、锅炉内燃烧、除尘、脱硫等环节组成。煤经运输进入煤场再经给煤机送入制粉系统磨成煤粉，送入锅炉燃烧。燃烧产生的烟气经除尘后进入脱硫装置，再经引风机排放到烟囱。水/汽系统将给水升温转变成蒸汽，蒸汽经高压/再热/中压循环推动汽轮机，最终带动发电机发电；凝汽水经凝汽器冷却后回到锅炉循环再加热，形成闭合循环。发电机输出的电力通过厂用电变压器及升压设备进入电网。

3、火电厂废弃污染与防治对策

燃烧产生的烟气中含有二氧化硫、氮氧化物、烟尘及重金属等污染物，排放到大气后可能形成酸雨和细颗粒物等二次污染。主要防治措施包括：

- 烟气净化与脱硫：采用高效除尘设备（电除尘器、布袋除尘器等）及烟气脱硫装置，主流工艺以湿法脱硫（如石灰石-石膏湿法）为核心，干法脱硫如循环流化床、喷雾干燥等也在应用。

- 氮氧化物控制：通过低氮燃烧技术、燃烧再分级、烟气再循环等手段降低NOx生成；并在后处理阶段采用选择性催化还原（SCR）等技术进行脱硝，SCR是应用最广泛的脱硝方式。

二、水力发电

1、主要设备

水力发电站以拦河大坝、压力水管/水道、调压装置、水轮发电机组、厂房和升压变电设备为基本组成。能量转换过程为：水的势能转化为水轮机的动能，进而转化为电能。

2、发电原理及特点

水流经拦河坝蓄水后经压力隧道或钢管送入厂区，通过开启导翼使高压水冲击水轮机，带动发电机发电。出力调节可通过改变导翼开度实现，发电后水体经尾水道回归河道。水电具有高效率、低运行成本、启动快、调节性强等优点，但前期建设周期长、投资规模大、往往伴随移民与环境影响。

三、风力发电

1、风力发电机组

典型机组由风轮、发电机、齿轮箱、塔架、对风装置、刹车与控制系统等组成。能量从风的动能经风轮转化为旋转机械能，再经增速齿轮提升速度驱动发电机输出电力。

2、发电原理与特点

风力驱动叶片旋转，经过齿轮箱增速后推动发电机发电。通常在约3米/秒的风速即可启动发电。优点包括清洁、可再生、建设周期短、装机容量灵活等；缺点则是风速不稳定、噪声、占地广、对鸟类等生态影响，以及成本波动。

四、太阳能发电

分为光伏发电与太阳能热发电两大类。光伏以直接将光能转换为电能为主，是当前我国太阳能发电的主要形式；热发电通过集光聚焦将光热能转化为水蒸气驱动轮机发电。

1、主要设备

光伏发电系统核心包括太阳能电池组件、蓄电设备、控制器和逆变器。太阳能电池多为晶性硅或薄膜材料。能量转换途径为太阳能直接转化为电能。

2、发电原理及特点

光伏效应使半导体材料在光照下产生电势差，形成电压并在回路中输出电流。优点包括资源丰富、分布广泛、无机械移动部件、低维护成本、快速部署；缺点为日照强度、昼夜和天气变化导致发电量波动，单位面积发电量相对较低，初期投资较高。

五、核能发电

核心在于通过核反应堆的核裂变（或聚变）释放的热量来产生蒸汽，驱动汽轮机发电。核电站需严格的放射性防护与多层安全措施。

1、主要设备

核电站主要设备包括核反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、冷凝器和发电机等。能量转换路径为：核燃料释放的热量经主回路冷却剂传递给蒸汽发生器，二次侧给水转化成蒸汽驱动汽轮机，带动发电机发电；经降温后的一回路冷却剂回到堆芯，构成密闭回路。

2、特点

- 燃料利用率高，规模化机组每年对铀的消耗远低于同容量燃煤机组。 九州KU酷游

- 清洁能源属性明显，在运行阶段不直接排放二氧化碳等温室气体。

- 前期投资高、建设周期长，但运行成本较低，经济性随技术提升而改善。

以上内容强调各类发电方式的核心原理、主要设备与优缺点，便于对比与综合规划。