【中華百科全書●工學●火力發電】

楊籍富

【中華百科全書●工學●火力發電】

 

火力發電乃是將化學能先轉變成熱能，再轉變成機械能，以運轉發電機的一種發電方式。

 

火力發電過程中，能（Energy）之轉變形式與步驟如下：一、放出燃料中的化學能，即將燃料與空氣混合送至燃燒器，開始燃燒，產生熱能。

 

二、此熱能在燃氣中以高溫度出現，一部分輻射於爐管表面，其餘都份由對流作用通過鍋爐各受熱面，熱被爐管吸收後，即傳至循環其中之爐水，使水變為蒸汽，此「熱能」傳至蒸汽可由氣溫及氣壓之增高看出。

 

三、高溫、高壓之蒸汽經由噴嘴及動翼送出轉變為動能。

 

蒸汽通過噴嘴時溫度與壓力俱降落，但產生高速度，故可發生鉅大之動力。

 

四、用此一高速噴汽（Jet）吹動汽輪機葉片遂產生力於翼輪，此即將動能變為機械能，而轉動機軸。

 

五、主軸帶動發電機，藉磁場切割而產生電能。

 

一般火力發電皆以上述五個步驟使燃料中的化學能變為電能，然而，依據燃料的類別以及熱能轉變成機械能的方式不同，可以將一般火力發電區分為四種，概分如下：一、蒸汽動力發電：日前火力發電大多採用此一方式，係以燃燒煤炭、原油、重油或天然氣等產生之熱，使水加溫成高溫、高壓之蒸汽，再推動汽輪機或蒸汽機。

 

二、內燃動力發電：係將燃料直接送入柴油機、汽油機、燃氣機或氣渦輪機等內燃機之內部燃燒，使燃料所有之熱能直接轉換為機械能來運轉發電機者。

 

內燃動力發電與蒸汽動力發電相比較，其利弊如下：優點：（一）起動快速，約數分鐘至數十分鐘內。

 

（二）不需汽鍋，設備簡單。

 

（三）燃料加添方便。

 

（四）所需冷卻水小。

 

（五）容量小時熱效率仍高。

 

缺點（一）：每單位出力之建設費用較高。

 

（二）因往復動作，故速度不均勻，震動及噪音亦大。

 

（三）燃料之種類限於油或燃氣，貯藏與操作使用，安全顧慮較大。

 

三、地熱發電：地球為半徑六千公里之球體，其表面岩石層的地殼約為三十公里愈深入地下溫度愈高，地球中心溫度為攝氏六千度。

 

由於熱的傳導，地溫的上升率每深入地層一百公尺約上升攝氏三度，乃為正常的溫度梯度。

 

在火山溫泉地帶，溫度梯度每深入地層一百公尺有攝氏十度之差異，此為岩漿從地殼裂縫處湧出的結果，該等岩漿即為巨大的熱源。

 

由於附近地下水的浸透作用，該地下水即成為高溫高壓蒸汽，把此蒸汽引出送入汽輪機作功而發電，即為地熱發電。

 

可資利用發電之地熱蒸汽有下列三種方式：（一）直接利用汽井產出之蒸汽，可能為過飽和或過熱蒸汽，均含有井中放出之氣體，稱為直接蒸汽。

 

（二）使用熱交換器，藉地熱流體加熱水而產生較純蒸汽，稱為二次蒸汽。

 

（三）由地熱蒸汽分離之熱水，降低其壓力使之沸騰產生之蒸汽，稱為閃發蒸汽。

 

四、核能動力發電：核能動力發電，係指利用重原子核燃料（即鈾二三五、鈾二三三、鈽二三九）在核反應器內分裂連鎖反應時所產生的熱能，再藉此熱能直接產生蒸汽或導至熱交換器產生蒸汽，用以推動汽輪發電機發電。

 

核能動力發電與蒸汽動力發電基本的不同點，是在產生熱能的方式不同，即核能電廠中的核反應器與熱傳導冷卻系統可代替一般火力廠之鍋爐、飼煤及除灰系統。

 

核能電廠所採用的型式，因各國的政策與環境之不同而異，各國研究發展用的反應器型式不下百餘種，但發展成熟成為商業化的有輕水式反應器（簡稱LWR）、改良型氣冷式反應器（AGR）、重水式反應器（HWR）。

 

核能電廠因需有完善的安全與遮蔽設施，成本甚高，因而如電廠利用率高，則發電成本低，一般均以核能發電作為基裁。

 

廠利用率在百分之八十以上者較經濟。

 

我國亦已有數座核能電廠在運轉或建造中。

 

（劉志放）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=6670