既然内燃机效率比蒸汽机高,为什么火力发电厂用蒸汽机呢?

在网易上看了一篇文章,《从蒸汽机到火力发电站》,原文地址http://tech.163.com/04/1105/15/14EEF31Q0009rt.html
这里面提到火力发电站用的是蒸汽机驱动的。我记得高中的时候物理课上提到内燃机的效率比蒸汽机要高啊,可为什么火力发电还是用蒸汽机呢?
这其中还有什么不为人知的秘密吗?

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15个答案
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橡树村科学松鼠会成员,化学博士

2012-06-02 22:36

目前较大规模的火力发电厂使用的是蒸汽轮机或者气轮机。使用透平的好处在于单机规模较大,单机可以达到百MW级别,而且效率较高,高于内燃机的效率。
内燃机的规模受到一定限制,最大的是MW级别的,更大的在经济上不划算。内燃机的效率比蒸汽轮机和气轮机低,但是设备的功率重量比较好,体积较小,广泛用于需要移动的场合,比如汽车。
也就是说这两种发电方式比较,一个用于大规模比较固定的场所,一个用于小规模对移动性或者体积重量有要求的场所。
往复式蒸汽机的效率要低于内燃机,所以已经很少见到应用了。

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发电厂用的不是蒸汽机,是蒸汽轮机,在机械结构原理上是完全不同的。。。

内燃机跟蒸汽机都是工质推动活塞在做往复运动从而将化学能/热能转化为机械能,这种方式在一定转速开始就会接近临界,转速再提升效率就会急剧下降。。(各种曲轴、连杆、密封圈带来的各种机械摩擦、活塞本身的惯性。。)

而蒸汽轮机就是工质直接推动叶轮做圆周运动(唔,就是转圈。。),理论上说就只有轴心的摩擦力,如果是定速旋转的话连角动量都不用算了,效率自然就上去了。。

而且一台蒸汽轮机少说都有十几组叶轮,你就放心让它榨光蒸汽的内能好了~~

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高中课本讲的蒸汽机应该是最原始的那种,现在火电厂及大型船舶用的都是蒸汽轮机,是汽轮机,原始的蒸汽机属于活塞往复式的,汽轮机是蒸汽膨胀加速然后在动叶栅中改变流动方向对动叶栅施加冲动力,也就是高速气流吹着动叶栅旋转。多级汽轮机单机功率可达百兆瓦级,而内燃机很显然不行。

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做梦的大狗化学工程硕士,聚烯烃工程师

2012-03-08 13:32

火电站都是用蒸汽轮机 估计效率也不低吧

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支持者: 芝士培根焗卫星

从道理上讲,燃气轮机效率更高,设备也更简单。但是那个需要烧油或者气体,从成本角度说,不太适合在中国大量普及。另外,和蒸汽轮机相比,燃气轮机中的温度很高,对叶片的要求也更高,加工制作难度更大。
现在高参数的蒸汽轮机效率已经能够接近燃机的水平了。

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SparkleLee物理学一本科僧

2012-06-02 17:55

你得进行成本核算啊!很明显,制造那么大的内燃机的成本要高于蒸汽机的成本,不划算(而且内燃机的燃料也比蒸汽机的贵,就是汽油肯定比煤贵)。所以在考虑这类问题的时候,不能仅从科学的角度考虑,还要从商业利润的角度考虑。
所以这也就是为什么有些科技迟迟没有被大范围应用,有些老科技还在使用的原因。

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现在最大的内燃机就是5W马力船用柴油机吧?相当于36KW。现在大型火电厂用的超超临界机组(不是打错字,就是超超临界,比超临界还NB的)单机功率百万千瓦。差距太大了,1000000同36的差距。而且如果火电厂也用内燃机发电,现在的石油价格是不是又要翻倍?

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箱子中的薛定谔化工学士,学士后

2014-04-13 11:46

其实很简单,因为用煤来做燃料的内燃机现在还没有出现

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叮咚的叮咚挖墓刨坟的心爬电线杆的命

2014-06-03 18:15

其实同步电机的基本发电方式就是水蒸汽带动转子通过励磁电流产生电势吧啦吧啦之类的,现在上行的火力发电最小都要60W。以这样的规模,内燃机是根本达不到的。所以基于经济效率以及可能性蒸汽轮机也就是凸极机从哪个方面看都是发电机的不二选择。

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换一种介质来代替水对改善效率有帮助么?

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关键在于蒸汽轮机本质上属于“外燃机”,跟内燃机的差别在于不用燃料直接转化机械能,而有一次对工作介质(水蒸气)的热传递,这样就极大地降低了对燃料的要求(可以烧煤、重油等)。

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“燃气轮机-蒸汽轮机梯级利用”效率最高,接近60%,柴油机稍低,超过50%;可是就像其它回答所说,燃料贵。

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燃气轮机理论效率高(定速),实际效率不高,因为有太多的变速使用。

蒸汽轮机在电厂里效率高,但在大型船舶上,被柴油机赶的无处藏身。大概是因为高效汽轮机必须要高效的锅炉,高效的锅炉又非常笨重的原因。现在环境标准也高,火电厂烧劣质煤,出来的废气还要经过净化,这又需要加一套装备的地方。火电厂反正有的是地方不怕,轮船上这么占地受不了。


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感觉一个原因是中国的煤炭远远多于其他化石能源,煤炭并不适合用在内燃机里吧?

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hetaoljt专业烧开水

2014-04-11 10:42

虽然可以从工艺、制造、运行、效率多种角度展开了解释为什么用蒸汽轮机而不是燃气机器,但我觉得一句话足够了:

因为燃气(天然气)比煤炭贵很多啊亲!

此外,蒸汽轮机用的煤炭一般都比较垃圾(含碳量低、热值低、杂质多),好煤估计都去做高附加值的化工了~
于是垃圾煤的唯一存在价值就是烧掉么,听起来好悲催~

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