火力发电 从燃煤到电网的能源之旅

火力发电是现代电力工业的基石之一，其工作原理核心在于将燃料的化学能转化为电能。整个过程可以概括为“燃料燃烧产生热能→热能转化为机械能→机械能驱动发电机产生电能”。

具体而言，典型的燃煤火力发电厂工作流程如下：煤炭在锅炉中充分燃烧，释放出巨大的热能，将锅炉水管内的水加热成高温高压的蒸汽。这股高压蒸汽被导入汽轮机，冲击汽轮机的叶片，使其高速旋转，从而将热能转化为机械能。汽轮机与发电机同轴连接，它的旋转带动了发电机内部的转子（由励磁系统提供磁场的电磁铁）在定子（铜线绕组）形成的磁场中旋转。根据电磁感应原理，转子旋转切割磁感线，便在定子绕组中产生了感应电流，即我们所需要的电能。产生的电能经过变压器升压后，便进入输电网络，开始其漫长的旅程，最终抵达千家万户和各类工厂。

关于燃煤是否属于高污染的问题，答案是肯定的。传统燃煤发电确实伴随着显著的环境影响，主要污染体现在以下几个方面：

1. 大气污染：煤炭燃烧会排放大量的二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）和烟尘（包括PM2.5等细颗粒物），这些是导致酸雨、雾霾和呼吸道疾病的重要因素。
2. 温室气体排放：煤炭的主要成分是碳，燃烧后产生大量二氧化碳（CO₂），是人为温室气体排放的最大来源之一，加剧全球气候变化。
3. 固体废弃物：燃烧后产生的粉煤灰和炉渣需要妥善处理，否则会占用土地并可能造成土壤及地下水污染。

需要指出的是，现代火力发电技术正在不断进步以应对这些挑战。通过安装高效的烟气脱硫（FGD）、脱硝（SCR/SNCR）和除尘装置（如电除尘、布袋除尘），以及探索碳捕集与封存（CCS）技术，可以大幅削减污染物的排放。因此，虽然燃煤本质上是高污染能源，但通过先进技术的应用，其环境影响可以得到有效控制和降低。

发电环节完成后，便进入了“输电业务”的范畴。输电是将发电厂产生的高压电能，通过架空输电线路（铁塔和电缆）或地下电缆，远距离、大容量地输送到负荷中心（如城市、工业区）。为了提高传输效率、减少线路损耗，通常会使用变压器将电压升至数十万甚至上百万伏特（特高压）。到达用电地区前，再通过变电站层层降压，最终降至220V/380V等适合家庭和工商业使用的电压等级。输电业务是一个涉及电网规划、建设、运行和维护的复杂系统工程，是保障电力安全、稳定、经济供应的关键环节，连接着发电与用电的桥梁。