火力發(fā)電

簡介

　　火力發(fā)電（thermal power，thermoelectricity power generation）是指利用煤炭、石油、天然氣等固體、液體、氣體燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能，通過熱能來加熱水，使水變成高溫產(chǎn)生高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動發(fā)電機繼而發(fā)電的一種發(fā)電方式。在所有發(fā)電方式中，火力發(fā)電是歷史最久的，也是最重要的一種。由于地球上化石燃料的短缺，人類正盡力開發(fā)核能發(fā)電、核聚變發(fā)電以及高效率的太陽能發(fā)電等，以求最終解決人類社會面臨的能源問題。最早的火力發(fā)電是1875年在巴黎北火車站的火電廠實現(xiàn)的。隨著發(fā)電機、汽輪機制造技術的完善，輸變電技術的改進，特別是電力系統(tǒng)的出現(xiàn)以及社會電氣化對電能的需求，20世紀30年代以后，火力發(fā)電進入大發(fā)展的時期。火力發(fā)電機組的容量由200兆瓦級提高到300～600兆瓦級（50年代中期），到1973年，最大的火電機組達1300兆瓦。大機組、大電廠使火力發(fā)電的熱效率大為提高，每千瓦的建設投資和發(fā)電成本也不斷降低。到80年代后期，世界最大火電廠是日本的鹿兒島火電廠，容量為4400兆瓦。但機組過大又帶來可靠性、可用率的降低，因而到90年代初，火力發(fā)電單機容量穩(wěn)定在300～700兆瓦。，其所占中國總裝機容量約在70%以上?；鹆Πl(fā)電所使用的煤，占工業(yè)用煤的50%以上。來自“清潔高效燃煤發(fā)電技術協(xié)作網(wǎng)”2007年會的信息顯示，目前我國發(fā)電供熱用煤占全國煤炭生產(chǎn)總量的50%左右。大約全國90%的SO2排放由煤電產(chǎn)生，80%的CO2排放量由煤電排放?；鹆Πl(fā)電按其作用分單純供電的和既發(fā)電又供熱的。按原動機分汽輪機發(fā)電、燃氣輪機發(fā)電、柴油機發(fā)電。按所用燃料分，主要有燃煤發(fā)電、燃油發(fā)電、燃氣發(fā)電。為提高綜合經(jīng)濟效益，火力發(fā)電應盡量靠近燃料基地進行。在大城市和工業(yè)區(qū)則應實施熱電聯(lián)供。

能量轉換

　　燃料化學能→蒸汽熱能→機械能→電能，簡單的說就是利用燃料（煤）發(fā)熱，加熱水，形成高溫高壓過熱蒸汽，推動氣輪機旋轉，帶動發(fā)電機轉子（電磁場）旋轉，定子線圈切割磁力線，發(fā)出電能，再利用升壓變壓器，升到系統(tǒng)電壓，與系統(tǒng)并網(wǎng)，向外輸送電能。

　　然后蒸汽沿管道進入汽輪機中不斷膨脹做功，沖擊汽輪機轉子高速旋轉，汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。最后又被給水泵進一步升壓送回鍋爐中重復參加上述循環(huán)過程，發(fā)電機發(fā)出的電經(jīng)變壓器升壓后輸入電網(wǎng)?；鹆Πl(fā)電中存在著三種型式的能量轉換過程：

行業(yè)概況

　　利用煤、石油和天然氣等化石燃料所含能量發(fā)電的方式統(tǒng)稱為火力發(fā)電。按發(fā)電方式，火力發(fā)電分為燃煤汽輪機發(fā)電、燃油汽輪機發(fā)電、燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和內燃機發(fā)電。但火電仍占領電力的大部分市場，但火電技術必須不斷提高發(fā)展，才能適應和諧社會的要求。

　　“十五”期間中國火電建設項目發(fā)展迅猛。2001年至2005年8月，經(jīng)國家環(huán)?？偩謱徟幕痣婍椖窟_472個，裝機容量達344382MW，其中2004年審批項目135個，裝機容量107590MW，比上年增長207%；2005年1至8月份，審批項目213個，裝機容量168546MW，同比增長420%。如果這些火電項目全部投產(chǎn)，屆時中國火電裝機容量將達5.82億千瓦，比2000年增長145%。

　　2006年12月，全國火電發(fā)電量繼續(xù)保持快速增長，但增速有所回落。當月全國共完成火電發(fā)電量2266億千瓦時，同比增長15.5%，增速同比回落1個百分點，環(huán)比回落3.3個百分點；隨著冬季取暖用電的增長，火電發(fā)電量環(huán)比增長較快，12月份與上月相比火電發(fā)電量增加223億千瓦時，環(huán)比增長10.9%。2006年1-12月，全國火電發(fā)電量為230，087，958.32萬千瓦小時，同比增長15.8%，增速高于2005年同期3.3個百分點。

　　2007年1-10月，全國火電發(fā)電量為217，564，783.55萬千瓦小時，比上年同期增長了16.04%。8月份的火電發(fā)電量最高，為23，904，609.94萬千瓦小時，同比增長了10.19%。

　　隨著中國電力供應的逐步寬松以及國家對節(jié)能降耗的重視，中國開始加大力度調整火力發(fā)電行業(yè)的結構。“十一五”期間將加大“關小”步伐，到“十一五”末期，要關掉4000萬千瓦小火電，使電力工業(yè)結構發(fā)生一個較大的變化。“十一五”期間的火電電源建設，將體現(xiàn)資源優(yōu)化配置，西電東送，合理布局，東部與中西部地區(qū)協(xié)調發(fā)展。“十一五”期間，火電行業(yè)整體效益將有一定的下降趨勢。對于企業(yè)來說，效益還將出現(xiàn)兩極分化的趨勢。

弊端

　　煙氣污染

　　煤炭直接燃燒排放的SO₂、NOx等酸性氣體不斷增長，使中國很多地區(qū)酸雨量增加。全國每年產(chǎn)生140萬噸SO₂。

　　粉塵污染

　　對電站附近環(huán)境造成粉煤灰污染，對人們的生活及植物的生長造成不良影響。全國每年產(chǎn)生1500萬噸煙塵。

　　資源消耗

　　發(fā)電的汽輪機通常選用水作為冷卻介質，一座1000MW火力發(fā)電廠每日的耗水量約為十萬噸。全國每年消耗5000萬噸標準煤。

　　火力發(fā)電污染嚴重，電力工業(yè)已經(jīng)成為中國最大的污染排放產(chǎn)業(yè)之一。

　　改進

　　利用各種技術提高發(fā)電效率；對煙塵采用脫硫除塵處理或改燒天然氣；氣輪機改用空氣冷卻。

類型

　　按其作用分，有單純供電的和既發(fā)電又供熱的（熱電聯(lián)產(chǎn)的熱電廠）兩類。按原動機分，主要有汽輪機發(fā)電、燃氣輪機發(fā)電、柴油機發(fā)電（其他內燃機發(fā)電容量很?。?。按所用燃料分，主要有燃煤發(fā)電、燃油發(fā)電、燃氣（天然氣）發(fā)電、垃圾發(fā)電（見垃圾電站）、沼氣發(fā)電（見沼氣電站）以及利用工業(yè)鍋爐余熱發(fā)電等。為了提高經(jīng)濟效益，降低發(fā)電成本，保護大城市和工業(yè)區(qū)的環(huán)境，火力發(fā)電應盡量在靠近燃料基地的地方進行，利用高壓輸電或超高壓輸電線路把強大電能輸往負荷中心。熱電聯(lián)產(chǎn)方式則應在大城市和工業(yè)區(qū)實施。

原理

　　火力發(fā)電一般是指利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能來加熱水，使水變成高溫、高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動發(fā)電機來發(fā)電的方式的總稱。以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠。

　　火力發(fā)電站的主要設備系統(tǒng)包括：燃料供給系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其他一些輔助處理設備。

　　熱電廠為火力發(fā)電廠，采用煤炭作為一次能源，利用皮帶傳送技術，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，水蒸汽進入高壓缸。為了提高熱效率，應對水蒸汽進行二次加熱，水蒸汽進入中壓缸。通過利用中壓缸的蒸汽去推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。從中壓缸引出進入對稱的低壓缸。已經(jīng)作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，最后流入鍋爐進行再次利用。以上就是一次生產(chǎn)流程。

流程

　　火力發(fā)電的流程依所用原動機而異。在汽輪機發(fā)電方式中，其基本流程是先將燃料送進鍋爐，同時送入空氣，鍋爐注入經(jīng)過化學處理的給水，利用燃料燃燒放出的熱能使水變成高溫、高壓蒸汽，驅動汽輪機旋轉作功而帶動發(fā)電機發(fā)電（見圖）。熱電聯(lián)產(chǎn)方式則是在利用原動機的排汽（或專門的抽汽）向工業(yè)生產(chǎn)或居民生活供熱。在燃氣輪機發(fā)電方式中，基本流程是用壓氣機將壓縮過的空氣壓入燃燒室，與噴入的燃料混合霧化后進行燃燒，形成高溫燃氣進入燃氣輪機膨脹作功，推動輪機的葉片旋轉并帶動發(fā)電機發(fā)電。在柴油機發(fā)電中，基本流程是用噴油泵和噴油器將燃油高壓噴入汽缸，形成霧狀，與空氣混合燃燒，推動柴油機旋轉并帶動發(fā)電機發(fā)電。

效率

　　火力發(fā)電中，燃料蘊藏的能量只有一部分能轉換為電能，其余的通過各種途徑損耗掉，包括鍋爐的損耗，汽輪機的損耗，排汽的損耗，發(fā)電機的損耗，管道系統(tǒng)的損耗等。到80年代，世界最好的火電廠也只能把40%左右的熱能轉換為電能，大型供熱電廠的熱能利用率也只能達到60～70%。這種把熱能轉換為電能的百分比就是火電廠的發(fā)電效率。各類火電廠的發(fā)電效率如表。

火力發(fā)電

　　根據(jù)火力發(fā)電的生產(chǎn)流程，其基本組成包括燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)(燃氣輪機發(fā)電和柴油機發(fā)電無此系統(tǒng)，但這二者在火力發(fā)電中所占比重都不大)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

　　燃燒系統(tǒng)

　　主要由鍋爐的燃燒室（即爐膛）、送風裝置，送煤（或油、天然氣）裝置、灰渣排放裝置等組成。主要功能是完成燃料的燃燒過程，將燃料所含能量以熱能形式釋放出來，用于加熱鍋爐里的水。主要流程有煙氣流程、通風流程、排灰出渣流程等。對燃燒系統(tǒng)的基本要求是：盡量做到完全燃燒，使鍋爐效率≥90%；排灰符合標準規(guī)定。

　　汽水系統(tǒng)

　　主要由給水泵、循環(huán)泵、給水加熱器、凝汽器、除氧器、水冷壁及管道系統(tǒng)等組成。其功能是利用燃料的燃燒使水變成高溫高壓蒸汽，并使水進行循環(huán)。主要流程有汽水流程、補給水流程、冷卻水流程等。對汽水系統(tǒng)的基本要求是汽水損失盡量少；盡可能利用抽汽加熱凝結水，提高給水溫度。

　　電氣系統(tǒng)

　　主要由電廠主結線、汽輪發(fā)電機、主變壓器、配電設備、開關設備、發(fā)電機引出線、廠用結線、廠用變壓器和電抗器、廠用電動機、保安電源、蓄電池直流系統(tǒng)及通信設備、照明設備等組成。基本功能是保證按電能質量要求向負荷或電力系統(tǒng)供電。主要流程包括供電用流程、廠用電流程。對電氣系統(tǒng)的基本要求是供電安全、可靠；調度靈活；具有良好的調整和操作功能，保證供電質量；能迅速切除故障，避免事故擴大。

　　控制系統(tǒng)

　　主要由鍋爐及其輔機系統(tǒng)、汽輪機及其輔機系統(tǒng)、發(fā)電機及電工設備、附屬系統(tǒng)組成?；竟δ苁菍痣姀S各生產(chǎn)環(huán)節(jié)實行自動化的調節(jié)、控制，以協(xié)調各部分的工況，使整個火電廠安全、合理、經(jīng)濟運行，降低勞動強度，提高生產(chǎn)率，遇有故障時能迅速、正確處理，以避免釀成事故。主要工作流程包括汽輪機的自起停、自動升速控制流程、鍋爐的燃燒控制流程、滅火保護系統(tǒng)控制流程、熱工測控流程、自動切除電氣故障流程、排灰除渣自動化流程等。

　　火力發(fā)電

　　電力是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要能源，火力發(fā)電是中國和世界上許多國家生產(chǎn)電能的主要方法。然后蒸汽沿管道進入汽輪機膨脹做功，帶動發(fā)電機一起高速旋轉，從而發(fā)出電來。最后又被給水泵送回鍋爐中重復參加上述循環(huán)過程。顯然，在這種火力發(fā)電廠中存在著三種型式的能量轉換過程：

　　電站鍋爐

　　發(fā)電用鍋爐稱為電站鍋爐。電站鍋爐與其它工廠用的工業(yè)鍋爐相比有如下明顯特點：①電站鍋爐容量大；②電站鍋爐的蒸汽參數(shù)高；③電站鍋爐自動化程度高，其各項操作基本實現(xiàn)了機械化和自動化，適應負荷變化的能力很強，多達90以上，工業(yè)鍋爐的熱效率多在60～80之間。

　　電站用煤

　　火力發(fā)電廠燃用的煤通常稱為動力煤，其分類方法主要是依據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)分進行分類。

　　煤粉制備

　　煤粉爐燃燒用的煤粉是由磨煤機將煤炭磨成的不規(guī)則的細小煤炭顆粒，其顆粒平均在0.05~0.01mm，其中20~50μm（微米）以下的顆粒占絕大多數(shù)。由于煤粉顆粒很小，表面很大，故能吸附大量的空氣，且具有一般固體所未有的性質——流動性。煤粉的粒度越小，含濕量越小，其流動性也越好，但煤粉的顆粒過于細小或過于干燥，則會產(chǎn)生煤粉自流現(xiàn)象，使給煤機工作特性不穩(wěn)，給鍋爐運行的調整操作造成困難。另外煤粉與O₂接觸而氧化，在一定條件下可能發(fā)生煤粉自燃。在制粉系統(tǒng)中，煤粉是由氣體來輸送的，氣體和煤粉的混合物一遇到火花就會使火源擴大而產(chǎn)生較大壓力，從而造成煤粉的爆炸。

　　鍋爐燃用的煤粉細度應由以下條件確定：燃燒方面希望煤粉磨得細些，這樣可以適當減少送風量，使q2、q4損失降低；從制粉系統(tǒng)方面希望煤粉磨得粗些，從而降低磨煤電耗和金屬消耗。所以在選擇煤粉細度時，應使上述各項損失之和最小?？倱p失蟬聯(lián)小的煤粉細度稱為“經(jīng)濟細度”。由此可見，對揮發(fā)分較高且易燃的煤種，或對于磨制煤粉顆粒比較均勻的制粉設備，以及某些強化燃燒的鍋爐，煤粉細度可適當大些，以節(jié)省磨煤能耗。由于各種煤的軟硬程度不同，其抗磨能力也不同，因此每種煤的經(jīng)濟細度也不同。

　　煤粉燃燒

　　由煤粉制備系統(tǒng)制成的煤粉經(jīng)煤粉燃燒器進入爐內。燃燒器是煤粉爐的主要燃燒設備。燃燒器的作用有三：一是保證煤粉氣流噴入爐膛后迅速著火；二是使一、二次風能夠強烈混合以保證煤粉充分燃燒；三是讓火焰充滿爐膛而減少死滯區(qū)。煤粉氣流經(jīng)燃燒器進入爐膛后，便開始了煤的燃燒過程。燃燒過程的三個階段與其它爐型大體相同。所不同的是，這種爐型燃燒前的準備階段和燃燒階段時間很短，而燃盡階段時間相對很長。

　　發(fā)電用煤

　　電廠煤粉爐對煤種的適用范圍較廣，它既可以設計成燃用高揮發(fā)分的褐煤，也可設計成燃用低揮發(fā)分的無煙煤。但對一臺已安裝使用的鍋爐來講，不可能燃用各種揮發(fā)分的煤炭，因為它受到噴燃器型式和爐膛結構的限制。發(fā)電用煤質量指標有：

　?、贀]發(fā)分。是判明煤炭著火特性的首要指標。揮發(fā)分含量越高，著火越容易。根據(jù)鍋爐設計要求，供煤揮發(fā)分的值變化不宜太大，否則會影響鍋爐的正常運行。如原設計燃用低揮發(fā)分的煤而改燒高揮發(fā)分的煤后，因火焰中心逼近噴燃器出口，可能因燒壞噴燃器而停爐；若原設計燃用高揮發(fā)分的煤種而改燒低揮發(fā)分的煤，則會因著火過遲使燃燒不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤時要盡量按原設計的揮發(fā)分煤種或相近的煤種供應。②灰分?；曳趾繒够鹧?zhèn)鞑ニ俣认陆?，著火時間推遲，燃燒不穩(wěn)定，爐溫下降。③水分。水分是燃燒過程中的有害物質之一，它在燃燒過程中吸收大量的熱，對燃燒的影響比灰分大得多。④發(fā)熱量。為的發(fā)熱量是鍋爐設計的一個重要依據(jù)。由于電廠煤粉對煤種適應性較強，因此只要煤的發(fā)熱量與鍋爐設計要求大體相符即可。⑤灰熔點。由于煤粉爐爐膛火焰中心溫度多在1500℃以上，在這樣高溫下，煤灰大多呈軟化或流體狀態(tài)。⑥煤的硫分。硫是煤中有害雜質，雖對燃燒本身沒有影響，但它的含量太高，對設備的腐蝕和環(huán)境的污染都相當嚴重。因此，電廠燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超過2.5。

　　生產(chǎn)過程

　　火力發(fā)電廠的主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括汽水系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，現(xiàn)分述如下：

　　汽水系統(tǒng)

　　火力發(fā)電廠的汽水系統(tǒng)是由鍋爐、汽輪機、凝汽器、高低壓加熱器、凝結水泵和給水泵等組成，他包括汽水循環(huán)、化學水處理和冷卻系統(tǒng)等。

　　水在鍋爐中被加熱成蒸汽，經(jīng)過熱器進一步加熱后變成過熱的蒸汽，再通過主蒸汽管道進入汽輪機。由于蒸汽不斷膨脹，高速流動的蒸汽推動汽輪機的葉片轉動從而帶動發(fā)電機。

　　為了進一步提高其熱效率，一般都從汽輪機的某些中間級后抽出作過功的部分蒸汽，用以加熱給水。在現(xiàn)代大型汽輪機組中都采用這種給水回熱循環(huán)。此外，在超高壓機組中還采用再熱循環(huán)，既把作過一段功的蒸汽從汽輪機的高壓缸的出口將作過功的蒸汽全部抽出，送到鍋爐的再熱器中加熱后再引入氣輪機的中壓缸繼續(xù)膨脹作功，從中壓缸送出的蒸汽，再送入低壓缸繼續(xù)作功。在蒸汽不斷作功的過程中，蒸汽壓力和溫度不斷降低，最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻，凝結成水。凝結水集中在凝汽器下部由凝結水泵打至低壓加熱再經(jīng)過除氧器除氧，給水泵將預加熱除氧后的水送至高壓加熱器，經(jīng)過加熱后的熱水打入鍋爐，再過熱器中把水已經(jīng)加熱到過熱的蒸汽，送至汽輪機作功，這樣周而復始不斷的作功。

　　在汽水系統(tǒng)中的蒸汽和凝結水，由于疏通管道很多并且還要經(jīng)過許多的閥門設備，這樣就難免產(chǎn)生跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都會或多或少地造成水的損失，因此我們必須不斷的向系統(tǒng)中補充經(jīng)過化學處理過的軟化水，這些補給水一般都補入除氧器中。

　　燃燒系統(tǒng)

　　燃燒系統(tǒng)是由輸煤、磨煤、粗細分離、排粉、給粉、鍋爐、除塵、脫硫等組成。是由皮帶輸送機從煤場，通過電磁鐵、碎煤機然后送到煤倉間的煤斗內，再經(jīng)過給煤機進入磨煤機進行磨粉，磨好的煤粉通過空氣預熱器來的熱風，將煤粉打至粗細分離器，粗細分離器將合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤機），經(jīng)過排粉機送至粉倉，給粉機將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進行燃燒。而煙氣經(jīng)過電除塵脫出粉塵再將煙氣送至脫硫裝置，通過石漿噴淋脫出流的氣體經(jīng)過吸風機送到煙筒排入天空。

　　發(fā)電系統(tǒng)

　　發(fā)電系統(tǒng)是由副勵磁機、勵磁盤、主勵磁機（備用勵磁機）、發(fā)電機、變壓器、高壓斷路器、升壓站、配電裝置等組成。發(fā)電是由副勵磁機（永磁機）發(fā)出高頻電流，副勵磁機發(fā)出的電流經(jīng)過勵磁盤整流，再送到主勵磁機，主勵磁機發(fā)出電后經(jīng)過調壓器以及滅磁開關經(jīng)過碳刷送到發(fā)電機轉子，當發(fā)電機轉子通過旋轉其定子線圈便感應出電流，強大的電流通過發(fā)電機出線分兩路，一路送至廠用電變壓器，另一路則送到SF6高壓斷路器，由SF6高壓斷路器送至電網(wǎng)。

　　弊端

　　環(huán)境問題

　　火力發(fā)電過程中，排出大量煙氣、灰渣，發(fā)出噪聲等，都會對環(huán)境造成污染(見火電廠污染)。因此，在選擇火電廠的廠址時，應充分考慮火力發(fā)電引起的環(huán)境問題。一般規(guī)定，新建、擴建和改建的火電廠工程，在初步可行性研究階段，應進行環(huán)境影響分析，提出環(huán)境影響報告書。在初步設計階段，還應提出防治環(huán)境污染和有關工業(yè)衛(wèi)生的設計文件。防治污染的設施應與主體工程同時設計、施工和投產(chǎn)。火電廠環(huán)境影響分析評價，一般分大氣環(huán)境、水體、噪聲和其他環(huán)境影響，如對土壤、生物和人體健康的影響等。對有超高壓(330～765千伏)升壓站和超高壓輸電線路出線的電廠，還應考慮電磁噪聲和電暈對無線電、電視等的干擾以及出線走廊內線路下靜電場對人體和其他設施的影響（電磁污染）。環(huán)境影響分析評價的具體內容，一般包括現(xiàn)狀的調查和評價、污染產(chǎn)生的影響及防治措施等。

　　其他問題

　　熱能與動力工程是以工程熱物理學科為主要理論基礎，以內燃機和正在發(fā)展中的其它新型動力機械及系統(tǒng)為研究對象，運用工程力學、機械工程學、自動控制、計算機、環(huán)境科學、微電子技術等學科的知識和內容，研究如何把燃料的化學能和液體的動能安全、高效、低（或無）污染地轉換成動力的基本規(guī)律和過程，研究轉換過程中的系統(tǒng)和設備的自動控制技術。隨著常規(guī)能源的日漸短缺，人類環(huán)境保護意識的不斷增強，節(jié)能、高效、降低或消除污染排放物、發(fā)展新能源及其它可再生能源成為本學科的重要任務，在能源、交通運輸、汽車、船舶、電力、航空宇航工程、農業(yè)工程和環(huán)境科學等諸多領域獲得越來越廣泛的應用，在國民經(jīng)濟各部門發(fā)揮著越來越重要的作用。

　　這方面人才在加強學生基礎理論和綜合素質教育的同時，加強計算機及自動控制技術的應用，強化專業(yè)實踐教學，注重全能訓練，全面提高自己的實踐動手能力和科學研究潛力.

　　中國能源動力類專業(yè)形成于20世紀50年代。以交通大學為例，1952年院系調整時，當時設在機械系中的動力組就單獨成立了動力機械系。由于受當時蘇聯(lián)教育體制的影響，在該學科的發(fā)展過程中，專業(yè)面曾一度越分越細。50年代初期只有鍋爐、氣輪機、內燃機等專業(yè)，以后又先后辦起制冷專業(yè)與風機專業(yè)，制冷專業(yè)又細分出壓縮機，制冷及低溫專業(yè)。在50年代末又創(chuàng)辦了核能專業(yè)，在60～70年代有些學校先后設立了工程熱物理專業(yè)。這樣能源動力學科中的專業(yè)就先后包括有鍋爐、渦輪機、電廠熱能、風機、壓縮機、制冷、低溫、內燃機、工程熱物理，水力機械以及核能工程等11個專業(yè)，形成了明顯的以產(chǎn)品帶教學的基本格局。

　　熱能與動力工程專業(yè)中包含的水利水電動力工程專業(yè)的前身為水電站動力裝置專業(yè)。該專業(yè)形成于20世紀50年代。新中國成立以后，隨著國家對水患的治理和經(jīng)濟建設的發(fā)展，國家設立了東北電力學院（今東北電力大學）華東水利學院、武漢水利水電學院、華北水利水電學院等一些專門的水利院校，1958年起在這些院校和西安交通大學水利系（西安理工大學水電學院的前身）設立了水電站動力裝置專業(yè)，以滿足國家對水電建設人才的迫切需求。1977年恢復高考招生后，該專業(yè)更名為水電站動力設備專業(yè)。1984年該專業(yè)更名為水利水電動力工程專業(yè)，涵蓋了原水能動力工程、水電站動力裝置、水電站動力設備、水能動力及其自動化、機電排灌工程、水能動力與提水工程等專業(yè)，昆明工業(yè)學院、成都科技大學等一些院校都設置了該專業(yè)。1998年，按照國家教育部頒布的新的專業(yè)目錄，水利水電動力工程專業(yè)并入熱能與動力工程專業(yè)，新的熱能與動力工程專業(yè)包含了原來的熱力發(fā)動機、流體機械及流體工程、熱能工程與動力機械、熱能工程、制冷與低溫技術、能源工程、工程熱物理、水利水電動力、工程冷凍冷藏工程等9個專業(yè)。

　　客觀上說，這種專業(yè)劃分與當時中國計劃經(jīng)濟的體制以及工業(yè)發(fā)展的實際情況，在一定程度上是相適應的。過窄的專業(yè)面，但卻培養(yǎng)了專業(yè)工作能力較強的學生。因此，在當時對中國經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)體系的重建，曾經(jīng)起到過積極的作用。但隨著社會經(jīng)濟向現(xiàn)代化方向的發(fā)展和高新科學技術的進步，特別是中國改革開放以后，國外先進科技、管理體系的大量引進，學科的交叉融合不斷產(chǎn)生新的經(jīng)濟增長點，當時實際存在的過細過窄的工科專業(yè)設置，總體上已不能適應新的形勢和發(fā)展對人才的需要，必須進行專業(yè)調整。因此，在1993年原國家教委進行的專業(yè)目錄調整中，將能源動力學科的上述前10個專業(yè)壓縮為4個專業(yè)，即熱能工程，熱力發(fā)動機，制冷與低溫工程，流體機械與流體工程，核工程與核技術保留。1998年，教育部頒布了新的專業(yè)目錄，將上述前4個專業(yè)進一步合并為熱能與動力工程專業(yè)，核工程與核技術專業(yè)單獨設立，而在引導性的專業(yè)目錄中，則建議將熱能工程與核能工程合并。但當時中國大多數(shù)學校還是采用了熱能工程與核能工程單獨設專業(yè)的方案。因此，在2000年教育部設立的新一輪教學指導委員中，在能源動力學科教學指導委員會下分設了三個委員會：熱能動力工程，核工程與核技術以及熱工基礎課程教學指導分委員會。

　　能源動力工業(yè)是中國國民經(jīng)濟與國防建設的重要基礎和支柱型產(chǎn)業(yè)，同時也是涉及多個領域高新技術的集成產(chǎn)業(yè)，在國家經(jīng)濟建設與社會發(fā)展中一直起著極其重要的作用。包括市場經(jīng)濟的逐步建立，國有大中型企業(yè)機制的轉換，加入WTO后面臨的挑戰(zhàn)，以及能源動力領域技術的發(fā)展，并考慮到中國核科技工業(yè)“十一五”以及到2020年發(fā)展所面臨的形勢與任務，中國能源動力類以及核相關專業(yè)人才的培養(yǎng)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。

　　中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，煤炭占商品能源消費的76%，已成為中國大氣污染的主要來源。已經(jīng)探明的常規(guī)能源剩余儲量(煤炭、石油、天然氣等)及可開采年限十分有限，2000年的統(tǒng)計資料表明，中國化石能源剩余可儲采比煤炭為92年，石油20.5年，僅為世界儲采比的一半；天然氣為63年，優(yōu)質能源十分匱乏。中國已成為世界第二大石油進口國，對國際石油市場的依賴度逐年提高，能源安全面臨挑戰(zhàn)，存在著十分危險的潛在危機，比世界總的能源形勢更加嚴峻。從伊拉克戰(zhàn)爭及戰(zhàn)后重建，到中日雙方在俄羅斯輸油管線走向上的角逐等一系列國際問題，無不是國家間能源戰(zhàn)略利益沖突、斗爭的具體反映。因此開發(fā)利用可再生能源、實現(xiàn)能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有應該說更加迫切、更具重大意義。我們應該清楚地認識到：中國的能源資源是有限的，中國現(xiàn)有能源開發(fā)利用程度與效率很低，在清潔能源開發(fā)、能源綜合高效利用和環(huán)境保護領域內，與發(fā)達國家存在著較大的差距：中國水能資源理論蘊藏量（未包括臺灣?。?.76億KW，可開發(fā)容量3.78億KW，相應年發(fā)電量19200億KWh，均居世界第一；至2003年底水電裝機容量達到9139萬KW，年電量2710億KWh，開發(fā)率按電量算只有14%，按裝機容量算只有24.2%，遠遠落后于美國、加拿大、西歐等發(fā)達國家，也落后于巴西、埃及、印度等發(fā)展中國家。高耗能產(chǎn)品能源單耗比發(fā)達國家平均水平高40%左右，單位產(chǎn)值能耗是世界平均水平的2.3倍。同時，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對能源發(fā)展提出了更高的要求。長期以來，粗放型的增長方式使能源發(fā)展與保護環(huán)境、資源之間的矛盾日益尖銳。未來能源發(fā)展中，如何充分利用天然氣、水電、核電等清潔能源，加快新能源與可再生能源開發(fā)，推廣應用潔凈煤技術，逐步降低用于終端消費煤炭的比重，實現(xiàn)能源、經(jīng)濟、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展將是“十五”以及中長期能源發(fā)展面臨的重要選擇。特別地，中國核科技工業(yè)是國家的戰(zhàn)略行業(yè)。完善的核科技工業(yè)體系是確立一個國家核大國地位的基本條件。它既是國家戰(zhàn)略威懾力量和國防科技工業(yè)的重要組成部分，是國家政治、國防安全的重要保障和外交利益所在，同時又是國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)。核軍工、核能、核燃料和核應用技術產(chǎn)業(yè)，是中國核科技工業(yè)的主要組成部分。與此相適應，如何培養(yǎng)適應上述21世紀社會需要的能源動力類以及核相關專業(yè)人才，是每個大學相關專業(yè)以及每位從事能源動力類專業(yè)教育的工作者需要解決的重要問題。

　　常規(guī)化石能源的使用是能源動力學科專業(yè)教學的主要內容之一，而常規(guī)化石能源的使用與環(huán)境問題密切相關。而且估計在今后幾十年地時間內這一局面還不會改變。這些常規(guī)化石能源主要直接應用于火力發(fā)電，這會帶來一系列嚴重的環(huán)境問題，比如硫氧化物、氮氧化物等的大氣污染、固體廢物、水污染和熱污染等。據(jù)最近的報載，當前中國每年火力發(fā)電的煤炭耗量超過8億噸，電廠的煙塵排放量約為350萬噸，占全國煙塵排放量的35%。其中微細粒子（小于10微米）排放量超過250萬噸，是影響大城市大氣質量和能見度的主要因數(shù)，并嚴重危害人體健康。因此，對能源動力生產(chǎn)過程中的這些環(huán)境問題必須進行妥善處理和控制，實現(xiàn)其環(huán)境友好化，才能保證人類的生存和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。環(huán)境問題已經(jīng)成為能源動力技術研究中的重要組成部分，也必須在專業(yè)課程的教學中有相應的體現(xiàn)。也正是基于這一原因，浙江大學已經(jīng)將原來的熱能與動力工程專業(yè)改名為能源與環(huán)境系統(tǒng)工程專業(yè)。核能發(fā)電雖然沒有上述火力發(fā)電那樣的問題，但有其獨特的問題，如輻射防護與保健、核廢料的處置與處理等均與環(huán)境保護有關。迫于環(huán)境方面對能源開發(fā)與利用的巨大壓力，作為常規(guī)能源的水能由于具有清潔與可再生的特點，其開發(fā)與利用越來越得到重視，在中國能源發(fā)展戰(zhàn)略占有十分重要的地位。

火電特點

　　1、我國火力發(fā)電年發(fā)電量

　　2004年我國總發(fā)電量為22033.1億千瓦時，其中火力發(fā)電量17955.88億千瓦時，火電電量占總發(fā)電量的比例為81.50%；2008年全國發(fā)電量是34334億千瓦時，其中火力發(fā)電量27857.37億千瓦時，火力發(fā)電量占總發(fā)電量的比例是81.14%；2009年全國發(fā)電量是36506億千瓦時，其中火力發(fā)電量29814.22億千瓦時，火力發(fā)電量占全國發(fā)電量的比例是81.67%?；鹆Πl(fā)電占總發(fā)電量的比例變化不大，均在80%以上。截止2009年12月底，全國發(fā)電量為36506億千瓦時，其中火力發(fā)電量為29814.22億千瓦時，同比增長7.2%；由此可看出火力年發(fā)電量逐年提高，但是占年總發(fā)電量的比例基本不變。

　　2、我國火電裝機容量

　　2004年我國總裝機容量44237萬千瓦，其中火電裝機32948萬千瓦，占當年總裝機容量的74.48%。2008年我國火電裝機是60286萬千瓦，占當年總裝機容量的76.07%。2009年我國火電裝機達到65205萬千瓦，占當年總裝機容量的74.60%。從電力的結構看，我國的電力裝機雖然從2004年的4.42億千瓦增加到2009年的8.74億千瓦，但火電裝機占總裝機容量的比重不但沒有降低，反而還有所上升。

　　3、火電在我國的發(fā)展趨勢

　　雖然當前火電發(fā)展增速減慢，但長遠來看，在環(huán)保技術進步、發(fā)電成本降低、電力需求增加等積極因素的推動下，火電行業(yè)未來發(fā)展前景較為樂觀?；鹆Πl(fā)電仍將在電力工業(yè)中占據(jù)重要地位。但火電技術必須不斷提高發(fā)展，才能適應和諧社會的要求。