为什么水是提高火力发电效率的“拦路虎”

火力发电的原理和过程是燃料的化学能经锅炉燃烧转化为热能，热能通过水媒介对汽轮机做功转换为机械能，机械能再经发电机转换为电能。从表面上看，只要使燃料充分燃烧，将化学能完全转换为热能，再设法减少锅炉、汽轮机、发电机和管道系统等能量损耗，就能保持火力发电的高效率。实际上，火力发电过程中，燃料所蕴藏的能量只有一部分转化为热能，而热能转换为电能的效率一般也只是在40%左右。

为什么火力发电的效率上不去呢？在诸多原因中，水可谓是最大的“拦路虎”。

在火力发电过程中，热能经水媒介，确切地讲是水蒸气的压力对汽轮机做功转换为机械能。水蒸气压力的高低直接关系到火力发电的效率。可是，并不是水蒸气压力越高，火力发电效率也越高。生活常识告诉我们，在1个大气压力下，温度达到100℃时，水才会烧开变成蒸汽。低于这个温度，水就不会沸腾，也不会从液态变为气态。这就是说，水能否沸腾变成蒸汽，依赖于压力与温度之间的关系，这就是水的相图。科学家发现，水蒸气压力越高，其温度相应地也越高，否则就会凝聚成水。但是温度越高，热的辐射、热的传导和水蒸气排气等热损失也越多，高温水蒸气就意味着有更多的热能流失，热能转电能的效率就会降低。为了使更多的热能转换成机械能，提高火力发电效率，一方面要提高水蒸气的压力，另一方面要控制水蒸气的温度，使其不致太高而损失热能，也不至于过低而凝聚成水。

所以，火力发电时不能一味追求高温高压，而是要尽量使水在蒸发的临界状态，这时压力高，温度低，火力发电效率最高。（杨平雄）