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蒸汽鍋爐
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蒸汽鍋爐或稱為蒸汽產生器，是一種利用熱能加熱水以產生蒸汽的裝置。雖然定義上略有彈性，但通常而言，舊式的蒸汽產生設備多被稱為「鍋爐」，其工作壓力為低至中壓（7—2,000 kPa或1—290 psi）；當壓力超過上述範圍時，較常使用「蒸汽產生器」一詞。
概述
鍋爐或蒸汽產生器可用於任何需要蒸汽的場合。其形式與尺寸取決於應用場景：如蒸汽機車、可攜式引擎、蒸汽驅動車輛等移動型蒸汽引擎通常使用小型鍋爐，並為車輛的一部分；而固定式蒸汽機、供熱設施、工業設施與火力發電站則使用大型獨立鍋爐，透過管線連接至使用點。
一個顯著的例外是無火蒸汽機車，其蒸汽由外部產生後儲存於絕熱壓力容器中。
歷史
早期鍋爐設計多為簡單的圓筒形密閉容器，自底部加熱。如 Tredgold 於 1827 年所記載之「Blakey 圓筒鍋爐」，即為早期固定式蒸汽機中典型應用之一。[1]
火力發電中的功能
在現代火力發電廠中，鍋爐是將燃料（如煤、油、天然氣或生質能）燃燒後所產生的熱能轉換為蒸汽的核心設備。此蒸汽驅動渦輪機發電，構成朗肯循環（Rankine Cycle）之基礎。[2]
火力電廠中，煤炭經過煤磨機粉碎後注入燃燒爐中，並搭配輔助點火油（如輕油）進行點火。蒸汽經高壓渦輪→再熱器→低壓渦輪→冷凝器冷卻循環，形成閉合循環系統。[3]
鍋爐類型與設計
此類鍋爐運作壓力低於水的臨界點（22.1 MPa），為傳統燃煤電廠中最常見型式。[4]
超臨界鍋爐在超過水的臨界壓力與溫度下運作，效率更高。變壓操作（Variable Pressure Operation）設計可使機組在部分負載下仍保持高效。[5]
中小型容量可採用流化床鍋爐（BFB/CFB），適用於燃燒工業廢棄物與生質能；而大型機組則以磨煤粉鍋爐為主。[6]
效率與循環優化
將部分蒸汽自中壓渦輪抽出，再送回鍋爐進行再加熱，可降低排氣濕度並提升效率約 4–5%。[7]
從蒸汽中抽取部分熱量加熱給水，可回收冷凝潛熱，減少冷凝器損耗。依容量不同可設置 4–8 階段加熱器。[8]
提高主蒸汽壓力與溫度能顯著提升熱效率，但亦會增加鍋爐材料成本。最佳設計需平衡建造成本與運行效率。[9]
設計與規劃考量
規劃火力發電鍋爐時，須整體考量場址條件、燃料特性、蒸汽參數、設備配置等。各子系統（如水處理、送風、排氣、控制、安全系統）必須整合為單一運作系統，且需具備應對動態負載變化的能力。[10]
現代技術發展
隨著能源轉型與碳中和政策推進，越來越多機組採用雙再熱設計（Double Reheat）、燃氣渦輪聯合循環（Combined Cycle）與生質能混燒等高效率、低排放技術。[11]
參見
參考文獻
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