發展狀況
火力發電是現代社會電力發展的主力軍，在提出和諧社會、循環經濟的環境中，我們在提高火電技術的方向上要着重考慮電力對環境的影響，對不可再生能源的影響，雖然在中國已有部分核電機組，但火電仍占領電力的大部分市場，近幾年電力發展滞後經濟發展，全國上了許多火電廠，但火電技術必須不斷提高發展，才能适應和諧社會的要求。
“十五”期間中國火電建設項目發展迅猛。2001年至2005年8月，經國家環保總局審批的火電項目達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1168546MW，同比增長420%。如果這些火電項目全部投産，屆時中國火電裝機容量将達5.82億千瓦，比2000年增長145%。
2006年12月，全國火電發電量繼續保持快速增長，但增速有所回落。當月全國共完成火電發電量2266億千瓦時，同比增長15.5%，增速同比回落1個百分點，環比回落3.3個百分點；随着冬季取暖用電的增長，火電發電量環比增長較快，12月份與上月相比火電發電量增加223億千瓦時，環比增長10.9%。2006年1-12月，全國火電發電量為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月份的火電發電量最高，為23,904,609.94萬千瓦小時，同比增長了10.19%。
2020年煤炭産量5.3億噸，電力總裝機量2.57億千瓦，發電量9828億千瓦時，供熱量4.47億吉焦，火電總裝機量1.91億千瓦。
與熱電的區别
火力是指燒煤發電，熱電是指燒煤或油或天然氣，來供工業用或取暖用氣，為了提高效率節省能源，一般是發電與供熱聯合方式。既是在氣輪機某一級抽出一部分氣來供熱，其餘的仍沖轉氣輪機帶動發電機發電，兩者可調整，可供熱多發電少，也可供熱少發電多。
當前中國受能源政策影響，正在大力發展核電（廣東大亞灣），水電（長江三峽），這些也可供熱，有的國家為了節約能源，有風力與地熱發電，而中國很少。也就是說火力發電廠主要是用來發電的。熱電廠，主要是提供熱能的，也可是火力發電廠的副産品。
電廠分類
按燃料分
燃煤發電廠，燃油發電廠，燃氣發電廠，餘熱發電廠，以垃圾及工業廢料為燃料的發電廠。
按原動機分
凝氣式汽輪機發電廠，燃氣輪機發電廠，内燃機發電廠，蒸汽—燃氣輪機發電廠等。
按輸出能源分
凝汽式發電廠（隻發電），熱電廠（發電兼供熱）。
按發電廠裝機容量分
小容量發電廠（100MW以下），中容量發電廠（100—250MW），大中容量發電廠（250—1000MW），大容量發電廠（1000MW以上）。
生産過程
燃煤，用輸煤皮帶從煤場運至煤鬥中。大型火電廠為提高燃煤效率都是燃燒煤粉。因此，煤鬥中的原煤要先送至磨煤機内磨成煤粉。磨碎的煤粉由熱空氣攜帶經排粉風機送入鍋爐的爐膛内燃燒。煤粉燃燒後形成的熱煙氣沿鍋爐的水平煙道和尾部煙道流動，放出熱量，最後進入除塵器，将燃燒後的煤灰分離出來。
潔淨的煙氣在引風機的作用下通過煙囪排入大氣。助燃用的空氣由送風機送入裝設在尾部煙道上的空氣預熱器内，利用熱煙氣加熱空氣。
這樣，一方面使進入鍋爐的空氣溫度提高，易于煤粉的着火和燃燒外，另一方面也可以降低排煙溫度，提高熱能的利用率。從空氣預熱器排出的熱空氣分為兩股：一股去磨煤機幹燥和輸送煤粉，另一股直接送入爐膛助燃。燃煤燃盡的灰渣落入爐膛下面的渣鬥内，與從除塵器分離出的細灰一起用水沖至灰漿泵房内，再由灰漿泵送至灰場。
火力發電廠在除氧器水箱内的水經過給水泵升壓後通過高壓加熱器送入省煤器。在省煤器内，水受到熱煙氣的加熱，然後進入鍋爐頂部的汽包内。在鍋爐爐膛四周密布着水管，稱為水冷壁。水冷壁水管的上下兩端均通過聯箱與汽包連通，汽包内的水經由水冷壁不斷循環，吸收着煤受燃燒過程中放出的熱量。
部分水在冷壁中被加熱沸騰後汽化成水蒸汽，這些飽和蒸汽由汽包上部流出進入過熱器中。飽和蒸汽在過熱器中繼續吸熱，成為過熱蒸汽。過熱蒸汽有很高的壓力和溫度，因此有很大的熱勢能。具有熱勢能的過熱蒸汽經管道引入汽輪機後，便将熱勢能轉變成動能。高速流動的蒸汽推動汽輪機轉子轉動，形成機械能。
汽輪機的轉子與發電機的轉子通過連軸器聯在一起。當汽輪機轉子轉動時便帶動發電機轉子轉動。在發電機轉子的另一端帶着一台小直流發電機，叫勵磁機。勵磁機發出的直流電送至發電機的轉子線圈中，使轉子成為電磁鐵，周圍産生磁場。當發電機轉子旋轉時，磁場也是旋轉的，發電機定子内的導線就會切割磁力線感應産生電流。這樣，發電機便把汽輪機的機械能轉變為電能。電能經變壓器将電壓升壓後，由輸電線送至電用戶。
釋放出熱勢能的蒸汽從汽輪機下部的排汽口排出，稱為乏汽。乏汽在凝汽器内被循環水泵送入凝汽器的冷卻水冷卻，重新凝結成水，此水成為凝結水。凝結水由凝結水泵送入低壓加熱器并最終回到除氧器内，完成一個循環。在循環過程中難免有汽水的洩露，即汽水損失，因此要适量地向循環系統内補給一些水，以保證循環的正常進行。高、低壓加熱器是為提高循環的熱效率所采用的裝置，除氧器是為了除去水含的氧氣以減少對設備及管道的腐蝕。
以上分析雖然較為繁雜，但從能量轉換的角度看卻很簡單，即燃料的化學能→蒸汽的熱勢能→機械能→電能。在鍋爐中，燃料的化學能轉變為蒸汽的熱能；在汽輪機中，蒸汽的熱能轉變為轉子旋轉的機械能；在發電機中機械能轉變為電能。爐、機、電是火電廠中的主要設備，亦稱三大主機。與三大主機相輔工作的設備成為輔助設備或稱輔機。主機與輔機及其相連的管道、線路等稱為系統。火電廠的主要系統有燃燒系統、汽水系統、電氣系統等。
基本原理
汽水系統
火力發電廠的汽水系統是由鍋爐、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、化學水處理和冷卻系統等。水在鍋爐中被加熱成蒸汽，經過熱器進一步加熱後變成過熱的蒸汽，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後抽出作過功的部分蒸汽，用以加熱給水。在現代大型汽輪機組中都采用這種給水回熱循環。
此外，在超高壓機組中還采用再熱循環，既把作過一段功的蒸汽從汽輪機的高壓缸的出口将作過功的蒸汽全部抽出，送到鍋爐的再熱汽中加熱後再引入氣輪機的中壓缸繼續膨脹作功，從中壓缸送出的蒸汽，再送入低壓缸繼續作功。在蒸汽不斷作功的過程中，蒸汽壓力和溫度不斷降低，最後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過除氧器除氧，給水泵将預加熱除氧後的水送至高壓加熱器，經過加熱後的熱水加入鍋爐，在過熱器中把水已經加熱到過熱的蒸汽，送至汽輪機作功，這樣周而複始不斷的作功。在汽水系統中的蒸汽和凝結水，由于疏通管道很多并且還要經過許多的閥門設備，這樣就難免産生跑、冒、滴、漏等現象，這些現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中補充經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
燃燒系統是由輸煤、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、碎煤機然後送到煤倉間的煤鬥内,再經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，将煤粉打至粗細分離器，粗細分離器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤機），經過排粉機送至粉倉，給粉機将煤粉打入噴燃器送到鍋爐進行燃燒。而煙氣經過電除塵脫出粉塵再将煙氣送至脫硫裝置，通過石漿噴淋脫出硫的氣體經過吸風機送到煙筒排入天空。
發電系統
發電系統是由副勵磁機、勵磁盤、主勵磁機（備用勵磁機）、發電機、變壓器、高壓斷路器、升壓站、配電裝置等組成。發電是由副勵磁機（永磁機）發出高頻電流，副勵磁機發出的電流經過勵磁盤整流，再送到主勵磁機，主勵磁機發出電後經過調壓器以及滅磁開關經過碳刷送到發電機轉子，當發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。
我國目前最大的火電廠：山西大同第二發電廠，裝機容量372萬KW（即3720MW），6台20萬KW（200MW）機組，2台60萬KW（600MW）機組，2台66萬KW（660MW）機組。
燃料構成
火電廠的燃料構成決定于國家資源情況和能源政策。20世紀80年代以後，中國火電廠的燃料主要是煤。1987年，火電廠發電量的87%是煤電，其餘13%是燒油或其他燃料發出的。
有煙煤資源或依賴進口煤的國家，其火電廠主要燃用煙煤，因其熱值高、易燃。其他煤種占較大比重的國家，有用褐煤（德國、澳大利亞）、無煙煤（前蘇聯、西班牙、朝鮮等）的；中國燃用煤一半以上是煙煤，貧煤次之，無煙煤在10%以下。一些國家還根據石油國際市場的情況，采用燃油和天然氣發電機組。除蒸汽機組外，還有的用燃氣輪機和内燃機發電機組。70年代以來，燃氣-蒸汽聯合循環機組發電的火電廠得到重視。
組成流程
現代化火電廠是一個龐大而又複雜的生産電能與熱能的工廠。它由下列5個系統組成：①燃料系統。②燃燒系統。③汽水系統。④電氣系統。⑤控制系統。在上述系統中，最主要的設備是鍋爐、汽輪機和發電機，它們安裝在發電廠的主廠房内。
主變壓器和配電裝置一般裝放在獨立的建築物内或戶外，其他輔助設備如給水系統、供水設備、水處理設備、除塵設備、燃料儲運設備等，有的安裝在主廠房内，有的則安裝在輔助建築中或在露天場地。火電廠基本生産過程是，燃料在鍋爐中燃燒，将其熱量釋放出來，傳給鍋爐中的水，從而産生高溫高壓蒸汽；蒸汽通過汽輪機又将熱能轉化為旋轉動力，以驅動發電機輸出電能。到80年代為止，世界上最好的火電廠的效率達到40%，即把燃料中40%的熱能轉化為電能。
近代火電廠由大量各種各樣的機械裝置和電工設備所構成。為了生産電能和熱能，這些裝置和設備必須協調動作，達到安全經濟生産的目的。這項工作就是火電廠的運行。為了保證爐、機、電等主要設備及各系統的輔助設備的安全經濟運行，就要嚴格執行一系列運行規程和規章制度。
火電廠的運行主要包括3個方面,即起動和停機運行、經濟運行、故障與對策。火電廠運行的基本要求是保證安全性、經濟性和電能的質量。就安全性而言，火電廠如不能安全運行，就會造成人身傷亡、設備損壞和事故，而且不能連續向用戶供電，釀成重大經濟損失。
保證安全運行的基本要求是：①設備制造、安裝、檢修的質量要優良；②遵守調度指令要求，嚴格按照運行規程對設備的啟動與停機以及負荷的調節進行操作；③監視和記錄各項運行參數，以便盡早發現運行偏差和異常現象，并及時排除故障；④巡回監視運行中的設備及系統是否處于良好狀态，以便及時發現故障原因，采取預防措施；⑤定期測試各項保護裝置，以确保其動作準确、可靠。
就經濟性而言，火電廠的運行費用主要是燃料費。因此，采用高效率的運行方式以減少燃料消耗費是非常重要的。具體措施有以下3點：
①滑參數起停。滑參數起動可以縮短起動時間，具有傳熱效果好、帶負荷早、汽水損失少等優點。滑參數停機可以使機組快速冷卻，縮短檢修停機時間，提高設備利用率和經濟性。
②加強燃料管理和設備的運行管理。定期檢查設備狀态、運行工況，進行各種熱平衡和指标計算，以便及時采取措施減少熱損失。
③根據各類設備的運行性能及其相互間的協調、制約關系，維持各機組在具有最佳綜合經濟效益的工況下運行；在電廠負荷變動時，按照各台機組間最佳負荷分配方式進行機組出力的增、減調度。
電廠在安全、經濟運行的情況下，還要保證電能的質量指标，即在負荷變化的情況下，通過調整以保持電壓和頻率的額定值，滿足用戶的要求。
保護控制
火電廠中鍋爐、汽輪機、發電機之間的關系極為密切。任何一個環節出現事故都會影響電廠的安全經濟運行。因此，為了保證火電廠的安全經濟運行，必須裝備完善的保護控制裝置和系統。
基本的保護方式有以下3種：
①聯鎖保護：當某一設備或工況出現異常現象時，相關聯的設備聯動跳閘，切除有故障的設備或系統，備用的設備或系統立即投入運行。
②繼電器組成的保護：以熱工參量和電氣參量的限值，以及設備元件的條件聯系為動作判據，采用各種繼電器組成保護回路，對某一設備或系統進行保護。
③固定的保護裝置:有機械的、電動的保護裝置，如鍋爐的安全門、汽輪機的危急保安器、電機的過電壓保護器等。
近代的單元機組均采用綜合保護連鎖系統，即将機、爐、電的分别保護與單元的整體保護系統相互協調，形成一個完善的保護系統。
火電廠的基本控制方式有以下3種：
①就地控制：鍋爐、汽輪機、發電機及輔助設備就地單獨進行控制。這種方式适用于小型電廠。
②集中控制：将鍋爐、汽輪機、發電機聯系起來進行集中控制。例如大型電廠采用的機、爐、電單元的集中控制。
③綜合自動控制：将電廠的整個生産過程作為一個有機整體進行控制，以實現全盤自動化。
現代化電廠多采用程序控制，以提高自動化水平。程序控制是将生産過程中大量分散的操作，按輔機與熱力系統的工藝流程劃分為若幹有規律的程序進行控制，并結合保護、聯鎖條件，使運行人員通過少數開關式按鈕，即可由程控系統自動完成控制系統的操作。随着計算機應用的日益擴大，特别是微機及微處理器的發展，現代火電廠的自動化已實現以小型機、微機和微處理器為基礎的分層綜合控制方式。
生産隐患
從環保方面講,火力發電廠排放大量的廢氣、廢水和廢渣，給環境帶來不利影響。火電廠給環境帶來的問題可分為廠内環境問題、當地環境問題和地區環境問題。
粉塵危害
生産性粉塵是指在生産中形成的，能較長時間飄浮在作業場所空氣中的固體微粒。對于火電廠，主要有輸煤系統作業場所漂浮的煤塵，鍋爐運行中産生的、鍋爐檢修中接觸的鍋爐塵，幹式除塵器運行、幹灰輸送系統及粉煤灰綜合利用作業場所的粉塵，電焊操作産生的電焊塵，采用濕法、幹法脫硫工藝的制粉制漿系統産生的石灰、石灰石粉塵及石膏幹燥系統、脫硫廢渣利用抛棄系統産生的粉塵。
粉塵的分散度越高，即粉塵粒徑越小，其在空氣中的穩定性越高，在空氣中懸浮越持久，工人吸入的機會越多，對人體危害越大。呼吸性粉塵可沉澱在呼吸性的支氣管壁和肺泡壁上。長期吸入生産性粉塵易引起以肺組織纖維化為主的全身性疾病，即塵肺病，屬國家法定職業病。其中矽肺、煤塵肺、電焊工塵肺、石棉肺和水泥塵肺等均屬于以膠原纖維增生為主的塵肺。
職工長期高濃度吸入含量大于10%的遊離SiO2粉塵（即矽塵），會引起矽肺病。肺組織膠原纖維性變是一種不可逆轉的破壞性病理組織學改變。當前尚無使其消除的辦法。對于這一種塵肺，尤其是矽肺的治理，主要是對症治療和積極防治并發病，以減輕患者痛苦，延緩病情發展，努力延長其壽命。火電廠生産性粉塵73%以上是粒徑小于5μm的呼吸性粉塵。因此一定要重視粉塵危害後果的嚴重性，做好粉塵防治工作，防止塵肺病的發生，保護職工健康。
防治措施
防治具體措施如下：
（1）加強對防塵設備的維護管理
提高除灰系統和制粉系統的檢修質量，防止漏灰、漏粉。定期檢測粉塵質量濃度，發現超标，要采取措施。投入資金，進行技術改造，提高防塵設備的投入率和防塵效率。對現有防塵設備做好維護管理，保證設備的正常投入，發揮防塵作用。
（2）提高作業自動化水平
對粉塵危害大的場所，采用機械手或自動控制，實現無人值班或少人值班，減少工人與粉塵的接觸時間。
（3）增強自我保護意識
加強工人防塵知識的安全教育和培訓，提高工人對粉塵危害和防治知識的認識，增強職工的自我保護意識。電廠要為工人購置合格、高效、實用、方便的防塵個人用品。工人在有粉塵危害的作業場所工作時，要按規定正确佩帶防塵個人用品，要象帶安全帽一樣養成良好的習慣。
（4）合理安排工作程序
要在充分做好防塵措施後，才能進入爐膛、管道工作。
（5）搞好粉煤灰出幹灰系統的技術改造
靜電除塵器取幹灰系統若有洩漏，均是矽塵，對人體危害很大。要采取措施，将簡易取灰逐步改造為機械化自動化操作。新廠在設計時就應考慮粉煤灰綜合利用項目，在投資、設備購置、場地使用等方面為供灰、用灰創造必要的條件，如粗細分裝，配備密封性能好的輸送貯運系統、運輸車輛，築好灰外運的道路等。
（6）做好煤場、灰場的管理工作
搞好幹灰堆放場所的噴淋和碾壓，已滿灰場要及時複土綠化，搞好廠區（包括煤場周圍）的綠化，文明生産，減少揚塵。
（7）加強脫硫系統的防塵工作
随着脫硫工程的上馬，應考慮脫硫工程的制粉系統、石膏或廢渣處理系統的防塵問題。石灰石粉倉要有除塵器，輸送管道閥門要嚴密無洩漏。如采用濕法球磨磨制石灰石漿液的工藝，可将小于200mm的大塊石灰石料直接經過濕磨磨制成石灰石漿液，降低粉塵污染。
污染防止對策
1、提高煤的利用效率
火力發電廠中存在着三種型式的能量轉換過程：在鍋爐中煤的化學能轉變為熱能；在汽輪機中熱能轉變為機械能；在發電機中機械能轉換成電能。進行能量轉換的主要設備——鍋爐、汽輪機和發電機，被稱為火力發電廠的三大主機，而鍋爐則是三大主機中最基本的能量轉換設備。
鍋爐燃燒用的煤粉是由磨煤機将煤炭磨成的不規則的細小煤炭顆粒，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。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。從制粉系統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。總損失蟬聯小的煤粉細度稱為“經濟細度”。由此可見，對揮發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，煤粉細度可适當大些，以節省磨煤能耗，提高燃煤利用率。
2、燃燒中淨化技術
燃煤電廠潔淨煤技術是指煤炭從開發到利用全過程中，旨在減少污染排放和提高利用效率的加工、轉化、燃燒和污染控制等高新技術的總稱：燃燒中淨化技術是指燃料在燃燒過程中提高效率減少污染排放的技術，它是潔淨煤技術的重要組成部分，由五項技術組成。先進的燃燒器改進鍋爐設計，采用先進的燃燒器，以減少污染排放，提高鍋爐效率。當今已有低NO2燃燒器，其燃燒過程是燃料和空氣逐漸混合，以降低火焰溫度，從而減少NO2生成；或者調節燃料與空氣的混合比，隻提供夠燃料燃燒的氧量，而不足和氮結合生成NO2。還有噴石灰石多段燃燒器、加天然氣再燃燒器以及爐内脫硫等技術。
3、降低燃煤對大氣的污染
國家發改委主任馬凱要求，“十一五”期間，電力工業“上大壓小”要力争實現三個目标：一是确保全國關停小燃煤火電機組5000萬千瓦以上，包括關停燃油機組700萬千瓦至1000萬千瓦，各地根據實際情況力争超額完成；二是通過關停小火電機組，要形成節約能源5000萬噸标準煤以上、減少二氧化硫160萬噸以上的能力；三是建成一批大型高效環保機組和其它清潔能源、可再生能源發電機組。
“電力工業是節能降耗和污染物減排的重點領域。”國家發改委能源局局長趙小平說，與發達國家相比，我國電力工業差距明顯。一是能源利用效率低，拿發電來說，發達國家每千瓦時供電煤耗平均為335克，我國2005年是370克；二是廠用電率(發電廠電力生産過程中所必需的自用電量占發電量的百分比)高，發達國家的水平是4%，我們是5.87%；三是我國電網線損大，“九五”末期的線損是7.81%，而世界平均水平是6%；四是電力污染排放重，2005年電力行業排放二氧化硫占全國排放總量的53%。
“以上數字表明，我國電力工業結構不合理、增長方式粗放的問題比較突出，特别是能耗高、污染重的小火電機組比重偏大，不利于提高能源利用效率和保護生态環境。”趙小平說，因此，電力工業實施“上大壓小”，加快關停小火電機組，對于實現“十一五”能源消耗和主要污染物排放總量控制目标，建設資源節約型和環境友好型社會至關重要。
