火电厂是电能生产的重要组成部分。20世纪以后，由于热力学理论的发展、耐热合金钢材料和结构的改进以及汽轮发电机制造技术的进步，发电机的单机容量不断增大。

火电厂按燃料类别可分为燃煤、燃油和燃气火电厂等。按功能分为发电厂和热电厂。发电厂只生产并供给用户以电能；而热电厂除生产并供给用户电能外，还供应热能。按服务规模可分为区域性火电厂、地方性火电厂和列车电站等。区域性火电厂装机容量较大，一般建造在燃料基地如大型煤矿附近，这类电厂又称为坑口电厂，其电能通过长距离的输电线路供给用户。地方性火电厂多建造在负荷中心，需经长距离运进燃料，生产的电能供给比较集中的用户。火电厂按蒸汽压力还分为低压电厂（1.2～15标准大气压）、中压电厂（20～40标准大气压）、高压电厂（60～100标准大气压）、超高压电厂（120～140标准大气压）、亚临界压力电厂（160～180标准大气压）和超临界压力电厂（226标准大气压）。

火电厂的主要特点是：与相同容量水电站相比，建设工期短，工程造价低，投资回收快，厂址选择比较灵活。火电厂的主要缺点是对环境有一定程度的污染。采取的环境保护措施主要有：采用高效电除尘装置和脱硫措施，综合利用粉煤灰技术，采用循环冷却方式以保护水源等。

现代化的火电厂是一个庞大而复杂的生产电能与热能的工厂，主要由5个系统组成：①燃料系统，完成燃料输送、储存、制备的系统。燃煤火电厂备有卸煤设施、煤场、上煤设施、煤仓、给煤机、磨煤机等设备；燃油火电厂备有油罐、加热器、油泵、输油管道等设备；燃气火电厂备有配气站（总站、分站）、天然气加热器等。②燃烧系统，完成燃料燃烧过程，使燃料化学能转化为蒸汽热能的系统。主要有燃烧器、炉膛、送风机、引风机、除尘器、除灰设备等。③汽水系统，完成蒸汽热能转化为机械能的系统。主要有锅炉的汽水部分、汽轮机及其辅助设备，如凝汽器、除氧器、回水加热器、给水泵、循环水泵、冷却设备等。④电系统，完成机械能转化为电能的系统。主要有发电机、主变压器、电抗器、互感器、断路器、隔离开关、母线等（图1）。⑤保护与控制系统，完成生产过程中的参数测量和自动化监控操作的系统，以及继电保护系统。

图1 火电厂的电系统示意图

在上述系统的所有设备中，最主要的设备是锅炉、汽轮机和发电机，它们安装在发电厂的主厂房内。主变压器和配电设备一般安装在独立的建筑物内和户外；其他辅助设备如给水系统、供水设备、水处理设备、除尘设备、燃料储运设备等，有的安装在主厂房内，有的则安装在辅助建筑中或在露天场地。

火电厂生产电能的流程如图2所示（以燃煤电厂为例），其生产过程是：将进厂的原煤经碎煤机破碎、磨煤机磨成煤粉，用热风吹送，喷入锅炉炉膛。煤粉燃烧生成的高温烟气，首先加热炉膛内的水冷壁管与过热器管，然后经过烟道内的再热器、省煤器和空气预热器而进入除尘器，在消除烟气中的飞灰之后，通过烟囱排入大气。

图2 燃煤电厂流程图

水在锅炉炉膛内生成饱和蒸汽，通过过热器时，继续被烟气加热而变为过热蒸汽，经主蒸汽管送入汽轮机，并在汽轮机内膨胀做功后，进入凝汽器凝结成水。燃油火电厂、燃气火电厂的总体布置与燃煤火电厂的大体相同，主要是燃料系统更为简单，但对喷油嘴的结构要求高，必须使油雾良好，且便于调节。

火电厂由大量各种各样的机械装置和电工设备所构成。为了保证炉、机、电等主要设备及各系统的辅助设备的安全经济运行，除装设各种保护和控制装置外，还要严格执行一系列运行规程和规章制度。

火电厂的运行主要包括启动和停机运行、经济运行、故障与对策。火电厂运行的基本要求是保证安全性、经济性和电能的质量。

火电厂如不能安全运行，就会造成人身伤亡、设备损坏等事故，而且不能连续向用户供电，将酿成重大经济损失。保证安全运行的基本要求是：①设备制造、安装、检修的质量要优良。②遵守调度指令要求，严格进行操作。③监视和记录各项运行参数，尽早发现运行偏差和异常现象，并及时排除故障。④定期测试各项保护装置，以确保其动作准确、可靠。

火电厂的运行费用主要是燃料费。保证火电厂经济性运行的具体措施是：滑参数运行，缩短启动、停机时间；加强燃料管理和运行管理；减少能量损失；维持各机组在最佳综合经济效益的工况下运行。

除连续稳定运行外，还要保证频率数，电压波动，以及电压谐波等参数不超过规定值。

为了保证火电厂的安全经济运行，保护与控制必须装备完善的保护控制装置和系统。基本的保护方式有以下3种：①联锁保护。当某一设备或工况出现异常现象时，相关联的设备联动跳闸，切除有故障的设备或系统、备用的设备或系统立即投入运行。②继电器组成的保护。以热工参量和电气参量的限值，以及设备元件的条件联系为动作判据，采用各种继电器组成保护回路，对某一设备或系统进行保护。③固定的保护装置。有机械的、电动的保护装置，如锅炉的安全门、汽轮机的危急保安器、电机的过电压保护器等。

火电厂的基本控制方式有以下3种：①就地控制。锅炉、汽轮机、发电机及辅助设备就地单独进行控制。②集中控制。将锅炉、汽轮机、发电机联系起来进行集中控制。如大型电厂采用的机、炉、电单元的集中控制。③综合自动控制。将电厂的整个生产过程作为一个有机整体进行控制，以实现全盘自动化。

现代化火电厂多采用程序控制，以提高自动化水平。随着计算机应用的日益扩大，特别是微机及微处理器的发展，现代火电厂的自动化已实现以小型机、微机和微处理器为基础的分层综合控制方式。

燃料中的热能转换为电能的百分比，称为火电厂效率。2000年底，火电厂的净燃煤率已由4.47克/（千瓦·时）降到了3.92克/（千瓦·时）。燃油和燃气电厂的效率一般较高，如1985年苏联建成的世界上最大燃气电厂苏尔古特第二火电厂，其锅炉热效率高达94.6%，全厂综合效率远比燃煤电厂的40%高。

电机组容量愈大事故率就会愈大，事故率增大是因为参数高、物质流和能量流增大、信息流增多以及其他因素所引起。随着科技进步和自动化技术的完善，机组的可靠性会有所提高。