汽轮机热力系统主要包括主蒸汽和再热蒸汽系统、循环冷却水系统、凝结水和给水回热加热系统，与之相辅的还有疏水系统、轴封系统等。汽轮机的热力系统由热交换器、水泵、阀门等设备及把它们连接起来的相应管道组成。汽轮机设计时要计算热力系统汽水流程各点的参数变化、热量转换以及热量和流量平衡状况。标明汽水流量和热量平衡的热力系统图称为汽轮机热平衡图。系统中设备的选择、容量的匹配、系统的连接和参数的选定，对电厂的效率有很大的影响，要进行优化设计，使电厂全年运行成本最低。

如图所示，从锅炉过热器送来的新蒸汽经过主汽阀、调节汽阀和汽轮机的蒸汽室，进入高压缸做功。从高压缸排出的蒸汽送回锅炉再热器中进行再热，再热后的蒸汽送回汽轮机的中压缸做功。从中压缸排出的蒸汽，一部分进入给水泵汽轮机用以驱动给水泵，其余的蒸汽进入分流低压缸做功后从两个排汽口排入凝汽器。

用大量的循环冷却水流过凝汽器，使排汽冷凝成凝结水，以建立和维持汽轮机末端的真空。

汽轮机热力系统中利用汽轮机抽汽加热锅炉给水的组合设施。凝结水由凝结水泵抽出经轴封加热器，流过串联的多级低压加热器，再送入除氧器中加热除去溶解的气体，然后由升压泵送入给水泵升压成为给水，再经多级高压加热器送回锅炉。给水回热加热的意义在于使部分工质的汽化潜热重新在循环中得到利用，减少工质冷源损失，提高循环热效率。理论上，蒸汽初温为500～600℃下，采用无穷多级回热级数，可使循环效率由不回热加热的朗肯循环理想效率40%～45%（考虑发电厂各项损失，朗肯循环实际效率只能达25%～35%），提高到接近卡诺循环效率61%～66%的水平。实际应用上，由于给水回热加热受温度的限制，抽汽份额一般不超过30%～40%，回热效率的提高因而也受到限制，提高的幅度一般随新蒸汽参数的提高而增加，亚临界压力机组可相对提高15%～16%。总之，回热加热的效果取决于系统参数选择和系统的构成。给水回热最终温度（给水温度）、回热加热级数、加热级焓升以及回热抽汽压力是回热系统设计中的重要参数。

级（含单级）回热系统热力学上最有利的给水温度为：

式中、分别为锅炉饱和水和凝结水焓。但设计上最经济的给水温度则应由包括回热加热器及锅炉等整套设备的投资费用和运行费用在内的整体经济性来决定。即在保证系统工作方式最简单的条件下，电厂运行经济性的提高足以补偿和超过增加的设备费用。一般来说，设计上最经济的给水温度较热力学最有利给水温度低20～30℃，等于锅炉压力下饱和温度的65%～75%。

给水温度一定时，回热级数越多循环效率越高，但设备投资增加，系统更趋复杂，并且效率增长幅度随着级数的增加而逐渐减少。回热级数应由综合技术经济比较优化确定。大功率汽轮机组一般配置7～8级加热器。据理论推导，各加热级按等焓升分配能获得最高热效率。实际系统复杂多样，焓升分配都为近似解。回热抽汽压力都是非调整的。回热系统中的加热装置一般有高压加热器、低压加热器、除氧器、蒸汽冷却器、疏水冷却器、轴封加热器及抽汽加热器等，其热源为汽轮机抽汽、阀杆和轴封抽汽及射汽式抽气器排汽等（见图）。

亚临界一次中间再热300兆瓦汽轮机典型热力系统简图（蒸汽、水）

从汽轮机高、中、低压缸抽出分别用于加热凝结水和给水的抽汽，冷凝后形成的疏水要从加热器中引出。回热系统中疏水的连接方式主要有疏水泵连接和疏水逐级自流连接。疏水泵连接方式将疏水直接由泵送到凝结水或给水管道中，有利于提高机组热经济性，但每级加热器都要配置疏水泵，系统复杂，投资增加，仅在系统中局部采用。疏水逐级自流连接方式利用加热器汽侧压力差使疏水依次从压力较高的加热器逐级进入压力较低的加热器，最后进入除氧器和凝汽器，分别与给水和凝结水混合，一同经加热器送回锅炉。疏水逐级自流的系统简单，运行可靠，在电厂热力系统中广泛采用。蒸汽流经的各处，特别在启动过程中，往往会积存由蒸汽冷凝形成的疏水，这些积水应通过疏水系统及时疏出，以免造成危害。被污染的疏水经扩容回收热量后排入地沟，清洁的疏水排入除氧器或凝汽器。