火电厂（通常指燃煤电厂）的生产过程本质上是将燃料（主要是煤）的化学能转化为电能的过程。整个过程可以概括为以下几个主要环节：
-
燃料处理与输送：
- 原煤（通常通过铁路或船舶）运抵电厂后，首先经过破碎、筛分等预处理。
- 处理后的煤由输煤皮带系统送入巨大的储煤场或煤仓储存。
- 发电时，煤通过给煤机定量送入磨煤机，被磨成极细的煤粉（类似面粉的细度），以增加燃烧效率。
- 煤粉与预热过的空气（一次风）混合，通过管道由燃烧器喷入锅炉炉膛。
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燃烧与热能释放：
- 煤粉在锅炉炉膛内剧烈燃烧，产生高达约1400°C - 1600°C的高温火焰和烟气。
- 此过程将煤炭中蕴含的化学能转化为火焰和烟气的热能。
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热交换与水循环（锅炉系统）：
- 锅炉是一个巨大的热交换器系统。炉膛四周墙壁和内部布置着密集的管道（水冷壁）。
- 经过化学处理的除氧水（给水）由给水泵加压，首先流过锅炉尾部的省煤器进行预热。
- 预热后的水进入锅炉的汽包（自然循环锅炉）或直接进入水冷壁管道（直流锅炉）。
- 高温火焰和烟气通过辐射和对流方式，将热量传递给管道中的水。
- 水吸收热量后，在管道内沸腾，产生饱和蒸汽。
- 饱和蒸汽再经过锅炉上部的过热器进一步加热，变成高温（通常540°C - 600°C以上）、高压（通常13MPa - 28MPa以上，亚临界、超临界、超超临界机组压力更高）的过热蒸汽。高温高压蒸汽蕴含巨大的能量。
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热能 → 机械能转换（汽轮机）：
- 高温高压过热蒸汽通过主蒸汽管道被引至汽轮机。
- 蒸汽依次冲击并流过汽轮机的高压缸、中压缸（和/或低压缸）的多级叶片。
- 蒸汽膨胀做功，其热能和压力能转化为推动汽轮机转子高速旋转的机械能。
- 做功后的乏汽压力和温度大大降低，最终进入凝汽器。
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机械能 → 电能转换（发电机）：
- 汽轮机转子与发电机转子（励磁转子）同轴连接。
- 汽轮机带动发电机转子以额定转速（通常为3000转/分钟，50Hz系统）高速旋转。
- 发电机转子绕组通入直流电产生旋转磁场。
- 旋转磁场切割发电机定子（静止部分）的绕组线圈，根据电磁感应原理，在定子线圈中产生强大的交流电流（电能）。
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乏汽冷凝与水循环（凝汽器与给水系统）：
- 做完功的低温低压乏汽进入凝汽器。凝汽器内部有大量的冷却水管（通常由循环水冷却）。
- 乏汽遇到冰冷的冷却水管表面迅速冷凝成水，释放的潜热被循环水带走（冷却塔或直流冷却系统排走热量）。
- 凝结水由凝结水泵抽出。
- 凝结水经过低压加热器（利用汽轮机抽汽加热）、除氧器（去除溶解氧，防止腐蚀）后，再由给水泵升压，送入锅炉的高压加热器（利用更高压力的汽轮机抽汽加热），最后回到省煤器，重新进入锅炉受热、蒸发、过热，完成汽水循环。
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烟气净化与排放（环保系统）：
- 燃烧产生的烟气中含有烟尘、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOx)等污染物。
- 烟气离开锅炉后，依次通过：
- 脱硝装置（如SCR或SNCR）：向烟气中喷入还原剂（如氨水、尿素），在催化剂作用下将NOx还原成无害的氮气(N₂)和水(H₂O)。
- 除尘器（多为电除尘器或布袋除尘器）：利用静电力或过滤作用，去除烟气中的绝大部分烟尘（飞灰）。
- 脱硫装置（主流为湿法脱硫，如石灰石-石膏法）：让烟气与石灰石浆液充分接触反应，去除其中的SO₂，生成副产品石膏。
- 经过深度净化达到环保标准的烟气，通过烟囱排入大气。现代烟囱排出的大多是白色水蒸气（“白烟”主要是水汽凝结）。
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灰渣处理：
- 炉膛底部燃烧后残留的较大颗粒形成炉底渣，由除渣系统排出。
- 烟气中大部分被除尘器捕捉下来的细灰称为飞灰（粉煤灰）。
- 脱硫过程中产生的脱硫副产品（如石膏）。
- 这些灰渣通常通过密封管道或车辆运送至灰场储存或进行综合利用（如制砖、水泥掺合料、筑路等）。
总结流程图：
燃料煤 → 预处理 → 磨煤成粉 → 喷入锅炉 → 燃烧（化学能 → 热能）
↓
锅炉内水管 → 水变成高温高压蒸汽（热能传递给水/汽）
↓
高温高压蒸汽 → 冲击汽轮机叶片 → 汽轮机旋转（热能 → 机械能）
↓
汽轮机带动发电机转子旋转 → 定子线圈产生电流（机械能 → 电能）
↓
输出 → 升压变压器 → 电网
↓
乏汽 → 凝汽器（冷凝成水）→ 凝结水泵 → ...
↑
循环水冷却 ← 冷却塔/河海（排放废热） ↑
↑
... → 低压加热器 → 除氧器 → 给水泵 → 高压加热器 → 锅炉省煤器 （汽水循环）
↑
（抽汽加热）← ← ← 汽轮机中间级 ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ← ←烟气 → 脱硝 → 除尘 → 脱硫 → 达标 → 烟囱排放
↓ ↓ ↓
污染物处理 飞灰 脱硫副产品
↓ ↓
灰渣处理与利用火电厂正是通过这一系列复杂且精密的工程过程，实现了从化石燃料到清洁电能的转换。现代大型火电厂非常注重提高效率和降低排放（污染物、二氧化碳）。
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