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火电厂的辅助生产系统主要有供水、输煤、除灰、水处理、厂用电、仪表和控制等系统。
1 供水系统
火电厂生产过程需要使用大量的水，其中用于在凝汽器中冷却汽机排汽的用水约占95％左右。此外，还需提供各种冷却器用水、消防用水、除灰渣用水及生活用水等。供水系统的任务就是提供火电厂生产和生活用水。 常用的供水系统有直流式和循环式两种。
2 直流供水系统
在直流供水系统（如图所示）中，冷却水直接自水源取入，经过凝汽器冷却排汽后再排入水源下游。
当发电厂附近有流量相当大的河流或海洋作为供水水源时，可采用直流供水系统。直流供水系统的排水温度约比进水温度高10℃左右。循环水泵通常安装在岸边水泵房中。 直流供水系统比较简单，提供的冷却水温较低，冷却效果较好；但需从河流中取用的水量很大。凝汽器所需冷却水量一般为汽机排汽量的50～60倍。一台600MW汽轮发电机组的冷却水量可达6万～8万t/h。我国华北、东北、西北地区的大多数河流流量都较小，难以满足大容量电厂直流式供水的需要。
3 循环供水系统和冷却设备
在循环供水系统中，冷却水在凝汽器中吸热后进入冷却设备，将热量传给空气，使自身温度降低；水冷却后又由循环水泵再送入凝汽器中重复使用。此时，仅需从江河水源中抽取少量的水，以补充在循环过程中损失的水量。当电厂所在地区的水源不能满足直流供水的要求时，可采用循环式供水系统。 循环供水系统中的冷却水温度高于同一地区的江河水温度，冷却效果较直流供水系统有所降低，因此，凝汽器中的真空及发电效率要稍低一些。
循环供水系统中常用的冷却设备有喷水池和冷却塔两种。
（1）喷水池 需要冷却的水先进入喷水池，再经喷管喷成细水滴，依靠自然风的流动将细水滴冷却。喷水池造价低，耗用钢材很少，但闷热无风时冷却效果很差，风太大则损失水量较多。此外，喷水池占地面积较大，故只适用于小型电厂。
（2）冷却塔
冷却塔包括塔身、淋水装置及水池等（如图所示）。空气从塔身下部进入，向上流动；需要冷却的水由淋水装置上部送入，向下流动，与空气进行对流换热。
淋水装置是由许多木板条或石棉水泥板条组成的，其作用是增加水和空气的接触面积并延长其接触时间，以保证对流换热效果。
按照空气在塔身内流动动力的不同，冷却塔有两种形式。 
1）自然通风冷却塔 依靠塔身内热空气与塔外冷空气的密度差所形成的自然抽力进行流动。为了获得足够的自然抽力，塔身往往较高，可达70～100m；同时，为了减小流动阻力，塔身常做成双曲线型。
2）机力通风冷却塔 在塔的上部装设风机，产生抽吸作用，使空气强制流动，如图所示。由于空气强迫流动，可保持较高流速，冷却效率高，塔的体积和高度可减小，占地面积减少。但塔的高度降低可能使排出的湿空气和水分在厂区附近聚集，对环境产生不利影响。
4 空冷系统
在一些严重缺水的地区，有时连循环式供水系统所需的补充水也不能保证供应，在这种情况下，如果必须建设火电厂（如煤源十分丰富）时，可以采用空气冷却凝汽系统（或称干塔冷却系统），即利用空气代替冷却水对汽机排汽进行冷却。空冷与水冷比较，可减少发电厂补充水量的75％，一台200MW机组每小时可节水600t。 最简单的空冷系统是直接空冷系统，它由排汽管、空冷凝汽器、风机和凝结水泵等组成，如图所示。
空冷凝汽器由许多并联的带翅散热片钢管作为冷却元件，由风机强制通风进行散热，汽轮机排汽直接在冷却元件内被冷却成凝结水。 图5.5 空冷凝汽系统 为了减少汽机排汽管压力损失，空冷系统的排汽管直径很大，如美国330MW直接空冷机组的排汽总管直径为5.49m，分管直径为4.12m。
5 输煤系统
火电厂是消耗燃料的大用户，尤其当燃用发热量较低的煤时，每天所消耗的煤量可达数千吨至上万吨。表5.1给出了不同参数、不同容量的火电厂，在燃用中等发热量煤时的大致耗煤量。
表1 各种容量电厂的耗煤量
由表可知，火电厂的燃料供应任务是十分繁重的。为此，火电厂设有专门的燃料运输系统，主要用于受卸、储存、厂内运输和预处理燃料。燃煤电厂的燃料运输系统主要由卸煤机械与受煤装置、储煤场与煤场机械、输煤皮带、筛分破碎机等设备组成。
6 卸煤机械和受煤装置
卸煤机械用于将煤从运输工具中卸除下来，受煤装置则用于接受和转运卸下的煤。卸煤机械和受煤装置有多种类型，两者应合理配合，对其总的要求是卸煤速度快，卸煤彻底干净，不损伤运煤工具。 常用的卸煤方式有以下几种：
（1）带底开门的运煤车 运煤车厢到达卸煤地点后，底部车门自动打开，煤从开口处自动流入车厢两侧的卸煤沟内。该种卸煤方式可以多节车厢同时卸煤，卸煤的机械化程度和效率均较高，可用于大、中等容量电厂，但需采用供电厂运煤专用的底开门车。
（2）螺旋卸煤装置 它利用螺旋体的转动将煤从车厢中推出。卸煤时，将螺旋叶片插入煤中，靠螺旋叶片的旋转对煤施加推力，将煤从车厢两侧推出。与螺旋卸煤机配合的受煤装置多采用“栈台＋地槽”受煤装置，煤被卸下后堆放在栈台两侧的地槽内，然后再转运到锅炉房或储煤场上。这种卸煤方式比较简单，多用于中容量电厂，如图所示。 
图 螺旋卸煤机和翻车机
（3）翻车机 载煤列车进入卸车线后，由重车牵引机构将车厢逐节牵引至翻车机中，借专用机构将车厢卡紧；翻车机带动车厢旋转约170°，将煤倾倒于下部受煤斗中，然后再将车厢恢复原位，然后由空车牵引机构拖出翻车机。 目前，翻车机是卸煤机械中机械化程度最高、卸煤速度最快的设备，每台卸煤能力为500～1500t/h，多用于大容量电厂。翻车机的外貌如图所示。
图 翻车机外观
与翻车机相配合的受煤装置是受煤斗，它布置于翻车机的下部，煤倒入受煤斗后，通过传送皮带将煤输送到锅炉房或储煤场上。 此外，还可采用不解列专用列车运煤。这种列车的各个车厢之间采用回转式挂钩，到电厂后不解列，各个（有时两个）车厢依次进入翻车机，在两个回转接钩之间旋转翻卸，卸完后开出电厂。 距煤矿较近的矿口电厂可采用皮带运煤，即用输煤皮带将煤直接运到电厂，不需要卸煤设备，系统较简单。 近年来，有的地方还采用管道水力输煤。先将煤在煤矿磨碎，与水混成水煤浆，用泵经长距离管道送到电厂，然后经脱水后供锅炉燃用。
7 储煤场与煤场设施
为了保证在煤的运输暂时中断时，火电厂仍能在一定时间内继续发电，以提高电能生产的可靠性，火电厂应根据距离煤矿的远近以及交通的可靠程度，储存一定数量的煤作为备用燃料。经国家铁路干线供煤的电厂，储煤场的容量应为全厂所有锅炉在最大蒸发量下15～20天的耗煤量。 煤场设施一般包括：由卸煤线、空车停放线和调车线等在内组成的共2～5km（中等容量电厂）或10～25km（大容量电厂）的铁路，门型抓煤机，轮斗式联合堆取煤机，悬臂皮带存煤机和其他辅助机械（如铲运机和推煤机），以及各种建筑和储煤场地等。
图 轮斗式联合堆取煤机
8 输煤设备
输煤设备用于承担原煤的厂内运输任务，它把厂外来煤由受煤装置或储煤场，转运到锅炉房的原煤斗中。输煤设备主要包括皮带运输机、给煤机（从煤斗向皮带供煤）、电磁分离器、木屑分离器和计量装置等。 皮带运输机的组成和工作原理如图所示。
输煤皮带
橡胶皮带张紧在两个滚筒之间，依靠皮带与滚筒之间的摩擦力产生运动，使煤从皮带的一端输送至另一端。在皮带下方装有托辊以承受煤的重量。
为了保证输煤的可靠性，大型电厂一般设双路输煤皮带，每路皮带的输煤能力一般为全厂最大耗煤量的150％。 电磁分离器利用电磁原理来清除原煤中的铁件及其他磁性物质，以确保碎煤机和输煤皮带的安全运行。 木屑分离器用于清除煤中的木屑、木片、破布、棉丝等不易磨细的杂物，以防止在输送和磨制过程中发生堵塞事故。 计量装置用于称量厂外来煤数量，以及进入锅炉房的煤量，以便进行经济核算。常用的计量装置有轨道衡和电子皮带秤等。
9 筛分破碎设备
运到发电厂的煤大多是没有经过分级处理的原煤，其中夹杂着一些大块煤及其他杂物，而磨煤机在磨煤时对原煤尺寸有一定要求（一般应不大于30mm）。因此，煤在进入磨煤机之前需进行破碎，故输煤系统中装有碎煤机。 为了减轻碎煤机的工作负担，使其能更有效地工作，在碎煤机前一般装有煤筛，它将小块煤分出来，并直接送往锅炉房；不能通过煤筛的大块煤才进入碎煤机，被破碎后再输送到锅炉房。 电厂输煤系统的基本工艺流程如图所示。
输煤系统基本工艺流程
10 输煤系统的集中控制和自动化
国外大容量电厂已实现了输煤系统的集中控制和自动化，一般在输煤系统的集中控制室里进行操作，就可控制卸煤和输煤系统的运行。例如，用无线电信号或气动机构控制底开门车自动卸煤，翻车机自动翻车卸煤，煤场存、取煤机械的遥控和自动化，以及锅炉上煤皮带的自动化等。无卸煤工作时不需专人值班，由电厂单元控制室值班人员遥控。
11 除灰系统
煤燃烧后会生成大量的灰渣。通常把锅炉炉膛下部排出的大颗粒灰称为炉渣或大灰，它一般是定期排放的；而由除尘器下部排出的细颗粒灰称为飞灰或细灰，它一般是连续排出的。 大型燃煤电厂的灰渣排放量很大。
例如一座1000MW容量的电厂，燃用中等热值的煤时，每昼夜燃煤量约为12000t左右。按灰分含量为20％计算，每昼夜的灰渣生成量约2400t。因此，排出燃烧生成的灰渣是火电厂工作中的重要任务，除灰系统是火电厂的重要辅助生产系统。 除灰系统用于排除燃烧生成的灰渣，并将其运送到电厂之外。按排除灰渣的方式不同，除灰系统可分为机械除灰、水力除灰和气力除灰三种类型。机械除灰一般用于小容量锅炉，气力除灰多用于缺水地区或飞灰需要综合利用的场合，一般发电厂多采用水力除灰方式。
12 水力除灰
如图所示为一般火电厂采用的水力除灰系统基本流程。
水力除灰系统基本流程
由锅炉炉膛排出的炉渣先落入下部的除渣斗，用淋洒喷嘴喷出的水将其浇灭并冷却；待炉渣堆积到一定数量后，打开灰渣门，并开启激流喷嘴，将渣排出并经碎渣机破碎后，进入冲渣沟中；渣沟沿途每隔一定距离设置有激流喷嘴，将渣冲至灰渣泵房，由灰渣泵升压后，经输渣管送到储灰场。 由除尘器除下的飞灰先进入冲灰器，被冲灰水排入冲灰沟，在激流喷嘴的作用下被排至灰浆泵房，由灰浆泵升压后，经输灰管送往储灰场。 炉渣和飞灰可单独设置系统排送，也可将炉渣和飞灰用同一系统排送。当电厂附近不能修建储灰场，需将灰渣送到远离电厂的地方时，先用灰渣泵将灰渣送至厂区附近的沉灰池沉淀，然后用抓灰机将沉淀的灰渣抓出，装船或用火车运走。
13 气力除灰
在缺水地区或由于综合利用的原因需要干灰时，可采用气力除灰系统，即将除尘器除下的飞灰以干态进行收集和输送。 正压及负压气力除灰系统的基本流程如图所示。
正压气力除灰系统基本流程
负压气力除灰系统基本流程
上述两种气力除灰系统均需在灰的使用地点安装分离器，将灰从输送气流中分离出来。 水力除灰比较简单方便，但随着粉煤灰综合利用技术的发展，采用干式气力除灰将越来越多。目前我国火力发电厂的除灰系统大多数采用水力除灰，欧美等国家绝大部分都采用气力除灰，特别是美国，为了方便煤粉的综合利用，几乎全部采用气力除灰。
14 煤灰综合利用
对煤灰进行综合利用不仅能变废为利，还可减少储灰场占地面积和除灰费用（水力除灰费用一般为2～5元/t），我国不少地方已逐步开展这方面的工作。利用的途径主要是： ①做混凝土掺和料（用于大坝、桥梁、构件等）； ②制砖和大型砌块； ③烧陶粒； ④做粉煤灰水泥； ⑤铺路、垫基、填坑（填海）及工业上其他用途； ⑥农业利用（改良土壤及增加肥效等）。
15 水处理系统
为了保证蒸汽品质，锅炉在运行中要进行排污，会损失一部分水；各种热力设备和汽水管道在运行中总有汽水泄漏和消耗，也会损失一些汽水，因此必须不断向汽水系统补充水。凝汽式电厂的补水率（补充水量占锅炉蒸发量的百分数）一般为2％～5％，热电厂由于供热时回水损失较大，补水率可达30％。
16 天然水中的杂质及危害
火电厂使用的水源多为江河、深井及湖泊来的天然水。水是一种溶解力很强的溶剂，能溶解大气中、地表面和地下岩层里的许多物质，还会与一些不溶于水的物质混杂在一起，使天然水中含有泥沙、有机物、胶体物等杂质，这些杂质大致可分为三类。
（1）悬浮物质 天然水中的悬浮物质主要是泥土、砂粒和动植物腐败后生成的有机物等不溶性杂质，常以10-4 mm左右的颗粒悬浮于水中，构成了天然水的浑浊度和色度。
（2）胶体物质 胶体是分子和离子的集合体，粒径在10-4 mm以下。天然水中的胶体，一类是硅、铁、铝等矿物质胶体，另一类是由动植物腐败后形成的有机胶体。
（3）溶解物质 水中溶解的物质主要是气体和矿物质的盐类，它们都以分子或离子状态存在于水中，粒径在10-8 mm以下。水中溶解的气体都以分子状态存在，能够引起锅炉腐蚀的有害气体主要是氧和二氧化碳。水中溶解的盐类都以离子状态存在，它们是由于地层中矿物质溶解而来的，主要有钠、钾、钙、镁盐等。 水中的杂质带进锅炉，会在锅炉受热管内结垢或沉积，影响传热，增加煤耗，促进腐蚀，严重时会造成爆管事故；如果蒸汽中携带有盐类物质，就会在汽轮机喷管、叶片上沉积，减小蒸汽流过的面积，影响汽机出力和效率，严重时会造成叶片断裂事故；有些气体如二氧化碳和氧，还会腐蚀受热管和其他热力设备。 因此，补充进入热力系统的水必须经过处理，其目的是除去上述各种杂质，防止热力系统内部产生腐蚀，防止热交换表面结垢和形成沉积物，维持高纯度的蒸汽品质，以保证电厂的安全和经济运行
17 水质的主要指标
为了保证热力设备运行的安全性和经济性，必须对进入热力系统的补充水进行处理，使水中的杂质含量小于规定范围。 衡量水质好坏的主要指标有以下几种：
（1）硬度 即水中钙、镁离子的总含量。水的硬度越高，受热管结垢越快。
（2）碱度 表示水中弱酸盐类的总和。这些盐类在水溶液中都呈碱性，所以统称碱度。炉水碱度控制不当，会造成设备腐蚀、脆化和蒸汽携带盐类。
（3）含盐量 溶于水中的各种盐类的总含量。各种类型锅炉都有其含盐量的允许极限，给水或炉水含盐量超出标准，就会使蒸汽品质恶化。
（4）pH值 常用pH值来表示水的酸、碱性。pH值越小，溶液酸性越强。pH值为7时，水为中性；大于7时，为碱性；小于7时，为酸性。通常保持炉水pH值为8～10，使呈碱性，以防止受热管和热力设备腐蚀。
（5）耗氧量 水中有机物质能与氧化合，通常以其所消耗的氧量作为测量有机物质含量的指标。有机物质随给水进入锅炉内，可能改变垢的组成，甚至受热分解出腐蚀性物质而造成汽轮机腐蚀。
18 水处理方式
（1）补充水处理 天然水首先经过凝聚、澄清、过滤等过程，除去水中的泥沙、有机物和胶体物，成为清水（又称为生水）；然后通过化学的方法，去除水中溶解的盐类物质。
化学处理是利用化学物质去除水中的溶解盐。根据处理的深度不同，可分为软化处理和除盐处理两种方式。软化处理只除去水中的钙、镁盐类，使水的硬度降低，以避免锅炉受热管形成水垢；除盐处理是利用阴、阳离子交换树脂除去水中的各种盐类，使水成为基本上不含任何盐类的纯水。 电厂补充水处理方式的选择，往往以锅炉的蒸汽参数作为主要依据。参数越高，对水质的要求也越高。中温中压锅炉可使用软化水作为补充水，并辅以降低碱度的措施，必要时才采用除盐水；高温高压以上锅炉则普遍采用除盐水作为补充水。除盐处理系统的主要设备和基本流程如图所示。
除盐系统原理流程图
生水先进入阳离子交换器，初步除去水中的阳离子，再进入阴离子交换器除去水中的阴离子。由于在交换过程中会分解出CO2 气体，故设有除气器加以排除。为了保证补充水的品质，一般还设有混合床交换器，内装阴、阳离子交换树脂，以进一步除去水中的阴、阳离子。
（2）凝结水处理 直流锅炉和亚临界参数锅炉对水质的要求特别高，而在凝汽器内又很难消除冷却水漏入凝结水的现象，因此，除补充水外，对凝结水也需进行处理，一般主要采用过滤和除盐的方法去除凝结水的杂质和盐类物质。 凝结水处理装置一般布置在凝结水泵出口处，如图所示为凝结水处理装置在热力系统中的布置。
凝结水处理系统
（3）汽水系统的防腐 钢铁在潮湿的空气中会生锈。汽水系统中所用的钢铁金属材质，在停用中如果不进行保护，或在运行中对水质控制不当，都会发生腐蚀。为此，运行锅炉要严格控制给水中的溶解氧，一般都采用热力除氧器除氧，并辅以化学除氧（如加联胺）。锅炉启动前的化学清洗和运行炉的酸洗，都是防腐的有效措施之一。 凝汽器泄漏对运行锅炉的威胁也很大，往往是锅炉腐蚀的起因，必须采取有效措施尽量加以消除。
19 仪表和控制
为了观测和控制电厂设备的运行情况，分析和统计生产状况及各项指标，保证电厂的安全经济运行，提高劳动生产率，减轻运行人员的劳动强度，电厂内装有各种类型的测量仪表、自动调节装置及控制保护设备。
20 仪表
（1）仪表的分类
按仪表的测量对象不同，可分为热工仪表和电工仪表，分别用于测量热机设备的参数和电气设备的参数。 按仪表的功能不同，可分为和累积式仪表。 指示仪表用来指示设备的运行参数，作为运行操作的依据。例如，压力表、温度表、流量表、电压表、电流表、周率表等。 记录式仪表用来记录重要参数，分析运行情况和事故原因。例如，记录式压力表、温度表、功率表等。 累积式仪表用来计算一定时间内生产或耗用的电量、水量或油量等。例如，电度表、水表、油量计等。 按仪表的精度不同，可分为0.2级、0.5级、1.5级、2.5级等，各级的数值代表仪表的指示误差分别为0.2％、0.5％、1.5％、2.5％。 火电厂运行控制表盘上的仪表精度一般为1.5～2.5级，而在实验室内作为校验用的标准仪表的精度一般为0.5级。 （2）对仪表的要求 仪表应灵敏（反应快），准确（测量误差在规定范围以内），可靠（性能稳定，使用寿命长）。为了达到上述要求，除合理选用仪表类型外，还应注意正确安装，定期检修和校验。 21 热工自动调节装置 对于大型机组，提高蒸汽参数是提高电厂效率、降低发电成本的主要途径，而能否保证电厂安全、经济地持续发电和供电，则在很大程度上取决于自动调节的质量。 热工自动调节的对象包括锅炉、汽轮机及其辅助设备和系统。火电厂一般都装有锅炉的汽包水位、汽压、汽温、炉膛负压、燃烧系统、制粉系统以及除氧器压力等自动调节装置。汽轮机的自动调节系统则主要是调速保安装置和系统。 热工自动调节装置的正常投入使用，不仅要求装置本身准确可靠，还要求被调节的主机和辅助设备均处于良好状态。因此，热工自动调节装置的利用率是衡量电厂运行管理水平的一项综合指标。一般锅炉的热工自动调节装置如能正常投入使用，锅炉热效率可提高1％。 近年来，我国新建电厂普遍采用数字调节仪表和DCS控制系统。 | 
