電廠汽輪機做功後的乏汽，需經汽輪機凝汽設備冷卻為凝結水，凝結水泵將凝水送入回熱系統，對水進行回熱利用並循環加熱。按冷卻方式，冷卻系統可以分為溼式冷卻系統(水冷系統)和乾式冷卻系統(空氣冷卻系統)兩大類。
溼冷（水冷）：
溼式冷卻系統即水冷系統，有開式冷卻系統和閉式冷卻系統兩種。
溼式-開式冷卻系統：
以江、河、湖、海和水庫的水作為冷卻水的供水系統。水資源充沛的地區多采用開式冷卻系統。河水經循環水泵抽入凝汽器中作為冷卻水對汽輪機排汽進行凝結，冷卻水吸收熱量後直接排放入河水中。
缺點：夏季高溫期，排水溫度較高，對環境產生熱汙染，生態平衡易受到破壞。
溼式-閉式冷卻系統：
冷卻水在凝汽器與冷卻塔之間進行循環的冷卻方式。適用於：水資源不太充沛的地區，閉式冷卻系統應用較多。
缺點：閉式冷卻系統冷卻水的表面蒸發和排汙約佔全廠耗水量的65%以上，耗水量大，易形成和其他國民經濟部門爭水的現象；過度的耗水，導致區域性水資源供需矛盾突出；甚至使生態環境遭到永久性破壞。
乾冷（空冷）：
乾式冷卻系統即空冷系統，分為直接空冷系統和間接空冷系統兩種。
直接空冷系統：
直接空冷系統是指汽輪機的排汽直接用空氣來冷凝，空氣與蒸汽間進行熱交換。所需冷卻空氣，通常由機械通風方式供應。直接空冷所用的空冷凝汽器是由外表面鍍鋅的橢圓形鋼管外套翅片的若干個管束組成的。
汽輪機排汽通過粗大的排汽管道送到室外的空冷凝汽器內，軸流冷卻風機使空氣流過散熱器外表面，將排汽冷凝成水，凝結水再經泵送回汽輪機的回熱系統。
大型機組的空冷凝汽器通常在緊靠汽機房A列柱外側，與主廠房平行的縱向平臺上佈置若干單元組，其總長度與主廠房長度基本一致。每個單元組由按一定比例的主凝器和分凝器組成“人”字形排列結構，並在其下部設置多臺大直徑軸流風機。
直接空冷系統的特點是設備少，系統簡單，防凍性能好，佔地少，通過對風機轉速調節或投切風機可靈活調節空氣量，基建投資相對較低。不足之處是對環境風速及風向很敏感，風機群噪聲較大，廠用電略高，啟動時造成凝汽系統內真空建立的時間長，冬季運行背壓高於間冷。
間接空冷系統：
間接空冷系統分為混合式和表面式，即海勒系統與哈蒙系統。
帶噴射式（混合式）凝汽器的間接空冷系統（以下簡稱為海勒系統）：
海勒系統主要由噴射式凝汽器和空冷塔構成。系統中的中性冷卻水進入凝汽器直接與汽輪機排汽混合並將其冷凝，受熱後的冷卻水絕大部分由冷卻水循環泵送至空冷塔散熱器，經與空氣對流換熱冷卻後通過調壓水輪機將冷卻水再送至噴射式凝汽器進入下一個循環。受熱的循環冷卻水的極少部分經凝結水精處理裝置處理後送至汽輪機回熱系統。
該系統採用自然通風方式冷卻，散熱器垂直安裝在自然通風冷卻塔外圈。其優點是以微正壓的低壓水系統運行，凝汽器端差小，年平均背壓低，可以使機組在較低的背壓下運行，發電煤耗優於其它空冷方式，同時較之直接空冷系統適應不同風向大風的能力要高。缺點是設備多、系統複雜，凝結水精處理系統比較複雜，全鋁製散熱器在極端寒冷地區的防凍性能略差。
帶表面式凝汽器的間接空冷系統（以下簡稱為哈蒙系統）：
哈蒙系統由表面式凝汽器與空冷塔構成。與常規的溼冷系統基本相仿，不同之處是用表面式對流換熱的空冷塔代替混合式蒸發冷卻換熱的溼冷塔，通常用不鏽鋼管凝汽器代替銅管凝汽器，用除鹽水代替循環水，用密閉式循環冷卻水系統代替開式循環冷卻水系統。
該系統採用自然通風方式冷卻，將散熱器水平安裝在自然通風冷卻塔中。其優點是節約廠用電，設備少，冷卻水系統與汽水系統分開，兩者水質可按各自要求控制，該系統可以使機組在較低的背壓下運行，較之直接空冷系統適應不同風向大風的能力要高。缺點是空冷塔佔地大，基建投資多，系統中需進行兩次表面式換熱（汽—水，水—空氣），全廠熱效率低，冷季必須注意散熱器的防凍。
優缺點對比：
直接空冷
優點是：
冷卻效率高。取消了二次換熱所需要的冷卻水等中間冷卻介質，初始溫差大；設備少，系統簡單，基建投資較少，佔地少；系統空氣量調節靈活，冬季運行防凍性能好。可通過調整風機轉速或風機數量來調節進風量，以適應熱負荷及氣溫的變化並防止空冷器內部結冰。
缺點是：
空冷凝汽器體積比水冷凝汽器體積大的多，龐大的真空系統容易漏氣；大直徑的排汽管道加工比較困難；直接空冷大多采用強制通風，因而增加了廠用電量，同時也增加了噪聲源。
混合式間接空冷
優點是：
混合式凝汽器體積小，由於傳熱充分，傳熱端溫差較小，造價低，運行維護方便；汽輪機排汽管道短，真空系統小，保持了水冷的特點；可與中背壓汽輪機配套，煤耗率較低；為了保持循環水系統處於微正壓狀態，避免空氣滲入封閉系統，便於發現洩漏點。
缺點是：
設備多，系統複雜，佈置困難；由於採用了混合式凝汽器，系統中的冷卻水量相當於鍋爐給水的40倍，增加了水處理費用；自動控制複雜，全鋁製散熱器的防凍性能差，冷卻效果受風的影響大；循環水泵功耗較大。
表面式間接空冷
優點是：
設備少，系統比較簡單，節約廠用電；冷卻水系統與凝結水系統分開，兩者水質可按各自要求控制；散熱器在塔內通常呈傾斜佈置，帶負荷能力受大風的影響小；循環水系統處於密閉狀態，循環水泵揚程低，消耗功率少，廠用電率低，理論上該系統耗水為零。
缺點是：
冷卻水必須進行兩次熱交換，傳熱效果差；在同樣設計氣溫下，汽輪機背壓較高，導致經濟性下降；如果保證同樣的汽輪機背壓，則初始投資會相應增大；佔地面積大。
煙塔合一：
背景：20世紀80年代初，為節省較高的煙氣再熱器的投資費用、有效降低脫硫系統的運行、維護費用，德國的一些部分電廠開始嘗試利用自然通風冷卻塔排放溼法脫硫後的煙氣，以提高電廠的熱效率和改善排煙的擴散效果。“煙塔合一”技術最早起源於德國，首先在德國投入商業應用。該技術的應用，可省去GGH和煙囪。
技術特點：火電廠煙氣脫硫主要採用石灰石—石膏溼法脫硫技術，為了增加脫硫後煙氣的抬升高度，一是採用GGH，另一種方式則取消了火電廠中的煙囪，將鍋爐經除塵、脫硫後排出的煙氣，經自然通風冷卻塔內的熱空氣抬升煙氣排放到大氣中，即“煙塔合一”。其基本原理在於利用冷卻塔中的熱能來提升煙氣的排放高度。從而使煙氣排放擴散範圍更廣，擴散高度更高。
優點：
煙氣通過冷卻塔下部與冷卻塔中的水汽相混合後排放的技術，節省了煙氣再熱裝置及其相應煙道的費用。冷卻塔氣流的提升力，把淨化處理煙氣中殘留的空氣有害物排入大氣，儘管氣流溫度低，但是體積流量較大，由此總流量較大，在多數天氣情況下，都能夠達到比同等煙氣從煙囪排出的提升高度高。不設煙囪，節省了煙囪的費用。經過脫硫淨煙氣與冷卻塔氣流的混合廢氣中空氣有害物相對含量（濃度）降低了，然而空氣有害物總量與淨煙氣中的量相比保持近似不變。
缺點：
冷卻塔中或者在氣流剛離開冷卻塔時會出現強烈的空氣有害物，如二氧化硫和NOx與氣流中水蒸氣的反應，結果提前形成酸，在筒壁上形成的酸性物質會腐蝕塔筒，並在一定程度上影響循環水水質，須採取防護措施。冷卻塔噴出的水滴和氣流中的霧滴在冷卻塔附近比沒有與煙氣混合的冷卻塔氣流中的酸性大,對塔體有一定的腐蝕作用。通過冷卻塔排放煙氣時，須對煙氣進行脫氮處理。
三塔合一：
將燃煤火力發電廠中的煙囪、空冷塔和脫硫吸收塔“三塔合一”，將脫硫吸收塔布置在空冷塔的中心位置，煙氣經過脫硫吸收塔脫硫後通過空冷塔內的乾熱空氣流的包裹抬升下直接排入大氣。
2018年12月13日，陝西榆能橫山2臺100萬千瓦煤電一體化工程2號機組順利完成168小時試運行，投入試生產，標誌著國內首臺“三塔合一”超超臨界百萬千瓦機組投產發電。
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