火电厂，即火力发电厂的简称，是一种利用煤、石油、天然气等燃料产生电能的工厂。
其基本工作原理是：燃料在锅炉内燃烧以加热水分生成蒸汽，由此将燃料的化学能转换为热能。接着，蒸汽的强大压力驱动汽轮机运转，从而将热能转变为机械能。之后，汽轮机进一步带动发电机转动，进而将机械能转换为电能。
火电厂的核心组成部分主要涵盖三大设备：锅炉、汽轮机及发电机，以及与之匹配的辅助设备。以下我们将深入探究火力发电的生产过程。
1. 燃烧系统
煤通过输送带被送至锅炉室的煤斗中。煤进入磨煤机研磨成煤粉后，与预热器预热的空气混合，喷入炉内燃烧。此过程将煤的化学能转化为热能。燃烧后的烟气经过除尘器净化后，由引风机引导，通过高大的烟囱大气中。炉渣和细灰则通过灰渣泵排至灰场。
2. 汽水系统
水在锅炉内受热蒸发成蒸汽，经过热器进一步加热后，变成具有规定压力和温度的过热蒸汽，随后被送入汽轮机。蒸汽在汽轮机内不断膨胀、高速流动，推动汽轮机转子以额定转速（如每分钟3000转）旋转，将热能转化为机械能。接着，该机械能驱动与汽轮机同轴的发电机发电。
蒸汽在汽轮机内做功后，压力和温度会逐渐降低，最终从汽轮机下部成为乏汽。乏汽随后被引入凝汽器，在此被冷却水冷却并凝结成水。
凝汽器内的水被凝结水泵升压后，进入低压加热器和除氧器。在此过程中，水温得到提升并去除水中的氧气以防止设备腐蚀。随后，水经过给水泵进一步升压后进入高压加热器，并最终返回锅炉，完成水-蒸汽-水的循环。
由于在循环过程中总会有一些蒸汽和水的损失，因此需要不断向给水系统补充经过化学处理的水。
3. 电气系统
发电机产生的电的电压和电流会随其容量而异。电压通常在10至20千伏之间，电流可达数千安至20千安培。发电机产生的电一般经过主变压器升高电压后，送往电网。
只有极少部分的电通过厂用变压器降压后供厂内的各种辅机设备和照明等用电。
尽管上述过程看似复杂，但从能量转换的角度来看却相对简单。即燃料的化学能转化为蒸汽的热能；蒸汽的热能再转化为转子旋转的机械能；最后机械能转化为电能。
在锅炉中实现了燃料的化学能到蒸汽热能的转换；汽轮机则完成了蒸汽热能到机械能的转换；而发电机则实现了机械能到电能的转换。这三大部分——炉、机、电构成了火电厂中的主要设备。
除此之外的设备则为辅助设备或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等构成了各个系统。火电厂的主要系统包括燃烧系统、汽水系统及电气系统等。