火力發電廠利用煤、石油、天然氣等燃料的化學能來產生電能。其中，水作為工作介質，被加熱轉化為蒸汽，通過蒸汽驅動渦輪發電機組發電。
火電能量轉換過程的三個步驟
第壹步：將化學能轉化為熱能。在鍋爐中燃燒化石燃料產生熱能，熱能被水吸收變成水蒸氣。
第二步：將熱能轉化為機械能。高溫蒸汽產生的推力推動汽輪機旋轉。
第三步：將機械能轉化為電能。利用汽輪機的旋轉引動發電機轉子轉動，通過切割磁力線來產生電能。
火力發電過程
煤炭通過電磁鐵、碎煤機送至煤倉間煤鬥內，進入磨煤機進行磨粉，磨好的煤粉通過空氣預熱器鼓入的熱風被打至粗細分離器，粗細分離器將合格的煤粉送至粉倉，最終由給粉機將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進行燃燒。
火電廠
火力發電廠即火電廠，是利用可燃物（中國的火電廠以燃煤為主）作為燃料生產電能的工廠。它的基本生產過程是：燃料在燃燒時加熱水生成蒸汽，將燃料的化學能轉變成熱能，蒸汽壓力推動汽輪機旋轉，熱能轉換成機械能，然後汽輪機帶動發電機旋轉，將機械能轉變成電能。
現代化火電廠是壹個龐大而又復雜的生產電能與熱能的工廠。根據燃料、原動機、蒸汽壓力、裝機容量等不同維度，火電廠可劃分為多種類型。隨著火電技術的不斷提高，火電廠的建設與運營也在逐漸適應低能減排的社會發展要求。
火力發電的三種發電方式
汽輪機發電：先將燃料送進鍋爐，同時送入空氣，鍋爐註入經過化學處理的給水，利用燃料燃燒放出的熱能使水變成高溫、高壓蒸汽，驅動汽輪機旋轉做功而帶動發電機發電。熱電聯產方式則是在利用原動機的排汽（或專門的抽汽）向工業生產或居民生活供熱。
燃氣輪機發電：用壓氣機將壓縮過的空氣壓入燃燒室，與噴入的燃料混合霧化後進行燃燒，形成高溫燃氣進入燃氣輪機膨脹做功，推動葉片旋轉並帶動發電機發電。
柴油機發電：用噴油泵和噴油器將燃油高壓噴入汽缸，形成霧狀，與空氣混合燃燒，推動柴油機旋轉並帶動發電機發電。
火力發電廠的五大系統
燃料系統：完成燃料輸送、儲存、制備的系統。燃煤電廠具有卸煤設施、煤場、上煤設施、煤倉、給煤機、磨煤機等設備；燃油電廠備有油罐、加熱器、油泵、輸油管有等設備。
燃燒系統：主要由鍋爐的燃燒室、送風裝置，送煤裝置、灰渣排放裝置等組成。主要功能是完成燃料的燃燒過程，將燃料所含能量以熱能形式釋放出來，用於加熱鍋爐裏的水。主要流程有煙氣流程、通風流程、排灰出渣流程等。
汽水系統：主要由給水泵、循環泵、給水加熱器、凝汽器等組成。其功能是利用燃料的燃燒使水變成高溫高壓蒸汽，並使水進行循環。主要流程有汽水流程、補給水流程、冷卻水流程等。
電氣系統：主要由電廠主接線、汽輪發電機、主變壓器、配電設備、開關設備、發電機引出線、蓄電池直流系統及通信設備、照明設備等組成。基本功能是保證按電能質量要求向負荷或電力系統供電。主要流程包括供電用流程、廠用電流程。
控制系統：主要由鍋爐及其輔機系統、汽輪機及其輔機系統、發電機及電工設備、附屬系統組成。主要工作流程包括汽輪機的自起停、自動升速控制流程、鍋爐的燃燒控制流程等。
火力發電廠的核心設備主要包括鍋爐、汽輪機和發電機，它們安裝在發電廠的主廠房內。主變壓器和配電設備壹般是安裝在獨立的建築物內和戶外，其他輔助設備，如水處理設備、除塵設備、燃料儲運設備等，安裝在主廠房內或安裝在輔助建築中和露天場地。
發電設備的程序控制是將生產過程中大量分散的操作，按輔機與熱力系統的工藝流程劃分為若幹有規律的程序進行控制與保護，運行保護分為聯鎖保護、繼電器組成的保護和固定的保護裝置，運行控制分為就地控制、集中控制和綜合自動控制。
發電環節：多聯產發電技術
熱電聯產：熱電聯產是利用熱機或發電站同時產生電力和有用的熱量。熱電聯產是燃料的熱力學有效使用，該技術利用發電後的廢熱用於工業制造或是利用工業制造的廢熱進行發電，達到能量最大化利用的目的。由於傳統發電機效率只有30%左右，高達70%燃料能量被轉化成無用的熱，汽電***生能再利用超過30%的熱能於工業，使燃料利用率達到60%以上。
冷熱電三聯產：熱電冷三聯供系統是壹個從能源中心同時產生並向區域內供應熱、電和冷量的裝置及其外圍設備。蒸汽輪機發電系統除發電外，其抽汽或乏汽可用於生產工藝和生活供暖，而部分電或熱又可經過其中制冷系統的轉換以滿足生產和生活的冷量需求。
該系統既使得壹次能源的能量獲得了梯級利用，又提高相關設備的利用率，是壹種節能、經濟的能量供應模式。當供應區較小（如壹個樓群）時，也可用內燃機發電，利用其排氣和冷卻水供熱、制冷。
發電環節：四大新型發電技術
IGCC技術：成熟的清潔高效煤電技術IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）即整體煤氣化聯合循環發電系統，是將煤氣化技術和高效的聯合循環相結合的先進動力系統。它由煤的氣化與凈化部分和燃氣－蒸汽聯合循環發電兩部分組成。
第壹部分的主要設備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設備（包括硫的回收裝置）；第二部分的主要設備有燃氣輪機發電系統、余熱鍋爐、蒸汽輪機發電系統。與傳統煤電技術相比，IGCC將煤氣化和燃氣－蒸汽聯合循環發電技術集成具有發電效率高、汙染物排放低，二氧化碳捕集成本低等優勢，是目前國際上被驗證的、能夠工業化的、最具發展前景的清潔高效煤電技術。
超臨界、超超臨界機組：具有較高的節能與環保性能火電廠超臨界機組和超超臨界機組指的是鍋爐內工質的壓力。鍋爐內的工質都是水，水的臨界壓力是22.115MPa，臨界溫度是374.15°C。
在這個壓力和溫度時，水和蒸汽的密度是相同的，就叫水的臨界點，爐內工質壓力低於這個壓力就叫亞臨界鍋爐，大於這個壓力就是超臨界鍋爐，爐內蒸汽溫度不低於593°C或蒸汽壓力不低於31MPa被稱為超超臨界。在工程上，也常常將25MPa以上的稱為超超臨界。
大型空冷發電技術：廣泛應用於缺水地區空冷發電機組是利用強制流動的空氣作為熱源的載體，達到設備散熱的目的。當前用於發電廠的空冷系統主要有三種，即直接空冷、外表式凝汽器間接空冷系統和混合式凝汽器間接空冷系統。
其中直接空冷多采用機械通風方式。在水資源條件相同的條件下，采用空冷機組可使裝機容量擴大幾倍，空冷機組在缺水地區新建火電機組中得到了廣泛應用，對在缺水地區新建火電機組，節約水資源，滿足電力工業的發展。
大型CFB電站：提高煤炭使用效率循環流化床（CFB）是將大量固體顆粒懸浮於運動的流體之中，從而使顆粒具有流體的某些表觀特征，這種流固接觸狀態稱為固體流態化。循環流化床鍋爐具有優良的低負荷運行能力，適合電網負荷調峰。
建設大型CFB電站，可燃用煤矸石、末煤、泥煤、劣質煤，提高煤炭的綜合使用效率，同時可減少廢棄煤矸石、劣質煤等占用土地，減少對環境的汙染。
儲能調頻：具有廣闊發展前景
傳統火力機組功率調整要經過化學能、熱能、動能、電能的壹系列轉換，調節流程長，反應慢，難以響應日頻次達百次級的調頻需求。通過鋰電池等儲能技術輔助機組進行調頻，可使響應時間從分鐘級降到秒級，大幅提高調頻性能指標K值，同時穩定機組出力，降低機組損耗和能耗。
根據國際機構測算，儲能調頻對火電機組的替代效果可以達到25倍。此外，火電附加儲能可以減少火電廠的煤耗和機組磨損。
儲能參與調頻的良好效果使其在全球主要電力市場得到了規模化的應用，火電儲能調頻的發展為新能源儲能起到了積極的示範作用，隨著新能源滲透率的提升，儲能參與新能源調頻的方式有望成為電力調頻的重要手段，具備廣闊的發展前景。
煙氣處理技術：煙氣脫硫
在煙氣脫硫技術路線中，根據不同的反應物及生成物的物質形態，可分為濕法、半幹法和幹法三種。以石灰石－石膏濕法的應用最為普及，技術優勢在於吸收劑來源廣泛、煤種適應性強、價格低廉、副產物可回收利用。
煙氣處理技術：煙氣脫硝
燃煤煙氣的脫硝處理，可理解為可逆反應經過金屬催化劑作用，顯著提升了正反應的轉化率。因此，保證煙氣溫度處於催化劑的有效溫度窗口之內是非常重要的，否則反應轉化率將會顯著下降。
而由於煙氣剛剛排出鍋爐時的溫度最適宜，按照煙氣進入催化反應器之前，是否經過除塵裝置，可將催化反應器的布置方式，分為高含塵布置與低含塵布置兩種，其中高含塵布置為主流方式。