大型燃煤锅炉是火力发电厂及大型工业供热的“心脏”设备，其核心原理是通过煤炭的燃烧释放热能，并将热能传递给水，使其转变为高温高压蒸汽，最终驱动汽轮机做功发电或满足工业生产需求。整个工作过程是一个复杂的能量转换系统，主要由燃烧系统、汽水系统和通风系统协同完成。
首先是燃烧系统的工作原理。原煤经过磨煤机研磨成极细的煤粉后，由一次风携带通过燃烧器喷入炉膛。在炉膛内，煤粉与二次风剧烈混合并悬浮燃烧，温度可达1400℃至1600℃以上。煤粉燃烧释放的巨大热量以辐射传热为主，被炉膛四周水冷壁管内的水吸收。燃烧后产生的高温烟气在引风机的作用下，依次流经过热器、再热器、省煤器和空气预热器，利用对流换热方式将剩余热量充分回收，最终经脱硫脱硝除尘处理后由烟囱排出。
其次是汽水循环系统原理。锅炉给水首先进入省煤器，吸收烟气余热预热升温，随后进入汽包。汽包内的水沿着下降管流至炉膛底部，分配给水冷壁管。在水冷壁管内，水吸收炉膛辐射热沸腾汽化，形成汽水混合物。由于密度差产生的自然循环动力（或依靠强制循环泵），混合物向上回流至汽包。在汽包内进行汽水分离后，饱和蒸汽进入过热器，进一步加热成过热蒸汽；部分蒸汽还会经过再热器加热（再热蒸汽），以提高机组整体热效率。
此外，大型燃煤锅炉通常采用“平衡通风”方式，送风机将空气送入空气预热器加热后送入炉膛助燃，引风机则将烟气抽出，维持炉膛微负压运行。现代大型燃煤锅炉还集成了低氮燃烧器、烟气脱硫（FGD）、选择性催化还原（SCR）脱硝及高效电袋除尘等环保技术，在实现高效能量转换的同时，确保排放指标达到超低排放标准。通过这一系列精密的物理化学过程，大型燃煤锅炉将煤炭的化学能高效转化为清洁的动能与电能。