煤

古代中国历史典籍中，煤被称为『石炭』、『乌薪』、『黑金』、『燃石』。《山海经》中最早记录了煤的存在，被称为『石涅』。煤炭也是中华地区最早开采利用的能源之一，古代东北地区抚顺民居火炕中、中原地区炼铁的遗址中，都发现过燃烧的煤炭和未燃烧的煤饼。

徐珂《清稗類鈔·物品·銀骨炭》、《紅樓夢》第五十三回載有「銀霜炭」，無煙，難燃，不易熄，或為無煙煤。

運載煤的火車

煤用于炼焦，可以产生煤焦油及氨水。焦碳是用于炼铁的重要原料。煤焦油可提取多种工业用的重要化合物。很多人以為煤氣是從煤製造出來的，但事實是煤氣是從原油提煉出來的石腦油再加以提煉而成的。煤也可以直接汽化，生成水煤气（一氧化碳和氢的混合物），直接用做清洁燃料。

煤，尤其是烟煤（任何挥发分较高的煤）直接作为燃料会冒出黑烟，浪费其中挥发分并造成大气污染，英国由于气候多雾，对污染尤其敏感，早在20世纪初即颁布法律禁止将原煤直接作为燃料，只能燃烧焦碳或半焦。

煤在火力發電廠等鍋爐燃燒後80%會產生煤灰（英語：），煤灰的金屬成分包括：鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉及鈦等金屬，或非金屬成分矽、硫等氧化物，煤灰中有80.4%是煙囪中的飛灰，19.6%是火力發電廠鍋爐底渣。燃煤火力發電廠使用灰塘進行掩埋，但因環境污染與建設經費高昂已開始轉型將煤灰作為循環再利用，台灣電力公司的煤灰再利用率為60%，回收再利用主要應用於水泥（95.2%）、混泥土（4.1%）、道路基材（0.1%），無法回收利用部分仍採用灰塘法，用擠壓方式將煤灰打入地下十五公尺進行掩埋，造成地下水與海洋污染。民營的和平電力股份有限公司處理煤灰，已經不需要建設灰塘或海拋的方式，全部供作水泥之原料，避免污染海洋。[2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12]

无烟燃料工厂的焦碳炉，位于英国威尔士。

焦碳作为炼铁的重要原料，对生铁的质量有关键的作用，如果含硫和磷高，会严重降低生铁质量，灰分高会降低热值。因此用于炼焦的煤必须经过洗选，以降低其灰分和硫含量。炼出的焦碳必须选大块坚实的，不能在高炉中被压碎，以便可以通风。[13]选出的碎焦只能做燃料，碎焦做燃料发热量大，不冒烟，是很好的燃料。

煤气化可用于产生合成气，这是一种一氧化碳(CO)和氢气(H₂)气体的混合物。通常合成气被用于燃烧于燃气轮机产生电力，但是，通过费托合成工艺，合成气的通用性也允许它被转换成运输燃料如汽油和柴油。煤气化联合费托技术目前被南非的萨索尔化学公司使用，从煤和天然气生产汽车用的燃料。

煤液化被用来从煤生产液体合成燃料: 甲烷，和石油化工产品。煤液化分为直接液化和间接液化两种。直接液化意味着碳化和氢化。间接液化就是先把煤进行气化，生成水煤气，再合成乙烷、乙醇等燃料，也可以进一步合成燃油。

水煤浆燃料是悬浮在水中的细煤颗粒的可燃混合物。是由大约65%的煤、34%的水和1%的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益，它可用于为锅炉，燃气轮机，柴油发动机以及供暖和发电站供电。

特点

水煤浆燃料由许多因素决定，包括其粘度，粒度，沉降速率，点火温度（800-850°C [1,470-1,560°F]），燃烧温度（950-1,150°C [ 1,740-2,100°F]），灰分含量和热值（3700-4700 千卡/千克）。根据煤种不同，选用不同品种与系列的添加剂制备水煤浆，气化用水煤浆浓度为60~65%。

当水煤浆燃料燃烧时，超过百分之九十九的碳含量被消耗[ 引证需要 ]。燃烧时火焰中心温度较低，燃烧效率高，烟尘、SO2及NOX排放量都低于燃油和燃煤。水煤浆燃料具有防火和防爆功能[ 引证需要 ]。锅炉的灰分含量低于10％是理想的。对于柴油发动机，没有限制。

制作

水煤浆燃料的生产涉及将煤或煤泥粉碎成直径在10到65微米之间的颗粒（可以使用标准破碎机）湿磨和均质化（根据需要添加添加剂）。然后制备所得产物（煤浆）用于中间储存或运输。

大颗粒水煤浆燃料可用于在锅炉中产生蒸汽。较小（低于80微米）的颗粒煤 - 水浆料燃料可用于具有或不具有共燃料的柴油发动机中。例如，低速船用或模块化发电厂柴油机可以在纯水煤浆燃料上运行，而中速柴油机如机车发动机可能需要柴油2作为共燃料，其将用作点火源。已经在联合循环燃气轮机发电厂中试验了非常小（5至10微米）的颗粒煤 - 水浆料燃料。较小尺寸的颗粒在使用中更通用但更难以生产。

气化喷嘴

喷嘴是水煤浆气化技术的核心。喷嘴性能好坏，将直接影响气化反应结果、耐火砖及其喷嘴自身的使用寿命。水煤浆气化喷嘴由于受到煤浆中煤颗粒对材料的快速冲刷，喷嘴材料极易磨损，喷嘴的使用寿命仅为3个月，喷嘴的使用寿命直接影响着气化装置的长周期稳定运行。未來將研究开发出新型耐磨水煤浆气化喷嘴。

原型

将煤转化为液体形式可以简化燃料的输送和分配。它可能是石油和天然气的具有成本效益的替代品。在制备浆料之前分离非碳质材料可以将灰分的产生减少到2％。

发展

煤气化既可用于生产化工产品，如合成氨、甲醇、二甲醚等，还可用于煤的直接与间接液化、联合循环发电（IGCC）和以煤气化为基础的多联产等领域。迄今为止，世界上已经商业化的IGCC大型电站，均采用气流床技术，最具有代表性的是以乾煤粉为原料的Shell气化技术和以水煤浆为原料的 气化技术。Shell气化技术即将被引进中国建于洞庭，显现其碳转化率高，冷煤气效率高的优势。

煤炭是生产许多化肥及其它化工产品的重要原料。生产这些产品的主要途径是煤气化产生合成气。直接从合成气生产初级化学产品包括甲醇，氢气和一氧化碳，它们是化工产品的基本成分，从中可以继续生产衍生化学产品的整个化工产品频谱的制造，包括烯烃，乙酸，甲醛，氨，尿素等。作为初级化学品和高价值的衍生产品的前体，合成气的通用性提供了的一种选择，使用相对便宜的煤炭，以产生广泛的有高价值的商品。

从历史上看，煤的化工品生产已经自1950年代已经被使用，并已建立市场。根据2010年的全球气化数据库，[14]在当前的和计划中的气化炉的调查，2004年至2007年化工生产提高了产品的气化份额从37％到45％。从2008年到2010年，22％新增气化炉是被用于化工生产。