煤所蕴藏的能量就是植物光合作用所吸收的太阳能。煤是远古时代的植物经复杂化学、物理变化而转化成的固体燃料，其形成过程可简原描述为：植物→泥煤→褐煤→烟煤→无烟煤。煤主要由含C、H、N、S等的可燃物及灰分、水分等无机物组成。随煤化程度加深，固定碳成分增加，挥发成分减少。固定碳和挥发成分的比值称燃料比，燃料比越大则燃烧性越好，供能越高。我国既是煤炭生产大国也是消耗大国，全国每年能量消耗中约70%来自煤炭。若煤直接燃烧，其热效不高，燃烧产物中多含二氧化硫和氮氧化合物，排放至大气中易形成酸雨，造成环境污染。另外，煤中杂质也较多，燃烧效率低。因此，如何实现煤的高效、清洁燃烧是一个重要而又实际的问题。为减少煤燃烧过程中二氧化硫的产出，在粉煤中加入石灰石，其受热释放出的氧化钙（显碱性）能与酸性二氧化硫反应生成硫酸钙，从而达到脱硫目的。除直接燃烧外，还可采用烟煤气化、液化和焦化的化学转化手段，使其转化为洁净能源，在转化过程中产生的小分子化合物还可作为化工原料，从而实现了对煤的综合利用。

2.2.1.1　煤的气化

在特殊设备内，保持一定温度和压力，烧红的煤与气化剂（如水蒸气）发生反应产生了可燃性气体，这个过程称作煤的气化。相关反应如下：

其中产物CO、H2、CH4也是燃料，可经管道输至车间、厨房。一般情况下，气化反应在气化炉内进行。

2.2.1.2　煤的液化(www.daowen.com)

由于煤和石油均是由C、H、O等元素组成的，因此煤通过液化处理形成的液化油又称人造石油。煤的液化是将固体煤炭进行化学处理，从而转化为液体燃料、化工原料等材料的先进洁净煤技术。煤的液化属于化学变化过程。根据加工路线的不同，煤的液化可分为直接法和间接法两大类。直接法是将煤加热裂解，大分子变小，然后在一定温度、压力下，经催化加氢反应得到多种液体燃料；间接法是先将煤气化成CO、H2等小分子，利用催化反应将其合成为各种可燃烷烃。净化、调整CO与H2的比例，然后在一定温度、压力下经催化作用获得多种液体油。

2.2.1.3　煤的焦化

煤焦化是指煤在隔绝空气的密闭炼焦炉中进行加热分解的过程，又称煤炭高温干馏。煤的焦化可生成固态焦炭、液态焦油及气态焦炉气。经过焦化，煤中的各种成分均得到充分利用。焦炭主要用于炼铁及制作电石、电极等领域；煤焦油中的含芳香烃化合物，是重要的化工原料，经分离提纯后可用于医药、农药、炸药、染料、筑路等行业；焦炉气富含CO、H2S、H2、CH4、C2H4、C6H6、NH3等气体，均是重要化工原料。炼焦产品的质量与焦化温度有关，焦化温度可分为高温（1 000～1 100℃，产品主要是焦炭）、中温（750～800℃，产品主要是焦炉气）及低温（500～600℃，产品主要为焦油）。