CALM/arwiki huggingface dataset:
في بعض الأحيان تكون طبقات الفحم (المعروفة أيضًا باسم طبقات الفحم) متداخلة مع رواسب أخرى في cyclothem. يُعتقد أن Cyclothems لها أصلها في الدورات الجليدية التي أنتجت تقلبات في مستوى سطح البحر ، والتي كشفت بالتناوب ثم غمرت مساحات كبيرة من الجرف القاري.
كيمياء الائتلاف.
الخث الحديث هو في الغالب اللجنين. يتراوح مكون السليلوز والهيميسليلوز من 5٪ إلى 40٪. توجد أيضًا مركبات عضوية أخرى مختلفة، مثل الشمع والمركبات المحتوية على النيتروجين والكبريت. اللجنين عبارة عن بوليمرات من مونوليجنول، وهي عائلة من الكحوليات التي تشترك في حلقة البنزين مع سلسلة جانبية من الكحول الأليل . يتم تشابك هذه بواسطة سلاسل الكربوهيدرات لتشكيل اللجنين، الذي يحتوي على تركيبة عامة تقارب (C 31 H 34 O 11 ) n  السليلوز عبارة عن بوليمر جلوكوز مع الصيغة التقريبية (C 6 H10 س 5 ) ن.  يتكون وزن اللجنين من حوالي 54٪ كربون و 6٪ هيدروجين و 30٪ أكسجين، بينما يحتوي السليلوز على تركيبة وزن تبلغ حوالي 44٪ كربون و 6٪ هيدروجين و 49٪ أكسجين.يتكون الفحم البيتوميني من حوالي 84.4٪ كربون، 5.4٪ هيدروجين، 6.7٪ أكسجين، 1.7٪ نيتروجين، و 1.8٪ كبريت، على أساس الوزن.  هذا يعني أن العمليات الكيميائية أثناء عملية التحصين يجب أن تزيل معظم الأكسجين والكثير من الهيدروجين، تاركًا الكربون، وهي عملية تسمى الكربنة .
تتم عملية الكربنة في المقام الأول عن طريق الجفاف ،ونزع الكربوكسيل، وإزالة الميثان. يزيل الجفاف جزيئات الماء من الفحم الناضج عبر تفاعلات مثل
إزالة الكربوكسيل يزيل ثاني أكسيد الكربون من الفحم الناضج ويتحقق عن طريق تفاعل مثل
بينما تستمر عملية إزالة الميثان من خلال تفاعل مثل
في كل من هذه الصيغ، يمثل R باقي جزيء السليلوز أو اللجنين الذي ترتبط به المجموعات المتفاعلة.
يحدث الجفاف ونزع الكربوكسيل في وقت مبكر من عملية التحصين، بينما تبدأ عملية إزالة الميثان فقط بعد أن وصل الفحم بالفعل إلى مرتبة البيتومين.  تأثير نزع الكربوكسيل هو تقليل النسبة المئوية للأكسجين، في حين أن إزالة الميثان يقلل من نسبة الهيدروجين. يعمل الجفاف على حد سواء، ويقلل أيضًا من تشبع العمود الفقري للكربون (زيادة عدد الروابط المزدوجة بين الكربون).
مع استمرار الكربنة، يتم استبدال المركبات الأليفاتية (مركبات الكربون التي تتميز بسلاسل من ذرات الكربون)بمركبات عطرية (مركبات الكربون التي تتميز بحلقات من ذرات الكربون) وتبدأ الحلقات العطرية في الاندماج في العديد من المركبات العطرية المركبات (حلقات مترابطة من ذرات الكربون).  تشبه البنية بشكل متزايد الجرافين ، العنصر الهيكلي للجرافيت.
التغييرات الكيميائية مصحوبة بتغيرات فيزيائية، مثل انخفاض متوسط حجم المسام.  تتكون العناصر المعدنية (الجزيئات العضوية) من الليغنيت من الهومينايت، وهو ترابي في المظهر. عندما ينضج الفحم إلى الفحم شبه القاري، يبدأ الهومينايت في الاستعاضة عنه بالفيترينيتالزجاجي (اللامع).  يتميز نضج الفحم الحجري بالبيتومين، حيث يتم تحويل جزء من الفحم إلى البيتومين، وهو مادة هلامية غنية بالهيدروكربونات.  يتميز النضج إلى أنثراسايت بإزالته (من إزالة الميثان) وزيادة ميل أنثراسايت للانفصال عن طريق كسر محاري، على غرار طريقة كسر الزجاج السميك.
نظرًا لأن العمليات الجيولوجية تمارس ضغطًا على المواد الحيوية الميتة بمرور الوقت، في ظل ظروف مناسبة، تزداد درجتها المتحولة أو رتبتها بالتتابع إلى:
فحم القناة (يُطلق عليه أحيانًا "فحم الشمعة") هو مجموعة متنوعة من الفحم عالي الحبيبات عالي الجودة مع محتوى هيدروجين كبير، والذي يتكون أساسًا من الليبتينايت .
هناك العديد من المعايير الدولية للفحم. يعتمد تصنيف الفحم بشكل عام على محتوى المواد المتطايرة . لكن أهم تمييز هو بين الفحم الحراري (المعروف أيضًا باسم الفحم البخاري) ، والذي يتم حرقه لتوليد الكهرباء عن طريق البخار؛ والفحم المعدنية (المعروف أيضا باسم فحم الكوك)، والذي أحرق في درجة حرارة عالية لجعل الصلب .
قانون هيلت هو ملاحظة جيولوجية (داخل منطقة صغيرة) كلما زاد عمق الفحم، كلما ارتفعت رتبته (أو درجته). يتم تطبيقه إذا كان التدرج الحراري عموديًا بالكامل ؛ ومع ذلك، فإن التحول قد يسبب تغيرات جانبية في الرتبة، بغض النظر عن العمق. على سبيل المثال، تم تحويل بعض طبقاتالفحم في حقل الفحم في مدريد ونيو مكسيكو جزئيًا إلى فحم أنثراسايت عن طريق تحول التلامس من عتبة نارية بينما بقيت الطبقات المتبقية كفحم قاري.
أقدم استخدام معروف هو من منطقة شنيانغ في الصين حيث بحلول 4000 قبل الميلاد بدأ سكان العصر الحجري الحديث نحت الحلي من الليغنيت الأسود. الفحم من منجم فوشون في شمال شرق الصين لصهرالنحاس منذ عام 1000 قبل الميلاد.  ماركو بولو، الإيطالي الذي سافر إلى الصين في القرن الثالث عشر، وصف الفحم بأنه "الحجارة السوداء ... التي تحترق مثل جذوع الأشجار" ، وقال إن الفحم وفير جدًا، ويمكن للناس أن يأخذوا ثلاثة حمامات ساخنة في الأسبوع.  في أوروبا، أقدم مرجع لاستخدام الفحم كوقود هو من الأطروحة الجيولوجية عن الأحجار (اللفة 16) للعالم اليوناني ثيوفراستوس(حوالي 371 - 287 قبل الميلاد):من بين المواد التي تم حفرها لأنها مفيدة، تلك المعروفة باسم الجمرة(الفحم) مصنوعة من الأرض، وبمجرد إشعال النار فيها، فإنها تحترق مثل الفحم. تم العثور عليها في ليغوريا ... وفي إليس عندما يقترب المرء من أولمبيا على الطريق الجبلي ؛ ويتم استخدامها من قبل أولئك الذين يعملون في المعادن.
-  تم استخدام الفحم النتوء في بريطانيا خلال العصر البرونزي (3000-2000 قبل الميلاد) ، حيث شكل جزءًا من محارق الدفن .  في بريطانيا الرومانية، مع استثناء من حقلين الحديثة "، و الرومان تم استغلال الفحم في جميع حقول الفحم الرئيسية في إنجلترا وويلز بحلول نهاية القرن الثاني الميلادي".  العثور على أدلة على التجارة في الفحم، تعود إلى حوالي 200 بعد الميلاد، في مستوطنة رومانية في هيرونبريدج، بالقرب من تشيستر .وفي فنلاند، حيث الفحم منتم نقل ميدلاندز عبر كار دايك لاستخدامها في تجفيف الحبوب.  تم العثور على الرماد الفحم في المواقد من الفيلات والحصون الرومانية، وخاصة في نورثمبرلاند، يعود تاريخها إلى حوالي 400. AD في غرب إنجلترا، وصفت الكتاب المعاصرين عجب من نحاس دائم من الفحم على مذبح مينرفا في أكوي سوليس ( باث الحديثة ) ، على الرغم من أن الفحم السطحي الذي يمكن الوصول إليه بسهولة مما أصبح حقل الفحم في سومرست كان شائع الاستخدام في المساكن المنخفضة جدًا محليًا. تم العثور على أدلة على استخدام الفحم في أعمال الحديد في المدينة خلال الفترة الرومانية.  في إيشفايلر، راينلاند، استخدم الرومان رواسب الفحم الحجري لصهر خام الحديد.
لا يوجد دليل على ان تصغير المنتج كان ذا أهمية كبيرة في بريطانيا قبل حوالي 1000 بعد الميلاد، أو في العصور الوسطى العليا.  يشار إلى الفحم باسم "فحم البحر" في القرن الثالث عشر. رصيف المرفأ الذي وصلت إليه المواد إلى لندن كان يُعرف بإسم الفحم البحري ، لذلك تم تحديده في ميثاق الملك هنري الثالث الممنوح عام 1253. البداية، تم إعطاء الاسم لأنه تم العثور على الكثير من الفحم على الشاطئ، بعد أن سقط من السطح المكشوف طبقات الفحم على المنحدرات فوق أو التي تم غسلها من نتوءات الفحم تحت الماء،  ولكن بحلول زمن هنري الثامن، كان من المفهوم أنها مشتقة من الطريقة التي تم بها نقله إلى لندن عن طريق البحر.
أصبحت هذه المصادر التي يسهل الوصول إليها مستنفدة إلى حد كبير (أو لم تستطع تلبية الطلب المتزايد) بحلول القرن الثالث عشر ، عندما تم تطوير الاستخراج تحت الأرض عن طريق تعدين العمود .و  كان الاسم البديل "بيتكوال" لأنه جاء من المناجم. أدى تطور الثورة الصناعية إلى استخدام الفحم على نطاق واسع ، حيث استولىالمحرك البخاري على عجلة المياه . في عام 1700 ، تم تعدين خمسة أسداس الفحم العالمي في بريطانيا. كانت بريطانيا ستنفد من المواقع المناسبة للطواحين المائية بحلول ثلاثينيات القرن التاسع عشر إذا لم يكن الفحم متاحًا كمصدر للطاقة.  في عام 1947 كان هناك حوالي 750.000 عامل مناجم في بريطانيا لكن آخر منجم للفحم العميق في المملكة المتحدة تم إغلاقه في عام 2015.
كانت الدرجة بين الفحم الحجري والأنثراسايت تُعرف سابقًا باسم "الفحم البخاري" حيث كان يستخدم على نطاق واسع كوقود للقاطرات البخارية . في هذا الاستخدام المتخصص ، يُعرف أحيانًا باسم "فحم البحر" في الولايات المتحدة. "الفحم البخاري" الصغير ، والذي يُطلق عليه أيضًا صواميل البخار الصغيرة الجافة (أو DSSN) ، كوقودلتسخين المياه المنزلي .
لعب الفحم دورًا مهمًا في الصناعة في القرنين التاسع عشر والعشرين. استند سلف الاتحاد الأوروبي ، الجماعة الأوروبية للفحم والصلب ، إلى تجارة هذه السلعة.
يستمر الفحم في الوصول إلى الشواطئ في جميع أنحاء العالم من التآكل الطبيعي لطبقات الفحم المكشوفة وانسكابات الرياح من سفن الشحن. تجمع العديد من المنازل في مثل هذه المناطق هذا الفحم كمصدر مهم ، وأحيانًا رئيسيًا ، لوقود التدفئة المنزلية.
شدة الانبعاث.
تعتبركثافة الانبعاثات هي غازات الاحتباس الحراري المنبعثة على مدى عمر المولد لكل وحدة من الكهرباء المولدة. كثافة الانبعاثات من محطات توليد الطاقة بالفحم عالية ، حيث تنبعث منها حوالي 1000 جرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط ساعة يتم توليدها ، بينما الغاز الطبيعي كثافة انبعاثات متوسطة عند حوالي 500 جرام من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلو وات في الساعة. تختلف كثافة انبعاثات الفحم باختلاف النوع وتكنولوجيا المولدات وتتجاوز 1200 جرام لكل كيلو وات ساعة في بعض البلدان.
كثافة الطاقة.
تبلغ كثافة طاقة الفحم حوالي 24 ميغا جول لكل كيلوغرام (حوالي 6.7 كيلوواط / ساعة لكل كيلوغرام). بالنسبة لمحطة توليد الطاقة بالفحم بكفاءة 40٪ ، فإنها تحتاج إلى 325 كجم (717 رطلاً) من الفحم لتشغيل مصباح 100 واط لمدة عام واحد.
تم توفير 27.6٪ من الطاقة العالمية عن طريق الفحم في عام 2017 ، واستخدمت آسيا ما يقرب من ثلاثة أرباعها.
يتم الإبلاغ عن تكوين الفحم إما كتحليل تقريبي (الرطوبة ، المادة المتطايرة ، الكربون الثابت ، والرماد) أو التحليل النهائي (الرماد والكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والكبريت). لا توجد "المادة المتطايرة" في حد ذاتها (باستثناء بعض غاز الميثان الممتص) ولكنها تحدد المركبات المتطايرة التي يتم إنتاجها وإخراجها عن طريق تسخين الفحم. قد يكون للفحم القار النموذجي تحليل نهائي على أساس جاف وخالي من الرماد بنسبة 84.4٪ كربون و 5.4٪ هيدروجين و 6.7٪ أكسجين و 1.7٪ نيتروجين و 1.8٪ كبريت ، على أساس الوزن.
فحم الكوك واستخداماته لصهر الحديد.
فحم الكوك عبارة عن بقايا كربونية صلبة مشتقة من فحم الكوك ( فحم قاري منخفض الرماد ومنخفض الكبريت ، يُعرف أيضًا باسم الفحم المعدني ) ، والذي يستخدم في تصنيع الفولاذ ومنتجات الحديد الأخرى.  يُصنع فحم الكوك من فحم الكوك عن طريق الخبز في فرن بدون أكسجين عند درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية ، مما يؤدي إلى التخلص من المكونات المتطايرة ودمج الكربون الثابت والرماد المتبقي معًا. يستخدم فحم الكوك المعدنية بمثابة الوقود ونتيجة لعامل مختزل في صهر الحديد الخام في فرن الانفجار.  أول أكسيد الكربون الناتج عن احتراقه يقلل الهيماتيت (أكسيد الحديد )للحديد.
كما يتم إنتاج نفايات ثاني أكسيد الكربون مع الحديد الخام، وهو غني جدًا بالكربون المذاب ، لذا يجب معالجته مرة أخرى لصنع الفولاذ.
كمية فحم الكوك تكون منخفضة في الرماد ، وذلك لأن الكبريت والفوسفور لا يتحدان مع هذا المعدن.  يجب أن يكون فحم الكوك قويًا بما يكفي لمقاومة وزن الأثقال في الفرن العالي ، وهذا هو سبب أهمية فحم الكوك في صنع الفولاذ باستخدام الطرق التقليدية. فحم الكوك من الفحم لونه رمادي ، وصلب ، ومسامي وقيمة تسخينه 29.6 ميجا جول / كجم. بعض العمليات لصناعة فحم الكوك تنتج مشتقات، بما في ذلك قطران الفحم ، الأمونيا والزيوت الخفيفة، وغاز الفحم .
اما فحم الكوك البترولي فهو البقايا الصلبة التي يتم الحصول عليها في تكرير النفط ، والتي تشبه فحم الكوك ولكنها تحتوي على الكثير من الشوائب لتكون مفيدة في التطبيقات المعدنية.
الاستخدم في مكونات المسبك.
يعتبر الفحم الحجري المطحون الناعم ، والمعروف في هذا التطبيق بإسم الفحم البحري ، هو أحد مكونات رمل المسبك. أثناء وجود المعدن المنصهر في القالب ، يحترق الفحم ببطء ، مما يؤدي إلى تقليل الغازات عند الضغط ، وبالتالي منع المعدن من اختراق مسام الرمال. كما أنه موجود في "غسل القالب"، وهو معجون أو سائل له نفس الوظيفة المطبقة على القالب قبل الصب.  يمكن خلط فحم البحر مع البطانة الطينية ("الجسم") المستخدمة في قاع فرن القبة . عند تسخينه ، يتحلل الفحم ويصبح الجسم هشًا إلى حد ما ، مما يسهل عملية فتح الثقوب لاستخراج المعدن المنصهر.
بدائل فحم الكوك.
يمكن إعادة تدوير خردة الفولاذ في فرن القوس الكهربائي ؛والبديل لصنع الحديد عن طريق الصهر هو الحديد المختزل المباشر ، حيث يمكن استخدام أي وقود كربوني في صنع الإسفنج أو الحديد المحبب.و تعتبر انبعاثات ثاني أكسيد الكربون تقلل من الهيدروجين ويمكن استخدام وكيل الحد  والكتلة الحيوية أو النفايات كمصدر للكربون.  تاريخيًا ، تم استخدام الفحم كبديل لفحم الكوك في فرن الصهر ، حيث يُعرف الحديد الناتج باسم حديد الفحم .
عملية التغويز.
يتم استخدام تغويز الفحم ، كجزء من محطة توليد الطاقة التي تعمل بالفحم ذات الدورة المتكاملة للتغويز (IGCC) ، لإنتاج الغاز التخليقي ، ومزيج من أول أكسيد الكربون (CO) وغاز الهيدروجين (H 2 ) لإطلاق التوربينات الغازية لإنتاج الكهرباء. الغاز المتزايد يمكن أيضا تحويلها إلى وقود وسائل النقل، مثل البنزين والديزل ، من خلال عملية فيشر تروبش . بدلاً من ذلك ، يمكن تحويل غاز التخليق إلى ميثانول ، والذي يمكن مزجه في وقود مباشرةً أو تحويله إلى بنزين عبر عملية تحويل الميثانول إلى بنزين.  التحويل إلى غاز مع تقنية Fischer-Tropsch بواسطة ساسول شركة كيماويات في جنوب إفريقيا لتصنيع المواد الكيميائية ووقود السيارات من الفحم.
خلال تغويز، الفحم مختلطة مع الأكسجين وبخار في حين يجري أيضا والتدفئة والضغط. أثناء التفاعل ، تعمل جزيئات الأكسجين والماء على أكسدة الفحم في أول أكسيد الكربون (CO) ، بينما تطلق أيضًا غاز الهيدروجين (H 2 ). كان يتم ذلك في مناجم الفحم تحت الأرض ، وأيضًا لصنع غاز المدينة الذي كان يتم نقله إلى العملاء ليحرق للإضاءة والتدفئة والطهي.
إذا أرادت شركة التكرير إنتاج البنزين ، يتم توجيه غاز التخليق إلى تفاعل فيشر-تروبش. يُعرف هذا باسم تسييل الفحم غير المباشر. ومع ذلك ، إذا كان الهيدروجين هو المنتج النهائي المطلوب ، يتم تغذية الغاز التخليقي في تفاعل تحويل غاز الماء ، حيث يتم تحرير المزيد من الهيدروجين:
إسالة.
يمكن تحويل الفحم مباشرة إلى وقود اصطناعي مكافئ للبنزين أو الديزل عن طريق الهدرجة أو الكربنة.  تسييل الفحم ينبعث من ثاني أكسيد الكربون أكثر من إنتاج الوقود السائل من النفط الخام . الخلط في الكتلة الحيوية واستخدام احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه من شأنه أن ينبعث منه أقل قليلاً من عملية النفط ولكن بتكلفة عالية.  تدير شركة شاينا انرجي انفستمنت المملوكة للدولة مصنع تسييل الفحم وتخطط لبناء 2 آخرين.
قد يشير تسييل الفحم أيضًا إلى مخاطر البضائع عند شحن الفحم.
إنتاج الكيماويات.
تم إنتاج المواد الكيميائية من الفحم منذ الخمسينيات. يمكن استخدام الفحم كمادة وسيطة في إنتاج مجموعة واسعة من الأسمدة الكيماوية والمنتجات الكيماوية الأخرى. كان الطريق الرئيسي لهذه المنتجات هو تغويز الفحم لإنتاج الغاز التخليقي . وتشمل المواد الكيميائية الأولية التي يتم إنتاجها مباشرة من الغاز الصنعي الميثانول ، الهيدروجين وأول أكسيد الكربون ، والتي هي اللبنات الكيميائية التي يتم تصنيعها على مجموعة كاملة من المواد الكيميائية المشتقة، بما في ذلك الأوليفينات ، حمض الخليك ، الأمونيا ، اليوريا وغيرها. براعة الغاز التخليقي كسابق للمواد الكيميائية الأولية والمنتجات المشتقة عالية القيمة يوفر خيار استخدام الفحم لإنتاج مجموعة واسعة من السلع. ومع ذلك ، في القرن الحادي والعشرين ، أصبح استخدام ميثان طبقة الفحم أكثر أهمية.
لأن قائمة من المنتجات الكيميائية التي يمكن أن يتم عن طريق تحويل الفحم إلى غاز يمكن في المواد الأولية استخدام أيضا العامة المستمدة من الغاز الطبيعي والبترول ، والصناعة الكيميائية تميل إلى استخدام كل ما المواد الأولية هي الأكثر فعالية من حيث التكلفة. لذلك ، اتجه الاهتمام باستخدام الفحم إلى الزيادة بسبب ارتفاع أسعار النفط والغاز الطبيعي وخلال فترات النمو الاقتصادي العالمي المرتفع الذي ربما أدى إلى إجهاد إنتاج النفط والغاز.
علاج ما قبل الاحتراق.
الفحم المكرر هو نتاج تقنية ترقية الفحم التي تزيل الرطوبة وبعض الملوثات من أنواع الفحم المنخفضة الجودة مثل الفحم شبه القار والليغنيت (البني). إنه أحد أشكال المعالجات والعمليات السابقة للاحتراق للفحم الذي يغير خصائص الفحم قبل حرقه. يمكن تحقيق تحسينات الكفاءة الحرارية من خلال التجفيف المسبق المحسّن (خاصة ذات الصلة بالوقود عالي الرطوبة مثل الليغنيت أو الكتلة الحيوية).  تتمثل أهداف تقنيات الفحم قبل الاحتراق في زيادة الكفاءة وتقليل الانبعاثات عند حرق الفحم. يمكن استخدام تقنية الاحتراق المسبق في بعض الأحيان كمكمل لتقنيات ما بعد الاحتراق للتحكم في الانبعاثات من الغلايات التي تعمل بوقود الفحم.
الفحم الذي يحرق بمثابة الوقود الصلب في محطات توليد الطاقة من الفحم لتوليد الكهرباء يسمى الفحم الحراري. يستخدم الفحم أيضًا لإنتاج درجات حرارة عالية جدًا من خلال الاحتراق. قدرت الوفيات المبكرة بسبب تلوث الهواء بـ 200 لكل جيجاوات في السنة ، لكنها قد تكون أعلى حول محطات الطاقة حيث لا يتم استخدام أجهزة تنقية الغاز أو أقل إذا كانت بعيدة عن المدن. أدت الجهود حول العالم للحد من استخدام الفحم إلى تحول بعض المناطق إلى الغاز الطبيعي والكهرباء من مصادر منخفضة الكربون.
عند استخدام الفحم لتوليد الكهرباء ، عادة ما يتم سحقه ثم حرقه في فرن به غلاية.  تعمل حرارة الفرن على تحويل ماء الغلاية إلى بخار ، والذي يستخدم بعد ذلك لتدوير التوربينات التي تدير المولدات وتولد الكهرباء.  و الكفاءة الحرارية من هذه العملية تتراوح ما بين 25٪ و 50٪ اعتمادا على معالجة ما قبل الاحتراق، وتكنولوجيا التوربينات (مثل مولد البخار فوق الحرجة ) وعمر المولد.
تم بناء عدد قليل من محطات الطاقة ذات الدورة المركبة المتكاملة للتغويز (IGCC) ، والتي تحرق الفحم بشكل أكثر كفاءة. بدلا من تحطيم الفحم وحرقه مباشرة كوقود في المراجل توليد البخار، ويتم مغزز الفحم لخلق الغاز المتزايد ، والذي أحرق في توربينات الغاز لإنتاج الكهرباء (تماما مثل يتم حرق الغاز الطبيعي في التوربينات). تُستخدم غازات العادم الساخنة من التوربين لرفع البخار في مولد بخار لاسترداد الحرارة والذي يعمل على تشغيل توربين بخاري إضافي . يمكن أن تصل الكفاءة الكلية للمحطة عند استخدامها لتوفير الحرارة والطاقة المشتركة إلى 94٪. تنبعث من محطات توليد الطاقة العاملة بنظام IGCC تلوثًا محليًا أقل من المحطات التقليدية التي تعمل بالفحم المسحوق ؛ ومع ذلك ، فإن تقنية التقاط الكربون وتخزينه بعد التغويز وقبل الحرق أثبتت حتى الآن أنها مكلفة للغاية لاستخدامها مع الفحم.  الطرق الأخرى لاستخدام الفحم وقود ملاط الفحم والماء (CWS) ، والذي تم تطويره في الاتحاد السوفيتي ، أو في دورة MHD . ومع ذلك ، لا يتم استخدامها على نطاق واسع بسبب قلة الربح.
في عام 2017 ، جاء 38٪ من كهرباء العالم من الفحم ، وهي نفس النسبة المئوية التي كانت موجودة قبل 30 عامًا.  في عام 2018 ، كانت السعة المركبة العالمية 2 تيراواط (منها 1 تيراواط في الصين) والتي كانت تمثل 30٪ من إجمالي قدرة توليد الكهرباء.  الدولة الرئيسية الأكثر اعتمادًا هي جنوب إفريقيا ، مع أكثر من 80٪ من الكهرباء المولدة من الفحم.
تم الوصول إلى الحد الأقصى من استخدام الفحم في عام 2013.  في عام 2018 بلغ متوسط عامل سعة محطة الطاقة التي تعمل بالفحم 51٪ ، أي أنها تعمل لنحو نصف ساعات التشغيل المتاحة.
الفحم الحجري...الكربون الخفي.
يقول خبراء البيئة ان الفحم الحجري النظيف هو ضربٌ من الخيال. وهو كذلك حقا؛ ولا ادل على ذلك من الحال في ولاية فرجينيا الغربية بالولايات المتحدة، إذ لو عاينته لرأيت كيف أُطيح برؤوس كثير من جبال "ابالاتشيا" لتصبح في أسفل الوديان بُغية الوصول إلى الفحم الحجري الذي تحتها، وكيف ان جداول تلك الجبال صارت تجري برتقالية اللون مما تحمله من مياه حمضيّة ملوثة. أو انظر إلى الحال في مركز مدينة بكين حيث غدا الهواء في هذه الأيام أكثر تلوثا من هواء قاعات المدخّنين في المطارات. ويعد تلوث الهواء في الصين، الناجم في معظمه عن حرق الفحم الحجري، مسؤولا عن وفاة أكثر من مليون شخص سنويا دون متوسط العمر. هذا فضلا عن الاف الاشخاص الذين يلقون حتفهم في حوادث اثناء استخراج الفحم من المناجم في الصين وغيرها. لكن هذه المشاكل ليست حديثة العهد، إذ انه في أواخر القرن السابع عشر، عندما كان الفحم الحجري المستخرج من ويلز (بلاد الغال) ومقاطعة نورثمبرلاند الإنجليزية يوقد النيران الأولى للثورة الصناعية في بريطانيا، كان الكاتب الإنجليزي جون إفيلين، يشكو سلفا من"نتانة الدخان الذي [كان] يغشى لندن وظلمته" على حد قوله. وبعد ثلاثة قرون، وتحديدا في ديسمبر من عام 1952 ، هبطت على لندن طبقة كثيفة من الضبخان (الضباب الدخاني) محمّلة بذرّات الفحم فغشيت سماءها طوال عطلة نهاية الأسبوع أو أكثر قليلا، مؤدية إلى تفشي امراض تنفسية قضت على 12 الف شخص خلال الأشهر القليلة التي تلت تلك الحادثة. أما المدن الأمريكية فكان لها، هي الأخرى، نصيب من الفواجع ذات الصلة بالتلوث الفحمي. ففي عطلة من عطلات نهاية اسبوع شهر أكتوبر من عام 1948 في بلدة دونورا الصغيرة بولاية بنسلفانيا، أدرك حضور مباراة كرة قدم في مدرسة ثانوية فجأة انهم لا يستطيعون رؤية اللاعبين ولا الكرة؛ إذ كان ضبخانٌ من مصهر للزنك في الجوار يعمل بوقود الفحم الحجري قد حجب الملعب تماما عن أنظارهم. وان هي إلا ايام حتى توفي 20 شخصا ومرض 6000 شخص آخرين (نحو نصف سكان البلدة).
وكان الفحم الحجري في فترة ماضية المصدر الرئيسي للطاقة في جميع البلدان الصناعية. وقد أنتجت المحركات البخارية التي تعمل بالفحم الحجري، معظم القدرة اللازمة لهذه البلدان منذ بداية القرن التاسع عشر وحتى القرن العشرين. ومنذ بداية القرن العشرين، أصبح النفط والغاز الطبيعي المصدرين الرائدين للطاقة في معظم أرجاء العالم. وعلى نقيض الفحم الحجري ؛ فإن النفط يمكن تحويله إلى بنزين وديزل ومواد أخرى لازمة لتشغيل وسائل المواصلات الحديثة. وقد حل استعمال الغاز الطبيعي محل الفحم الحجري لتوليد الطاقة الحرارية، ولكن الاستهلاك الحالي لموارد العالم من النفط والغاز الطبيعي يجري بسرعة. وإذا استمر الاستهلاك العالي على المستوى الحالي فإن موارد النفط ستستهلك وتنضب خلال النصف الأول من القرن الحادي والعشرين. كما أن موارد الغاز الطبيعي ستنضب بدورها في أواسط القرن الحادي والعشرين. أما مصادر العالم من الفحم الحجري فهي باقية وتكفي لحوالي 220 سنة مقبلة، وذلك وفق معدلات الاستهلاك الحالية.
وقد يسدُّ الاستعمال المتنامي للفحم الحجري في إنتاج الكهرباء النقص المتزايد لكل من الغاز والنفط. ومع ذلك، فإن استعمال الفحم الحجري يحمل في طياته مشاكل من نوع آخر إذ إن احتراقه سببًا رئيسيًا لتلوث الهواء وزيادة تسبة ثاني أكسيد الكربون. وقد طُوِّرت وسائل عديدة للتقليل من التلوث ولكنها مكلفة ولم تثبت جدواها حتى الآن. ولابد من تحسين هذه الطرق والأساليب قبل التوسع الكبير في استعمال الفحم الحجري. وبالإضافة لهذا فإن بعض الفحم الحجري يوجد في طبقات عميقة تحت سطح الأرض، حيث يصعب استخراجه.
وفي الماضي كانت الوظائف التي تعد أكثر خطورة وصعوبة من وظيفة عامل في منجم فحم حجري تحت سطح الأرض قليلة. ففي القرن التاسع عشر الميلادي كان عمال المناجم يعملون عشر ساعات يوميًا تحت الأرض ولمدة ستة أيام كل أسبوع. وكانت المعاول هي الأدوات الوحيدة التي تستعمل في تكسير وتفتيت الفحم الحجري. وكان على عمال مناجم الفحم الحجري أن يجرفوا الفحم الحجري المستخرج وينقلوه في عربات. وفي حالات عديدة كان الأطفال دون سن العاشرة يجرُّون عربات الفحم الحجري من المناجم. كما عملت النساء في عمليات التحميل والنقل بالعربات. ومع مرور الزمن فقد الآلاف من الرجال والنساء والأطفال حياتهم في حوادث المناجم. كما مات آلاف آخرون جرّاء إصابتهم بأمراض الرئتين بسبب استنشاق رماد الفحم الحجري طوال حياتهم العملية في المناجم.
وتُنفِذ الآلات هذه الأيام معظم الأعمال في مناجم الفحم الحجري، كما تحسنت إجراءات الأمان في المناجم، وقلّت ساعات العمل، وتم حظر تشغيل الأطفال في المناجم قبل نهاية القرن التاسع عشر الميلادي. وانخفضت نسبة الوفيات بسبب حوادث المناجم بصورة كبيرة في القرن العشرين. وفي كل هذه الأحوال فإن مهنة استخراج الفحم الحجري من مناجمه ما زالت مهنة المخاطر.
الفحم الحجري كمصدر للطاقة.
يعتبر الفحم الحجري من أوائل المصادر التي استغلها الإنسان لإنتاج الطاقة، حيث استغلها في الطبخ والتدفئة، ومع بدء العصر الصناعي فكان قائما على الفحم الحجري وزاد الطلب عليه واستهلاكه ولهذا بدأ في بلاد مثل إنجلترا وألمانيا حفر مناجم الفحم الحجري لاستخراجة بكميات كبيرة. ثم تتابع استخراجه في بقية البلاد في مناجم لديها أو حصلت عليه بشرائه من الدول المنتجة الغنية بمصادر الفحم منها أستراليا والولايات المتحدة الأمريكية وكندا.
ولا يزال الفحم الحجري يشكل أساسا مهما للحصول على الطاقة، ففي الولايات المتحدة الأمريكية ينتج الفحم 48 % من الطاقة الكهربائية (عام 2008)، وهو ينتج لطاقة تعادل مجموع الطاقة المنتجة من الغاز الطبيعي والطاقة النووية معا. وكل ذلك بسعر متهاود بسيط يبلغ 28و2 سنت لكل مليون وحدة حرارية بريطانية BTU (اتفق على كتابة 1 مليون وحدة حرارية بريطانية كالآتي MMBTU). وبالمقارنة بسعر الغاز الذي ينتج تلك الكمية من الطاقة نحو 6 سنت، والنفط بسعر 13 سنت لكل MMBTU.
وتتعرض المحطات الكهربائية التي تعمل بالفحم إلى انتقاد متزايد بسبب ضررها بالبيئة وما تقوم به من تفاقم مشكلة الانحباس الحراري ، وينشأ نحو 40 % من غازات الأنحباس الحراري في أمريكا من إنتاج الطاقة الكهربائية، والتي تشكل المحطات العاملة بالفحم الحجري من أهم مصادرها. وتجري محاولات في الولايات المتحدة الأمريكية من أجل ابتكار تقنية لفصل ثاني أكسيد الكربون وتخزينه في طبقات عميقة تحت الأرض. ولكن توجد أيضا معارضة كبيرة من جهة الصناعات حيث سوف تتكلف تلك التقنية تكاليف باهظة.وتدعي شركات إنتاج الطاقة الكهربائية التي تعمل بالفحم بأنها تحتج تلك المصاريف لتحسين أداء محطاتها التي عتى عليها الدهر. وكثير من تلك المحطات قد أصبح قديما، وتجري السياسة على استبدالها بمحطات جديدة تعمل بالفحم ومحطات تعمل بالطاقة النووية.
ويكفي احتياطي الفحم في الولايات المتحدة الأمريكية لمدة عدة قرون. وتنتج ولاية فيومنج وحدها نحو 40 % من أنتاج الفحم وتقدر كمية إنتاجها بنحو ألف مليون طن سنويا. وبصرف النظر عن حصة إنتاج الكهرباء بواسطة الطاقة المستدامة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية، فإن استغلال الفحم سيلعب دورا رئيسيا في المستقبل أيضا في الولايات المتحدة الامريكانيه.
الإنتاج والاحتياطي.
في الولايات المتحدة الأمريكية تبدو الصورة كالآتي:
وهذه قائمة لدول العالم حسب إنتاج الفحم.
الضرر الذي يحدث للبيئة.
يمكن أن يتسبب تعدين الفحم وتزويد محطات الطاقة والعمليات الصناعية بالوقود في إحداث أضرار بيئية كبيرة.
تتأثر أنظمة المياه بتعدين الفحم.  على سبيل المثال والتعدين يؤثر المياه الجوفية والحموضة. يمكن أن تلوث انسكابات الرماد المتطاير، مثل تسرب طين الرماد المتطاير للفحم في محطة كنغستون الأحفورية ، الأراضي والمجاري المائية ، وتدمير المنازل. تستهلك محطات الطاقة التي تحرق الفحم أيضًا كميات كبيرة من المياه. يمكن أن يؤثر ذلك على تدفقات الأنهار ، وله تأثيرات تبعية على استخدامات الأراضي الأخرى. في مناطق ندرة المياه ، مثل صحراء ثار في باكستان ، ستستخدم محطات تعدين الفحم ومحطات توليد الطاقة بالفحم كميات كبيرة من المياه.
كان المطر الحمضي من أوائل التأثيرات المعروفة للفحم على دورة المياه . في عام 2014 ، تم إطلاق ما يقرب من 100 تيراغرام / ثانية من ثاني أكسيد الكبريت (SO 2 ) ، أكثر من نصفها كان من حرق الفحم.  بعد إطلاقه ، يتأكسد ثاني أكسيد الكبريت إلى H 2 SO 4 الذي ينثر الإشعاع الشمسي ، وبالتالي فإن الزيادة في الغلاف الجوي لها تأثير تبريد على المناخ. يخفي هذا بشكل مفيد بعض الاحترار الناجم عن زيادة غازات الدفيئة. ومع ذلك ، يتم ترسيب الكبريت من الغلاف الجوي كمطر حمضي في غضون أسابيع ، بينما يبقى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لمئات السنين. إطلاق SO 2 كما يساهم في تحمض النظم البيئية على نطاق واسع.