Izgaranje ugljena je proces koji uključuje sagorijevanje određenih vrsta sedimentnih ili metamorfnih stijena za stvaranje toplinske energije. Primarna upotreba za izgaranje ugljena je za paljenje kotlova u elektranama, iako se spaljivao i za druge svrhe kao što su grijanje i izvor energije za lokomotive. U zemljama kao što su Sjedinjene Američke Države, samo se oko 10% ukupne potrošnje ugljena svake godine koristi u druge svrhe osim za proizvodnju energije. Milijarde metričkih tona ugljena izgaraju se svake godine, što čini oko polovicu ukupne električne energije proizvedene u cijelom svijetu.
Postoji nekoliko različitih vrsta ugljena i prekursora ugljena, a svi nastaju kada su određeni biološki materijali izloženi vrlo visokim pritiscima tijekom dugog vremenskog razdoblja. Većina tih materijala se koristila za gorivo, od treseta do antracitnog ugljena. Visoke koncentracije ugljika čine ugljen vrlo zapaljivim i omogućuju mu da gori dulje od materijala kao što je drvo. Subbitumenski i bitumenski ugljen klasificiraju se kao sedimentne stijene i sadrže više nečistoća od tvrđeg, metamorfnog antracita. Sva tri se obično koriste za gorivo generatora energije na ugljen.
Kada se ugljen sagorijeva kao dio procesa proizvodnje električne energije, obično se prvo usitnjava u finu prašinu. Ugljena prašina se zatim zapali unutar peći koja je pričvršćena na kotao. Izgaranje ugljena može rezultirati velikom količinom topline, što uzrokuje pretvaranje vode u kotlu u paru. Para se tada može koristiti za aktiviranje turbina koje su sposobne proizvoditi električnu energiju.
Jedan od glavnih nusproizvoda izgaranja ugljena je pepeo, koji može biti u obliku dna ili letećeg pepela. Mnoge nečistoće prisutne u ugljenu mogu pobjeći iz elektrane u obliku letećeg pepela ako se ne poduzmu odgovarajuće mjere, dok su druge zarobljene u pepelu. Obje vrste pepela mogu se ponovno iskoristiti za upotrebu u cementu ili razdvojiti u osnovne nečistoće kao što su aluminij i željezo, iako se ponekad nalaze i uran i drugi fisijski materijali. Jedan od načina da se smanji količina nastalog pepela je sagorijevanje kaše vode i ugljena, a ne prašine u zraku.
Osim za proizvodnju energije, izgaranje ugljena se također koristi za razne druge industrijske primjene. Jedna uobičajena upotreba ugljena je pretvaranje u koks, tvar koja je vrlo bogata ugljikom. Proces koksanja uključuje izlaganje određenih vrsta ugljena vrlo visokim temperaturama bez osiguravanja dovoljno kisika za potpuno izgaranje. Koks ima nekoliko namjena, iako je neophodan za rad visokih peći u proizvodnji čelika.