Hiilen polttaminen on prosessi, johon liittyy tietyntyyppisten sedimenttikivien tai muodonmuutoskivien polttaminen lämpöenergian tuottamiseksi. Hiilen polttamisen ensisijainen käyttö on kattiloiden sytyttäminen voimalaitoksissa, vaikka sitä on poltettu myös muihin tarkoituksiin, kuten lämmitykseen ja veturivoiman lähteeseen. Yhdysvaltojen kaltaisissa maissa vain noin 10% vuosittain kulutetusta hiilestä käytetään muihin tarkoituksiin kuin sähköntuotantoon. Vuosittain poltetaan miljardeja tonnia hiiltä, mikä on noin puolet koko maailmassa tuotetusta sähköstä.
Hiiliä ja hiilen esiasteita on useita erilaisia, ja ne kaikki muodostuvat, kun tietyt biologiset materiaalit altistuvat erittäin korkeille paineille pitkiä aikoja. Suurin osa näistä materiaaleista käytettiin polttoaineeksi turpeesta antrasiittihiileen. Suuret hiilipitoisuudet tekevät kivihiilestä helposti syttyvää ja antavat sen palaa pidempään kuin materiaalit, kuten puu. Subbituumeniset ja bitumiset kivihiilit luokitellaan sedimenttikiviksi ja sisältävät enemmän epäpuhtauksia kuin kovempi metamorfinen antrasiitti. Kaikkia kolmea käytetään yleisesti hiilivoimaloiden polttoaineena.
Kun hiiltä poltetaan osana sähköntuotantoprosessia, se tyypillisesti ensin jauhetaan hienoksi pölyksi. Hiilipöly sytytetään sitten kattilaan kiinnitetyssä uunissa. Hiilen palaminen voi aiheuttaa paljon lämpöä, jolloin vesi kattilassa muuttuu höyryksi. Höyryä voidaan sitten käyttää aktivoimaan turbiineja, jotka pystyvät tuottamaan sähköä.
Yksi tärkeimmistä kivihiilen palamisen sivutuotteista on tuhka, joka voi olla pohja- tai lentotuhkaa. Monet kivihiilessä olevista epäpuhtauksista voivat poistua voimalaitoksesta lentotuhkan muodossa, jos asianmukaisia toimenpiteitä ei toteuteta, kun taas toiset jäävät pohjatuhkaan. Molemmat tuhkatyypit voidaan ottaa talteen sementissä käytettäväksi tai erottaa peruspohjaisiin epäpuhtauksiin, kuten alumiiniin ja rautaan, vaikka joskus löytyy myös uraania ja muita halkeamiskelpoisia materiaaleja. Yksi tapa vähentää tuhkan määrää on polttaa veden ja hiilen lietettä ilmassa olevan pölyn sijasta.
Sähköntuotannon lisäksi hiilenpolttoa käytetään myös moniin muihin teollisiin sovelluksiin. Yksi yleinen käyttö hiilelle on sen muuttaminen koksiksi, joka on erittäin hiilipitoinen aine. Koksausprosessiin kuuluu tietyntyyppisten hiilen altistaminen erittäin korkeille lämpötiloille ilman riittävästi happea täydelliseen palamiseen. Koksilla on useita käyttötarkoituksia, mutta se on välttämätöntä masuuneiden toiminnalle teräksen tuotannossa.