工业窑炉。煤炭是冶金、建材等基础工业的主要燃料和原料，我国工业炉窑存量巨大，但因技术和工艺装备落后等原因而普遍存在系统热效率低、能耗高、燃料适应性差、污染物原始排放浓度高等问题。以水泥为例，目前全国采用干法水泥熟料生产线数量约 1500 多条；这些生产线工艺核心设备热效率普遍较低，节能潜力较大，绝大部分未实现常规污染物超低排放，且排出大量CO2。2020 年，我国水泥熟料产量 15.79 亿吨，水泥产量 23.77 亿吨，水泥行业 CO2 排放占全国排放总量的近 14.3%；吨水泥、吨水泥熟料 CO2 排放量分别约为 616.6 千克、865.8 千克，减排任务艰巨。因此，工业窑炉领域急需变革性技术，以推动节能环保和有效提高资源利用率的方向发展。
煤炭转化技术
2020 年我国煤化工（含焦化）用煤约 7.97 亿吨标准煤，占全国煤炭消费量的 28% 左右。按照煤转化为化工产品的生产过程产生的 CO2 估算，年排放 CO2 约 6.77 亿吨，占全国碳排放量的 5.75% 左右。
近 10 年来，我国煤炭转化技术进步较为显著，主要发展了煤制清洁燃料（如煤制油和煤制天然气等）和大宗及特殊化学品（如煤制甲醇、烯烃、乙二醇等）两大类技术与产品。我国煤气化装置最大单台煤处理能力已达到 4000 吨/天，支撑了现代煤化工的发展。
煤制清洁燃料。煤制油方面，一批拥有自主知识产权的技术示范工程相继建成投产运行。目前已建成的 10 套煤制油项目，成功运行了 400 万吨/年煤间接液化、108 万吨/年煤直接液化等重大项目。
煤制天然气方面，我国已建成 4 套煤制天然气示范及产业化项目，但低成本煤气化技术和甲烷化技术仍处于研究开发阶段，因此煤制合成天然气产品经济效益差，限制了推广应用。
煤制大宗及特殊化学品。煤制烯烃、煤制乙二醇等技术获得突破性进展，已建成 32 套煤（甲醇）制烯烃、24 套煤制乙二醇示范及产业化推广项目，成功运行了 137 万吨/年煤制烯烃等大型现代煤化工装置。
我国煤化工技术总体处于世界领先水平，但煤耗大、固废难处理、碳排放问题突出仍是我国煤化工发展面临的问题。在煤转化耦合利用、煤制特种燃料、煤制含氧化合物等高值化合物及可降解材料方面，仍需进一步突破关键技术，形成先进成套工艺技术，实现煤炭清洁高效利用，保障油气安全。
石油、天然气利用技术
2020 年，我国石油、天然气行业的碳排放量占碳排放总量的 20.8%，“双碳”目标下，减排压力较大。
