锅炉燃料01固体燃料煤

锅炉燃料是指各种锅炉所燃用的燃料。有固体、液体和气体锅炉燃料3类。固体燃料常用的有煤、煤矸石、页岩和生物质等；液体燃料常用的有柴油、重油和渣油等；气体燃料常用的有天然气、城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气和液化石油气等。

固体燃料主要介绍煤燃料和生物质燃料。

煤燃料

煤是一种复杂的混合物，它的主要成分是碳、氢、氧和少量的氮、硫或其他元素。氮和硫是煤中最主要的杂质，这些杂质燃烧后会产生大气污染物。煤中还含有许多放射性和稀有元素，如铀、锗、镓等。

常见的分类方法是按干燥无灰基挥发分的含量和胶质层最大厚度进行分类。

所谓胶质层最大厚度是指将煤样放在专门的容器内逐渐加热到℃，煤在受热干燥过程中，焦炭表面会产生一种胶质体(熔化的沥青表层)，随着干燥温度的升高，胶质体厚度也在增加，这个厚度的最大值即称为胶质层最大厚度，用符号Y表示，单位mm。

胶质层最大厚度反映了煤的焦结性，胶质层越厚，煤的焦结性越强。我国按挥发分含量和胶质层厚度把煤炭划分为十大类，即无烟煤、贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱黏结煤、不黏结煤、长焰煤及褐煤，其中无烟煤、贫煤、弱黏结煤、不黏结煤、长焰煤与褐煤的胶质层厚度不大或不稳定，属于不焦结和弱焦结煤，不适宜作为炼焦煤，但可作为动力用煤供锅炉燃用。

另外，也有把煤分为贫煤(无烟煤，含挥发分很低)、瘦煤(含挥发分比贫煤高点)、焦煤(含挥发分比瘦煤高)、肥煤(含挥发分比焦煤高)、气煤(含挥发分又比肥煤高)和长焰煤(含挥发分最高)。

挥发分(Vr)：失去水分的干煤煤样，在隔绝空气的条件下加热到一定温度时，析出的气态物质的百分含量。

挥发分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃气体和少量02、CO2和N2组成；

锅炉常用煤种及其特性：

(1)无烟煤。无烟煤的特点是固定碳含量高，挥发分含量低，干燥无灰基挥发分Vdaf10%，故不易点燃，燃烧缓慢，燃烧时无烟且火焰很短。因无烟煤的干燥无灰基含碳量达95%~96%，含氢量少，发热量大致为~kJ/kg(或~kcal/kg)。

(2)贫煤。贫煤的性质介于无烟煤与烟煤之间。其炭化程度比无烟煤稍低，挥发分含量为10%Vdar≤20%，也不易点燃，燃烧时火焰短，但稍胜于无烟煤。

(3)烟煤。烟煤的特点是固定碳含量较无烟煤低，挥发分含量较高，一般Vdaf20%,故大部分烟煤都易点燃，燃烧速度快，燃烧时火焰长;烟煤发热量大致为~kJ/kg(~kcal/kg);多数具有或强或弱的焦结性，烟煤表面呈灰黑色，有光泽，质松易碎，储存时有可能会自燃。烟煤还有一种灰分、水分含量较高，发热量较低(多在kJ/kg以下)的品种，称为劣质烟煤。燃用劣质烟煤除应在燃烧上采取适当措施外，还应考虑受热面积灰、结渣和磨损等问题。

(4)褐煤。褐煤的特点是固定碳含量不高，含挥发分很高，Vdaf40%，故极易点燃燃烧时火焰长;又因其水分、灰分及氧的含量均较高，故发热量低，一般为~kJ/kg(~kcal/kg);褐煤燃烧后焦炭无焦结性。褐煤外表多呈棕褐色,质脆易风化，储存时极易发生自燃。

(5)煤研石。煤研石是夹带有研石等矿物质的煤。含灰量在50%以上，发热量很低一般需要制成细小的颗粒才能燃烧。这种煤由于发热量低，不易燃烧，所以在锅炉上较少使用。目前，只有在沸腾锅炉和循环流化床锅炉中应用。

煤的工业分析项目有挥发分、固定碳、灰分、水分和发热量等

(1)挥发分。对煤进行加热时，首先析出水分，然后排放出碳氢化合物、氧、氮、有机硫等气体，这些气体就是挥发分。由于挥发分中的主要成分是可燃气体，且这种与体能在较低的温度下着火燃烧，所以煤中挥发分含量越多，煤就越容易着火燃烧，但挥发分含量太多，固定碳的含量相应减少，则会使其发热量降低。

(2)固定碳。煤中的水分和挥发分全部析出后，余下的便是焦炭，它包括固定碳和灰分。碳在完全燃烧后生成二氧化碳，并放出全部热量。

(3)灰分。煤燃烧后残留下来不能燃烧的部分就是灰分，煤的含灰量一般在10%~40%。煤中的灰分主要由两部分组成，一部分是原来存在于植物中的矿物质，另一部分是煤在开采、运输过程中混入的砂和石灰土。煤中灰分的存在，不但降低了燃料的发热量，还增加了热损失。

(4)水分。水分也是煤中的有害成分。水分在燃烧过程中要吸收热量，使炉膛温度降低，增加着火和燃烧的困难。水分汽化后还会增加烟气体积，这不仅增加排烟损失而且还会加重引风机的负担，同时，还会加剧尾部受热面的腐蚀。

(5)发热量。煤在完全燃烧时所能放出的热量称为煤的发热量。煤的发热量有低位发热量和高位发热量之分。通常，将煤中的水分在燃烧时吸收的热量全部释放出来的发热量称为高位发热量。但是，实际上水分吸收热量变成水蒸气后随烟气从烟囱排出，不可能将吸收的热量释放出来，因此通常将高位发热量扣除水汽化潜热后的发热量称为低位发热量。在锅炉设计和运行管理中，一般都用低位发热量来计算耗煤量和热效率。

(6)灰熔点和焦炭的黏结性。不同煤种的灰分组成变化很大，其灰熔点也不一样。通常，将灰熔点高于℃的灰称为难熔性灰，低于℃的灰称为易熔性灰。灰熔点低的煤，易于结渣，难以燃尽，增加不完全燃烧热损失。

煤的主要特性：

(1)发热量

单位质量的煤在完全燃烧时所放出的热量，称为煤的发热量。一般用Q表示，单位是kJ/kg。

煤的发热量有高位发热量和低位发热量之分，煤的高位发热量减去煤中水恭汽凝结成水所放出的汽化潜热后所得的热量，即为低位发热量，这是在锅炉运行中煤的有效发热量。因此，一般所用的发热量为低位发热量。煤的发热量各不相同，为了便于比较和管理，核算煤耗量，需要统一计算标准而采用标准煤的概念。

国标规定:以收到基低位发热量为kJ/kg的燃煤，称为标准煤。因此，每kJ/kg的热量可折算成1kg的标准煤。可用下式将实际煤耗量换算为标准耗煤量。

Bb=B*Qnet/kg/h

Bb:标准煤耗量

B:实际煤耗量

(2)灰的熔融性

即灰的熔点的高低，通常用3种特征温度来表示灰的熔融性：

变形温度DT

软化温度ST

熔化温度FT

可用以上3个温度来判断煤在燃烧过程中结渣的可能性，通常用软化温度融性。一般ST在~C之间

煤的燃烧过程：

1、燃烧的基本概念

燃料的燃烧是指燃料中的可燃物质与空气中的氧气发生的强烈的化学反应，并放出大量热量的过程。

燃烧过程是一个复杂的物理、化学的综合过程，它包括燃料和空气的混合、扩散过程预热、着火过程，燃烧、燃尽过程。

2、煤燃烧的四个阶段

着火前的预热阶段:煤受热----水分蒸发出来

此过程是一吸热阶段，进行的快慢主要是温度和煤的性质

挥发份着火燃烧阶段:挥发分析出----温度升高到着火温度

固定碳燃烧阶段:挥发分先着火放出大量热量----使固定碳加热迅速燃烧，此过程是个强烈的放热阶段。这一阶段进行的快慢主要取决于温度和混合接触速度。

碳燃尽阶段:未燃尽的少量固定碳继续燃烧----直至燃尽，形成渣。此阶段一般在氧气不足、温度较低、煤风混合较弱的情况进行，所需时间较长。

3、煤迅速而完燃烧的条件

相当高的温度，合适的空气量，与空气的良好混合；充足的燃烧时间。