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每种类型的锅炉都设计为与某些类型的燃料兼容。 对于固体燃料锅炉系统，煤炭因其燃烧能力强、燃烧时间长而被认为是理想的燃料。 尽管煤炭是市场上常见的燃料，并广泛应用于许多制造行业，但并非每种煤炭都适合在锅炉设备中使用。

1. 锅炉燃烧用煤的特性

- 化学成分

• 碳：碳是煤中的主要可燃成分。 煤的形成年龄越长，含碳量越高，粘结强度越大，越难燃烧。
• 氢：氢是煤的重要可燃成分，热值约为 144,500 kJ/kg。 液体燃料中的氢含量高于固体燃料中的氢含量。
• 硫：硫在煤燃烧中以三种形式存在：有机硫（OS）、矿物硫（MS）和硫酸盐硫（SS）。 有机硫和矿物硫均可参与燃烧过程，而硫酸盐硫通常以CaSO4、MgSO4、FeSO4等形式存在，这些键不参与燃烧过程，而是转化为炉渣。 硫的热值约为碳的三分之一。 硫燃烧时会产生 SO2 或 SO3 气体，这些气体与燃烧室中的水蒸气结合，会形成硫酸 (H2SO4)，腐蚀金属并损坏锅炉系统。 排放到环境中的SO2是一种危险的有毒气体。
• 氧气和氮气：氧气和氮气是煤中的惰性物质。 它们的存在降低了煤的可燃物含量，从而导致热值降低。 氮气不参与燃烧过程，但在烟雾中转化为游离形式。 煤炭越年轻，含有的氧气就越多。

- 物理特性

• 热值：煤的热值是一公斤煤完全燃烧时放出的热量。 煤炭根据其热值进行分类，从高到低。 煤主要是碳基煤，热值约为 34,150 kJ/kg 碳。 因此，碳含量越高，煤的热值越高。
• 含水量：含水量是指煤中所含水分的多少。 煤的总水分含量是通过将燃料在 1050°C 的烘箱中干燥直至燃料重量不再变化来测定的。 损失的重量称为水分含量。 事实上，在这个温度下，煤中的水分并没有被完全去除。 某些类型的水分，例如晶体水分，通常需要 500-800°C 的温度才能完全蒸发。
• 灰分：灰分是煤燃烧后剩余的残渣。 煤中的矿物质在燃烧时会转化为灰烬。 灰分的存在降低了煤的可燃物含量，影响其燃烧。 煤中的灰分比极大地影响其燃烧能力，降低热值，造成吸热管表面腐蚀，积垢，降低管壁传热系数。 此外，显着影响燃烧设备运行的灰烬的一个重要特性是灰烬熔化温度。
• 挥发性物质：当燃料在环境中没有氧气的条件下燃烧时，有机分子的键会断裂。 这个过程称为热分解，产生气态物质，包括氢气、碳氢化合物、一氧化碳和二氧化碳。 热分解的产物称为“挥发物”。 含氧量越多的键越不稳定，在高温下更容易断裂。 产生的挥发物的量取决于煤的形成年龄； 煤炭越年轻，挥发性物质开始形成的温度就越低。 产生的挥发物的量还取决于热分解的持续时间； 煤炭越年轻，热分解持续时间越短，产生的挥发分越多，导致燃烧时燃料消耗越大。

3. 锅炉燃烧用煤的分类

- 合成天然气（SNG）：SNG是使用气化剂（氧气、空气、富氧空气、蒸汽、碳氢化合物）在高温下与煤发生反应，将燃料从固态转化为气态的过程，其中主要成分为CO， 氢气、甲烷...

- 褐煤：这是等级最低的煤炭，碳含量为 25-35%，水分含量高，约为 66%，灰分含量为 6-19%。 褐煤通常呈颗粒状，主要用于发电。 它是第一种被气化的煤。

- 次烟煤：从地质学角度来说，次烟煤被认为是年轻煤，形成于 2 亿多年前。 在干燥无灰状态下，次烟煤含有 35% – 45% 的碳。 这种煤炭通常具有类似木材的外观，而不是坚固的结构，颜色从深棕色到黑色不等。 次烟煤的水分含量比不结块煤低，因此其硬度稍高，更易于运输和储存。 由于次烟煤硫含量低（低于1%），许多发电厂已改用次烟煤，减少了环境污染。

- 烟煤：烟煤含有许多挥发性物质，燃烧时火焰较长，在还原性气氛中加热时会产生粘合物质。 烟煤的水分含量约为17%，氮含量为0.5-2%，固定碳含量为85%，灰分含量按重量计高达12%。 烟煤有两种类型：动力煤和炼焦煤。

• 动力煤：用于为工业制造工厂提供能源。
• 冶金煤：用于钢铁生产的炼钢过程。 冶金煤是在无氧条件下将烟煤加热至极高温度而产生的致密碳质岩石。 冶金煤在无氧条件下熔化以除去杂质的过程称为热解。

- 无烟煤：无烟煤是所有煤种中热值最高的，含碳86%～97%，杂质少，具有金属光泽。 无烟煤用于发电和炼钢工业。 此外，由于无烟煤硬度高、结构坚固，耐化学腐蚀，在酸性和碱性环境中也能保持稳定，使其广泛应用于大容量水处理站、工业和生活净水厂处理重金属、 脱色、消除难闻气味、溶解有机物、去除微量污染物。

3. 不同类型锅炉的燃煤选择

- 流化床锅炉：流化床锅炉使用流化床燃烧室来燃烧燃料。 流化床在整个燃烧室中创造了良好的混合条件，使燃料完全燃烧，同时保持相对较低的燃烧室温度，减少有害气体的排放。 流化床锅炉用煤因其独特的结构，通常粒径小，范围为0-10毫米，挥发分低，水分含量（ARB）<25，相应的热值（ADB）如下：

• 底灰烧制（非循环）：3800 – 4100
• 底灰烧制（循环）：5200 – 5700
• 喷砂流化床：3800 – 4100

- 链条炉排锅炉：链条炉排锅炉是利用燃料燃烧产生的热量将水加热成蒸汽以满足生产或发电需求的设备。 操作原理包括使用炉排将燃料送入炉内，并在下方供应空气以支持燃烧。 燃烧过程释放的能量被吸热管束中的水吸收，转化为蒸汽。 燃烧后产生的灰烬在燃烧室末端排出，并由刮板或输送机清除。 链条炉排锅炉的燃烧室是燃油燃烧室中机械工程水平最高的。 链条炉排锅炉允许同时或单独燃烧大颗粒、不均匀颗粒和多种燃料类型的燃料。 链条炉排锅炉适用于燃烧0-50毫米大颗粒煤，含水量（ARB）<40，对应的发热量（ADB）如下：

• 低于 50% 锅炉负荷：3800 – 4100
• 50% 至 75% 锅炉负载：4800 – 5000
• 75%以上锅炉负荷：5200 – 5400

- 阶梯式炉排锅炉：阶梯式炉排燃烧技术广泛应用于饱和锅炉、过热锅炉、导热油锅炉、热水锅炉、热燃气锅炉等各种热工场合。 特别是，阶梯式炉排锅炉与各种固体燃料（煤、生物质、废物）兼容。 因此，当需要燃烧各种规格的煤炭而无需安装额外的复杂燃料加工设备时，阶梯炉排锅炉是一个合适的选择。 该型锅炉具有优异的燃烧能力，即使对于水分含量高、热值低、颗粒大小不一致以及容易熔化和结块的含灰碱金属等难燃燃料。

- 煤粉锅炉：目前使用的固体燃料锅炉类型中，煤粉锅炉的效率最高。 然而，这些锅炉系统的设计复杂，需要大量的投资成本和高技能的工程团队来操作，限制了它们在大型发电厂的实际应用。 煤粉锅炉的工作原理是将煤磨成粒度很小的细粉，并利用高压压缩空气将其直接喷入燃烧室。 在这里，煤被点燃并像燃气或燃油燃烧器喷嘴一样燃烧。 喷煤锅炉只能使用粒度均匀的优质煤。 不能使用灰分、硫分、水分含量高的煤炭。 此外，这种类型的锅炉是专门为煤炭设计的，不能改装为燃烧其他固体燃料。

结论

选择锅炉燃烧用煤，要求选择挥发分低、阻燃性高的品种，以节省燃料。 此外，锅炉燃烧用煤需要具有高排渣能力并产生最少的烟雾，以提高锅炉效率并减少对环境的有害排放。

选择煤种的过程应侧重于匹配每种类型锅炉的颗粒尺寸和热值。 匹配热值不仅可以增强燃烧能力，还可以确保生产过程中的效率和节能。 此外，煤炭粒度是高效稳定燃烧、优化热量和锅炉生产率的关键因素。

随着工业部门的发展，以煤炭作为锅炉燃料的需求将不断增加。 然而，燃烧煤炭给环境带来了许多挑战。 因此，企业在运行燃煤锅炉（特别是化石燃料）时应优先使用经过提炼的优质煤炭，并采用先进的废气处理技术，以尽量减少对环境的负面影响。