第一篇：混煤的特性及對燃燒的影響

混煤的煤質(zhì)特性及對燃燒的影響

這里寫上自己的名字，單位名稱，然后另起一行，寫上名字的拼音，單位的英文

Abstract: According to the current supply of coal fuel coal-fired power plants and operation process of the common characteristics of coal are analyzed, the evaluation indexes of mixed coal plant characteristics and main characteristics of mixed coal combustion influence of indicators.Key Words: Mixing coal, Characteristics of coal 摘要：根據(jù)目前我國燃煤電廠燃料煤的供應狀況及電廠運行過程中常用的煤質(zhì)特性評價指標，分析了電廠混煤的相關特性及混煤主要特性指標變化對燃燒的影響。關鍵詞：混煤；煤質(zhì)特性；

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展及電力體制改革，我國的電力行業(yè)已經(jīng)逐步擺脫粗放型管理，運行機制也已經(jīng)逐步由計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟發(fā)展。廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)已經(jīng)開始實施。如何降低發(fā)電成本，提高機組效率，直接關系到發(fā)電企業(yè)的生存與發(fā)展。根據(jù)目前國內(nèi)的煤炭市場和電力需求情況，我國火電廠出現(xiàn)一些問題：①電裝機容量增大，煤的耗量增加，一臺300MW機組的鍋爐的日耗煤量約達3000噸左右，因而很難保證燃燒單一煤種。②煤炭資源集中在經(jīng)濟欠發(fā)達的中、西部地區(qū)，在經(jīng)濟發(fā)達、對電力需求大的東、南部地區(qū)煤炭資源則非常貧乏，北煤南運，煤的運輸能力不足。③近年的電慌、煤慌，造成很多電廠“饑不擇食”，被迫燒一些劣質(zhì)煤。④許多電廠鍋爐的實際燃煤與設計煤種不符，安全經(jīng)濟得不到保障，因而采用混煤燃燒，以便滿足鍋爐燃燒的要求。

1．1混煤燃燒特性

從燃料特性來考慮，燃煤的主要性質(zhì)根據(jù)鍋爐需求大體可分為三個層次：第一層次是最基本的煤質(zhì)指標，如碳含量C、氫含量H、揮發(fā)分V、灰分A、全水分M、發(fā)熱量Q、硫分S；第二層次指標是對燃料特性的重要補充，如可磨性HGI、著火溫度ti、粒度組成或煤粉細度、有害元素含量、煤灰熔融特性溫度、煤灰粘度與結(jié)渣性；第三層次指標是對燃用煤質(zhì)的專門了解，如密度、硬度、比熱、導熱系數(shù)和膨脹系數(shù)、熱分析、燃燒特性、煤灰表面張力及沾污能力、灰渣強度及燒結(jié)溫度等。

不同煤種混配以后，其煤質(zhì)特性要發(fā)生較大變化，特別是第二，第三層次指標，幾乎都不符合線性可加規(guī)律。

1．1．1混煤的熱分解及揮發(fā)分析出特性

煤中揮發(fā)分含量及析出特性對著火過程有著決定性的影響。為了全面了解配煤煤質(zhì)的揮發(fā)分析出特性，可用熱重分析方法進行了慢速熱解條件下的揮發(fā)分析出特性試驗和沉降爐進行的快速熱解試驗，對多種單一煤及混煤的揮發(fā)分析出特性進行評價和比較，對混煤的揮發(fā)分析出規(guī)律及其影響因素進行探討。研究結(jié)果表明：混煤的揮發(fā)分析出性能受到摻混煤質(zhì)特性、混合比、揮發(fā)分含量、煤粉細度、溫度、加熱速率等因素的影響。組成配煤的兩組份煤種的揮發(fā)分析出并不是同時進行的。配煤的揮發(fā)分釋放時間普遍比單一煤長，造成這一現(xiàn)象的主要原因是不同煤種混合后，除其有機成份的析出順序發(fā)生變化從而相互影響外，還由于其無機成份如煤中各巖相組份在燃燒時的相互影響、相互制約，使得煤的揮發(fā)分中各化學成份的比例發(fā)生了變化。配煤的揮發(fā)分釋放性能比單一煤種稍差，組成配煤的煤種性質(zhì)相差越大，其揮發(fā)分釋放性能也越差。配煤的配合比對揮發(fā)分析出特性有較大影響，組成配煤的各煤種性質(zhì)相差越大，則配煤揮發(fā)分析出特性受配合比的影響越大。煤粉細度對配煤揮發(fā)分析出的影響比對單一煤種大。1．1．2混煤燃盡特性

對于混煤來說，由于其中低揮發(fā)分、低反應活性的煤與高揮發(fā)分、高反應活性的煤其燃燒速度不同，因此在燃燒時出現(xiàn)“搶風”現(xiàn)象，使得低反應活性、低揮發(fā)分煤在缺氧的氣氛中燃燒，從而造成了低揮發(fā)分煤的燃盡更為困難。以往的研究表明，在通常的燃燒情況下，混煤的綜合燃盡效果低于摻混煤種分別單燒時獲得的燃盡率加權平均值。摻混比例也對混煤燃燒產(chǎn)生重要影響。如在低品位煤中摻入的高品位煤比例太小，則可能達不到應有的效果，甚至可能引起燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，不同煤種摻燒時，為了保證鍋爐的經(jīng)濟性和安全性，高品位煤的摻燒量應達到一定程度，具體的摻燒率可通過實驗室試驗初步確定后再進行現(xiàn)場調(diào)整試驗驗證。除此之外，煤粉粒度也影響混煤的燃盡性能，應盡可能降低煤粉粒度，特別是降低其中的低反應活性煤的粒度。

1．1．3 混煤燃燒時SOx、NOx的生成與排放特性

在混煤燃燒過程中，SOx、NOx的生成與排放不同于單一煤種。研究結(jié)果表明，混煤燃燒對NOx生成的大小主要取決于摻混煤種相對含氮量和混合比例以及氧濃度，其NOx峰值出現(xiàn)的時間主要取決于摻混煤種的相對揮發(fā)分及混合比。混煤NOx的釋放時間比單一煤種長，當氧氣充足時，后期NOx的釋放量將增加。因此，要降低混煤燃燒時的NOx排放，不僅要考慮其前期燃燒階段，同時也要考慮其中后期燃燒階段。提高配煤的燃盡率與降低NOx排放存在一定矛盾，對于由性能差異較大的煤組成的混煤來說，要達到高效低污染燃燒將比單一煤更為困難。

對SOx生成與排放，通常可采用高硫煤與低硫煤相混合燃燒以降低SOx生成與排放。不同煤種摻燒時，在考慮控制混煤SOx生成與排放的同時，應同時考慮其經(jīng)濟性、結(jié)渣、積灰及腐蝕性能等。對于已配置有脫硫系統(tǒng)的鍋爐，則其對SOx生成與排放不需太多的考慮。

1．2混煤的結(jié)渣特性

電廠對燃煤的結(jié)渣性分析大多只停留在一些常規(guī)分析上，如測定煤灰的變形溫度t1、軟化溫度t2、融化溫度t3。

一般認為，只要在易結(jié)渣的煤中混入一定量不易結(jié)渣的煤時，便可以起到減緩結(jié)渣速度、降低結(jié)渣程度的作用。由于這種觀點在現(xiàn)場具有較強的可操作性，已被很多人所接受，并正在電廠配煤燃燒工作中被廣泛應用。這對于兩種性質(zhì)相差不大的燃煤進行混燒時是可取的，但在煤種性質(zhì)相差很大時有時會出現(xiàn)一些偏差。在人們普遍重視優(yōu)化運行的今天，更應該重視各煤種的優(yōu)化配比，以利于優(yōu)化燃燒。兩種煤按不同比例進行混合，其結(jié)渣的傾向性是不同的。

對于混煤燃燒結(jié)渣規(guī)律，國內(nèi)外學者已進行過詳細的研究，結(jié)果表明混煤的結(jié)渣特性較為復雜，尤其是燃燒性能相差較大的煤種表現(xiàn)得更加明顯。

影響混煤的結(jié)渣性能的主要因素有：(1)混煤灰熔點的變化

不同煤種混合后，其灰熔點變化趨勢很復雜，與算術平均值相差甚遠，也不表現(xiàn)出線性關系。有時混煤的灰熔點比兩種單一煤都低，有時則比兩種單一煤都高。這種變化與所混的兩種單一煤的特性及混合比的關系較大，煤種差別越大，混合后變化越大，這主要是因為不同煤種混合后，由于礦物質(zhì)的組成、含量發(fā)生變化以及它們之間的相互影響、相互制約，使得不同煤之間的不同礦物質(zhì)發(fā)生化學反應，從而改變了混煤的灰熔融特性。同時，不同煤種混合后煤灰還可能生成共熔體，也使混煤的灰熔融溫度發(fā)生變化。混煤灰熔點的改變是導致結(jié)渣狀況改變的主要原因。

(2)混煤灰渣粘度的變化

灰渣粘度對結(jié)渣的影響主要體現(xiàn)在受熱面結(jié)渣強度方面，灰渣粘度越大，受熱面結(jié)渣越強烈。西安熱工院對混煤灰渣的粘溫特性研究表明，我國煤渣型相差大的煤摻燒，會改變混煤灰渣的粘溫特性，從而使結(jié)渣性能改變。

(3)煤中礦物質(zhì)的離析

煤中礦物質(zhì)一些成分在煤粉顆粒中的含量多少，也會對混煤的結(jié)渣傾向產(chǎn)生影響，如黃鐵礦偏析嚴重的煤質(zhì)結(jié)渣較嚴重。

(4)混煤在爐內(nèi)燃燒狀況對結(jié)渣的影響

不同煤種混合后，尤其是性能差異較大的煤混合時，兩種分煤種的燃燒并不是同步進行的，由于高揮發(fā)分煤的大量消耗氧量，造成低揮發(fā)分煤的燃燒時間延長，此時容易出現(xiàn)低揮發(fā)分燃料的燃盡發(fā)生在爐膛出口附近和爐墻附近，甚至粘附到受熱面上繼續(xù)迸行，這樣將提高爐膛上部和爐墻附近溫度水平，因而有可能使灰分在未固態(tài)化以前就接觸到受熱面而粘結(jié)在其表面上造成結(jié)渣。

此外，性能差異較大的煤種混合燃燒時，高揮發(fā)分煤的先期燃燒，導致低揮發(fā)分煤缺氧造成局部弱還原性氣氛，從而使灰熔點大大降低，使結(jié)渣加劇。

(5)燃燒工況參數(shù)及鍋爐運行參數(shù)的影響

爐膛溫度、爐內(nèi)空氣動力場、爐內(nèi)氣氛條件、過量空氣系數(shù)、一二次風量分配、混合狀況、風煤比、煤粉細度等等都會對混煤的結(jié)渣狀況產(chǎn)生影響。

由上述分析可以看到，混煤的結(jié)渣性能不僅受混合煤種、混合比的影響，而且受多種因素的影響，其結(jié)渣情況相當復雜，同一煤質(zhì)結(jié)渣指標的混煤和單一煤，在同一爐膛和同一燃燒工況下，兩者的結(jié)渣特性可能存在較大的差異，這主要是由于混煤在爐內(nèi)的燃燒狀況與單一煤不同。因此，要采用混燒方法減輕或消除鍋爐的結(jié)渣，必須對混煤的結(jié)渣性能和機理進行大量而深入的研究。

研究結(jié)果表明，不同煤種混合后，其結(jié)渣趨勢變化很復雜，與算術平均值相差甚遠，也不表現(xiàn)出線性關系。由此可知，當電廠采用混燒方法減輕結(jié)渣時，必須合理選擇摻燒率．影響配煤結(jié)渣性能的因素有許多，但一般來說：配煤的結(jié)渣性能不僅受混合煤種、混合比的影響，而且受鍋爐運行條件的影響。焦渣特性指數(shù)相同的混煤和單一煤，在同一爐膛和同一燃燒工況下，兩者的結(jié)渣特性可能存在較大差異。1．3混煤的可磨特性及對燃燒的影響 3．3．1混煤的可磨性特點

煤的可磨性是一種與煤的硬度、強度、韌度和脆度有關的綜合物理特性，它可作為決定電站磨煤機容量的一個重要指標。哈氏可磨性指數(shù)HGI是一個無量綱的物理量，可用來衡量煤的可磨性，其值的大小反映了不同煤樣破碎成粉的相對難易程度，HGI值越大，說明在消耗一定能量的條件下，相同量規(guī)定粒度的煤樣磨制成粉的細度越細。

研究結(jié)果表明，按質(zhì)量比1：1組成的混煤的可磨性并不具有“加和性”，而是趨向于難磨的原煤的可磨性，特別是當一種易磨煤和一種難磨煤混合時。將兩種可磨性不同的煤在同一制粉系統(tǒng)中混合磨制時，這兩種組成煤種在混煤中所表現(xiàn)出的粒徑分布特性不同，即難磨煤的細度較大，而易磨煤的細度較小。因此，兩種混煤的HGI值不能由單一組成煤種的HGI值按混合比加權平均計算得出，而是趨向于較難磨的原煤。

3．3．2可磨性對混煤粒徑及揮發(fā)分的影響

混煤的這種可磨性特點，必然會對混煤的粒徑有一定影響。當將兩種可磨性不同的煤在同一制粉系統(tǒng)下磨制成混煤時，會導致各單一煤在混煤中表現(xiàn)出的粒徑分布特性不同和各煤種細度的不同。這就可能使混煤的粒徑分布范圍較大，同時也出現(xiàn)煤粉的偏析，即單一組成煤在各粒徑范圍不是均勻分布，而是在混煤煤粉的大粒徑范圍內(nèi)難磨煤占較大部分，易磨煤則在小粒徑范圍內(nèi)占大部分。特別是當組成煤種的可磨性相差越大時，這種現(xiàn)象會越明顯。

揮發(fā)分對煤粉的著火起著重要作用，還影響到煤粉后期的燃盡性能。煤的揮發(fā)分是涉及到物理化學變化的煤質(zhì)指標，從研究結(jié)果看，混煤的揮發(fā)分并不能簡單地按加權平均計算。混煤燃燒時，兩種煤粒子離散的分布于氣流中，由于兩種煤的密度、顆粒直徑相差較大，兩種煤粒子在氣流中的分布將很不均勻。這說明不能把混煤看成一新的單一煤種的燃燒，不能以試驗測得的混煤中揮發(fā)分含量的多少來判斷混煤的某些燃燒特性。試驗表明，混煤一般比揮發(fā)分含量相近的單一煤難于著火和燃燒。

從實際應用的觀點來看，混煤表現(xiàn)出這樣的粒徑分布特性和揮發(fā)分含量特性很可能會影響混煤的燃燒效果。

3．3．3可磨性對混煤燃燒特性的影響(1)對著火特性的影響

研究表明，混煤的著火溫度與混煤中易著火煤的著火溫度非常接近。即混煤的著火點只取決于易著火的煤，而另一種與之混配的煤對混煤的著火點影響不大。這表明，由于煤種的可磨性不同，而揮發(fā)分較高的煤可磨指數(shù)大，易于磨碎，造成混煤細顆粒部分揮發(fā)分含量高，易著火煤所占比例較大。當外界加熱條件達到易著火煤的著火條件時，這部分混煤著火燃燒，使整個混煤開始著火燃燒。因此可以認為，兩種煤的煤質(zhì)特性相差較大時，混煤的著火特性主要受可磨性和著火特性較好的原煤的影響。

(2)對混煤燃盡特性的影響

在混煤燃燒時，易磨的煤顆粒較細，且一般燃燒性能較好，所以先著火燃燒。而難磨的煤顆粒較粗，結(jié)構致密，存在難燃盡問題。再加上易磨的煤顆粒先消耗了部分氧氣，降低了難磨的煤顆粒周圍氧氣的濃度，從而減慢了氧氣分子向該煤顆粒表面的擴散速度，這就更不利于難磨的煤顆粒的燃盡，并最終會影響混煤的燃盡。當兩種組成煤的可磨性和燃燒特性相差越大時，兩種煤顆粒的粒徑相差越大，很可能出現(xiàn)易磨易燃燒的煤已燃盡，而難磨難燃燒的煤的著火接不上，從而造成著火和燃燒的不穩(wěn)定。

由此可見，當由于可磨性的不同，造成的各組成煤種混合磨制時的粒徑分布不同，細度不同，影響了混煤的著火、燃燒和燃盡。易磨的煤在混煤中的顆粒較細，先著火燃燒，影響著混煤的著火；難磨的煤在混煤中的顆粒較粗，難于燃盡，影響著混煤的燃盡。3．4結(jié)論

(1)混煤的揮發(fā)分析出性能受到摻混煤質(zhì)特性、混合比、煤粉細度、溫度、加熱速率等因素的影響。混煤的揮發(fā)分釋放時間一般較單一煤種長。混煤燃盡特性通常低于分別單燒時獲得的燃盡率。摻混比例也對混煤燃燒產(chǎn)生重要影響。

(2)混煤燃燒過程中，NOx生成的大小主要取決于摻混煤種相對含氮量和混合比例以及氧濃度。對SOx生成與排放，采用高硫煤與低硫煤相混合燃燒以降低SOx生成與排放。

(3)混煤的結(jié)渣特性比較復雜，與其單一煤種算術平均值相差甚遠，也不表現(xiàn)出線性關系。當電廠采用混燒方法減輕結(jié)渣時，應對混煤的結(jié)渣特性進行試驗分析，以合理選擇混煤的摻燒比率。

(4)混煤的可磨性并不具有“加和性”，而是趨向于難磨的原煤的可磨性。將兩種可磨性不同的煤在同一制粉系統(tǒng)中混合磨制時，會造成這兩種組成煤種在煤粉中的粒徑分布不均，難磨煤的細度較大，易磨煤的細度較小。

(5)由于可磨性的不同，造成混合磨制煤粉時出現(xiàn)粒徑的偏析，會影響混煤的燃燒特性．易磨且燃燒性能較好的原煤影響混煤的著火，而難磨且燃燒性能較差的原煤影響混煤的燃盡。特別是當兩種組成煤種的可磨性和燃燒特性相差越大時，這種影響越大。參考文獻：

[1]施正倫，岑可法．鍋爐多煤種配煤特性的試驗及應用前景．浙江電力，1995(5)[2]郭嘉等．大型電站混煤燃燒特性的研究與探討．能源研究與利用，1994(3)：39-42 [3]鐘德惠，丘紀華．可磨性對混煤燃燒特性的影響．電站系統(tǒng)工程，2003，19(2)：13一14

第二篇：煤在中國能源結(jié)構中的地位、煤燃燒的影響及再利用

煤在中國能源結(jié)構中的地位、煤燃燒的影響及再利用

1600011029 工學院 張楷一 摘要：

我國能源生產(chǎn)和消費構成中煤占主要地位。我國生產(chǎn)發(fā)展對煤炭需求量大，以煤炭為主的資源狀況也決定了煤炭在中國能源生產(chǎn)的主導地位還將持續(xù)相當長的一段時間。

煤也是導致城市空氣污染嚴重的罪魁禍首。煤帶來的空氣污染給諸多生物也帶來了致命的災害。此外，煤燃燒后的廢棄物——粉煤灰的堆放會占用大量耕地并對附近的環(huán)境造成危害。

通過對粉煤灰的充分利用，可以在一定程度上緩解煤造成的污染，還可以制造出對社會有價值的產(chǎn)品來。

關鍵詞：

煤、能源、污染、粉煤灰、再利用。

一． 煤在中國能源結(jié)構中的地位

1.我國能源生產(chǎn)和消費構成中煤占主要地位。煤炭目前在我國一次能源中占65%以 上。我國能源消費結(jié)構中,煤炭的比重遠遠高于其他國家，如圖，在2014年世界煤炭消費量占比中，中國占比大于世界上其余所有國家。

2.從1995年至2013年，中國消耗的煤的總量以穩(wěn)定速率上升，2014年較2013年 有所下降，預計將逐漸穩(wěn)定在4000噸左右。

3.煤炭生產(chǎn)量增長速率與一次能源生產(chǎn)量增長速率變化基本一致。這主要是由于我國人均煤炭資源較低，我國生產(chǎn)發(fā)展對煤炭需求量大。以煤炭為主的資源狀況也決定了煤炭在中國能源生產(chǎn)的主導地位還將持續(xù)相當長的一段時間[1]。

4.與此同時，我國能源消費增長率在2002年以后出現(xiàn)迅速增長，遠高于同期的美國和日本。作為高速發(fā)展的發(fā)展中國家，印度的能源消費增長率2006年為5.4%，我國2006年能源消費增 速減慢，但也高出印度4個百分點（我國能源消費增長率為9.6%）。煤炭消費變化與能源變 化趨勢基本一致。這主要是由于我國煤炭資源比較豐富, 煤炭在能源消費中占主要地位。

5.綜上所述，由圖可知，1978-2015 年中，我國煤炭消費量、生產(chǎn)量雖有波動，但整體趨勢平穩(wěn)。我國對煤炭依存度高。以煤為主的能源結(jié)構短期內(nèi)難以改變，煤炭仍將是我國的主要能源。

二、煤燃燒的影響

煤燃燒對環(huán)境造成的諸多影響早已是老生常談。

1.以煤為主的能源結(jié)構以及多在陳舊的設備和爐灶中沿用落后的技術直接燃燒使用，而且這種使用方式竟占直接燃燒總量的62%，成為我國大氣污染嚴重的主要根源。如下圖所示，燃煤排放的二氧化硫占各類污染源總排放量的87%（占燃燒燃料總排放量的93%）；排放的粉塵占總排放量的60%（占燃燒燃料總排放量的99%）；排放的氮氧化物占總排放量的67%（占燃燒燃料總排放量的87%）；排放的CO占總排放量的71%（占燃料燃燒排放量的87%）。

下圖還展示了中國74個城市不容樂觀的空氣狀況。其中空氣污染已經(jīng)對人體產(chǎn)生危害的城市占比5.8%，由煤對各種污染物的貢獻可以看出，煤也是導致城市空氣污染嚴重的罪魁禍首。

2.煤帶來的空氣污染給諸多生物也帶來了致命的災害。鳥類的死亡與繁盛是反應環(huán)境污染程度的重要標志之一，鳥對環(huán)境污染比人類敏感，因此我以鳥為例，每1000MWH死亡的鳥中，煤炭導致的死亡遠多于原油、天然氣和核能。

3.此外，煤燃燒后的廢棄物——粉煤灰的堆放會占用大量耕地并對附近的環(huán)境造成危害。當粉煤灰中的微量元素進入土壤超過其臨界值是，土壤會向環(huán)境輸出污染物，使其它環(huán)境要素受到污染，土壤組成、結(jié)構和功能等均會發(fā)生變化，最終可導致土壤資源枯竭和破壞；粉煤灰隨天然降水地表徑流或隨風進入河流、污染地面水，并隨滲瀝水使地下水受到不同程度的污染，使水體pH值升高，有毒有害的Cr, As等元素增加，直接排入河道還會阻塞河道；粉煤灰對水資源、土壤以及空氣的污染直接影響到人們生活，導致鼻咽炎、上呼吸道感染的概率大大上升，同時粉煤灰中的放射性元素還會在土壤中積累，被植物吸收后，進而通過食物鏈進入人體。

三、發(fā)展方向

如第一部分所述我國對煤炭依存度高。以煤為主的能源結(jié)構短期內(nèi)難以改變，煤炭仍將是我國的主要能源。所以我們應將眼光放在如何減少煤燃燒對環(huán)境的影響上而非企圖在短時間內(nèi)改變以煤為主要能源的現(xiàn)狀。

本部分將把重點放在粉煤灰的在處理上。

1.首先，煤炭經(jīng)過高溫燃燒后其中所含的鐵礦物如黃鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等轉(zhuǎn)化為磁鐵礦，可用簡單的磁選方法將之回收，目前各電廠采用的是濕式磁選工藝，主要設施是半逆流永磁式磁選機。

2.在粉煤灰中加石灰用燒結(jié)法提取氧化鋁，在國外已有較深入的研究，并已投入工業(yè)生產(chǎn)。我國也進行了這方面的研究，其主要工藝過程為熟料生成、自粉化溶出、脫硅、碳分和煅燒，工藝流程如下圖。[2]

提取氧化鋁后的殘渣作為水泥原料具有反應活性高、燒成溫度低、水泥標號高且性能穩(wěn)定、配料簡單、吃灰量大等特點，是生產(chǎn)水泥的一種優(yōu)質(zhì)原料。

3.另外，粉煤灰中一般含有50%-80%的空心玻璃珠，它是以Si,Al,Fe的氧化物為主要組分和少量的Ca,Mg,Na的氧化物組成的高次結(jié)構聚合物的球晶，其細度為0.3-200μm，其中小于5μm的占粉煤灰總量的20%，目前國內(nèi)外從粉煤灰中分選玻璃微珠可用兩種方法：干式機械分選和濕法分選。[2]

若粉煤灰與純堿和氫氧化鋁以一定的比例混合可產(chǎn)生分子篩，分子篩的應用非常廣泛，可以作高效干燥劑、選擇性吸附劑、催化劑、離子交換劑等，但是使用化學原料合成分子篩的成本很高。用粉煤灰制取分子篩一方面再利用了污染物，另一方面節(jié)約了生產(chǎn)成本。下圖為某廠生產(chǎn)713-A分子篩的工藝流程。另外，還可粉煤灰制白炭黑，制得的白炭黑應用廣泛，橡膠制品農(nóng)業(yè)化學制品日用化工制品膠結(jié)劑抗結(jié)塊劑消防劑、飼料、化妝品、消光劑、顏料、油漆等許多行業(yè)。[3]

綜上所述，以煤為主的能源結(jié)構短期內(nèi)難以改變，煤炭仍將是我國的主要能源。如果充分利用了粉煤灰，可以在一定程度上緩解煤造成的污染，還可以制造出對社會有價值的產(chǎn)品來。參考文獻：

【1】史文婧

張曉玉

《我國能源結(jié)構》 2012.2 No.20120101 【2】王黎 鄭龍熙 袁志濤 《資源可持續(xù)性利用技術》 沈陽 東北大學出版社 1999.8 【3】翟玉祥 《用粉煤灰制取白炭黑的工藝方法》 黑龍江火電一公司 1995.6

第三篇：煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒影響及應對措施

煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒影響及應對措施

近年來由于煤炭行業(yè)礦難頻發(fā)，國家對煤礦的整頓進一步加大力度，隨著小煤礦的關停，供熱公司的煤炭供應日趨緊張，煤源由原來單一的煤礦轉(zhuǎn)向為多個煤礦，煤炭質(zhì)量較以往有很大的變化，煤種雜、煤質(zhì)差，煤種質(zhì)量嚴重偏離鍋爐的設計煤種，引發(fā)了各供熱車間司爐工勞動強度明顯加大，鍋爐及輔助設備故障顯著增加，職工工作環(huán)境有所惡化，環(huán)境保護工作難度更加突出，造成鍋爐燃燒運行困難，鍋爐出口溫度不能達標，嚴重影響了城市居民的正常供熱。煤碳的燃燒過程：

煤從進入爐膛到燃燒完畢，一般經(jīng)歷四個階段：水分蒸發(fā)階段，當溫度達到105℃左右時，水分全部被蒸發(fā)；揮發(fā)物著火階段，煤不斷吸收熱量后，溫度繼續(xù)上升，揮發(fā)物隨之析出，當溫度達到著火點時，揮發(fā)物開始燃燒。揮發(fā)物燃燒速度快，一般只占煤整個燃燒時間的1/10左右；焦碳燃燒階段，煤中的揮發(fā)物著火燃燒后，余下的碳和灰組成的固體物便是焦碳。此時焦碳溫度上升很快，固定碳劇烈燃燒，放出大量的熱量，煤的燃燒速度和燃燼程度主要取決于這個階段；燃燼階段，這個階段使灰渣中的焦碳盡量燒完，以降低不完全燃燒熱損失，提高效率。

良好燃燒必須具備三個條件：

1、溫度。溫度越高，化學反應速度快，燃燒就愈快。層燃爐溫度通常在1100~1300℃。

2、空氣。空氣沖刷碳表面的速度愈快，碳和氧接觸越好，燃燒就愈快。

3、時間。要使煤在爐膛內(nèi)有足夠的燃燒時間。碳燃燒時在其周圍包上一層灰殼，碳燃燒形成的一氧化碳和二氧化碳往往透過灰殼向外四周擴散運動，其中一氧化碳遇到氧后又繼續(xù)燃燒形成二氧化碳。也就是說，碳粒燃燒時，灰殼外包圍著一氧化碳和二氧化碳兩層氣體，空氣中的氧必須穿過外殼才能與碳接觸。因此，加大送風，增加空氣沖刷碳粒的速度，就容易把外包層的氣體帶走；同時加強機械撥動，就可破壞灰殼，促使氧氣與碳直接接觸，加快燃燒速度。如果氧氣不充足，攪動不夠，煤就燒不透，造成灰渣中有許多未參與燃燒的碳核，另外還會使一部分一氧化碳在爐膛中沒有燃燒就隨煙氣排出。

對于大塊煤，必須有較長的燃燒時間，停留時間過短，燃燒不完全。因此，實際運行中，一般采取供給充足的氧氣，采用爐拱和二次風來加強擾動，提高燃燒溫度，爐膛容積不宜過小等措施保證煤充分燃燒。

供熱公司各供熱車間的鍋爐基本上都是鏈條爐，屬于層燃燃燒。2 鏈條爐排的燃燒特點：

鏈條爐排著火條件較差，主要依靠爐膛火焰和爐拱的輻射熱。煤的上面先著火，然后逐步向下燃燒，在爐排上就出現(xiàn)了明顯的分層區(qū)域，共分五個區(qū)。燃料在新燃燒區(qū)1中預熱干燥，在爐排上占有相當長的區(qū)域。在區(qū)域2中燃料釋放出揮發(fā)分，并著火燃燒。燃燒進行得很激烈，來自爐排下部空氣中的氧氣在氧化區(qū)3中迅速耗盡，燃燒產(chǎn)物CO2和水蒸氣上升到還原區(qū)4后，立即被只熱的焦碳所還原。最后在鏈條爐排尾部形成灰渣區(qū)5。

在燃燒準備區(qū)1和燃燼區(qū)5都不需要很多空氣，而在燃燒區(qū)2、3必須保證有足夠的空氣，否則則會出現(xiàn)空氣在中部不足，而在爐膛前后過剩的現(xiàn)象。為改善以上燃燒狀況，常常采用以下三個措施：合理布置爐拱；采取分段送風；增加二次風。3 鏈條爐排對煤種的要求：

鏈條爐排對煤種有一定的選擇性，以揮發(fā)分15%以上，灰熔點高于1250℃以上的弱黏結(jié)、粒度適中，熱值在18800~21000kJ/kg以上的煙煤最為適宜。

煤中含有灰分應控制在10%~30%。粉煤（0~6mm）應不超過50%~55%，0~3mm的煤粉不超過30%，塊煤尺寸不超過40mm。

煤中含水量推薦值為：煤中小于3mm的煤粉含量為20~40%時，含水量控制在5~7.5%，煤中小于3mm的煤粉含量為80%，含水量控制在12.5%，煤中小于3mm的煤粉含量為~100%，含水量控制在20%。

目前各供熱車間普遍反映煤質(zhì)存在的問題有：

1、煤炭灰份較多，2、煤炭顆粒不均，3、煤炭中含有大量的雜質(zhì)，4、煤炭的發(fā)熱值較低，5、燃燒時不易引燃著火，6、煤炭中水分含量不定。

7、煤炭不好燒，爐渣含碳量高。

一般情況下，鍋爐最好使用設計煤種或與設計煤種接近的煤種，以確保燃燒穩(wěn)定。近年來由于克拉瑪依周邊煤炭供應日趨緊張，供熱公司的煤炭供應日趨多元化，煤炭質(zhì)量比以往煤種有很大的差異，對鍋爐的穩(wěn)定燃燒和正常供熱運行帶來很大影響。4煤質(zhì)對鍋爐穩(wěn)定燃燒的影響

4.1煤的發(fā)熱量是反映煤質(zhì)好壞的一個重要指標，當煤的發(fā)熱量低到一定數(shù)值時，不僅會影響燃燒不穩(wěn)定不完全，而且會導致鍋爐熄火，使鍋爐出口溫度很難達標，影響正常供熱。4.2揮發(fā)分在較低溫度下能夠析出和燃燒，隨著燃燒放熱，焦碳粒的溫度迅速提高，為其著火和燃燒提供了極其有利的條件，另外揮發(fā)分的析出又增加了焦碳內(nèi)部空隙和外部反應面積，有利于提高焦碳的燃燒速度。因此，揮發(fā)分含量越大，煤中難燃的固定碳成分越少，煤粉越容易燃燼，揮發(fā)分析出的空隙多，增大反應表面積，使燃燒反應加快。揮發(fā)份含量降低時，煤粉氣流著火溫度顯著升高，著火熱隨之增大，著火困難，達到著火所需的時間變長，燃燒穩(wěn)定性降低，火焰中心上移，爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少，對流受熱面吸收的熱量增加，尾部排煙溫度升高，排煙損失增大。

4.3煤的灰份在燃燒過程中不但不會發(fā)出熱量，而且還要吸收熱量。灰分含量越大，發(fā)熱量越低，容易導致著火困難和著火延遲，同時爐膛溫度降低，煤的燃燼程度降低，造成的飛灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰層包裹，碳粒表面燃燒速度降低，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小，造成燃燒不良。另外飛灰濃度增高，使鍋爐受熱面特別是省煤器、空氣預熱器等處的磨損加劇，除塵量增加，鍋爐飛灰和爐渣物理熱損失增大，降低了鍋爐的熱效率。有關資料顯示，平均灰份從13%上升到18%，鍋爐的強迫停運率將從1.3%上升到7.54%。

4.4煤的顆粒度對鍋爐的燃燒有很大影響。顆粒度過大時，煤塊在鍋爐內(nèi)燃燒時停留時間過短，煤炭中的焦碳沒有完全燃燼，爐渣中的含碳量增大，增加了鍋爐爐渣的物理熱損失；顆粒度過小時，細煤粉在爐排上燃燒時通風不好，碳與氧不能很好地接觸發(fā)生化學反應，易形成黑帶，同時細煤粉也易被空氣吹起，很快隨著煙氣被帶走，增加了鍋爐煙氣中的飛灰熱損失，（在層燃燒鍋爐中，盡量不要燃用煤粉（~3mm）含量超過30%的煤種）。因此要根據(jù)煤炭顆粒度合理調(diào)整給風量。

4.5煤的含水量在一定的含量限度內(nèi)與揮發(fā)分對燃煤的著火特性影響一致，少量水分對著火有利，從燃燒動力學角度看，在高溫火焰水蒸氣對燃燒具有催化作用，可以加速煤粉焦碳的燃燒，可以提高火焰黑度，加強燃燒室爐壁的輻射換熱。另外，水蒸氣分解時產(chǎn)生的氫分子和氫氧根可以提高火焰的熱傳導率。但水分含量過大時，著火熱也隨之增大，同時由于一部分燃燒熱用來加熱水分并使其汽化，降低了爐內(nèi)煙氣溫度，從而使煤粉氣流吸卷的煙氣溫度以及火焰對煤粉的輻射熱都降低，這對著火不利。

4.6煤中雜質(zhì)不僅會吸收煤燃燒生產(chǎn)的熱量，阻礙煤與氧充分接觸，影響煤的燃燒，降低鍋爐熱效率，增大鍋爐運行時的除渣除灰量，而且對鍋爐的安全運行帶來很大危害。5煤質(zhì)對鍋爐及其輔助設備運行的影響

當進入爐膛的煤質(zhì)與鍋爐設計煤質(zhì)和校核煤質(zhì)要求相差較大時，會對鍋爐燃燒和輔助設備帶來如下不良影響：

5.1煤質(zhì)較差時，鍋爐點火和運行調(diào)節(jié)困難，難以燃燒，容易滅火，嚴重影響了鍋爐出口溫度達標。

5.2爐膛容易結(jié)焦，對流管束、省煤器、空氣預熱器等受熱面處磨損嚴重，且容易積灰，鍋爐送風阻力增大，影響鍋爐熱效率。

5.3煤塊較大時容易卡住分層給煤器和爐排，影響了煤炭的穩(wěn)定燃燒和鍋爐的安全平穩(wěn)運行。5.4煤質(zhì)不好時，鍋爐耗煤量相對增加，爐渣的含碳量也增大，輸煤、除渣系統(tǒng)運行負荷大大增加，輸煤機、除渣機、抓渣行吊等設備故障增多，煤炭拉運和爐渣拉運成本加大。5.5灰分大的煤燃燒后，不僅影響了除塵器的除塵效果，而且增加了除灰、排灰系統(tǒng)的運行負荷，容易出現(xiàn)運行故障，對工作環(huán)境和外部環(huán)保都造成了不良影響。

5.6煤質(zhì)含硫量大時，容易引起水冷壁高溫腐蝕，鍋爐尾部煙道、省煤器、空氣預熱器等處的低溫腐蝕，造成鍋爐爆管，影響鍋爐安全運行。6建議采取的應對措施

針對目前煤炭供應的緊張形勢和煤質(zhì)變化引起的鍋爐燃燒困難，公司各供熱車間應該面對現(xiàn)實，在實際的供熱運行過程中，積極試驗和摸索，制定相應的可操作性強的應對措施，努力調(diào)整好鍋爐的燃燒運行工作，保證鍋爐出口溫度達標和減少鍋爐及輔助設備的運行故障，以保證整個供熱工作的安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟運行。建議采取如下應對措施：

6.1加強司爐工的技術操作水平，使司爐人員及時掌握入爐煤的煤質(zhì)分析情況，特別是煤的發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、顆粒度大小等，以便針對不同煤質(zhì)的進行相應的燃燒調(diào)整。

6.2加強各煤種的混燒、摻燒和配煤技術工作。通過不斷進行燃燒調(diào)整試驗，探索出不同煤種燃燒時，鍋爐的煤層厚度、爐排速度、鼓引風量、各風室的配風等運行參數(shù)，并在此基礎上試驗摸索不同煤種的混燒、摻燒和配煤技術，以提高各種煤質(zhì)，特別是劣質(zhì)煤的利用率，降低供熱運行成本。

6.3加強對鍋爐的燃燒調(diào)節(jié)工作。保證煤與空氣量要相配合適，并且要充分混合接觸，爐膛應盡量保持高溫，以利于燃燒，調(diào)整鍋爐負荷按規(guī)定操作，監(jiān)視爐膛負壓、排煙溫度、氧氣、二氧化碳等含量，使鍋爐運行參數(shù)保持到最佳數(shù)值。對由于煤炭顆粒度不均勻、爐排不平整等原因引起的燃燒不完全、燃燒不均，對爐排上的火口或黑帶進行人工撥火。

6.4加強對輸煤工作的管理。對不同的煤種盡量采取按類分別堆放，根據(jù)需要，在不同時期燃用不同的煤種，或按不同的比例搭配使用。輸煤時輸煤工與當班司爐工及時溝通，對含水量較低或含粉煤較多的煤種可采取適量加水攪拌的辦法，輸煤時將雜質(zhì)分揀出來，把大顆粒的煤粉碎等。

6.5加強鍋爐燃燒設備和輔助設備的巡檢及維修工作。及時排除鍋爐及輔助設備（特別是鍋爐本體密封、爐排、分層給煤器、省煤器、空氣預熱器、除渣除塵等設備）出現(xiàn)的故障。6.6加強對鍋爐送風和爐膛溫度的控制，保持較高的爐膛溫度，有利于煤的著火和燃燼，爐膛溫度越低，越不利于燃燒。

6.7加強對煤的保管工作。采取切實有效的措施，防止儲煤風化和自燃，降低煤質(zhì)質(zhì)量，增加燃燒難度。

6.8加強對進煤質(zhì)量的嚴格控制和管理，開辟煤質(zhì)較好、較為穩(wěn)定的煤源市場，及時準確地掌握進煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)，提供給各供熱車間，以便運行管理人員選擇較為適應本單位鍋爐的煤種，進行相應的運行調(diào)節(jié)。

6.9采用比較成熟的先進的技術和設備改變?nèi)紵隣顩r。如分層給煤技術，煤炭助燃劑，振動碎煤機等。

6.10對個別不適應新煤種的鍋爐進行局部改造。如爐排、前后拱的改造等。7結(jié)論

隨著煤炭供應的日趨緊張，煤質(zhì)隨時都會發(fā)生很大的變化，摸索研究不同煤種適應公司現(xiàn)有型號的鍋爐，最大限度降低煤質(zhì)變化對鍋爐運行燃燒帶來的不利影響，實現(xiàn)供熱鍋爐的優(yōu)化運行，不僅可以提高公司整體的經(jīng)濟效益，最重要的可以保證整個克拉瑪依市民的正常供熱。本課題值得各供熱技術管理人員進一步摸索探討，本文不妥之處，懇請同行們給予糾正。

第四篇：煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒影響及應對措施

煤質(zhì)變化對鍋爐燃燒影響及應對措施

一、煤炭的燃燒過程

煤從進入爐膛到燃燒完畢,一般經(jīng)歷四個階段:水分蒸發(fā)階段,當溫度達到105℃左右時,水分全部被蒸發(fā);揮發(fā)物著火階段,煤不斷吸收熱量后,溫度繼續(xù)上升,揮發(fā)物隨之析出,當溫度達到著火點時,揮發(fā)物開始燃燒。揮發(fā)物燃燒速度快,一般只占煤整個燃燒時間的1/10左右;焦碳燃燒階段,煤中的揮發(fā)物著火燃燒后,余下的碳和灰組成的固體物便是焦炭。此時焦炭溫度上升很快,固定碳劇烈燃燒,放出大量的熱量,煤的燃燒速度和燃燼程度主要取決于這個階段;燃燼階段,這個階段使灰渣中的焦炭盡量燒完,以降低不完全燃燒熱損失,提高效率。

對于大塊煤,必須有較長的燃燒時間,停留時間過短,燃燒不完全。因此,實際運行中,一般采取供給充足的氧氣,采用爐拱和二次風來加強擾動,提高燃燒溫度,爐膛容積不宜過小等措施保證煤充分燃燒。供熱公司各供熱車間的鍋爐基本上都是鏈條爐,屬于層燃燃燒。

二、煤質(zhì)對鍋爐穩(wěn)定燃燒的影響

1.煤的發(fā)熱量是反映煤質(zhì)好壞的一個重要指標,當煤的發(fā)熱量低到一定數(shù)值時,不僅會影響燃燒不穩(wěn)定不完全,而且會導致鍋爐熄火,使鍋爐出口溫度很難達標,影響正常供熱。

2.揮發(fā)分在較低溫度下能夠析出和燃燒,隨著燃燒放熱,焦炭粒的溫度迅速提高,為其著火和燃燒提供了極其有利的條件,另外揮發(fā)分的析出又增加了焦炭內(nèi)部空隙和外部反應面積,有利于提高焦炭的燃燒速度。因此,揮發(fā)分含量越大,煤中難燃的固定碳成分越少,煤粉越容易燃燼,揮發(fā)分析出的空隙多,增大反應表面積,使燃燒反應加快。揮發(fā)分含量降低時,煤粉氣流著火溫度顯著升高,著火熱隨之增大,著火困難,達到著火所需的時間變長,燃燒穩(wěn)定性降低,火焰中心上移,爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少,對流受熱面吸收的熱量增加,尾部排煙溫度升高,排煙損失增大。

3.煤的灰分在燃燒過程中不但不會發(fā)出熱量,而且還要吸收熱量。灰分含量越大,發(fā)熱量越低,容易導致著火困難和著火延遲,同時爐膛溫度降低,煤的燃燼程度降低,造成的飛灰可燃物高。灰分含量增大,炭粒可能被灰層包裹,炭粒表面燃燒速度降低,火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小,造成燃燒不良。另外飛灰濃度增高,使鍋爐受熱面特別是省煤器、空氣預熱器等處的磨損加劇,除塵量增加,鍋爐飛灰和爐渣物理熱損失增大,降低了鍋爐的熱效率。

4.煤的顆粒度對鍋爐的燃燒有很大影響。顆粒度過大時,煤塊在鍋爐內(nèi)燃燒時停留時間過短,煤炭中的焦炭沒有完全燃燼,爐渣中的含碳量增大,增加了鍋爐爐渣的物理熱損失;顆粒度過小時,細煤粉在爐排上燃燒時通風不好,炭與氧不能很好地接觸發(fā)生化學反應,易形成黑帶,同時細煤粉也易被空氣吹起,很快隨著煙氣被帶走,增加了鍋爐煙氣中的飛灰熱損失,因此要根據(jù)煤炭顆粒度合理調(diào)整給風量。

5.煤的含水量在一定的含量限度內(nèi)與揮發(fā)分對燃煤的著火特性影響一致,少量水分對著火有利,從燃燒動力學角度看,在高溫火焰水蒸氣對燃燒具有催化作用,可以加速煤粉焦炭的燃燒,可以提高火焰黑度,加強燃燒室爐壁的輻射換熱。另外,水蒸氣分解時產(chǎn)生的氫分子和氫氧根可以提高火焰的熱傳導率。但水分含量過大時,著火熱也隨之增大,同時由于一部分燃燒熱用來加熱水分并使其汽化,降低了爐內(nèi)煙氣溫度,從而使煤粉氣流吸卷的煙氣溫度以及火焰對煤粉的輻射熱都降低,這對著火不利。

三、煤質(zhì)對鍋爐及其輔助設備運行的影響

當進入爐膛的煤質(zhì)與鍋爐設計煤質(zhì)和校核煤質(zhì)要求相差較大時,會對鍋爐燃燒和輔助設備帶來如下不良影響:

1.煤質(zhì)較差時,鍋爐點火和運行調(diào)節(jié)困難,難以燃燒,容易滅火,嚴重影響了鍋爐出口溫度達標。

2.爐膛容易結(jié)焦,對流管束、省煤器、空氣預熱器等受熱面處磨損嚴重,且容易積灰,鍋爐送風阻力增大,影響鍋爐熱效率。

3.煤塊較大時容易卡住分層給煤器和爐排,影響了煤炭的穩(wěn)定燃燒和鍋爐的安全平穩(wěn)運行。

4.煤質(zhì)不好時,鍋爐耗煤量相對增加,爐渣的含碳量也增大,輸煤、除渣系統(tǒng)運行負荷大大增加,輸煤機、除渣機、抓渣行吊等設備故障增多,煤炭拉運和爐渣拉運成本加大。

5.灰分大的煤燃燒后,不僅影響了除塵器的除塵效果,而且增加了除灰、排灰系統(tǒng)的運行負荷,容易出現(xiàn)運行故障,對工作環(huán)境和外部環(huán)保都造成了不良影響。

6.煤質(zhì)含硫量大時,容易引起水冷壁高溫腐蝕,鍋爐尾部煙道、省煤器、空氣預熱器等處的低溫腐蝕,造成鍋爐爆管,影響鍋爐安全運行。

四、建議采取的應對措施

1.加強司爐工的技術操作水平。

2.加強各煤種的混燒、摻燒和配煤技術工作。

3.加強對鍋爐的燃燒調(diào)節(jié)工作。保證煤與空氣量要相配合適,并且要充分混合接觸,爐膛應盡量保持高溫,以利于燃燒,調(diào)整鍋爐負荷按規(guī)定操作,監(jiān)視爐膛負壓、排煙溫度、氧氣、二氧化碳等含量,使鍋爐運行參數(shù)保持到最佳數(shù)值。對由于煤炭顆粒度不均勻、爐排不平整等原因引起的燃燒不完全、燃燒不均,對爐排上的火口或黑帶進行人工撥火。

4.加強對輸煤工作的管理。根據(jù)需要,在不同時期燃用不同的煤種,或按不同的比例搭配使用。

5.加強鍋爐燃燒設備和輔助設備的巡檢及維修工作。

6.加強對鍋爐送風和爐膛溫度的控制,保持較高的爐膛溫度,有利于煤的著火和燃燼,爐膛溫度越低,越不利于燃燒。

7.加強對煤的保管工作。

8.加強對進煤質(zhì)量的嚴格控制和管理,開辟煤質(zhì)較好、較為穩(wěn)定的煤源市場,及時準確地掌握進煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù),提供給各供熱車間,以便運行管理人員選擇較為適應本單位鍋爐的煤種,進行相應的運行調(diào)節(jié)。

(編輯/劉佳)

第五篇：淺談煤燃燒

淺談煤燃燒的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費國，也是世界上為數(shù)不多的以煤炭為主要一次能源的國家之一。煤炭在我國能源消費結(jié)構中的比例一直很高，1959年是94．7％，1976年為最低點69．9％，自20世紀9o年代以來，一直在75％ ～76％之間。當前，煤炭為我國提供了70％以上的發(fā)電燃料，60％的化工原料和80％的民用燃料。根據(jù)預測，到2015年，煤炭還要占62．6％，即使到了2050年，煤炭仍占50％ 以上。因此，在相當長的一個時期內(nèi)，我國以煤為主的能源消費結(jié)構將難以改變。但是，煤炭的利用效率不高和由燃燒造成的環(huán)境污染一直是制約我國可持續(xù)發(fā)展的最重要的因素之一。

煤碳的燃燒過程： 煤從進入爐膛到燃燒完畢，一般經(jīng)歷四個階段：水分蒸發(fā)，當溫度達到105℃左右時，水分全部被蒸發(fā)；揮發(fā)物著火階段，煤不斷吸收熱量后，溫度繼續(xù)上升，揮發(fā)物隨之析出，當溫度達到著火點時，揮發(fā)物開始燃燒。揮發(fā)物燃燒速度快，一般只為煤整個燃燒時間的1/10左右；焦碳燃燒階段，煤中的揮發(fā)物著火燃燒后，余下的碳和灰組成的固體物便是焦碳。此時焦碳溫度上升很快，固定碳劇烈燃燒，放出大量的熱量。煤的燃燒速度和燃燼程度主要取決于這個階段；燃燼階段，這個階段使灰渣中的焦碳盡量燒完，以降低鍋爐熱損失，提高效率。良好燃燒必須具備三個條件：

1、溫度。溫度越高，化學反應速度快，燃燒就愈快。層燃爐溫度通常在1100~1300℃。

2、空氣。空氣沖刷碳表面的速度愈快，碳和氧接觸越好，燃燒就愈快。

3、時間。要使煤在爐膛內(nèi)有足夠的燃燒時間。碳燃燒時在其周圍包上一層灰殼，碳燃燒形成的一氧化碳和二氧化碳往往透過灰殼向外四周擴散運動，其中一氧化碳遇到氧后又繼續(xù)燃燒形成二氧化碳。也即，碳粒燃燒時，灰殼外包圍著一氧化碳和二氧化碳兩層氣體，空氣中的氧必須穿過外殼才能與碳接觸。因此，加大送風，增加空氣沖刷碳粒的速度，就容易把外包層的氣體帶走；同時加強機械撥動，就可破壞灰殼，促使氧氣與碳直接接觸，加快燃燒速度。如果氧氣不充足，攪動不夠，煤就燒不透，造成灰渣中有許多未參與燃燒的碳核，另外還會使一部分一氧化碳在爐膛中沒有燃燒就隨煙氣排出。對于大塊煤，必須有較長的燃燒時間，停留時間過短，燃燒不完全。因此，實際運行中，一般采取供給充足的氧氣，采用爐拱和二次風來加強擾動，提高燃燒溫度，爐膛不宜過小等措施保證煤充分燃燒。煤質(zhì)對鍋爐穩(wěn)定燃燒的影響： 煤的發(fā)熱量是反映煤質(zhì)好壞的一個重要指標，當煤的發(fā)熱量低到一定數(shù)值時，不僅會影響燃燒不穩(wěn)定不完全，而且會導致鍋爐熄火，使鍋爐出口溫度很難達標，影響正常供熱。揮發(fā)分在較低溫度下能夠析出和燃燒，隨著燃燒放熱，焦碳粒的溫度迅速提高，為其著火和燃燒提供了極其有利的條件，另外揮發(fā)分的析出又增加了焦碳內(nèi)部空隙和外部反應面積，有利于提高焦碳的燃燒速度。因此，揮發(fā)分含量越大，煤中難燃的固定碳成分越少，煤粉越容易燃燼，揮發(fā)分析出的空隙多，增大反應表面積，使燃燒反應加快。揮發(fā)份含量降低時，煤粉氣流著火溫度顯著升高，著火熱隨之增大，著火困難，達到著火所需的時間變長，燃燒穩(wěn)定性降低，火焰中心上移，爐膛輻射受熱面吸收的熱量減少，對流受熱面吸收的熱量增加，尾部排煙溫度升高，排煙損失增大。煤的灰份在燃燒過程中不但不會發(fā)出熱量，而且還要吸收熱量。灰分含量越大，發(fā)熱量越低，容易導致著火困難和著火延遲，同時爐膛溫度降低，煤的燃燼程度降低，造成的飛灰可燃物高。灰分含量增大，碳粒可能被灰層包裹，碳粒表面燃燒速度降低，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p小，造成燃燒不良。另外飛灰濃度增高，使鍋爐受熱面特別是省煤器、空氣預熱器等處的磨損加劇，除塵量增加，鍋爐飛灰和爐渣物理熱損失增大，降低了鍋爐的熱效率。有關資料顯示，平均灰份從13%上升到18%，鍋爐的強迫停運率將從1.3%上升到7.54%。煤的顆粒度對鍋爐的燃燒有很大影響。顆粒度過大時，煤塊在鍋爐內(nèi)燃燒時停留時間過短，煤炭中的焦碳沒有完全燃燼，爐渣中的含碳量增大，增加了鍋爐爐渣的物理熱損失；顆粒度過小時，細煤粉在爐排上燃燒時通風不好，碳與氧不能很好地接觸發(fā)生化學反應，易形成黑帶，同時細煤粉也易被空氣吹起，很快隨著煙氣被帶走，增加了鍋爐煙氣中的飛灰熱損失。因此要根據(jù)煤炭顆粒度合理調(diào)整給風量。煤的含水量在一定的含量限度內(nèi)與揮發(fā)分對燃煤的著火特性影響一致，少量水分對著火有利，從燃燒動力學角度看，在高溫火焰水蒸氣對燃燒具有催化作用，可以加速煤粉焦碳的燃燒，可以提高火焰黑度，加強燃燒室爐壁的輻射換熱。另外，水蒸氣分解時產(chǎn)生的氫分子和氫氧根可以提高火焰的熱傳導率。但水分含量過大時，著火熱也隨之增大，同時由于一部分燃燒熱熱耗在加熱水分并使其汽化和過熱也降低了爐內(nèi)煙氣溫度，從而使煤粉氣流吸卷的煙氣溫度以及火焰對煤粉的輻射熱都降低，這對著火不利。煤中雜質(zhì)不僅會吸收煤燃燒生產(chǎn)的熱量，降低鍋爐熱效率，增大鍋爐運行時的除渣除灰量，而且對鍋爐的安全運行帶來很大危害。

煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒放出的熱量，將水加熱成具有一定壓力和溫度的蒸汽，然后蒸汽沿道進入汽輪機膨脹做功，帶動發(fā)電機一起高速旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)電。在汽輪機中做完功的蒸汽排入冷汽器中并凝結(jié)成水，然后被凝結(jié)水泵送入除氧器。水在除氧器中被來自抽氣管的汽輪機抽汽加熱并除去所含氣體，最后又被給水泵送回鍋爐中重復參加上述循環(huán)過程。顯然，在這種火力發(fā)電廠中存在著三種型式的能量轉(zhuǎn)換過程：在鍋爐中煤的化學能轉(zhuǎn)變成熱能，在汽輪機中熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，在發(fā)電機中機械能轉(zhuǎn)換成電能。進行能量轉(zhuǎn)換的主要設備----鍋爐、汽輪機和發(fā)電機，被稱為燃燒發(fā)電廠的三大主機，而鍋爐則是三大主機中最基本的能量轉(zhuǎn)換設備。

不過，在送進鍋爐燒灼之前，還需要由磨煤機將煤炭磨成不規(guī)則的細小煤炭顆粒，其顆粒平均在0.05-0.01mm，其中20-50um（微米）以下的顆粒占絕大多數(shù)。這是因為煤粉顆粒很小，表面很大，能吸附大量的空氣，且具有一般固體所未有的性質(zhì)----流動性。煤粉的粒度趙小，含濕量越小，其流動性也越好，但煤粉的顆粒過小細小或過于干燥，則會產(chǎn)生煤粉自流現(xiàn)象，使給煤機工作特性不穩(wěn)，給鍋爐運行的調(diào)整操作造成困難。另外煤粉與氧氣接觸而氧化，在一定可能發(fā)生煤粉自燃。在制粉系統(tǒng)中，煤粉是由于氣體來輸送的，氣體和煤粉的混合物一火花就會使火源擴大而產(chǎn)生較大壓力，從而造成煤粉的爆炸。

由煤粉制備系統(tǒng)制成的的煤粉經(jīng)煤粉燃燒進入爐內(nèi)，燃燒器是煤粉爐的主要燃燒設備。燃燒器的作用有三個：一是保證煤粉氣流噴入爐膛后迅速著火,二是使一、二次風能夠強烈混合以保證煤粉充分燃燒，三是讓火焰充滿爐瀉膛而減少死滯區(qū)。煤粉分流經(jīng)燃燒器進入爐膛后，便開始了煤的燃燒過程。燃燒過程的三個階段與其他爐型大體相同，所不同的是，這種爐型燃燒前的準備階段和燃燒階段時間很短，而燃盡階段時間相對較長。

研究表明，煤及燃煤產(chǎn)物中的Hg、Cr、Cd的淋出濃度高于國家的水質(zhì)標準，其對水體的污染應引起高度重視。Mn、Zn、Cl的總淋出濃度都明顯低于地面水和飲用水國家標準；本次實驗樣品中Pb、Cu、Ni、Co等有害元素含量低，且主要是與粘土礦物或煤大分子結(jié)合，因此沒有被淋濾出來。所以，Mn、Cl、Zn、Pb、Cu、Co、Ni等元素在濃度較低或主要與粘土礦物及煤大分子結(jié)合的情況下，淋出濃度低或不能淋出，因此對環(huán)境影響不大。這些成果對于預測、預防煤及燃煤產(chǎn)物中有害元素的環(huán)境污染具有實際指導意義。

（6）對脫礦鏡煤和絲炭中微量元素的分布研究表明，有害元素Co、Cr、Sb、U、Th、V等主要富集在鏡煤中，Hg、Zn等主要與絲炭有關，而As等其它有害元素的含量與絲炭和鏡煤的關系不明顯；鏡煤由于凝膠化作用強烈而富集了水溶性較強的V、U、Th、Cr、Fe、Br等元素；未脫礦鏡煤和絲炭中的元素可通過酸處理而脫出，這為制備高純煤提供了依據(jù)。

（7）對中國煤中氯，特別是山西平朔煤中氯的分布特征研究表明，絕大多數(shù)中國煤不是高氯煤，且中國北方煤中的氯含量比南方煤高，這可能與氣候有關；平朔煤中的氯主要以無機態(tài)形式賦存在鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組中，而殼質(zhì)組中氯含量較低。

煤炭資源是大自然賦予人類的財富，它的總儲量是有限的，在不斷使用中逐漸減少。所以如何合理高效利用煤是當今我們所面對的非常緊迫的問題，如何提高燃煤機組效率成了解決這一問題的關鍵。同時，隨著我國電力行業(yè)改革的不斷深入，即廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)，要使發(fā)電企業(yè)在行業(yè)中立住足、立穩(wěn)足，就必須大力降低發(fā)電成本。而發(fā)電成本的主要構成因素就是發(fā)電煤耗，所以降低火力發(fā)電廠的煤耗成了現(xiàn)代發(fā)電企業(yè)關注的問題。