煤的分類
煤炭：主要由植物遺體經(jīng)煤化作用轉(zhuǎn)化而成的富含碳的固體可燃有機(jī)沉積巖，含有一定量的礦物質(zhì)，相應(yīng)的灰分產(chǎn)率小于或等于50%。
按照我國(guó)煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)，不同煤化程度的煤炭可分為：無(wú)煙煤（WY）、煙煤（YM）和褐煤（HM）三大類。
其中褐煤又分為1、2號(hào)兩種；
煙煤又分為貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、氣肥煤、氣煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、長(zhǎng)焰煤12種；
無(wú)煙煤分為1、2、3號(hào)三種。
除此外，還有一些特別煤種，如煤矸石、泥煤、油頁(yè)巖等。

俗稱白煤或紅煤，是煤化程度最大的煤，固定碳含量可達(dá)80%以上，色堅(jiān)硬，有金屬光澤，揮發(fā)分產(chǎn)率低，密度大，硬度大，燃點(diǎn)高。無(wú)煙煤燃燒時(shí)不冒煙，燃燒時(shí)火焰短而少煙，不結(jié)焦。

煤化程度較大的煤，煤含碳量為75%-90%，大多數(shù)具有粘結(jié)性，發(fā)熱量較高，外觀呈灰黑色至黑色，粉末從棕色到黑色。具明顯的條帶狀、凸鏡狀構(gòu)造。煙煤燃燒時(shí)火焰長(zhǎng)而多煙，多數(shù)能結(jié)焦。

煤化程度最低的礦產(chǎn)煤。一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無(wú)光澤的低級(jí)煤。具有高水分，高揮發(fā)分，燃燒效率低的特性。其化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，在空氣中容易風(fēng)化，不易儲(chǔ)存和遠(yuǎn)運(yùn)。


我國(guó)的褐煤儲(chǔ)量豐富，占全國(guó)煤炭總儲(chǔ)量的13%，特別是內(nèi)蒙古地區(qū)，褐煤更是占到了當(dāng)?shù)孛禾靠們?chǔ)量的77%。
為了高效利用這一資源，針對(duì)褐煤的特性，中國(guó)能建東北院進(jìn)行了系列科研，提出了“基于爐煙干燥及水回收風(fēng)扇磨倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的高效褐煤發(fā)電技術(shù)”，簡(jiǎn)稱“煤中取水”。


通過(guò)抽取自鍋爐爐膛上部的高溫爐煙與取自鍋爐尾部的低溫爐煙混合成為干燥劑，在干燥裝置中將褐煤中的大部分水分蒸發(fā)出來(lái)。干燥加熱后的干煤通過(guò)磨煤機(jī)研磨后送入鍋爐燃燒，蒸發(fā)出的水汽經(jīng)過(guò)凈化后通過(guò)水回收裝置可實(shí)現(xiàn)再利用。
回收的水，除懸浮物外，水質(zhì)優(yōu)于河水，還能用于電廠的工業(yè)水、循環(huán)水補(bǔ)水和鍋爐補(bǔ)給水！


對(duì)鍋爐的選型影響

不同的煤就有不一樣的熱值，而煤粉的燃燒特性、爆炸特性，煤灰的結(jié)渣特性等等，直接影響鍋爐選型和燃燒系統(tǒng)擬定。
所以在電廠設(shè)計(jì)時(shí)，煤質(zhì)是最重要的資料，需要業(yè)主以文件的形式提供給設(shè)計(jì)院，也作為鍋爐廠設(shè)計(jì)的依據(jù)，做到有案可查。

● 當(dāng)煤種是褐煤時(shí)，因?yàn)檫@種煤熱值較低（3000大卡/公斤）、揮發(fā)分高（＞37%），容易著火，但燃煤量大，煙氣量大。鍋爐爐膛就要設(shè)計(jì)的又高又大，煤粉的細(xì)度可以粗一些。
例如東北院設(shè)計(jì)的華能九臺(tái)電廠、國(guó)電雙遼發(fā)電廠和華能伊敏電廠。


● 當(dāng)煤種是無(wú)煙煤時(shí)，一方面由于無(wú)煙煤揮發(fā)分低（6%-10%），這就導(dǎo)致了這種煤很難著火。另一方面，無(wú)煙煤含碳量高，不易燃盡，所以一般采用W型火焰的鍋爐。


W型火焰爐膛是由下部燃燒室和上部冷卻室所組成，下部燃燒室容積擴(kuò)大一倍左右，燃料燃燒過(guò)程基本上是在下部燃燒室內(nèi)進(jìn)行，延長(zhǎng)了煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，適合無(wú)煙煤燃燒速度較慢的特點(diǎn)，有益于煤粉的燃盡。
● 但對(duì)于燃煤電廠來(lái)說(shuō)，最好的煤種還要數(shù)煙煤，熱值高（4500-5500大卡/公斤），揮發(fā)分適中（20%-37%）。鍋爐的體積就可以設(shè)計(jì)得比較小，鍋爐效率可高達(dá)95%。


近些年來(lái)，設(shè)計(jì)煤種采購(gòu)困難，加之為了降低燃料成本，越來(lái)越多的電廠大量燃用非設(shè)計(jì)煤種，就出現(xiàn)了煙煤與無(wú)煙煤摻燒，煤粉燃盡度變差和燃燒不穩(wěn)等問(wèn)題。
舉個(gè)例子，如果煙煤摻燒低灰熔點(diǎn)煤，燃燒器區(qū)和屏區(qū)受熱面容易出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)渣，引起管壁超溫，排煙溫度升高；如果摻燒的是褐煤，容易引起制粉系統(tǒng)干燥出力不足、積粉爆炸等問(wèn)題。


在混煤方式上，如果煤場(chǎng)較小，應(yīng)采用間斷摻燒；如果煤種差別大，則要利用爐前預(yù)混摻燒；如果燃燒結(jié)渣特性相差較大的煤種，則選擇分磨摻燒。
而煤種之間的摻燒比例也是一門(mén)學(xué)問(wèn)，摻燒褐煤需要考慮鍋爐和磨煤機(jī)出力的影響；摻燒揮發(fā)分低的煤，要注意燃燒的穩(wěn)定性和燃盡率；摻燒高硫高灰份的煤則需要注意脫硫除灰系統(tǒng)的影響等一系列問(wèn)題。
根據(jù)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃 (2014-2020年)》，我國(guó)要按照安全、綠色、集約、高效的原則，加快發(fā)展煤炭清潔開(kāi)發(fā)利用技術(shù)，不斷提高煤炭清潔高效開(kāi)發(fā)利用水平。
提高煤炭清潔利用水平，制定和實(shí)施煤炭清潔高效利用規(guī)劃，積極推進(jìn)煤炭分級(jí)分質(zhì)梯級(jí)利用，加大煤炭洗選比重，鼓勵(lì)煤矸石等低熱值煤和劣質(zhì)煤就地清潔轉(zhuǎn)化利用。

循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)化燃燒，主要結(jié)構(gòu)包括燃燒室（包括密相區(qū)和稀相區(qū)）和循環(huán)回爐（包括高溫氣固分離器和返料系統(tǒng)）兩大部分。該鍋爐運(yùn)行風(fēng)速高，容量大（600兆瓦或以上等級(jí)）。
循環(huán)流化床鍋爐很好地解決了熱學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)等基礎(chǔ)問(wèn)題和膨脹、磨損、超溫等工程問(wèn)題，成為難燃固體燃料（如煤矸石、油頁(yè)巖、城市垃圾、淤泥和其他廢棄物）能源利用的先進(jìn)技術(shù)。


對(duì)制粉系統(tǒng)的影響
之所以說(shuō)煤是電廠的重中之重，是因?yàn)樗粏螁斡绊懥隋仩t的選型，還對(duì)制粉系統(tǒng)有著很大的影響。
● 對(duì)于水分大的褐煤（水分＞35%），一般要用風(fēng)扇磨直吹系統(tǒng)，抽鍋爐的高溫爐煙，與熱風(fēng)低溫爐煙組成煤的干燥介質(zhì)。


● 對(duì)于很難研磨的無(wú)煙煤，由于煤的可磨性系數(shù)小、硬度大，一般采用鋼球磨煤機(jī)直吹系統(tǒng)。


● 對(duì)于水分小于35%的煙煤，一般采用中速磨煤機(jī)，這是比較受電廠歡迎的系統(tǒng)。



不僅如此，煤種的不同會(huì)影響的方面還有很多，比如對(duì)于輸煤專業(yè)，無(wú)論是貯煤天數(shù)、貯煤量、貯煤方式、輸煤皮帶的寬度，還是上煤系統(tǒng)和篩碎系統(tǒng)的出力等等很多方面都有影響。
煤的品質(zhì)還會(huì)影響總平面布置專業(yè)，優(yōu)質(zhì)煤較就比劣質(zhì)煤所需的煤場(chǎng)面積較小，而褐煤容易自燃，煤場(chǎng)的設(shè)計(jì)需要考慮更多。
如今，除了直接燃燒，煤炭的利用還在積極探索液化和氣化的技術(shù)，使煤炭由直接燃燒轉(zhuǎn)變成了化工原料，為煤炭綠色利用、提高資源利用率開(kāi)辟了一條新途徑。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年底，我國(guó)煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴(包括甲醇制烯烴)產(chǎn)能分別達(dá)到254萬(wàn)噸/年、31億立方米/年和862萬(wàn)噸/年，2015年產(chǎn)量分別為115萬(wàn)噸、18.8億立方米和648萬(wàn)噸。
根據(jù)《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》，大型煤氣化、加氫液化、低溫費(fèi)托合成、甲醇制烯烴技術(shù)將進(jìn)一步完善；百萬(wàn)噸低階煤熱解、50萬(wàn)噸級(jí)中低溫煤焦油深加工、10億立方米級(jí)自主甲烷化、百萬(wàn)噸級(jí)煤制芳烴等技術(shù)將完成工業(yè)化示范。