发电用燃料有哪些？固体、液体、气体燃料各有特点

目前，我国电站锅炉使用的燃料主要是煤，一般将煤磨成煤粉后送入炉内燃烧。煤的物理状态对燃烧有一定的影响，首先煤的干湿对燃烧有一定影响，这里的干湿是指煤的表面水分。一般来说，水分对燃烧是有害的，煤中水分的增加，会降低燃烧温度，造成燃烧不稳定，影响运行的经济性和可靠性。但从燃烧动力学的角度看，煤中含有少量适当的水分，对燃烧是有利的。

发电厂通常使用动力煤作为燃料，对煤炭的要求最低。煤炭主要分为三大类：褐煤、烟煤和无烟煤。

动力煤是指作为动力原料使用的煤炭，一般来说是指用于火力发电的煤炭，广义上讲，凡是用于发电、机车推进、锅炉燃烧等目的而生产的煤炭都是动力煤，简称动力煤。

动力煤对发热量、挥发分、灰分的要求不如化工用煤（如炼钢用的焦煤）高，但考虑到发电过程的经济效益，对动力煤也应有一定的质量要求。

燃料煤的特性包括两个方面：一是煤特性，二是灰分特性。煤特性是指煤中的水分、灰分、挥发分、固定碳、元素含量（碳、氢、氧、氮、硫）、发热量、着火温度、可磨性、粒度等。这些指标与燃烧、加工（如磨成煤粉）、运输、贮存等有直接关系。

灰分性质是指灰分的化学组成、高温下的性质以及比电阻等，这些性质对燃烧后的洁净度、对钢材的腐蚀、灰分的清除等都有很大的影响。

从种类上看，发电用煤主要有褐煤、长焰煤、不粘煤、瘦煤、气煤和少量无烟煤。

商品煤主要有洗杂煤、洗中煤、粉煤、细煤等。

劣质煤主要是指灰分含量较高（大于40%）、发热量较低（小于15.73MJ/kg），不利于锅炉运行的烟煤，挥发分含量较低（小于10%）的无烟煤，水分含量较高、发热量较低的褐煤，高硫（大于2%）的煤。

动力煤的质量要求比其它任何煤炭都要低，如低热值大于4186.8kJ/kg的煤矸石都可以作为沸腾锅炉的燃料。但考虑到动力技术的经济效益，动力煤也应有一定的质量要求。首先是热值，其次是灰熔点、结渣难易程度。对于燃用煤粉锅炉还需考虑可磨性系数的大小，链条锅炉燃料需关注煤块含量等指标。动力煤又分为船用煤、机车用煤和发电用煤，它们对煤质的要求也各有不同。

根据国家能源利用政策，选择火力发电燃料时应注意以下几点：

考虑到能源的合理使用，火力发电应尽量使用当地供应的褐煤、洗中煤、煤矸石、油页岩或渣油等低品质燃料，充分利用其他工矿企业的燃料副产品，以免挤占其他工业部门所需的高品质燃料。

保证有足够的燃料资源供火电厂长期使用，所有指定煤矿的开采量至少能保证火电厂100年的煤炭供应。

由于大型火电厂消耗煤炭量很大，因此，一般应靠近燃料基地，并尽可能建设为坑口电厂，以减少国家铁路干线的运输量。

当有多种燃料可供选择时，必须对煤炭运输和电力输送进行详细比较，选择最佳燃料供应点，防止煤电倒流。

煤种和性质对锅炉燃烧设备的结构、选用、受热面布置及运行的经济性和可靠性影响很大。发电厂应尽可能供应原设计时选定的煤种，有些变化可以适应，但变化太大则会影响运行的经济性和可靠性。因此，在设计和选择煤种时就要求贯彻可靠性，要充分考虑煤炭区域平衡、煤炭运输方向等变化因素，否则，发电厂投产后，很难按选定的设计煤种供应，只能供应与设计相近的煤种和按比例混合使用的几种煤种。

对电站锅炉热功影响较大的指标主要有：干无灰基挥发分Vdaf、收到基灰分Aar、收到基水分Mar、干基全硫含量St,d、收到基低位发热量Qnet,v,ar、灰熔融性：DT(T1)、ST(T2)、FT(T3)等。

煤粉炉对煤的挥发分的适应范围很广，既可以设计烧挥发分高的褐煤，也可以烧挥发分低的瘦煤、薄煤，甚至无烟煤。但煤的挥发分与煤粉炉燃烧器型式及布置、炉膛形状尺寸、燃烧区铺设等有很大关系；对煤粉炉的点火、辅助燃料系统的设计、空气预热器的大小、制粉系统的型式、防爆措施的设计等都有直接的影响。所以，对于已经制造安装并投入生产的煤粉炉，不可能烧各种挥发分的煤。因此，供煤时，应尽可能考虑锅炉原设计煤的挥发分。

对灰分含量的要求。灰分含量对燃烧的影响也首先表现在对着火的影响上。灰分含量过高，会使火焰传播速度减慢，着火延迟，燃烧温度降低，燃烧稳定性差。随着煤的灰分含量的增加，可燃物成分相对减少，煤的发热量降低，矿物质变成灰分时，也会吸收热量。因此，煤的灰分含量越高，理论燃烧温度越低，炉温下降幅度越大，煤的燃尽程度越差，机械不完全燃烧造成的热损失也增加；而排灰量增加，会使灰渣的物理热损失增加。但由于灰分含量增加时煤的可燃成分也相应减少，所以飞灰中可燃物含量略有下降。灰分含量对燃烧也有好处。在分层燃烧时，灰渣在炉排上若保持一定的厚度，既能保护炉排不被烧坏，又能使空气分散均匀。 在悬浮燃烧中，火焰中所含的灰滴在燃烧过程中起着催化作用。

对水分的要求。水分不能燃烧，所以煤的水分含量越高，可燃物越少，发热量越低。而且在燃烧过程中，水分的蒸发也要吸收一部分热量，使煤的有效热能降低。一般情况下，蒸发1kg煤中的水分约需1kg热量。由于水分的蒸发热很大，煤中水分所消耗的热量比灰分高得多，所以水分对理论燃烧温度的影响大于灰分。我国发电锅炉用煤的总水分Mt大致为2-44%。当入炉煤的水分增加时，燃烧产生的水蒸气体积增加，炉膛温度水平下降，炉膛受热面吸热量减少。此时，虽然对流受热面吸热量增加，但包括排烟温度在内的各段烟气温度始终会升高，从而增加排烟热损失和引风机的电耗。 但从燃烧动力学角度看，煤中含有少量适当的水分往往对燃烧过程有一定的有利作用。因为高温火焰中的水蒸气对燃烧过程是一种非常有效的催化剂，水蒸气分子可以加速煤粉残渣的气化燃烧；水蒸气还可以增加火焰的黑度，加强对燃烧室炉壁的辐射传热；另外，水蒸气分解时产生的氢分子和OH自由基可以提高火焰的热导率。

对硫含量的要求。硫在燃烧时虽然能放??出一定的热量，每千克硫能放出9.199MJ的热量，但更重要的是它是一种不利成分。因此，硫是煤中的有害物质，煤的含硫量越低越好。硫燃烧后生成二氧化硫SO2和三氧化硫SO3，它们极易与烟气中的水蒸气发生反应，生成H2SO3和H2SO4蒸气。当遇到低于其露点温度的金属壁面时，H2SO3和H2SO4蒸气就会凝结在上面，腐蚀金属。燃用高硫煤时，锅炉最后的低温受热面(省煤器、空气预热器)往往发生严重的腐蚀，对锅炉的危害很大。

对热值的要求。煤的热值与锅炉燃烧的理论空气量、理论干烟气量和湿烟气量，以及能达到的理论燃烧温度有关。如果所用煤的热值低于原设计所选用的煤种，必然使理论燃烧温度下降，炉膛内温度水平下降，不仅不利于煤粉着火烧尽，而且会导致机械燃烧不充分和烟气热损失增加，锅炉热效率下降。当煤的热值下降到一定程度时，会引起燃烧不稳定，出现灭火、爆破现象；另外，如果煤的热值下降，而煤的供应量不增加，蒸汽参数和蒸发量也会下降； 为了保证锅炉的蒸汽产量，煤的供给量增加，这样炉膛出口的烟气温度就会升高，烟气流量也随之增大，这样各对流受热面中的平均温度和烟气流量就增大了，因此各对流受热面的吸热量也随之增大，过热温度就会升高。这时，为保证温度维持在额定值，必须加大减温器的喷水量。如果省煤器原来不是沸腾的，在这样的条件下，可能接近或变成沸腾；如果原来是沸腾的，则沸腾程度加大，热风温度也会升高。锅炉排烟温度也会升高，从而增加排烟热损失。相反，如果煤的热值高于原设计水平，炉膛温度必然升高，煤灰大部分会软化、熔化，容易结渣。 发电用煤有一定的质量要求，发热量是重要的质量指标。

对灰熔点的要求。层燃方式对煤的灰熔点要求不高。这是因为燃烧是在炉排上进行的，因此炉膛中心温度低，烟气中飞灰少，受热面结渣不严重；在炉排上，燃烧层温度高达1800-2000℃，因此灰分在燃烧焦炭层下面是熔融的，但由于自下而上的空气对渣层进行了冷却，靠近炉排的灰分被凝固了无烟煤指标，不会粘附在炉排上。

一般发电厂锅炉对用煤的要求是：

1）发热量。最低要求发热量Qnet.ar>23MJ/kg。由于坑口电厂避免了长距离运输，可以充分利用劣质煤，因此Qnet.ar的要求可以相应降低。

2）含硫量。为减少锅炉和管道的腐蚀，减少环境污染，煤的含硫量越低越好。一般总硫含量St,d≤2.5%。若燃用高硫煤，烟气必须经过脱硫处理后才能排入大气。

3)灰分含量。发电厂锅炉用煤的灰分含量要求不严格，一般要求A≤49%。

4）灰熔点。不同的锅炉排渣方式，对灰熔点的要求也不同。对于固体排渣的锅炉，为防止灰渣粘渣，灰熔点一般较高，大于1200℃；对于液体排渣的锅炉，要求灰熔点不大于1300℃。

发电用煤可以是低热值的褐煤、中煤。灰分大于30%的煤泥或烟煤，甚至是煤矸石等低热值燃料。甚至泥煤、石煤、天然焦或油页岩都可以用来发电。虽然含硫量对燃烧本身影响不大，但对锅炉本体和管道的腐蚀性很强。从防止环境污染、保护人民健康的角度考虑，发电用煤含硫量越低越好。

随着石油、煤炭储量的减少和生态环境的恶化，能源危机和环境污染已成为当今社会人们最为关注的两大热点话题。随着石油燃料和煤炭的使用范围和用量的不断增加，能源危机和环境污染形势愈加严峻，因此开发石油、煤炭等发电替代燃料也越来越受到重视。甲醇由于清洁、高效、经济、来源广泛等特点，近年来受到广泛好评，在汽车上得到了广泛的应用，但在其他领域的应用相对较少，其在发电领域的应用前景良好。

生物质发电燃料也是未来发电燃料的发展方向，它具有以下特点：

与矿物能源相比，生物质燃烧过程中对环境的污染较小。

生物质能储量巨大，是一种可再生能源。

生物质能源具有普遍性、易得性、廉价性、易获取性，生产过程极其简单。

生物质能是唯一可以储存、运输的能源，给加工、转化和持续利用带来一定的便利。

生物质挥发性成分较高，碳活性高，且易燃。