一、基础认知：低热值煤的核心定义与分类
什么是低热值煤？其判断标准主要有哪些？
低热值煤是发热量低于常规煤炭的燃料品种，行业通常以收到基低位发热量和不可燃物含量作为核心判断标准。根据 2023 年行业规范，其收到基低位发热量需低于 14.7 兆焦 / 千克（约 3510 千卡 / 千克），且水分、灰分等不可燃物含量超过 30%；部分标准也将发热量低于 12.56 兆焦 / 千克（约 3000 千卡 / 千克）的煤炭纳入范畴。这类煤炭因热值偏低、杂质含量较高，被归为劣质燃料范畴。
低热值煤主要包含哪些类型？不同类型有何区别？
低热值煤按来源可分为原生低质煤和加工副产物两大类。原生低质煤包括石煤（发热量 4.2-8.4 兆焦 / 千克）、劣质褐煤等，其中褐煤水分含量高达 20%-60%，挥发分超过 40%，质地疏松易风化；加工副产物则涵盖煤炭洗选过程中产生的煤矸石（平均热值 6.3 兆焦 / 千克）、洗中煤及煤泥，这类产物是煤炭加工的必然衍生品，需通过专门技术处理后利用。
二、成分与特性：低热值煤的物质基础与燃烧特点
低热值煤的化学成分有哪些显著特征？
低热值煤的化学成分呈现 “一低三高” 特点：含碳量相对较低，通常在 50%-70% 之间，低于高热值煤炭；氢含量 1%-4%，氧含量 20%-30%，碳氢比仅 1.5-2.5，意味着燃烧需更多氧气参与反应；灰分含量极高，普遍在 20%-40% 之间，部分石煤灰分甚至可达 60%-80%；硫分波动较大，范围在 0.5%-3.5%，部分石煤硫分超过 4%。
低热值煤的燃烧特性对实际应用有哪些影响？
其燃烧特性主要体现在三个方面：一是挥发分含量高（20%-30%），易于点燃但易引发燃烧波动和爆炸风险，挥发分达 25% 时易出现燃料层坍塌现象；二是燃烧温度较低（800-1000℃），限制热量释放效率，导致锅炉热效率偏低；三是灰熔点低，燃烧时易在受热面形成结焦结渣，某电厂数据显示此类问题可使锅炉效率降低 10%，甚至引发爆管事故。
三、技术应用：低热值煤的主要利用路径与工艺
在发电领域，低热值煤通过哪些技术实现高效利用？
循环流化床燃烧技术是核心应用手段，经破碎筛分处理的低热值煤可用于 35t/h 以上循环流化床锅炉，热效率能提升至 85%。此外，复合燃烧技术效果显著，2018 年太原理工大学 240t/h 循环流化床试验表明，二次风口给入煤粉可使 CO 排放降低 20%；针对钢铁等行业富余低热值煤气，还可采用 30-150 兆瓦小容量机组超高压发电技术，通过煤气锅炉燃烧产汽驱动汽轮发电。
除发电外，低热值煤还有哪些工业应用场景？
在供热领域，低热值煤可作为集中供热燃料，替代 20%-35% 的常规煤炭；建材行业中，煤矸石经粉碎后掺入 30%-45% 黏土烧制内燃砖，既能大幅降低制造成本，又可节约黏土资源。部分石煤因伴生稀有元素，还可用于制作钙镁磷肥等无机复合化肥，实现资源综合利用。
高热值煤与低热值煤掺烧时需注意哪些关键问题？
掺烧需精准控制配比与燃烧参数：理论上需通过配煤计算确保混煤热值达标，但实际中需避免输煤不均导致机组出力下降或锅炉灭火，某电厂曾因配煤问题出现投油稳燃的情况。操作中可采用双斗轮机取料配煤，由技术水平较高的司机取高热值煤，并每 3-5 分钟监测煤量比例，同时需适当提高高热值煤占比以保障燃烧稳定。
四、环保与效益：低热值煤利用的环境影响与资源价值
低热值煤燃烧的污染物排放有何特点？如何控制？
其排放呈现 “一减一增” 特征：与常规燃煤相比，烟尘排放量减少 30%-45%，氮氧化物生成量下降 15%-20%，且煤粉热值每提高 1 兆焦 / 千克，NOx 生成量增加 8.7%；但硫分波动易导致 SO₂浓度上升，某次复合燃烧试验中 SO₂浓度增加了 15%。控制需针对性采取措施，如增设高效脱硫系统，结合燃烧参数优化降低污染物生成。
每万吨煤矸石利用能产生哪些具体的环境与经济价值？
环境效益方面，每万吨煤矸石利用可减少占地 0.8 亩，有效缓解固废堆存压力；经济效益上，掺烧低热值煤能显著降低燃料成本，煤矸石制砖等工艺也能通过原料替代实现成本节约。此外，作为资源丰富、价格低廉的燃料，其利用可降低对优质煤炭的依赖，尤其适合东北、华北等资源分布区的本地消纳。
五、实践挑战：低热值煤利用中的技术与成本难题
低热值煤燃烧面临哪些主要技术挑战？
燃烧稳定性差是核心问题，挥发分燃烧速度快易导致火焰波动幅度达 15%，且燃料层易坍塌；结焦结渣风险突出，灰分含量超过 40% 时风险显著增加，炉膛结焦概率高达 80% 以上。同时，燃烧系统需承受 1400℃以上高温，设备损耗率增加 40%，对设备耐用性要求极高。
如何解决低热值煤燃烧的稳燃与结焦问题？
稳燃可通过三方面实现：优化燃烧器结构，某电厂改造后火焰波动幅度降至 5% 以内；调整过剩空气系数，由 1.2 增至 1.5 可明显提升稳定性；添加空气雾化剂、水煤浆等助燃剂，某电厂用水煤浆技术后稳定性显著改善。结焦防治则需优化燃烧温度与过剩空气量，添加抗结焦剂，并改进燃烧设备减少灰分粘附。
低热值煤在运输与储存环节存在哪些困难？
高水分是主要诱因，水分≥15% 时运输能耗提高 25%，且易导致胶带输送时堵塞落煤管，增加输煤设备磨损；储存中褐煤等原生煤种易风化，需采取干燥防潮措施，否则会进一步降低热值并增加扬尘污染。这些问题导致其运输半径受限，更适合坑口就近利用。
低热值煤利用的经济性受哪些因素制约？
直接成本方面，运输能耗高、设备损耗大及脱硫系统运行成本上升，均推高使用成本；隐性成本体现在技术投入上，如燃烧设备改造、掺烧控制系统升级等需大量资金，而部分企业技术创新投入不足，进一步制约了经济性提升。仅当资源就近供应且技术成熟时，其成本优势才能充分发挥。
