煤的燃烧特性主要指煤的发热量、挥发分、焦结性和灰熔点，是选择锅炉燃烧设备、制定运行操作制度和进行节能改造等工作的重要依据。
1 发热量
固体燃料和液体燃料的发热量是指单位质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量，单位为kJ/kg。
根据燃烧产物中水的物态不同，发热量分有高位发热量Qgr和低位发热量Qnet两种。高位发热量是指1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，它包括燃料燃烧时所生成的水蒸气的汽化潜热，也即所有水蒸气全部凝结为水。这是装设有冷凝式气水预热器的冷凝式锅炉里发生的情况，是一种特例。实际上，通常的锅炉燃料在炉中燃烧生成的烟气，到离开锅炉时其排烟温度也还有110～200℃，烟气中的水蒸气仍处于蒸汽状态，水蒸汽在常压下不会凝结，气化潜热未被利用。在高位发热量中扣除全部水蒸气的气化潜热后的发热量，称为低位发热量。它接近锅炉运行的实际情况，所以在锅炉设计、热工试验等计算中均以此作为计算依据。
由氢的燃烧反应方程可知，1kg氢燃烧后将生成9kg水蒸汽，加上燃料含有的水分Mar,所以1kg收到基燃料燃烧生成水蒸气量为[(9Har)/100+Mar/100]kg，如近似取水的汽化潜热为2512kJ/kg，则燃料的收到基高位发热量Qgr,ar与低位发热量Qnet,ar之间的关系就可用下式表达：
Qgr,ar=Qnet,ar+2512[(9Har)/100+Mar/100]=Qnet,ar+226Har+25Mar (1)
同样，空气干燥基、干燥基和干燥无灰基高位发热量和低位发热量之间也有如下关系：
Qgr,ad=Qnet,ad+226Had+25Mad kJ/kg (2)
Qgr,d=Qnet,d+226Hd kJ/kg (3)
Qgr,daf=Qnet,daf+226Hdaf kJ/kg (4)
对于高位发热量来说，水分只是占据了质量的一定份额而使发热量降低；对于低位发热量，水分不仅占据了质量的一定份额，而且还要吸收汽化潜热。因此在各种基的高位发热量之间可以用表1的换算系数进行换算。
表1 不同基准的换算系数
对于低位发热量则不然，必须考虑烟气中全部水蒸气的汽化潜热。表2是各种基准的低位发热量之间的换算关系。
表2 各种基的低位发热量之间的换算系数
表2中公式推导如下：
要求将煤的空气干燥基低位发热量换算成收到基低位发热量Qnet,ar，则应先写出空气干燥基高位发热量Qgr,ad与收到基高位发热量Qgr,ar(Qdwy)之间的关系式：
Qgr,ar=Qgr,ad[(100-Mar)/(100-Mad)]
再将式(1)和(2)代入上式，则可得
Qnet,ar+226Har+25Mar=[Qnet,ad+226Had+25Mad][(100-Mar)/(100-Mad)]
然后，经移项整理即得出收到基低位发热量，即
Qnet,ar=[Qnet,ad+25Mad][(100-Mar)/(100-Mad)]-25Mar
如上述同理推导出表2中不同基的低位发热量之间关系式。
燃料发热量的大小取决于燃料中可燃成分和数量。由于燃料并不是各种成分的机械混合物，而是有着极其复杂的化合关系，因而燃料的发热量并不等于所含各可燃元素的发热量的算术和，无法用理论公式来准确计算，只能借助于实测，或借助某些经验公式来推算出它的近似值。
图1 简易氧弹式量热计
1-氧弹；2-绝缘支柱；3-内筒；4-外筒搅拌器；5-外筒；6-内筒搅拌器；7-电动机；8-盖子；9-普通温度计；10-放大镜；11-贝克曼温度计；12-振动器；13-计时指示灯；14-导杆；15-电源线
固体和液体燃料的发热量通常用图1所示的氧弹测热器直接测定。氧弹测热器有恒温式及绝热式两种。测定原理是将已知质量的空气干燥煤样放在充有压力为2.8～3.0MPa氧气的弹筒中完全燃烧，燃烧放出的热量被沉浸在水中的弹筒和它周围一定量的水吸收。待测量系统热平衡后，测出温度升高值，并计及筒体和水的热容量以及周围环境温度等等影响，即可计算出所测煤样的弹筒发热量Qb,ad。弹筒发热量中不仅包含有水蒸气的凝结放热，还包含有硫和氮在高压氧气中形成的硫酸和硝酸凝结时放出的生成热和溶解热。所以，煤的空气干燥基高位发热量Qgr,ad与弹筒发热量Qb,ad之间有如下关系：
Qgr,ad=Qb,ad-94.1Sb,ad-αQb,ad kJ/kg (5)
式中 Sb,ad——由弹筒洗液测得的煤的含流量，%；当全硫含量＜4.00%时，或 发热量＞14.6MJ/kg时，用全硫代替Sb,ad；
94.1——空气干燥煤样中每1.00%硫的校正值，J；
α——硝酸生成热校正系数：当Qb≤16.70MJ/kg,α=0.0010；当16.70MJ/kg＜Qb≤25.10MJ/kg,α=0.0012；当Qb＞25.10MJ/kg,α=0.0016。
若有煤元素分析资料，收到基低位发热量也可用门捷列夫经验公式计算：
Qnet,ar=339Car+1030Har-109(Qar-Sar)-25Mar kJ/kg (6)
门捷列夫经验公式中认为碳的发热量为33900kJ/kg。氢的低位发热量为103000kJ/kg；同时还假定煤中的氧全部与硫结合，而硫的发热量为10900kJ/kg。式(6)计算所得收到基低位发热量与实测值的误差，当Ad≤25%时，不超过±600kJ/kg；当Ad＞25%时，不超过±800kJ/kg；否则应检查发热量的测定或元素分析是否有问题。
根据煤的元素分析结果计算其收到基低位发热量的经验公式，还有我国煤炭科学研究院提出的下列公式：
Qnet,ar=k1Car+k2Har+k3Sar-k4Qar-k5[(100-Mar-Aar)/100]{[100/(100-Mar)]Aar-10}-25Mar kJ/kg (7)
式中 k1、k2、k3、k4、k5——系数，按表3取值。
表3 系数k1、k2、k3、k4及k5
①对C＇＞95%或H＇≤1.5%的煤用327，其他煤用335；
②对C＇＜77%的煤用1030，其他用1072。
【例题2-1】已知山西阳泉无烟煤干燥无灰基低位发热量Qnet,daf=34202kJ/kg,成分Cdaf=90.49%、Hdaf=3.72%、Sdaf=0.48%、Odaf=3.86%、Ndaf=1.45%,干燥基灰分Ad=20.93%，收到基水分Mar=8.18%，求该煤的收到基低位发热量Qnet,ar，并用门捷列夫和我国煤科院经验公式进行校核。
【解】干燥基换算到收到基的换算系数，即
Kd=(100-Mar)/100=(100-8.18)/100=0.9182
则煤的收到基灰分：Aar=KdAd=0.9182×20.93%=19.22%
干燥无灰基换算到收到基的系数为
Kdaf=(100-Mar–Aar)/100=(100-8.18-19.22)/100=0.726
如此，煤的收到基组成成分为
Car=KdafCdaf=0.726×90.49%=65.70%
Har=KdafHdaf=0.726×3.72%=2.70%
Sar=KdafSdaf=0.726×0.48%=0.35%
Oar=KdafOdaf=0.726×3.86%=2.80%
Nar=KdafNdaf=0.726×1.45%=1.05%
则由干燥无灰基低位发热量换算为收到基低位发热量的公式为
Qnet,ar=Qnet,daf[(100-Mar-Aar)/100]-25Mar
=34202×[(100-8.18-19.22)/100]-25×8.18
=24626 kJ/kg
门捷列夫经验公式为：
Qnet,ar=339Car+1030Har-109(Qar-Sar)-25Mar
=339×65.7+1030×2.7-109×(2.8-0.35)-25×8.18
=24582 kJ/kg
实测值与经验公式计算所得误差为：
24626-24582=44kJ/kg＜600kJ/kg(Ad=20.93%)
我国煤炭科学研究院的经验公式按无烟煤计算如下：
Qnet,ar=k1Car+k2Har+k3Sar-k4Qar-k5[(100-Mar-Aar)/100]{[100/(100-
Mar)]Aar-10}-25Mar
=335×65.7+1114×2.7+92×0.35-92×2.8-33.5×[(100-8.18-19.22)/
100]{[100/(100-8.18)]×19.22-10}-25×8.18
=24322 kJ/kg
实测值与我国煤科院经验公式计算所得误差为24626-24322=304 kJ/kg
由于不同煤种的煤的发热量是不相同的，高低相差很大，如有的煤发热量可高达29300～33500kJ/kg，有的低仅8400kJ/kg左右。同一锅炉在相同工况下，燃用发热量高的煤时，煤的消耗量就少；反之，煤的消耗量就多。也就是说，当锅炉燃用的煤不同时，就难以根据它的耗煤量多少来判别其运行的经济性。则需引入“标准煤(我国能源生产、能源消耗和综合能源平衡计算，其能源计算采用的就是“标准煤”，单位为万吨标准煤)”概念，即规定标准煤的收到基低位发热量是29308kJ/kg。进而不同情况下的锅炉燃煤的实际消耗量即可通过下式换算成标准煤的消耗量Bb，即
Bb=(BQnet,ar)/29308 kg/h (8)
式中 B——锅炉用煤的实际消耗量，kg/h；
Qnet,ar——锅炉用煤的收到基低位发热量，kJ/kg。
从而，可根据标准煤的消耗量Bb进行比较或制订生产和用煤计划等工作。
因水分、灰分硫分是燃料中的主要杂质，对锅炉工作有直接的影响。单看它们的百分数含量不足以判别它们对锅炉带来的不利程度，同时为更好地鉴别燃料性质，则引入折算成分——规定将相对于每4186.8kJ/kg(1000kcal/kg)收到基低位发热量的燃料所含有的收到基水分、灰分和硫分，分别称为折算水分、折算灰分和折算硫分，计算公式为
折算水分 Mzs,ar=Mar/(Qnet,ar/4186.8)=(4186.8Mar)/Qnet,ar (9)
折算灰分 Azs,ar=Aar/(Qnet,ar/4186.8)=(4186.8Aar)/Qnet,ar (10)
折算硫分 Szs,ar=Sar/(Qnet,ar/4186.8)=(4186.8Sar)/Qnet,ar (11)
如果燃料中收到基折算水分Mzs,ar＞80%、收到基折算灰分Azs,ar＞4%、收到基折算硫分Szs,ar＞0.2%，则分别为高水分、高灰分和高硫分燃料。
2 挥发分
失去水分的干燥煤样置于隔绝空气的环境中加热至一定温度时，煤中的有机质分解而析出的气态物质称为挥发物，其百分数含量即为挥发分。可见，挥发物不是以现成状态存在于燃料中的，而是在燃料加热中形成的。挥发物主要由各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体和少量的氧、二氧化碳及氮等不可燃气体组成。
煤的挥发分大小，大致代表着煤的煤化程度。一般说来，煤的挥发分随煤化程度的加深而减少，如年轻的褐煤挥发分Vdaf很大，可达40%，而成煤年代最长的无烟煤，挥发分Vdaf则低至10%以下。
不同煤种的挥发分析出温度是不相同的，也与煤的煤化程度有关。煤化程度愈浅，挥发分开始析出的温度愈低。褐煤、烟煤、贫煤和无烟煤的挥发分析出温度依次为130～170℃,170～320℃，370～390℃和380～400℃
不同煤种的挥发分，其燃烧时放出的热量相差很大，高者可达71000kJ/kg，低者仅只17000kJ/kg。一般含氧量高、煤化程度低的煤，它的挥发分发热量就比较低。
煤的挥发分含量对燃烧过程的发生和发展有较大影响。煤在炉中受热干燥后，挥发分首先析出，当浓度和温度达到一定时遇着空气迅即着火燃烧。因此，挥发分对燃烧过程的初始阶段具有特殊的意义。挥发分含量高的煤，不但着火迅速，燃烧稳定，而且也易于燃烧完全。
另一方面挥发物是气态可燃物质，它的燃烧主要在炉膛空间进行。对于高挥发分的煤，需要有较大的炉膛空间以保证挥发分的完全燃烧；对于低挥发分的煤，燃烧过程几乎集中在炉排上，炉层温度很高，则又需要加强炉排的冷却。可见，煤的挥发分大小对锅炉工作有着很大的影响，锅炉的炉膛结构和锅炉的运行方法等都与煤的挥发分含量有关。所以，挥发分是煤的一个重要燃烧特性，也是我国(以及美、俄、英、法等国)作为煤的分类的重要依据之一。
3 焦结性
煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出后的固体残余物是焦炭，它由固定碳和灰分组成。煤种不同，其焦炭的物理性质、外观等也各不相同，有的松散呈粉末状，有的则结成不同硬度的焦块。煤的这种不同焦结性状，称为煤的焦结性，共分粉状、粘结、弱粘结、不熔融粘结、不膨胀熔融粘结、微膨胀熔融粘结、膨胀熔融粘结和强膨胀熔融粘结八类。
焦结性是煤的又一重要的燃烧特性，它对煤在炉内的燃烧过程和燃烧效率有着很大影响。譬如，在层然炉的炉排上燃用焦结性很弱的煤，因焦呈粉末，极易被穿过炉层的气流携带飞走，使燃烧不完全，还可能从炉排通风空隙中漏落，造成漏落损失。如果燃用焦结性很强的煤，焦呈块状，焦炭内的质点难于与空气接触，使燃烧困难；同时，炉层也会因焦结而粘连成片失去多孔性，既增大阻力，又使燃烧恶化。所以，层然炉一般不宜燃用不粘结或强粘结的煤。
4 灰熔点
当焦炭中的可燃物——固定碳燃烧殆尽，残留下来的便是煤的灰分。灰分的熔融性，习惯上称作煤的灰熔点。
由于灰分不是单一的物质，其成分变动较大，严格地说没有一定的熔点，而只有熔化温度范围。灰熔点的高低主要与灰的成分和周围介质的性质有关，在还原或半还原性介质下，灰的熔点要比氧化性介质下低。
煤的灰熔点是用四个特征温度表示的，它们分别为变形温度、软化温度、半球温度和流动温度，其值通常用试验方法——角锥法测得。
图2 灰渣熔融特征示意图
(a)原始角锥；(b)变形温度t1；(c)软化温度t2；(d)半球温度t3；(e)流动温度t4
如图2把煤灰制成底边为7mm，高为20mm的三角灰锥,然后将角锥放在锥托平盘上送进高温电炉(最高允许温度1500℃)中加热，以规定的速度升温，保持半还原性气氛(O2＜2%，还原性气体CO、H2、CH4占10%～70%)，升温时不断观察灰锥形态发生的变化。当灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度，称为变形温度t1；当灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度称为灰的软化温度t2；当灰锥变形至近似呈半球体，即高度约等于底长的一半时的温度，称为半球温度t3；当灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层时的温度，称为流动温度t4。
灰熔点对锅炉工作有较大的影响。灰熔点低，容易引起受热面结渣。熔化的灰渣会把未燃尽的焦炭裹住而妨碍继续燃烧，甚至会堵塞炉排的通风空隙而使燃烧恶化。工业上一般以煤灰的软化温度t2作为衡量其熔融性的主要指标。对固态排渣煤粉炉，为避免炉膛出口结渣，出口烟温要比软化温度t2低100℃。通常将软化温度t2高于1425℃的灰称为难熔性灰，在1200～1425℃之间的灰称为可溶性灰，低于1200℃的灰叫做易熔性灰。