燃料組成的表示方法
固體燃料和液體燃料的分析結果表示為各元素組成的質量百分數,但由於燃料中水分和灰分含量波動很大,往往受季節、運輸和貯存條件的影響而變動。同一種煤由於取樣時條件不同,甚至同一實驗條件如採用的分析基準不同,表示的結果也不相同。所以固體燃料和液體燃料的元素分析值必須標明所採用的基準,否則就沒有意義。國家標準中基於不同的分析基準規定的成分表達方式有五種:空氣乾燥基成分、收到基成分、乾燥基成分、乾燥無灰基成分和乾燥礦物質基成分。
碳燃料
碳是燃料中最主要的可燃元素,其發熱量為32713kJ/kg,即每1kg碳元素全部燃燒時能放出32713kJ的熱量,碳在固體燃料的可燃物質中含量是相當高的,一般超過50%,且隨著碳化程度的加深其含量會顯著增加。碳在液體燃料中的含量比固體燃料更高,且不同產品中碳的含量相對固定,一般為85%~87%。因此,燃料熱值的高低主要是由含碳量決定的。同時,碳義是一種較難燃燒的元素,需要在較高溫度下才能著火燃燒,所以碳化程度深的固體燃料(如無煙煤等),就不太容易著火燃燒。
氫
氫是燃料最有利的可燃元素,燃燒時能放出大量的熱量.其發熱量約為141470kJ/kg,約相當於碳發熱量的~1.3倍。此外,氫最易燃燒,所以燃料的含氫愈多,燃料就愈易著火,放熱量愈多。在固體燃料中,氫一部分與氧化合形成結品狀態的水,該部分氫稱為“化合氫”,不能燃燒放熱;未和氧化合的那部分氫稱為“自由氫”,和其他元素(如碳、硫等)化合,構成可燃化合物,在燃燒時與空氣巾的氧反應能放出很高的熱量。含有大量氫的固體燃料在貯藏時容易風化,風化時會失去部分可燃元素。其中首先就是氫。
在液體燃料中,碳、氫兩元素相互結合成複雜的有機化合物。這種碳氫化合物在有機化學中稱為烴。根據結合時構造和形狀的不同,烴可以有成千上萬種。石油就是由這蝗不同的烴類化合物組成的液態混合物。氫在固體礦物燃料中的含量很少,為2%~6%,且隨碳化程度的加深,氫的含量逐漸減少。氫在液體礦物燃料中的含量較固體燃料為高,一般為11%~14%,不同油品的含氫量都差不多,且碳、氫兩元素的總含量可占其可燃元素組成總量的96%~99.5%。所以,液體燃料主要由碳和氫兩元素組成,其發熱量相當高,一般為39800~44000 kJ/kg。另外。含氫較多的燃料燃燒時,易生成碳黑。
硫
硫是燃料中最有害的可燃元素。雖然它在燃燒時可放出少毋的熱量(每kg硫燃燒時可放出10460kJ的熱量,約為碳發熱量的1/3),但它在燃燒後會生成SO與SO氣體,這些氣體與煙氣中的水蒸氣結合,形成硫酸或亞硫酸等蒸氣,對燃燒設備的金屬表面有嚴重的腐蝕作用;同時SO與SO氣體隨煙氣排放污染宅氣,對人和動植物都有嚴重的危害性。固體礦物燃料中含硫量一般不多。我國煤的含硫量約為0.5%~3%,亦有少數煤超過3%。硫在燃料中也是以化合物形式存在的,主要分有機硫(與有機質相結合的硫,如硫醇、硫酚、硫醚、磺酸、亞磺酸等)和無機硫(如黃鐵礦硫和硫酸鹽硫)兩種形態。有機硫和黃鐵礦硫在空氣中燃燒能放出熱量並生成SO,而硫酸鹽硫是不能燃燒的,屬於燃料中灰分的一部分。
在液體燃料中,含氫量一般較同體燃料為高。燃燒後會生成大量的水蒸氣,所以液體燃料中含硫造成的危害性較固體燃料更大,因此對硫在液體燃料中的含量都有嚴格的要求。我國出產的石油含硫量大都很少(一般小於1%)。按照含硫的多少,石油(原油)可分為低硫油(小於0.5%,如大慶原油)、中硫油(0.5%~1%,如勝利原油)以及高硫油(大於1%,如中東原油)二三種。