1.1 燃料的种类
燃料是指能与氧发生激烈的氧化反应,并放出大量热量,且在经济上合理的一种物质。
按燃料的形态,可将燃料分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
(1)固体燃料
天然的固体燃料有各种煤、可燃页岩、木材、秸秆、谷壳以及各种植物的茎、叶等。人造固体燃料主要是煤和木柴加工后制得的焦炭、半焦与木炭。这些固态可燃物中,广泛用作工业燃料的只有煤和焦炭(包括半焦),近年来由于人们环保意识的增强,生物质固体燃料正在大力推广。
煤是埋藏于地层内已炭化的可燃物。它作为燃料比较便宜,而且我国的储藏量巨大,因此在煤源丰富及运输方便的地区均以煤作为主要燃料,是使用最广泛的一种固体燃料。
近年来,生物质材料成型燃料技术得到了长足的发展,具有一定粒度的生物质原料,在一定压力作用下(加热或不加热),可以制成棒状、粒状和块状等各种成型燃料。原料经挤压成型后,密度可达1.1~1.4t/m3,能量密度与中质煤相当,燃烧特性明显改善,火力持久,黑烟少,炉膛温度高,而且便于储存和运输。目前生物质致密成型工艺从广义上可划分为常温压缩成型、热压成型和炭化成型三种主要形式。
(2)液体燃料
由地层开采出的石油称为原油。将原油加热,在不同温度范围内可获得不同的石油产品。在常压直馏时,于40~180℃馏出的为汽油,50~300℃馏出的为煤油,200~350℃馏出的为柴油,余下的重质油叫直馏重油,俗称常渣油。直馏重油如再经减压蒸馏,可分馏出各种润滑油和裂化原料,剩下减压渣油。直馏重油和裂化原料都可再经裂化处理,用来制取裂化汽油、裂化煤油,余下的为裂化残油。常渣油可直接供燃烧用,减压渣油和裂化残油则需加轻油调制后才能用作燃料。各种渣残油经掺和、调配,符合质量指标规定后,就是标准牌号的重油;未经配制或稍加调制,只部分符合指标却可供燃烧的则是渣油。通常所称的重油包括渣油在内。
早期的炼油在提取了轻质油以后将重质残油废弃,所以工业炉燃烧重油曾被视作是废物利用而被大力推广。但近年来石油化学工业得到了飞速发展,重质油又有了更重要的用途,所以是否燃用重油需要根据资源情况进行选择。
(3)气体燃料
气体燃料(俗称燃气)也有天然和人造之分。天然气体燃料包括天然气、石油气与矿井瓦斯气等。人造气体燃料则是指对固体燃料和液体燃料进行加工制得的各种气体燃料和裂解气。
各种燃料的可燃成分虽有不同,但基本都是由碳、氢、硫、一氧化碳及碳氢化合物等所组成。固体和液体燃料主要有碳、氢、硫等可燃成分,气体燃料有一氧化碳、氢、甲烷、硫化氢和烃类等可燃成分。燃料中的可燃成分与氧气相遇,发生强烈化学反应的过程叫做燃烧。燃烧过程的特点是:反应进行得非常迅速,并伴随有发光发热的现象,因此,概括地说,燃烧就是可燃质与氧发生的一种发光发热的高速化学反应。