固體燃料
固体燃料是指可以通過燃烧释放能量、热量和光的各种固体物质。常见的固体燃料包括木材、木炭、泥炭、煤、颗粒燃料、玉米、小麦、黑麦和其他谷物。固体燃料可以用作火箭推进剂[1]。来自生物质的固体燃料被认为是一种可再生能源,可以为减缓气候变化做出贡献。来自化石燃料(即煤)的固体燃料不是可再生能源。
类型[编辑]
生物质[编辑]
用于能源生产的生物质可以加工成固体燃料,也可以加工成液体或气体燃料。[2]相比之下,生物燃料一词如今主要(但不完全)用于液体或气体燃料,用于运输。[3]
颗粒燃料由压缩的有机物质或生物质制成。[4]颗粒可以由五类生物质中的任何一种制成:工业废物和副产品、食物垃圾、农业残留物、能源作物和未经处理的木材。木屑颗粒是最常见的颗粒燃料类型。[5]
生物质(用于能源)是来自最近存活(但现在已经死亡)的生物体的物质,用于生物能源生产。示例包括木材、木材残余物、能源作物、农业残余物以及来自工业和家庭的有机废物。[6]木材和木材残渣是当今最大的生物质能源。木材可直接用作燃料或加工成颗粒燃料或其他形式的燃料。其他植物也可以用作燃料,例如玉米、柳枝稷、芒草和竹子。[7]主要的废弃物原料是木材废料,农业废弃物、城市固体废弃物和制造业废弃物。可以通过不同的方法将原始生物质升级为更高等级的燃料,这些方法大致分为热能、化学或生物化学。
木材[编辑]
木材燃料可以指多种燃料,例如木柴、木炭、木屑片、颗粒和锯末。使用的特定形式取决于来源、数量、质量和应用等因素。在许多地区,木材是最容易获得的燃料形式,在捡拾死木时不需要工具,或者工具很少。今天,木材燃烧是对源自固体燃料生物质的能源的最大利用。木质燃料可用于做饭和取暖,偶尔也可用作蒸汽机和蒸汽机的燃料。发电的涡轮机。木材可用于室内的熔炉、火炉或壁炉,或室外的熔炉、营火或篝火。与任何火一样,燃烧木材燃料会产生大量副产品,其中一些可能是有用的(热量和蒸汽),而另一些则是不受欢迎的、刺激性的或危险的。
当以可持续方式采伐时,木材通常被认为是可再生固体燃料(可再生能源)。[8]
关于燃烧木材是否可以被视为碳中和存在争议,因为从技术上讲,木材释放的碳不能超过其生长过程中吸收的碳,尽管这没有考虑其他影响,例如森林砍伐和腐烂对碳足迹的影响。[9]
化石燃料[编辑]
煤炭[编辑]
煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩,通常以层状或脉状形式存在于岩层中,称为煤层或煤层。纵观历史,煤炭一直被用作能源,主要用于发电和供热,也用于工业用途,例如提炼金属。煤炭是全球最大的发电能源,也是全球最大的能源之一。煤炭的开采、煤炭在能源生产中的使用及其副产品都与环境和健康影响相关。无烟煤等变种可以以无烟煤的形式自然形成,一种碳含量非常高的变质煤,点燃时会发出无烟火焰。它是一种重要的无烟燃料。
焦炭[编辑]
焦炭是一种杂质少、含碳量高的燃料,通常由煤制成。它是对低灰分、低硫烟煤进行干馏而得到的固体含碳物质。用煤制成的焦炭呈灰色、坚硬且多孔。虽然焦炭可以自然形成,但常用的形式是人造的。称为石油焦或石油焦的形式来自炼油厂焦化装置或其他裂化过程。
无烟燃料[编辑]
产生少量烟雾或挥发物的固体燃料由粉状无烟煤制成,并以煤球的形式供应,通常用于家庭炉灶或开放式壁炉。由于减少了颗粒物排放并提高了效率,这种燃料正在取代煤炭作为明火的燃料。与煤火相比,无烟燃料的燃烧温度更高,速度也更慢。该术语还包括木炭,由干木的有限燃烧制成,也广泛用于露天烧烤,食物在明火上烹制。
特殊应用的固体燃料[编辑]
火箭推进剂[编辑]
固体火箭推进剂由固体氧化剂(如硝酸铵)与能量化合物薄片或粉末(如RDX)以及粘合剂、增塑剂、稳定剂和其他添加剂结合而成。固体推进剂比液体推进剂更容易储存和处理。它还具有更高的能量密度,因此不需要很大的空间来存储相同数量的能量。
成本和运输[编辑]
与液体燃料或气体燃料相比,固体燃料通常更便宜、更容易提取、运输更稳定并且在许多地方更容易获得。
特别是煤炭,用于生产世界上 38% 的电力,因为它比液体和天然气同类产品便宜。
对健康和环境的损害[编辑]
固体燃料需要更具破坏性的方法来提取/燃烧,并且通常具有更高的碳、硝酸盐和硫酸盐排放量。除了可持续的木材/生物质固体燃料外,通常被认为是不可再生的,因为它需要数千年才能形成。
固体燃料由有机材料组成,会导致空气质量差。与液化石油气相比,固体燃料的燃烧释放出更多的有机气溶胶[10]并释放出许多挥发性有机化合物,这些化合物会通过形成地面臭氧和二次有机气溶胶等二次污染物而导致空气质量差。[11]在以固体燃料为主要燃料来源的地区,固体燃料的排放是造成空气质量差的主要原因。[12]
参考文献[编辑]
- ^ Solid. astronautix.com. [2017-03-09]. (原始内容存档于2020-08-07).
- ^ Future energy : improved, sustainable and clean options for our planet | WorldCat.org. www.worldcat.org. [2023-05-22] (英语).
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- ^ Burning pellets made by biomass pellet mill.Retrieved 16 February 2020.
- ^ The process of making combustion pellets.Fuel pellet plant.Retrieved 11 June 2020.
- ^ Biomass explained - U.S. Energy Information Administration (EIA). www.eia.gov. [2023-05-22].
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- ^ Smith, K. R.; Khalil, M. A. K.; Rasmussen, R. A.; Thorneloe, S. A.; Manegdeg, F.; Apte, M. Greenhouse gases from biomass and fossil fuel stoves in developing countries: A Manila pilot study. Chemosphere. Proceedings of the NATO advanced research workshop. 1993-01-01, 26 (1). ISSN 0045-6535. doi:10.1016/0045-6535(93)90440-G (英语).
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- ^ Stewart, Gareth J.; Acton, W. Joe F.; Nelson, Beth S.; Vaughan, Adam R.; Hopkins, James R.; Arya, Rahul; Mondal, Arnab; Jangirh, Ritu; Ahlawat, Sakshi; Yadav, Lokesh; Sharma, Sudhir K. Emissions of non-methane volatile organic compounds from combustion of domestic fuels in Delhi, India. Atmospheric Chemistry and Physics. 2021-02-18, 21 (4). ISSN 1680-7316. doi:10.5194/acp-21-2383-2021 (English).
- ^ Household air pollution. www.who.int. [2023-05-22] (英语).