第22章 燃料の種類と性質
ボイラーで使う液体燃料（重油）・気体燃料（都市ガス・LPG）・固体燃料（石炭）の性質と、高発熱量・低発熱量の違い。
1. ボイラーの燃料は3種類
ボイラーの燃料は、形で3つに分けられます。
・液体燃料 … 重油・灯油・軽油など
・気体燃料 … 都市ガス・LPG（液化石油ガス）など
・固体燃料 … 石炭・木くずなど
ビルや病院のボイラーで多いのは、重油（とくにA重油）や都市ガスです。石炭は、主に大きな工場や発電所で使われます。
燃料の主な成分は炭素（C）と水素（H）です。このほかに、燃えると害になる硫黄（S）や、燃え残る灰分・水分が少し含まれます。
2. 重油の種類と性質
重油は、JIS K 2205 で動粘度（粘りけ）によって1種（A重油）・2種（B重油）・3種（C重油）に分けられています。A→B→Cの順に粘りけが大きくなります。
JIS K 2205（1991年版の抜粋）の主な決まり：
・引火点 … 1種・2種は60℃以上、3種は70℃以上
・流動点（流れなくなる直前の温度） … 1種がいちばん低く、3種には決まりがない
・硫黄分 … 1種がいちばん少なく、3種で多くてもよい
言葉の意味：
・引火点 … 火を近づけたとき燃え始めるいちばん低い温度
・発火点 … 火を近づけなくても自分から燃え出す温度。引火点より高い
・流動点 … 冷やしていったとき、流れることのできるいちばん低い温度
粘りけの大きいC重油は、そのままでは送ったり霧にしたりしにくいので、加熱して粘度を下げてから使います（第24章）。
重油の中の困りもの：
・硫黄分 … 燃えて硫黄酸化物（SOx）になり、低温腐食や大気汚染の原因
・水分 … 多いと火が不安定になる
・灰分 … 中のバナジウムなどが、高温の伝熱面をいためる（高温腐食）
・残留炭素 … 多いと、すすや燃え残りが出やすい
3. 気体燃料（都市ガス・LPG）
・都市ガス … 天然ガス（LNG）を原料とするものが多く、主成分はメタン
・LPG（液化石油ガス） … 主成分はプロパン・ブタン。圧力をかけると液体になるので、ボンベなどで運べる
重さのちがい（消防庁の資料）：
・LPGは空気より重い。漏れると床などの低い所にたまる
・都市ガスは、空気より軽いものと重いものがある。メタンが主成分の都市ガスは空気より軽く、上のほうへ行く
（分子量で考えると、空気は約29、メタンは16、プロパンは44。数字が小さいほど軽い）
気体燃料のよいところ：
・灰が出ず、硫黄分もほとんどないので、ばいじんやSOxが少ない
・空気とまざりやすく、少ない空気で完全燃焼できる
・燃える量の調節がしやすい
気をつけるところ：
・漏れると爆発のおそれがある（第25章）
4. 固体燃料（石炭）
石炭の中身は、大きく次の4つです。
・固定炭素 … 炭のように、ゆっくり燃える部分
・揮発分 … 熱で出てくるガスになる部分。多いほど火がつきやすく、炎が長い
・灰分・水分
石炭は、できてからの年数が長い（石炭化度が高い）ほど、固定炭素が増え、揮発分が減ります。
・褐炭 … 揮発分が多く、火がつきやすい
・無煙炭 … 固定炭素が多く、火がつきにくいが、煙は少ない
燃料比 ＝ 固定炭素 ÷ 揮発分
燃料比が大きいほど、火はつきにくくなります。
5. 高発熱量と低発熱量
燃料が燃えると、中の水素が水（水蒸気）になります。燃料の水分も水蒸気になります。
・高発熱量（総発熱量） … 水蒸気が水にもどるときに出す熱（凝縮の潜熱）までふくめた発熱量
・低発熱量（真発熱量） … 水蒸気の潜熱をふくめない発熱量
高発熱量 ＞ 低発熱量。ふつうのボイラーでは水蒸気は煙突から出ていき、潜熱は使われないので、ボイラー効率は低発熱量で考えることが多いです。
差（潜熱のぶん）は、燃料の水素分と水分が多いほど大きくなります。水素の多い気体燃料ほど差が大きく、水素の少ない石炭では差が小さくなります。
6. 燃料の分析と着火温度
燃料の中身を調べる方法には、次のようなものがあります（JIS B 0126 の用語）。
・元素分析 … 燃料に含まれる元素（炭素C・水素H・酸素O・窒素N・硫黄Sなど）を調べ、その量を決める
・工業分析 … 固体燃料（石炭）を水分・灰分・揮発分・固定炭素の4つに分け、それぞれを質量の割合（％）で表す。4つを合わせると100％になる
・気体燃料は、メタンやプロパンなど、どんなガスがどれだけ入っているか（成分の割合）で表すことが多い
例：工業分析で 水分4％、灰分12％、揮発分30％ の石炭なら
・固定炭素 ＝ 100 −（4 ＋ 12 ＋ 30）＝ 54％
・燃料比 ＝ 固定炭素 ÷ 揮発分 ＝ 54 ÷ 30 ＝ 1.8
温度についての言葉（JIS B 0126）：
・着火温度（着火点） … 燃料を空気（酸素）のある所で少しずつ温めていったとき、火を近づけなくても自分で燃え出し、急に温度が上がる、いちばん低い温度。2節の「発火点」と同じ考え方
・引火点 … 燃料油から出た燃える蒸気が、火を近づけると燃える濃さ（燃焼範囲の下限）に達する温度
一般に、着火温度（発火点）は引火点より高くなります。
POINT
7. ここだけは覚える
・重油は動粘度でA（1種）・B（2種）・C（3種）。A→Cで粘りけが大きい
・引火点は1種・2種60℃以上、3種70℃以上（JIS）。発火点は引火点より高い
・重油の硫黄→SOx・低温腐食、灰分のバナジウム→高温腐食
・LPGは空気より重く低い所にたまる。メタンが主成分の都市ガスは空気より軽い
・気体燃料は少ない空気で完全燃焼でき、ばいじん・SOxが少ない
・石炭化度が高いほど固定炭素が多く揮発分が少ない。燃料比＝固定炭素÷揮発分
・高発熱量は水蒸気の潜熱をふくむ。差は水素・水分が多いほど大きい
・工業分析＝水分・灰分・揮発分・固定炭素（合計100％）。元素分析＝C・H・O・N・Sなどの元素の量
・着火温度（発火点）＝火を近づけなくても自分で燃え出す最低の温度。引火点より高い