燃燒一噸的柴油產生的蒸汽，需用多少噸的木柴才能產生一樣的蒸汽

Question

本公司的蒸汽鍋爐原本使用柴油當燃料，但在高油價時代一直上漲的油價對本公司而言是一種負擔，請各位幫忙小弟計算一下，假設產生的蒸汽量相同的情況之下，原本需燃燒1噸柴油換成燃燒木材需要由多少噸的木材產生的熱質才會跟燃燒1噸柴油時一樣

Answer 1

理論上， 燃燒 2.97噸木材與燃燒 1.00噸柴油所產生的燃燒熱相等。
燃燒一噸的柴油產生的熱 = 10,700,000 仟卡，
燃燒一噸的木材產生的熱 = 3.600,000 仟卡，
107/36 = 2.97
http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_of_combustion (這是英文網頁)

如果參考下面中文網頁
http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E7%87%83%E7%83%A7%E7%83%AD&variant=zh-tw
則是
燃燒 2.986噸木材與燃燒 1.00噸柴油所產生的燃燒熱相等。
燃燒一噸的柴油產生的熱 = 44,800百萬焦耳，
燃燒一噸的木材產生的熱 = 15,000百萬焦耳，
448/150 = 2.986

如果改換成燃燒木材，原來的燃燒柴油設備要改裝成燃燒木材的設備，原來的儲油設備要換成儲存木材的倉庫，儲存木材需要的面積要加大，有場地嗎 ? 在台灣你有貨量與價格都穩定的木材燃料供應商嗎 ? 柴油的添加可以用幫浦送油，但木材爐火的添加是不是要有專人負責把柴火丟進爐灶內 ? 要增加一個人的工資成本。

如果你公司的蒸汽鍋爐原本使用柴油當燃料，是不是可以考慮換成使用燃料油或鍋爐油當燃料，燃料油或鍋爐油的價格都比柴油低約一半，而其燃燒熱並沒有低到一半，只低一點點而已。

中油公司的資料：(見參考資料)
1. 柴油價格： 23.2227 元/ 公升 (折合23222 元/ 公秉)
2. 燃料油價格： 13508 元/ 公秉
3. 鍋爐油價格： 13958 元/ 公秉

4. 柴油燃燒熱：高級柴油在15.6度C其比重為0.8063 總發熱量為11030仟卡/公斤。
低硫鍋爐油在15.6度C其比重為0.9529 總發熱量為10490仟卡/公斤。
低硫燃料油在15.6度C其比重為0.9725 總發熱量為10410仟卡/公斤。
由於石油產品變異數甚多，以上數值僅供概念性參考，如欲獲得精確數值，須就該批油料作實際測試。

5. 燃料油燃燒熱：硫燃料油分子式為 CnH2n+2 成份以C28--70H58-142為主熱植約為10363--10650 Kcal/KG。

6. 鍋爐油燃燒熱：本公司低硫鍋爐油相當於美國ASTM D396─93爐用燃油規範之五號重質燃油，其熱值（發熱量）約為10，410－10700Kcal/KG。

參考資料：
中油公司的燃燒熱 http://www.cpc.com.tw/big5_bd/tmtd/content/index01.asp?sno=243&pno=29
中油公司的燃油價格 http://www.cpc.com.tw/big5_bd/tmtd/ListPrice/ShowListPrice.asp?pno=39&showtype=6
中油公司的柴油價格http://www.cpc.com.tw/big5_bd/tmtd/ListPrice/ShowListPrice.asp?pno=45&showtype=2

Answer 2

這個問題不單純。柴油的熱質比較容易估算，因為裡面的成份大約知道。木材的種類很多可能有比較多變化。

不過我們可以用以下的分析來估計。假設柴油的烷鏈夠長，那就可以用（CH2）n來表示，而木柴大部分是纖維、半纖維、與木質素，我們假設他們全數都是碳水化合物，也就是（CH2O）m。

最直接的估計方法是柴油完全燃燒變成二氧化碳與水，木柴也完全燃燒變成二氧化碳與水，但是僅有碳與氫提供熱質，木柴含有的氧是沒有貢獻的。木柴中的碳與氫佔全部分子量的(12+2)/(12+2+16)=0.467。因此，一噸木柴大約相當於0.467噸柴油，也就是說一噸柴油相當於2.14噸木柴。

這裡還要強調，除了柴油熱質與木柴熱質是估算的之外，兩者所需要燃燒室設計完全不一樣，柴油是液體，可以用泵打入，因此密封性比較好，木柴必須有開口送入，熱量逸散相當可觀。