濕空氣中的水蒸汽的含量有多種表示方式,包括:絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、飽和度、飽和濕度、含濕量、水氣百分比等等,這些名詞在環(huán)保工程設(shè)計(jì)中常常出現(xiàn),常常容易混淆。
明確一下各種定義:
1、絕對(duì)濕度(ρw)
絕對(duì)濕度指單位容積空氣中含有的水汽質(zhì)量,即空氣中的水汽密度,計(jì)量單位為以g/cm3或者kg/m3。
2、飽和濕度(ρv)
飽和濕度是指在一定的氣壓和一定的溫度的條件下,單位體積的空氣中能夠含有水蒸汽的最大限度,等于飽和空氣的絕對(duì)濕度,計(jì)量單位為以g/cm3或者kg/m3。
飽和濕度與溫度有關(guān),溫度越高,對(duì)應(yīng)的飽和濕度越大。
3、相對(duì)濕度(φ)
相對(duì)濕度是指在空氣的絕對(duì)濕度(ρw)與同溫度下飽和空氣的絕對(duì)濕度(ρv)之百分比,它等于空氣的水汽分壓(Pw)與同溫度下飽和水汽分壓(Ps)之百分比,計(jì)量單位為%。
以上三者有如下關(guān)系:
相對(duì)濕度=絕對(duì)濕度/飽和濕度×%
對(duì)于飽和空氣而言,相對(duì)濕度為100%。
對(duì)于不飽和空氣而言,溫度升高,絕對(duì)濕度不變,相對(duì)濕度減小。
相對(duì)濕度φ介于0和1之間,φ越小表示空氣越干燥,吸取水蒸氣的能力越強(qiáng),反之,則空氣越潮濕,吸取水蒸氣的能力越差。φ的大小直接反映了濕空氣的吸濕能力,也反映了濕空氣接近飽和的程度,故又稱飽和度。
4、含濕量(d)
濕空氣中1kg干空氣所包含的水汽質(zhì)量稱為含濕量。單位:g/kg 干空氣。
飽和含濕量與飽和濕度有點(diǎn)類似,即1kg干空氣所能包含的最大水汽質(zhì)量,同樣與溫度有關(guān),溫度越高,飽和含濕量越大。
下表紅框內(nèi)是不同溫度對(duì)應(yīng)的飽和空氣含濕量:
5、水氣百分比(%)
煙氣治理工程設(shè)計(jì)中,煙氣成分體積百分比是關(guān)鍵參數(shù),其中濕煙氣中H2O的體積百分比,即水汽百分比。它的各種俗稱很多,如煙氣含水量,煙氣含水量,煙氣濕度等等。叫什么無所謂,總之你知道它是體積百分比就好,等于濕基煙氣中水蒸氣的體積占的總煙氣體積的百分比,計(jì)量單位為%。
因此有如下關(guān)系:
干基煙氣量=濕基煙氣量×(1-煙氣含水量%)
好了,概念明確后,下面我們?cè)儆懻撘幌聼煔庵卫磉^程中,脫硝、除塵、脫硫前后,煙氣中的水含量變化:
對(duì)于電廠煙氣治理,工藝流程多為鍋爐-脫硝-除塵-脫硫,從鍋爐出口直到脫硫進(jìn)口的煙氣含水量主要都由煤質(zhì)決定,可以根據(jù)煤質(zhì)、燃煤量、過量空氣系數(shù)計(jì)算求出,設(shè)計(jì)中一般為給定的已知量。
從脫硝前后到除塵前后,煙氣均處于不飽和狀態(tài),屬于高溫?zé)煔猓瑹煔獾慕^對(duì)濕度、含濕量、水氣百分比幾乎不變,但隨著溫度下降,對(duì)應(yīng)的飽和濕度減小,因此相對(duì)濕度增大,這個(gè)比較好理解。
比較特殊的情況是脫硫前后的變化,經(jīng)過濕法脫硫后煙氣變成飽和狀態(tài),相對(duì)濕度是100%,絕對(duì)濕度等于飽和濕度。可以根據(jù)出口煙氣溫度查詢對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽分壓或飽和空氣含濕量,計(jì)算得到出口煙氣含水量。出口溫度50℃對(duì)應(yīng)的煙氣含水量約為12.2%。一般經(jīng)過濕法脫硫的出口煙氣含水量都大于煙氣含水量,兩者差值也就是蒸發(fā)掉的水分。
再討論一下,煙氣消白中,冷凝后再加熱這個(gè)過程的水分變化:
經(jīng)過濕法脫硫后,出口溫度50℃對(duì)應(yīng)的煙氣含水量約為12.2%。如果采用冷凝再加熱的方法進(jìn)行消除白煙,含水量又發(fā)生了變化:
冷凝后,煙氣溫度更低了,對(duì)應(yīng)的煙氣飽和濕度、飽和含濕量都更小,相應(yīng)的煙氣中的水含量會(huì)更低。如冷凝至47℃的話,含水量降為10.5%。
從50℃到冷凝到47℃,煙氣都是飽和狀態(tài),所以相對(duì)濕度不變,都是100%。
此時(shí),如果再加熱,比如加熱到80℃,則相對(duì)濕度就不再是100%了,因?yàn)?0℃時(shí)煙氣已經(jīng)不是飽和狀態(tài),對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度約23%。而煙氣中的絕對(duì)水含量沒有變化,含水量仍為10.5%。
最后,還有一個(gè)概念也容易混淆:霧滴含量。
濕法脫硫設(shè)計(jì)有一項(xiàng)技術(shù)要求:除霧器出口霧滴含量保證值一般為75mg/Nm3。超低排放項(xiàng)目很低,要求霧滴含量<30mg/Nm3。這個(gè)霧滴含量指的是,煙氣中的小液滴,這個(gè)水是液態(tài)水,而上面的濕度、含濕量那些都是指氣態(tài)水蒸氣,是有本質(zhì)區(qū)別的。