goodwell 发表于 2020-3-10 10:02:42

燃料不同基准发热量之间的换算

从不同的“基”来看,固体燃料的热值包括:收到基ar,空气干燥基ad,干燥基d和干燥无灰基daf;从热值检测的角度来看,包括:氧弹发热量(或者氮筒发热量)、高位发热量和低位发热量。不同基准之间燃料热值如何换算呢?对水泥窑处置废弃物热耗进行理论计算时,废弃物中大量水分的气化热是否需要考虑?等等
发热量定义:单位质量或体积的燃料完全燃烧,当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量称为燃料的发热量或热值。

高位发热量与低位发热量:高位发热量指燃料完全燃烧,并当燃烧产物中的水蒸气(包括燃料中所含水分生成的水蒸气和燃料中的氢燃烧时生成的水蒸气)全部冷凝为水时所放出的热量;低位发热量则是指燃料完全燃烧后,其燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时所放出的热量。实际燃烧时,温度很高,水蒸气均已气态存在,不可能凝结为水而放出汽化热。故燃烧计算中应以燃料收到基低位发热量为基准。
高位发热量与低位发热量的差值如下:Qgr,ar - Qnet,ar = 2500(Mar/100+9Har/100)=25(Mar+9Har)Qnet,ar = Qgr,ar – 225Har – 25Mar这是以收到基为基准的,以其它“基”为基准时,计算公式如下:Qnet,ad = Qgr,ad – 225 Had – 25MadQnet,d = Qgr,d – 225HdQnet,daf = Qgr,daf – 225 Hdaf
也就是说高位发热量计算中,水分被加热、气化,然后水再冷凝到初始温度,那么这部分水的吸热与放热是相同的;而低位发热量中则考虑了这部分水的气化热。比如对于生活垃圾来讲,做测试前首先将其烘干至空干基的状态,然后测得空干基的高位发热量,再转换为空干基的低位发热量,再转换为收到基的低位发热量,其中的问题是在进行空干基低位发热量和收到基低位发热量转换时,是否考虑了(收到基水分-空干基水分)的气化热?
如果考虑了,那么在计算生活垃圾对水泥窑热耗影响时,则不必考虑生活垃圾水分的气化热;反之,则要考虑这部分水分的气化热。
答案是在进行空干基低位发热量和收到基低位发热量转换时,已经考虑了这部分水分的发热量,所以在进行生活垃圾对水泥窑热耗计算时,以生活垃圾收到基低位发热量为基准,不需要考虑这部分水分的气化热。为什么说已经考虑了呢?

高位发热量、低位发热量不同“基”之间的换算
之所以将“已经考虑率了这部分水分的气化热”是因为在进行低位发热量不同“基”的换算时已经将这部分水分的气化热考虑了进去。而如果按照高位发热量的换算公式进行折算,则没有考虑这部分水分的气化热,这个必须注意。
表1 高位发热量不同基之间的换算公式
表2 低位发热量不同基之间的换算公式比如对于生活垃圾低位发热量,由表2可知,从ad换算为ar,(图中公式错了,分母应该为100-Mad),除了需要考虑因水分(及氢)的比例换算而减少的水分外,还需要考虑收到基多余水分的气化热。
氧弹发热量
氧弹发热量是测试出来的发热量,而高位发热量和低位发热量都是计算出来的。其中,氧弹发热量>高位发热量>低位发热量。
具体来讲,测定固体、液体燃料的发热量常采用氧弹量热计,测得的结果称为燃料的氧弹发热量。由于燃烧产物中的SO2和N2在富氧和高压的情况下会生成SO3和NO2并溶解于水而生成H2SO4和HNO3且同时放出热量,故氧弹发热量的数值将大于高位发热量的数值。两者之差即为燃烧产物中的SO3和N2生成硫酸与硝酸的热效应,其中硫酸的热效应为9414kJ/kg,硝酸的热效应约为氧弹发热量的万分之十五。
除此之外,还有恒容发热量和恒压发热量之分,由弹筒直接检测出来的属于恒容氧弹发热量。在此不再赘述。
参考资料:孙晋涛. 硅酸盐工业热工基础. 武汉理工大学出版社, 2004.
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