[科普中国]-饱和温度

简介

如果在一密闭的容器中未充满液体，则部分液体分子将进入上部空间，称为“蒸发”。随着空间内蒸气分子数目增加，它所产生的蒸气压力也提高，到一定的时候，空间内的蒸气分子数目不再增加，此时，离开液体的分子数与从空间返回液体的分子数达到了动态平衡，也叫达到了“饱和状态”。这时蒸气所产生的压力叫“饱和压力”。对同一种物质，饱和压力的高低与温度有关。温度越高，分子具有的能量越大，越容易脱离液体而气化，相应的饱和压力也越高。一定的温度，对应一定的饱和压力，二者不是独立的。因此，在饱和状态下，饱和压力所对应的温度也叫“饱和温度”1。

饱和温度与其他物理概念的区别沸点在气化阶段容器内的气液具有相同的温度。沸点与压力的关系，和饱和温度与饱和压力的关系相同。因此，沸点就等于同样压力下的饱和温度。二者虽然数值相等，但意义却不同。饱和温度是对于蒸发过程而言的，而沸点是对于沸腾过程。蒸发发生在气液交互的表面，而沸腾发生在液体内部具有气化核心的地方。所以二者的区别一定要把握清楚。把气液共存的状态叫处于饱和状态。对饱和蒸气继续加热，蒸气的温度才升高，超过饱和温度，叫过热蒸气。

冷凝温度冷凝过程是蒸发的反过程。对纯物质，冷凝温度也叫液化温度，它等于相同压力下的蒸发温度。饱和温度则可将二者统一起来2。

饱和温度在煤气发生炉中的应用饱和温度是指鼓入炉内的空气和水蒸气混合达到饱和状态的温度。空气中混入水蒸气的多少用饱和温度来控制。空气在某一状态下，能混合一定量的的水蒸气，过量则析出水分。此现象称为该混合气体达到了饱和状态。饱和状态下含有一定量的水蒸气，此水蒸气的表示方法用该水蒸气占有的分压和饱和温度来衡量。饱和温度与饱和分压是相对应的。一定的饱和温度就有一定的饱和气压，所以测量湿空气的饱和温度即可知道其含水蒸气量。

空气中含水蒸汽量的多少对炉内反应温度有调节作用。也就是说，炉内反应温度与吹入空气的饱和温度有一定的直接关系。若炉内反应温度偏高，则应选择较高的饱和温度。相反，若炉内反应温度偏低，则应选择较低的饱和温度。

如何选择煤气发生炉中合适的饱和温度在实际生产中，为了提高产量和质量，往往要判断和选择合适的饱和温度，可以根据下列方法判断和选择3。

（1）煤炭品种和矿点改变的情况固定的矿点一半品味变化不大。经化验其灰分、灰分熔点及水分含量有改变时，则应根据其相应的变化来调整饱和温度。

（2）用插钎的方法探测炉内火层温度根据炉内的温度及料层松紧状况适当调整饱和温度，观察探火钎在火层段的颜色，若为红色而不亮， 则估计温度在一，这说明火层温度偏低，则适当降低饱和温度若观察探火钎在火层段的颜色为黄色并发亮， 则估计温度在以上，这说明火层温度偏高，可适当提高饱和温度。

（3）根据煤气化验数据来分析煤气的组成经化验分析，可以反应炉内气体是否正常。对一定的炉型气化固定的煤种时，在规程中均规定煤气主要组成的百分含量, 如氢气、一氧化碳及二氧化碳等。在控制范围内， 证明炉内气化正常，否则不正常。氢气含量偏低时， 可能有两个原因：第一是饱和温度偏低,发生炉内温度并不低，水蒸气分解率不低，则氢气含量偏低的原因是没有足够多的水蒸汽量第二是有足够多的水蒸气， 但发生炉内温度偏低，从而水蒸气分解率低。第一种情况可以通过采取提高饱和温度的办法来提高氢气含量， 而第二种情况则不宜提高饱和温度，而是先提高炉内温度，甚至先应降低饱和温度， 然后待发生炉内反应温度提高后，再适当提高饱和温度。

另外在查看氢气含量偏小的同时， 应看二氧化碳含量的多少。若二氧化碳同时偏小，炉温经插钎探测正常时，则氢气偏低的原因多半是水蒸气量偏少。此种情况宜增加饱和温度。

煤炭气化作为洁净煤技术的重要途径之一，广泛应用于冶金、建材、玻璃化工等行业。调节好饱和温度，可以提高煤气的产量和质量, 提高煤的利用效率，从而提高生产效率。