基本介紹
- 中文名：化學當量
- 外文名：chemical equivalent
- 分類：理工學科
科學定義,計算公式,生產套用,
科學定義
諸如當量、克當量、當量濃度、酸鹼鹽當量、電化當量等。
元素的當量，是該元素與8個質量單位的氧或.008個質量單位的氫相化合（或從化合物中置換出這些質量單位的氧或氫）的質量單位（用舊原子量）。例如40.08個質量單位的鈣和16個質量單位的氧化合而成56.08個質量單位的氧化鈣，在氧化鈣中，鈣的當量是40.08×8/16=20.04。按照物質的類型不同，它們的當量可以按照下列公式求出：元素或單質的當量=元素的相對原子質量/元素的化合價。例如：鈣的當量=40.08/2=20.04。元素的當量往往稱化合量(combining weight)。
酸的當量=酸的相對分子質量/酸分子中所含可被置換的氫原子數。
例如：硫酸H2SO4的當量=98.08/2=49.04。
化學當量是某元素的原子量被該元素的原子價相除所得的商。
元素的當量，是該元素與8個質量單位的氧或.008個質量單位的氫相化合（或從化合物中置換出這些質量單位的氧或氫）的質量單位（用舊原子量）。例如40.08個質量單位的鈣和16個質量單位的氧化合而成56.08個質量單位的氧化鈣，在氧化鈣中，鈣的當量是40.08×8/16=20.04。按照物質的類型不同，它們的當量可以按照下列公式求出：元素或單質的當量=元素的相對原子質量/元素的化合價。例如：鈣的當量=40.08/2=20.04。元素的當量往往稱化合量(combining weight)。
酸的當量=酸的相對分子質量/酸分子中所含可被置換的氫原子數。
例如：硫酸H2SO4的當量=98.08/2=49.04。
化學當量是某元素的原子量被該元素的原子價相除所得的商。
計算公式
化學當量=原子量÷原子價
以克為單位的化學當量叫做克當量
以克為單位的化學當量叫做克當量
生產套用
生物質不僅是CO2零排放的潔淨能源，而且是可再生能源中獨一能轉化為液體燃料和化學品的碳資源。由固體生物質合成液體燃料或化學品，需要製備潔淨的、滿足目的產物合成所需化學當量比的合成氣，進一 步按照C1化學路線生產所需的產品。生物質空氣氣化是生物質熱轉化技術中歷史最長、最具實用性的一種技術，在農村供氣和MW級氣化發電方面已經進入了商業化運作。但生物質氣化氣中，V(H2/CO)低和V(CO2)高，不利於醇醚燃 料和費一托合成，煤氣化工業中，一 般採用水煤氣變換結合CO2分離技術調整合成氣化學當量比，但生物質由於元素組成和結構上與煤的巨大差異，傳統的煤氣化工業技術不完全適合生物質合成氣的處理，高碳轉化率的生物質合成氣化學當量比調整技術，成為生物質合成燃料降低成本和推廣套用的關鍵。
生物質與煤
生物質是潔淨的可再生資源，與煤在結構、組成和性質上具有較大的差異。煤由於熱值高，氣化爐內溫度可達1000℃以上，因此氣化氣中焦油等碳氫化合物含量較少，CO含量高，CO2含量較少，可通過水煤氣變換反應結合過量CO2分離過程，獲得合適化學當量比的合成氣。生物質熱值低，氣化時，爐內溫度僅700 一 750℃，且生成大量的CO2，經水煤氣變換後CO2含量劇增，若分離除去，則造成過低的生物質碳轉化率。利用生物質厭氧消化產生的沼氣重整過量的CO2，轉化為H2和CO，是提高生物質碳轉化率的良好途徑。
加入水蒸汽補氫
在流化床氣化爐內，通過加人水蒸汽，於750 ℃考察了水蒸汽對合成氣化學當量比的調整作用。松木粉進料 0.65kg/h，空氣以0.7m3/h流量通人氣化爐，保證松木粉處於良好的流化狀態。沒有水蒸汽加人時，合成氣中V (H2) 僅為11%，V(H2/CO) 僅為0.5，逐漸向氣化爐內加人水蒸汽，V(H2)和V(CO2)逐漸增加，以V(CO)逐漸減少，但當水蒸汽加人量超過松木粉進料量的1.2倍後，變化趨勢平穩，即繼續增大水蒸汽量已沒有調整作用，同時也會大大降低氣化爐內的反應溫度。合成氣中V(N2)減少，表明水蒸汽的加人提高了單位生物質的產氣量。生物質的氣化反應十分複雜，由於水蒸汽的加人，合成氣中V(H2)由11% 增加到27%，V(CO)和V(CO2)的變化幅度較小，表明氣化爐內水煤氣變換反應進行程度較小，可能是氣化爐內高溫不利 於水煤氣變換反應。
化學當量比對鍋爐生成與排放特性的影響
燃燒初期化學當量比對一台1，000，MW超超臨界塔式鍋爐在中低負荷下NOx生成與排放特性的影響。計算值與試驗測量值符合較好。結果表明，中低負荷下煤粉燃燒初期化學當量比下降，熱力型NOx與燃料型NOx生成速率均明顯降低，且已生成的NOx被還原的速率增加，NOx排放也隨之降低。現場試驗中，通過關小周界風擋板開度降低燃燒初期化學當量比，鍋爐在700，MW和500，MW負荷下NOx排放分別下降了20.6%，和28.2%，且不會對鍋爐效率及蒸汽參數等產生負面影響。
化學當量比對NOx生成及排放特性的影響
煤粉離開燃燒器噴口後被周圍高溫煙氣不斷加熱，溫度逐漸升高並被點燃，釋放出大量熱量，溫度也迅速升高到1，800，K。各工況下高溫區域均集中在燃燒器出口附近及氣流所形成的切圓上，而水冷壁附近溫度較低，這也有利於保護水冷壁。此外，隨著燃燒初期化學當量比的降低，一次風截面溫度明顯下降，高溫區域(大於1，700，K)面積也隨之減小。可以看到，在距燃燒器出口1.5，m 附近溫度開始迅速上升，隨著燃燒初期化學當量比的降低，沿A3層一次風入射方向的溫度也有所下降，同時溫度上升的位置也有所提前，表明煤粉著火距離縮短．可見在中低負荷下，適當降低燃燒初期化學當量比有利於縮短著火距離，改善煤粉著火特性。
與溫度分布相反，在燃燒器出口處與水冷壁附近O2體積分數很高，而沿氣流出口方向上的O2體積分數則很低．隨著燃燒初期化學當量比的降低，截面O2體積分數下降明顯，沿A3層一次風入射方向的O2體積分數分布，可以看到O2體積分數在1.5，m 附近開始迅速下降，且隨著化學當量比的降低而降低，這與此前的分析一致。
沿A3層一次風入射方向的NOx生成速率分布
沿一次風入射方向上的熱力型NOx生成速率分布可以看到，由於燃燒器出口處溫度較低，因而其生成速率幾乎為零，在距噴口1.5，m 附近生成速率迅速增加，並且上升的位置隨化學當量比的降低而提前，這與此前提到的煤粉著火提前是一致的。熱力型NOx生成速率達到最高后迅速下降，這是因為隨著距離的增加，雖然煙氣溫度仍處於較高水平，但沿一次風入射方向上O2體積分數很低，因而其生成速率也迅速下降。隨著燃燒初期化學當量比的降低，各負荷下熱力型NOx生成速率均下降明顯，下降幅度超過100%，這是因為煤粉燃燒強度減弱，煙氣溫度下降，導致熱力型NOx生成速率降低。
沿一次風入射方向的燃料型NOx生成速率的分布。燃料型NOx生成速率存在兩個峰，第1個峰為正值，表示煤粉燃燒初期揮發分N大量析出並迅速被氧化生成燃料型NOx，隨著燃燒初期化學當量比的降低，其生成速率下降，這是因為化學當量比降低，使得煤粉處於較強的還原性氣氛中，燃料型NOx生成受到抑制。第2個峰為負值，表示部分已生成的NOx被中間組分NH3、HCN等還原成N2。由於燃燒初期O2體積分數下降，還原性物質組分濃度增加，因而第2個峰的絕對值是隨著燃燒初期化學當量比的降低而增加的。
各工況下沿爐膛高度NOx體積分數分布
由於冷灰斗區域僅有少量煤粉燃燒，因而NOx體積分數處於較低水平。進入主燃區後，大量煤粉劇烈燃燒，NOx體積分數迅速升高。隨著燃燒初期化學當量比的降低，主燃區NOx體積分數明顯下降，尤其是在500，MW下。沿爐膛高度的NOx平均體積分數同樣可以看到，隨著燃燒初期化學當量比的降低，各負荷下NOx平均體積分數均有明顯的下降，700，MW下NOx最高平均體積分數從274×10-6下降至246×10-6，500，MW下NOx最高平均體積分數從276×10-6下降至228×10-6。爐膛出口的NOx體積分數模擬結果顯示，700，MW下NOx體積分數(O2體積分數6%)下降了17%，500，MW下NOx體積分數(O2 體積分數6%)下降了18.1%。
