- 硫磺燃燒中風量及爐氣溫度求解
本文合理利用熱量計算公式、體積計算公式、物質的量計算公式等,以定量求變量的方式推導硫磺燃燒過程中風量及爐氣溫度值。結合S(正交晶)+O2(g)=SO2 (g)化學反應中能量的釋放和吸收來探討不同物質的能量轉化。在運算推導中不同溫度下硫磺的形態及其比熱容常數是計算的關鍵因素。本文章在計算時全部采用國際單位制(SI)。
1.已知磺量和SO2氣濃求風量及爐氣溫度
我們假設硫磺的總質量為1.6×104 Kg,采用以定質量求其物質的量計算硫磺總燃燒熱的方式得出硫磺燃燒時總熱量。通過查表獲得硫的摩爾質量,摩爾質量與相對原子質量兩者在數值上相等但單位不同,相對原子質量是一個無單位的比值,雖然兩者在數值上相等,但是單位不同,不能完全等同。再根據1mol硫磺的燃燒熱為296 KJ/mol來得出硫磺總燃燒熱。(熱量損失計1%,燃燒熱取絕對值,忽略壓力變化)

n=物質的量,是表示物質所含微粒數目多少的物理量,符號為n,單位為mol。
m=物質的質量,即表示物質固有的屬性,不隨形狀和空間地理位置的變化而變化,是物體的基本屬性之一,通常用m表示,在國際單位制中,質量的基本單位是千克,符號為Kg
M=摩爾質量,表示單位物質的量的物質的質量,符號為M,單位為g/mol。
ΔH=燃燒反應中的熱量變化,其單位通常是千焦每摩爾(kJ/mol),表示一摩爾物質完全燃燒時釋放的熱量。
熱量是指系統在熱力學過程中由于溫度差而傳遞的能量。而硫磺燃燒反應過程中不同溫度條件下涉及到多個熱量傳遞的過程。查表可得硫磺在140℃時的比熱容為0.73173 kJ/kg·K,根據已知參數,利用熱量公式Q=cm△t計算得出硫磺在140℃時的總焓熱。(忽略壓力變化)

Q=吸收或放出的熱量,單位是焦耳簡稱焦,符號為J。
m=物質的質量,單位是千克,符號Kg。
c=物質的比熱容,單位焦耳每千克開爾文,符號J/kg·K。
Δt =溫度的變化,單位是攝氏度,符號℃。
空氣質量的計算可應用密度計算公式
,根據已知量空氣密度,氧氣約占空氣總體積的20.98%等數量關系中進行推導。(輸入量SO2氣濃計10%)

m=表示物質的質量,單位是千克,符號Kg。
V=表示物質體積,單位是立方米,符號m3。
ρ=表示物質的密度,單位是千克每立方米,符號Kg/m3。
采用熱量公式計算空氣的總熱量Q=cm△t,查表可得空氣的比熱容。(溫度計為80℃,忽略壓力變化)

爐氣溫度的計算采用熱量計算公式
,根據上文得出數據,硫磺總燃燒熱、硫磺總焓熱,空氣總熱量、空氣的比熱容和空氣質量等幾個數據進行混合運算。(忽略壓力變化)

2. 結語
在工業實際生產中,硫磺與氧氣燃燒時會放出大量熱量,為了防止硫磺燃燒不充分而生成升華硫,因此常采取空氣過剩的燃燒方法。但爐內空氣過剰,硫磺燃燒除了生成SO2外,還有可能生成SO3。三氧化硫在正常生產的情況下不會對鍋爐產生腐蝕,一旦系統開車不正常,鍋爐中的氣溫忽高忽低和鍋爐的壓力忽高忽低,這時候三氧化硫易在鍋爐的管壁形成結露,也就是在鍋爐管的表面形成硫酸,就易對鍋爐產生腐蝕。因此焚硫爐內硫磺燃燒的過程中需注意硫磺霧化效果、通入合適的磺量和風量,確定合適的氧硫比等是解決升華硫產生的良好決策。



