煤燃烧后烟气成分在环境中的聚集状态

煤的收到基成分是水分、灰分、挥发分、固定碳，其中挥发分成分包括碳元素、氢元素、氧元素、氮元素、硫元素；挥发分是煤在被加热过程中通过热分解作用析出的气体物质。固定碳也是碳元素，但是不在挥发分的范畴之内。

煤的成分经过燃烧以后形成下列产物：①水分形成水蒸气；②灰分形成飞灰和炉渣（或者底渣）；③碳元素形成CO2气体；④氢元素形成水蒸气；⑤氧元素形成CO2、H2O、SO2等气体；⑥氮元素形成氮气和少量的氮氧化物（NOX）；⑦硫元素形成SO2等气体。

在地表大气压力、大气温度、大气相对湿度条件下，煤燃烧以后的烟气产物的聚集状态是：飞灰、炉渣保持固体状态，CO2气体维持气体状态不变，水蒸气凝结成液态水或者固态冰，SO2气体保持气体状态，氮气保持气体状态，NOX保持气体状态。

煤燃烧以后形成的烟气成分中，发生相变的气体只有水蒸气。烟气中水蒸气的聚集状态分为三种情况：①如果环境温度高于大气压力对应的水的饱和温度，水蒸气保持过热气体状态；②如果环境温度低于大气压力对应的水的饱和温度，而且高于冰的相变温度，即冰的融化温度，水蒸气凝结成液态水。烟气中的水蒸气在凝结过程中释放的热量与烟气中的水蒸气含量有关，也与水蒸气的凝结潜热有关；③如果环境温度低于冰的相变温度，即冰的融化温度，水蒸气结成固态冰。烟气中的水蒸气结成冰释放的热量与烟气中的水蒸气含量有关，也与大气温度有关。(www.xing528.com)

粗略地讲，当大气温度在0～100℃时，水的汽化潜热只与温度有关。大气温度越高，汽化潜热越小。当大气温度达到大气压力对应的水的饱和温度时，汽化潜热值等于零。但是大气温度一般不会超过50℃，因此煤燃烧以后的烟气中的水蒸气在凝结成液态水的过程中一定会释放出潜热。

大气温度低于0℃时，水蒸气结成冰会释放出水蒸气的凝结潜热，相变成液态水；液态水结成冰会释放出融化潜热，相变成冰；0℃的冰到大气温度之间，冰会释放出物理显热。因此当大气温度低于0℃时，煤燃烧后形成的烟气成分中，水蒸气在冷却、相变成冰的过程中会依次释放出水蒸气的凝结潜热、水的凝固热、冰的物理显热。

国家标准GB/T 213—2008［313］中关于煤的低位发热量的规定描述为：1.0 kg 煤燃烧以后的物质组成之一为水蒸气，水蒸气压力假设为0.1 MPa。0.1 MPa 对应的水的饱和温度为99.63℃［314］。煤的化验过程中，实验室的温度一般为10～30℃，远远低于99.63℃。10～30℃对应的饱和水蒸气压力为1.228～4.245 kPa［314］，远远小于0.1 MPa（0.1 MPa=100 kPa）。中国各主要城市全年的温度变化范围是-30～40℃［315-345］。显然，国家标准GB/T 213—2008 中这个假设不符合煤燃烧过程中对应的大气温度实际情况。因此国家标准GB/T 213—2008 关于煤的低位发热量中，烟气成分水蒸气压力为0.1 MPa 的假设不准确。