4. 湿度与含湿量基础
在烟气监测与排放核算中，“湿度”是绕不开的基础参数。同一股烟气，含水量的表达方式不同，数值可能相差一个数量级；而湿基与干基的区分，又直接决定了污染物浓度、过量空气系数和排放量的计算结果。本节先把四个核心概念——绝对湿度、相对湿度、含湿量、湿基/干基——的定义、单位与换算关系讲清楚，为后续标况干基换算打下基础。
一、绝对湿度：单位体积烟气里到底含多少水
绝对湿度（absolute humidity）指单位体积湿烟气中所含水蒸气的质量，常用单位为 g/m³ 或 kg/m³。它直接反映“每立方米烟气里有多少克水”，是一个与体积挂钩的强度量。由于气体体积随温度和压力变化，绝对湿度必须注明状态：是工况体积还是标况体积。工程上更常用的是“标准状态下每立方米干烟气或湿烟气中的水蒸气质量”，写作 g/Nm³。
绝对湿度的优点是直观、便于与体积流量相乘得到水的质量流量；缺点是随温度、压力变化，不便于跨状态比较。例如烟气从 120 ℃ 降温到 60 ℃，体积缩小，绝对湿度数值会随之改变，但水的质量并未变化。
二、相对湿度：离饱和还有多远
相对湿度（relative humidity, RH）是湿烟气中水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压之比，用百分数表示：
RH = p_w / p_sat(T) × 100%其中 p_w 为水蒸气分压，p_sat(T) 为该温度下的饱和水蒸气压。相对湿度刻画的是“烟气离结露还有多远”，是判断管道腐蚀、冷凝水析出、采样管路加热温度是否足够的关键指标。RH 达到 100% 即饱和，继续降温就会结露。需要注意的是，相对湿度强烈依赖温度：同样含水量的烟气，温度越低 RH 越高。因此采样伴热管线通常要维持在 120 ℃ 以上，正是为了让 RH 远低于饱和点，避免水汽在管路中冷凝。
三、含湿量：以干气为基准的质量比
含湿量（moisture content，也称湿含量）定义为湿烟气中水蒸气质量与干烟气质量之比，单位为 kg/kg（干气）或 g/kg（干气）：
d = m_w / m_d [kg/kg 干气]含湿量是一个质量比，不随温度、压力变化，因此特别适合作为烟气的基础物性参数参与物料衡算。它与水蒸气分压的关系为：
d = 0.622 × p_w / (p_total − p_w)式中 0.622 为水与干烟气的摩尔质量比（18/29）。只要知道烟气总压和水蒸气分压，就能算出含湿量；反之，已知含湿量也能反推水蒸气分压和体积分数。含湿量与体积分数 φ（即水蒸气体积占湿烟气总体积的比例）的换算为：
φ = d / (d + 0.622) （d 以 kg/kg 干气计）
d = 0.622 × φ / (1 − φ)例如测得烟气中水蒸气体积分数为 8%，则含湿量 d = 0.622 × 0.08 / 0.92 ≈ 0.0541 kg/kg 干气，即约 54.1 g/kg 干气。这个数值在燃煤锅炉湿法脱硫后的净烟气中较为常见。
四、湿基与干基：基准不同，浓度大不同
湿基（wet basis）以包含水蒸气的湿烟气总体积或总质量为基准；干基（dry basis）则扣除水蒸气，只以干烟气为基准。两者的物理含义差别在于“分母里有没有水”。对同一股烟气，污染物质量不变，但分母不同，浓度数值就不同：
C_干基 = C_湿基 / (1 − φ) （φ 为水蒸气体积分数）仍以 φ = 8% 为例，若实测湿基 SO₂ 浓度为 100 mg/m³，则干基浓度约为 100 / 0.92 ≈ 108.7 mg/m³。湿度越大，干湿基差异越明显；当 φ 达到 15% 时，干基浓度会比湿基高出约 17.6%。排放标准通常以干基、标况、特定过量空气系数下的浓度表示，因此监测数据必须完成“湿基→干基”的换算，否则会系统性低估排放浓度。
五、换算实操：从现场参数到干基浓度
假设某烟气在线监测系统（CEMS）测得：烟气总压接近常压 P = 101.3 kPa，烟气温度 130 ℃，水蒸气体积分数 φ = 10%，湿基 SO₂ 浓度 80 mg/m³。核算干基浓度的步骤如下。
- 由 φ 求水蒸气分压：p_w = φ × P = 0.10 × 101.3 = 10.13 kPa。
- 求含湿量：d = 0.622 × 10.13 / (101.3 − 10.13) = 0.622 × 10.13 / 91.17 ≈ 0.0691 kg/kg 干气，即约 69.1 g/kg 干气。
- 求干基浓度：C_干 = 80 / (1 − 0.10) ≈ 88.9 mg/m³。
- 若需判断结露风险，查 130 ℃ 下 p_sat 约为 270 kPa，则 RH = 10.13 / 270 ≈ 3.8%，远未饱和，伴热温度足够。
这里要特别注意基准一致性：上述 φ 是湿烟气中的体积分数，换算干基时分母用 (1 − φ)；若手头数据是含湿量 d，则应先把 d 换算成 φ 再代入，不能把 d 的数值直接当作 φ 使用。这是现场核算中最常见的错误之一。