燃烧所需空气量和过量空气系数
过量空气系数计算公式
过量空气系数计算公式过量空气系数是指燃烧时实际供给的空气量与理论上完全燃烧所需的空气量之比。
这一概念在能源利用、燃烧工程等领域可是相当重要的哟！咱们先来说说过量空气系数的计算公式。
一般来说，过量空气系数（α）可以通过下面这个公式来计算：α = V（实际空气量）/ V₀（理论空气量）。
那啥是实际空气量和理论空气量呢？实际空气量就是在燃烧过程中真正进入燃烧设备的空气量。
理论空气量呢，则是燃料完全燃烧理论上所需要的最小空气量。
比如说，咱们烧煤的时候，要让煤完全燃烧，就得有一定量的空气。
但实际操作中，往往会多给一些空气，多出来的这部分就是为了保证燃烧更充分、更彻底。
我想起之前在一个工厂里观察他们的燃烧设备运行的事儿。
那时候，技术人员正在为燃烧效率不高而头疼。
他们明明按照以往的经验设置了空气供给量，可结果就是不理想。
后来经过仔细检查和计算，发现问题就出在过量空气系数上。
原来，他们之前用的理论空气量计算值不太准确，导致实际供给的空气量过多或者过少。
过多的空气会带走大量的热量，让燃烧效率降低；过少的空气又会导致燃烧不完全，产生污染物不说，还浪费了燃料。
所以啊，准确计算过量空气系数对于提高燃烧效率、节约能源、减少污染都太重要啦！在实际应用中，计算过量空气系数可不是一件简单的事儿。
燃料的种类、燃烧的方式、设备的特性等等都会影响到计算的结果。
就拿燃气锅炉来说吧，不同的燃气成分、燃烧温度都会让理论空气量发生变化。
这时候，就得根据具体的情况，选择合适的计算方法和参数。
还有啊，现在随着环保要求越来越高，对于燃烧过程中的过量空气系数控制也越来越严格。
企业为了达到排放标准，可不得不在这上面下功夫。
比如说，有的企业专门安排了技术人员定期监测和计算过量空气系数，根据结果来调整燃烧设备的运行参数。
这样一来，既能保证生产正常进行，又能减少对环境的影响。
总之，过量空气系数的计算公式虽然看起来简单，但其背后涉及到的知识和实际应用可复杂着呢！只有深入了解和掌握，才能让我们在能源利用和环境保护方面做得更好。
电厂锅炉燃料燃烧计算
式中 C ar 、S ar 合并在一起，是因为 C、 S的完全燃烧反应方程式
可写成通式 RO2 RO 2 ，其中，RCar0.37Sa 5r称为1kg燃 料中“当量碳量”。此外，进行烟气分析时，一般将其的燃烧产物和的 容积一起测定。
第一节二、理实论际空供气给量空气和量过和量过空量气空系气数
系数
实际送入锅炉内的空气量要比理论空气量大些，这一空气量称为
实际空气量，用符号表示，单位是m3/kg（m3/m3）。
实际空气量与理论空气量之比称为过量空气系数，用符号 表示，
Vk VO
（3——9）
实际供给空气量与理论空气量之差称为过量空气，用符号V 表示，
过量空气系数的最佳值与燃料种类、燃烧方式及燃烧设备的完善程度有关，应通 过试验确定。各种锅炉在燃用不同燃料时的过量空气系数值见表3-1。
第二节 烟气成分及烟气容积计算
一、烟气成分 • 烟气成分是指燃料燃烧后生成的产物——
烟气及其携带的灰粒。 • 烟气携带的灰粒占容积百分比较小，通常
计算时都略去不计。 • 烟气是由多种气体成分组成的混合物，主
3.当 1 且不完全燃烧时，烟气容积是：
V y V C 2 O V S 2 O V N 2 V H 2 O V O 2 V CO m3/kg（3—13）
第二节 烟气成分及烟气容积计算
二、烟气容积计算 1.理论烟气容积 ：是指当 1 且完全燃烧时所生成的烟气容积。
V y 0 1 . 8 C 6 a 1 r 0 . 6 3 S 0 a 7 r 0 0 . 8 5 1 N a r 0 0 . 7 V O 0 9 0 . 1 H a 1 r 0 . 0 1M 1 a r 0 2 . 0V 4 1 O
燃烧计算和热平衡
完全燃烧时的实际烟气量
1、完全燃烧时实际烟气的组成成分为： CO2、SO2、N2、O2、H2O，
不完全燃烧时的烟气量
• 当发生不完全燃烧时，烟气的成分除了CO2、SO2、 N2、O2、H2O外，还有不完全燃烧产物CO以及H2和 CmHn等。其中H和CmHn数量很少，一般工程计算中 可忽略不计。 • 因此，当燃料不完全燃烧时，可以认为烟气中不完 全燃烧产物只有CO。烟气量为：
2.化学不完全燃烧热损失q3 （1）定义：排烟中残留的可燃气体（ CO、H2、 CH4 ）未完全燃烧，残留在烟气中而造成的热 量损失。（煤粉炉：<0.5%）
（2）主要影响因素： 燃料性质：挥发分多，易出现不完全燃烧 助燃空气量 炉膛结构：炉膛容积小，烟气流程短，q3 运行工况
3.机械不完全燃烧热损失q4 （1）定义：飞灰和灰渣中含有固体可燃物（固定碳） 在锅炉内未完全燃烧就排放出炉内而造成的热量损 失。（固态排渣煤粉炉：0.5～5%） 灰渣：含量少，只占0.5～1% 飞灰：占绝大部分 （2）主要影响因素： 燃料性质：挥发分多，灰分少，煤粉细， q4 助燃空气量：空气量，q4 炉膛结构：炉膛容积大，煤粉停留时间长，q4 运行工况，锅炉负荷
4.散热损失q5 （1）定义：因锅炉外表面（锅炉炉墙、汽包、集箱、 汽水管道、烟风管道等部件）温度高于环境温度而 散失的热量。（<0.5%） （2）主要影响因素： 锅炉外表面积 锅炉保温性能 锅炉容量 锅炉负荷
5.其它热损失q6 （1）定义：因排出炉外的灰渣温度（600～800℃） 高于环境温度而造成的热量损失。 （2）主要影响因素： 排渣方式：液体排渣大于固态排渣 燃料的灰分含量：灰分高， q6 燃料的发热量：发热量低， q6
烟气分析
过量空气系数名词解释
过量空气系数名词解释过量空气系数亦称“过剩空气系数”、“空气过剩系数”，俗称“余气系数”。
指实际供给燃料燃烧的空气量与理论空气量之比。
是反映燃料与空气配合比的一个重要参数，常用符号“λ”表示。
其值可借气体分析仪进行测箅。
在各种炉子或燃烧室中，为使燃料尽可能燃烧完全，实际供入的空气量总要大于理论空气量（其超出部分称为“过剩空气量”），即过量空气系数必须大于1。
但燃烧理论与运行经验表明，λ过大或过小（表示送风量过多或过少）都对燃烧不利，亦即不同燃烧设备各有其最佳的过量空气系数值。
数值详解α<1时，此时燃料与空气中的氧气不完全燃烧，产生的为浓混合气；α>1时则为稀混合气。
过量空气系数=0.4，称为火焰传播上限，混合气太浓不能燃烧；过量空气系数=0.88，称为功率混合气，发动机功率最大；过量空气系数=1，称为理论混合气；过量空气系数=1.11，称为经济混合气，油耗最小；过量空气系数=1.4，称为火焰传播下限，混合气太稀不能燃烧；过量系数由燃料性质和燃烧方法决定。
定义表达式可知：无论使用任何燃料，凡过量空气系数α=1的可燃混合气即为理论混合气，此时燃料与空气中的氧气完全燃烧。
过量空气系数对发动机燃烧及排放的影响随着石油资源危机和大气污染日益严重，天然气发动机以其清洁燃烧特性和良好的经济性受到了广泛关注。
自“九·五”期间以来，我国开展了清洁汽车行动，对天然气发动机进行研究开发，其中对柴油/天然气双燃料发动机的研究开发取得了重大成果。
但是，国内开发的大功率单燃料天然气发动机多采用理论空燃比燃烧方式或部分工况稀薄燃烧和部分工况理论空燃比并存的燃烧方式，与国外同类型天然气发动机相比，存在气耗高、可靠性差、排放水平低等问题。
为此，针对过量空气系数对天然气发动机燃烧、排放和经济性的影响进行了深入研究，得出过量空气系数的确定方法，并将研究结论应用于CA6SEl—21N天然气发动机，开发了FAW电控喷射稀薄燃烧天然气发动机。
燃气轮机过量空气系数
燃气轮机过量空气系数
燃气轮机过量空气系数是一个用来描述燃烧过程中空气与燃料的化学计量比的参数。
过量空气系数（excess air ratio or excess oxygen ratio）定义为实际空气量与理论所需空气量的比值。
在燃气轮机中，燃料和空气通过喷嘴或供气系统混合并燃烧，生成高温高压的燃烧气体，推动燃气轮机的转子旋转，从而产生动力。
燃烧过程中，空气提供氧气，燃料提供可燃物质，二者在一定的化学计量比下进行完全燃烧。
但实际操作中，由于一些未完全燃烧的化合物存在，需要增加过量的空气来保证完全燃烧。
过量空气系数是一个反映燃烧效率的重要参数，通常用λ表示。
λ=1表示实际空气量等于理论所需空气量，即刚好能满足燃料的完全燃烧。
λ<1表示实际空气量少于理论所需空气量，有未完全燃烧的可能；λ>1表示实际空气量多于理论所需空气量，有过剩的空气。
在燃气轮机的实际操作中，通常需要根据不同的运行工况和要求来调整λ的值。
增加λ可以增加燃烧效率，减少氮氧化物等有害物质的生成，但也会增加燃气轮机的排放。
因此，需要在经济性、环保性和安全性等方面综合考虑来确定合适的过量空气系数。
锅炉过剩空气系数标准
锅炉过剩空气系数标准
锅炉过剩空气系数是指锅炉燃烧时所需空气量与理论所需空气量之比，一般用λ表示。
不同类型的锅炉和不同燃料的燃烧都有不同的过剩空气系数标准。
以下是一些常见燃料和锅炉类型的过剩空气系数标准：
1. 燃煤锅炉：
- 一般燃煤锅炉的过剩空气系数标准为1.1-1.2；
- 低氮燃煤锅炉的过剩空气系数标准为1.15-1.3；
- 超低氮燃煤锅炉的过剩空气系数标准为1.25-1.4。
2. 燃油锅炉：
- 一般燃油锅炉的过剩空气系数标准为1.2-1.3；
- 低氮燃油锅炉的过剩空气系数标准为1.25-1.35；
- 超低氮燃油锅炉的过剩空气系数标准为1.3-1.4。
3. 燃气锅炉：
- 一般燃气锅炉的过剩空气系数标准为1.1-1.2；
- 低氮燃气锅炉的过剩空气系数标准为1.15-1.25；
- 超低氮燃气锅炉的过剩空气系数标准为1.2-1.3。
需要注意的是，过剩空气系数标准也会受到锅炉和燃烧设备的设计和调试情况的影响，具体的数值还需根据实际情况进行确定。
第二章 燃料及燃料燃烧计算
(二）各类煤质的燃烧特性
烟煤 含碳量较无烟煤低 40％～70％； 挥发分含量较多 20％～40％，易点燃，燃烧快，火焰长； 氢含量较高 发热量较高。 褐煤
碳化程度低，含碳量低 约为40～50%，
水分及灰分很高 发热量低； 挥发分含量高 约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度 低，着火及燃烧均较容易。
热量。
约占2％～6％。 多以碳氢化合物的形式存在。
3、氧（O）和氮（N）
不可燃元素。 氧含量变化很大，少的约占1％～2％，多的占40％ 氮的含量约占0.5％～2.5％。
5
一、煤的成分及分析基准
4、硫（S）
有害成分，约占2％，个别高达8％～10％。 存在形式：
① 有机硫（与C、H、O等结合成复杂的有机物）
第二章 燃料及燃料燃烧计算
燃料的成分及其主要特性 燃料燃烧计算 烟气分析方法 空气和烟气焓的计算
1
§2.1 燃料的成分及其主要特性
燃料:
核燃料 有机燃料 固体燃料（煤、木料、油页岩等）
有机燃料 :
液体燃料（石油及其产品） 气体燃料（天然气、高炉煤气、焦炉煤气等）
电厂锅炉以煤为主要燃料，并尽量利用水分和灰分含
Q Q 226 H d , n, et p d , gr d
干燥基 高位发热量与低位发热量之间的换算： 干燥无灰基 高位发热量与低位发热量之间的换算： Q Q 226 H daf , net , p daf , gr daf
18
（一）煤的发热量
高位发热量(Qgr) 各基准间的换算采用表2-1换算系数
为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以VAMST及Q法 分类
28
(二）各类煤质的燃烧特性
锅炉过量空气系数标准
锅炉过量空气系数标准锅炉过量空气系数是指在燃烧过程中，实际空气量与理论空气量之比，也就是燃料燃烧时所需的空气量与实际供给的空气量之比。
正确的过量空气系数能够保证燃料充分燃烧，提高锅炉燃烧效率，降低排放物的排放，减少能源的浪费。
因此，锅炉过量空气系数标准的制定对于锅炉的安全运行和能源利用具有重要意义。
首先，锅炉过量空气系数的标准应该根据不同类型的锅炉和燃料进行具体制定。
不同类型的锅炉在燃烧过程中所需的空气量是不同的，比如燃煤锅炉、燃气锅炉、生物质锅炉等，它们的燃烧特性各不相同，因此需要根据其特点确定相应的过量空气系数标准。
同时，不同的燃料也会对过量空气系数的要求产生影响，比如硫含量高的燃料需要更多的过量空气来稀释燃烧产物中的硫化物，以减少对环境的污染。
其次，过量空气系数标准的制定应该考虑到锅炉的运行状态和环境要求。
在不同的运行状态下，锅炉对过量空气的需求也会有所不同，比如在负荷变化较大的情况下，需要根据实际情况调整过量空气系数，以保证燃料的充分燃烧。
同时，环境要求也是制定过量空气系数标准的重要考虑因素，比如大气污染物排放标准的要求会对过量空气系数的设定产生影响，需要在满足环保要求的前提下确定合理的过量空气系数标准。
最后，对于现有锅炉的改造和更新，过量空气系数标准也应该给予足够的重视。
随着能源利用和环保要求的不断提高，现有锅炉的燃烧效率和排放性能也需要不断改进，因此对于现有锅炉的改造和更新，需要根据实际情况重新评估和确定过量空气系数标准，以提高其能源利用效率和环保性能。
综上所述，锅炉过量空气系数标准的制定需要考虑到锅炉类型、燃料特性、运行状态和环境要求等多个因素，只有合理确定过量空气系数标准，才能保证锅炉的安全运行和能源利用的高效性，同时也能够减少对环境的影响，实现可持续发展的目标。
因此，我们需要不断完善和调整过量空气系数标准，以适应新的能源和环保要求，推动锅炉行业的可持续发展。
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二、不完全燃烧方程式 定义：燃料不完全燃烧时，各烟气成分之间的关系。 表达：燃料的元素成分、烟气分析所得各烟气成分。
CO 21 - O2 - (1 )RO 2 % 0.605
(3 - 41)
第四节 根据烟气成分求过量空气系数及烟气焓
一、运行时过量空气系数的计算 运行时过量空气系数可以由烟气分析结果加以确定。
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 VCO Nm3 / kg
二、根据燃烧化学反应计算烟气容积
※计算思路： 实际烟气容积=理论烟气容积+过量空气容积（干）+过量空气带入 的水蒸气容积 或：实际烟气容积=干烟气容积+水蒸气容积
（一）理论烟气容积
定义：=1并且燃料完全燃烧 计算：
（1）VRO2 的计算
①燃料中的氢生成的水蒸气
11.1 H y 0.111 H y Nm3 / kg
100
100
②燃料中的水分生成的水蒸气
22.4 W y 0.0124 W y Nm3 / kg 18 100
③理论空气量带入的水蒸气
“空气含湿2128.4量1W0d0y k0”.01是24W指yNm13k/ kgg 干空气带入的水蒸气量，单位为 g/kg干空气。 每标准立方米干空气带入的水蒸气容积为：
“过量空气系数”、“过量空气量”
炉膛出口过量空气系数
" l
的作用及最佳值
与燃料种类、燃烧方式以及 燃烧设备的完善程度有关
炉膛出口
固态排渣煤粉炉中， 无烟煤和贫煤的炉 膛出口过量空气系数 为1.25，而烟煤与 褐煤则为1.20。 思考：这是为什么？
第二节 烟气成分及其烟气量的计算
一、烟气成分
⑴当=1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、N2和H2O组成， 其容积为
四、烟气中三原子气体、水蒸气容积份额和灰粒浓度
（一）三原子气体容积份额及分压力
rRO2
VCO2 VSO2 Vy
VRO2 Vy
pRO2 rRO2 p
（二）水蒸气容积份额及分压力
rH 2O
VH2O Vy
pH2O rH2O p
（三）灰粒浓度
质量浓度 Aya fh kg / kg烟气
100Gy
79
100
-
O2 (RO2
O2
)
(3- 42)
当不需要的精确数值时，可使用以下两个近似公式计算。
(1)二氧化碳公式Fra bibliotekROm 2
a
x
CO 2
（2）氧公式
(3- 44)
21
21- O2
(3- 45)
※ 氧公式与二氧化碳公式的比较
如图3-2所示，当 燃料成分 改变时，二 氧化碳的含量也 随着发生变化，同一含量对 应的过量空气系数差别较大， 不能正确 指导锅炉运行，容 易引起误操作。而用烟 气中 过剩氧量来监视 过量空气系 数大小，则燃料成分改变的 影 响就很小。
Car 0.375Sar
(3- 37)
由式（3-36）可以看出，当燃料的 值一定时，无论过量空气 量如何，干烟气成分都应满足该式。如不满足，可能有以下几
种情况：
（1）烟气分析不准确； （2）有碳未燃尽； （3）烟气中有CO存在; （4）(2)、(3)同时存在。 在有CO存在时，若无未燃尽碳,可用式 （3-41）计算CO . 如烟气分析完全而准确，则可用式 （3-36）求出 值，并与用 式 （3-37）求出的 值相比较，从而判断有无未燃尽碳存在。
“漏风系数”的定义 漏风系数的表达式及其确定方法：
Vlf
Vo
(3 - 46)
某级受热面的漏风系数，可以根据烟气分析结果，利用以下 公式进行计算。
Vlf Vk Vk
Vo
Vo
21 21 O2
21 21 O2
21
21
1
O2
1 21 O2
或
RO
m 2
ax
CO2
RO
m 2
ax
CO2
Cy 100
Nm3
同样可得到： 5.56 H y Nm3
100
0.7 S y Nm3 100
1kg燃料中含有氧量为：
22.4 O y 0.7 O y Nm3
32 100
100
由此可得：
Vo O2
1.866
Cy 100
5.56 H y 100
0.7 S y 100
0.7 O y 100
Nm3 / kg
推导思路：利用过量空气系数的定义式和烟气成分的定义式 得到只包含烟气分析结果的计算公式。
推导过程要点：
由式（3 6）可知
Vk Vk 1
(1)
Vo Vk V 1 V
Vk
不完全燃烧时，有
Vk
VN2
0.8 Nar 100
0.79
VN2 0.79
1 0.79
•
N2 100
•
Vgy
N2 79
第三章 锅炉物质平衡和热平衡
本章目的：了解燃烧所需空气量、产生烟气量，锅炉热量平衡； 本章关键：学会空气量、烟气量计算，热平衡分析 本章难点：相关计算，主要在于分析
本章在全部内容的重要性：中等偏上 对后面内容影响：锅炉燃烧效率提高，涉及配风
送风方式
第一节 燃烧所需空气量及过量空气系数
※慨念：理想气体→标准状态→22.4Nm3/kg 一、理论空气量
•二、漏风系数的计算 ※锅炉的通风方式： （1）锅炉通风的任务——送入燃料燃烧需要的空气，排出燃 烧产生的烟气。
（2）锅炉通风的方式——主要采用“平衡通风”，即同时 使用送风机和引风机，炉膛保持微负压 的方式；另外还有
“负压通风”和“正压通风”的方式。 （3）平衡通风的特点——锅炉不向外喷火焰和冒烟气，但会 有空气从未密封处或密封不严密处漏入炉膛内，从而使烟气 沿烟气流程的过量空气系数不断增大。
定义：1㎏燃料完全燃烧、无剩余氧 推导：以碳的完全燃烧为例
表示：Vo ，Nm3/kg
C O2 CO2 12kgC 22.4Nm3O2 22.4Nm3CO2 1kgC 1.866Nm3O2 1.866Nm3CO2
1kg收到基燃料含有 C y 100
kg
碳，完全燃烧时需要的氧量为：1.866
所以，1kg应用基燃料完全燃烧的理论空气量为
Vo
Vo O2
0.0889 (C y 0.375 S y ) 0.265 H y 0.0333 O y Nm3 / kg
0.21
R C y 0.375S y
当量碳量
※以上所计算的空气量都是干空气量！！
二、实际供给空气量及过量空气系数
定义：
表示： Vk , Nm3 / kg
VRO2
VCO2
VSO2
1.866 (C y
0.375 S y )Nm3 / kg 100
（2）理论氮容积的计算 理论氮容积=理论空气中的氮+燃料中的氮
Vo N2
0.79V o
22.4 N y 28 100
0.79V o
0.8 N y 100
Nm3 / kg
（3）理论水蒸气容积的计算
1 3.93
0.05
计算结果gr 0.050.0（3 由表3 2查得），表明漏
风比较严重，应采取措施减少漏风，以保证锅炉安全经
济运行。
以上有不当之处，请大家给与批评指正， 谢谢大家！
Gy
Ay 1
100
Gwh
1.306V okg / kg
三、运行锅炉的烟气分析及计算 成分：CO2、SO2、O2、CO、N2 CO2＋SO2＋O2＋CO+N2=100%
其中：CO2＝VCO2 / Vgy VSO2＝VSO2 / Vgy ……..
烟气分析 分析设备：奥氏分析仪
顺序：RO2、O2、CO
1.293 dk 22.4 1.293 10 22.4 0.0161Nm3 / Nm3干空气
1000 18
1000 18
理论空气量带入的水蒸气容积为
0.0161V oNm3 / kg
☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即
Vo H2O
0.111H
y
0.0124W
y
0.0161V oNm3
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2 O Nm3 / kg
⑵当>1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、O2 、 N2和H2O 组成，其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 Nm3 / k g
⑶当≥1且不完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、CO、O2 、 N2 和H2O组成，其容积为
Vgy
0.21V VO2 - 0.5VCO
V 1 • O2 0.5CO Vgy O2 0.5CO Vgy
0.21 100
21
代入(1)式可得：
1
1
1-
O2
0.5CO 21
Vgy
1 79 • O2 0.5CO
21
N2
N 2 Vgy
79
(3- 43)
完全燃烧时，CO 0,则：
21
21-
21 O2
1
%
(3- 38)
当燃料完全燃烧而且 1时，CO 0,O2 0, RO2达到最大,
用RO
m 2
ax表示，即
ROm2 ax
1
21
%
(3- 39)
由上式可知，燃料一定时，
为定值，RO
m 2
ax也为定值。
常用燃料的ROm2 ax值如表 3 3 所示。
燃料特性系数
2.35 Har - 0.126Oar 0.038Nar
/
kg(3 18)