过剩空气系数计算公式的比较

摘 要 : 介绍了常用的过剩空气系数计算公式 , 通过计算比较 , 提出不同公式的使用范围 。 关键词 : 过剩空气系数 ; 理论空气量 ; 理论烟气量
中图分类号 :TU996 文献标识码 :A 文章编号 :1000 -4416(2006)05 -0027 -03
ComparisonofCalculationFormulasforExcessAirRatio
φCO2, max =VVCO 0fd2
α1 、α2 和 α3 与 α的 偏差 , 可验证公 式计算的 准确 (5) 性 。 计算结果见表 1。
表 1 CH4 燃烧计算表 Tab.1 CH4 combustioncalculationtable
序号 1
V0fd/m3 8.52
V0 /m3 9.52
9
8.52 9.52
5.0 11.737 2.146 17.079 5.470 5.470 5.006 9.390 9.390 0.110
10
8.52 9.52
5.5 11.737 1.947 17.433 6.028 6.028 5.506 9.603 9.603 0.112
11
8.52 9.52
α=2
20.9 0.9 -φ′O2
式中 α———过剩空气系数
(1)
20.9———空气中氧的体积分数 , %
φ′O2 ———干烟气中氧的体积分数 , % 推导式 (1)有 2点 假设 :a.燃料 中 N2 含量很
少 , 可忽略 。 b.干烟气中氮的体积分数接近 79%。 ② 根据干烟气中 CO2 的体积分数计算过剩
· 28·
第 5期
傅忠诚 , 等 :过剩空气系数计算公式的比较
第 26卷
(1)、(2)偏差小 , 比较精确 。
3 结语
① 式 (1)、(2)由于只检测烟气中 CO2 或 O2 的体积分数 , 方法简单 , 计算快 。但偏差大 , 所以用 于控制 、调节和初步判断燃烧过程较合适 。
② 式 (3)需同时检测烟气中 CO2 和 O2 的体 积分数 , 但其计算结果较精确 , 所以用于检测部门评 价燃具烟气中有害物的含量及鉴定燃具对环境的污 染较合适 。
参考文献 :
[ 1] 同济大学 , 北京建筑工程 学院 , 哈尔滨 建筑工 程学院 ,
等 .燃气燃烧与应 用 (第 二版 )[ M] .北京 :中 国建筑 工业出版社 , 1994. [ 2] 金志刚 .燃气测 试技 术 手册 [ M] .天津 :天 津大 学出 版社 , 1994. [ 3] 傅 忠诚 , 薛 世 达 , 李振 鸣 .燃 气燃 烧 新装 置 [ M] .北 京 :中国建筑工业出版社 , 1984.
φ′O2 =V200fd.+9((αα--11))VV00
(6)
式 (4)和式 (6)是根据燃烧反应式计算的干烟
气中 CO2 的体积分数和 O2 体积分数与过剩空气系 数的关系 。
2 计算 结果及分析
2.1 计算结果
首先根据燃烧反应方程式 , 用式 (4)和式 (6)计
算出在 不 同过 剩空 气 系数 下 完全 燃 烧 干烟 气 中
国家发展和改革委员会
(五 )加大依法实施节能管理的力度 加快建立和完善以 《节约能源法 》为核心 , 配套法规 、标准相协调的节能法律法规体系 , 依法强化监督管 理 。一是研究完善节约能源的相关法律 , 抓紧制定 《节约用电管理办法 》 、《节约石油管理办法 》 、《能源效率 标识管理办法 》、《建筑节能管理办法 》等配套法规 、规章 。 二是制定和实施强制性 、超前性能效标准 。 包括 主要工业耗能设备 、家用电器 、照明器具 、机动车等能效标准 。组织修订和完善主要耗能行业节能设计规范 、 建筑节能标准 , 加快制定建筑物制冷 、采暖温度控制标准等 。 当前重点是加快制定机动车燃油经济性限值标 准 , 从 2005年 7月 1日起分阶段实施 , 同时建立和实施机动车燃油经济性申报 、标识 、公布三项制度 。 三是 建立和完善节能监督机制 。组织对钢铁 、有色 、建材 、化工 、石化等高耗能行业用能情况 、节能管理情况的监 督检查 ;对产品能效标准 、建筑节能设计标准 、行业设计规范执行情况的监督检查 ;对固定资产投资项目可行 性研究报告增列节能篇 (章 )的规定进行监督检查 。 健全依法淘汰的制度 , 采取强制性措施 , 依法淘汰落后 的耗能过高的用能产品 、设备 。 充分发挥建设 、工商 、质检等部门及各地节能监测 (监察 )机构的作用 , 从各 环节加大监督执法力度 。 (六 )加快节能技术开发 、示范和推广 组织对共性 、关键和前沿节能技术的科研开发 , 实施重大节能示范工程 , 促进节能技术产业化 。建立以 企业为主体的节能技术创新体系 , 加快科技成果的转化 。 引进国外先进的节能技术 , 并消化吸收 。 组织先 进 、成熟节能新技术 、新工艺 、新设备和新材料的推广应用 , 同时组织开展原材料 、水等载能体的节约和替代 技术的开发和推广应用 。 重点推广列入 《节能设备 (产品 )目录 》的终端用能设备 (产品 )。 国家制定节能技术开发 、示范和推广计划 , 明确阶段目标 、重点支持政策 , 分步组织实施 。国家修订颁布 《中国节能技术政策大纲 》, 引导企业有重点地开发和应用先进的节能技术 , 引导企业和金融机构投资方向 。 在国家中长期科学技术发展规划 、国家高技术产业发展项目计划等各类国家科技计划以及地方相应的计划 中 , 加大对重大节能技术开发和产业化的支持力度 。 建立节能共性技术和通用设备科研基地 (平台 )。鼓励依托科研单位和企业 、个人 , 开发先进节能技术 和高效节能设备 。引入竞争机制 , 实行市场化运作 , 国家对高投入 、高风险和项目给予经费支持 。 地方各级人民政府要采取积极措施 , 加大资金投入 , 加强节能技术开发 、示范和推广应用 。
② 在 相 同 的 CO2 、O2 的体 积 分 数下 , 按式
(1)、(2)计算的过剩空气系数相同 , 与理论值的偏 差也相同 。 2个公式具有相同计算结果 。
③ 随着干烟气中 O2 体积分数增大或 CO2 体 积分数减小 , 过剩空气系数偏差也在增大 。
④ 由 于简 化 条件 少 , 式 (3)计算 结 果较 式
第 26卷 第 5期 煤 气 与 热 力 Vol.26 No.5
2006年 5月
GAS＆ HEAT
May20 06
燃气燃烧与应用
过剩空气系数计算公式的比较
傅忠诚 , 潘树源 , 徐 鹏
(北京建筑工程学院 , 北京 100044)
3
8.52 9.52
2.0 11.737 5.543 11.023 2.117 2.117 2.001 5.868 5.868 0.069
4
8.52 9.52
2.5 11.737 4.386 13.090 2.676 2.676 2.502 7.042 7.042 0.082
5
8.52 9.52
3.0 11.737 3.628 14.439 3.235 3.235 3.003 7.825 7.825 0.092
α φCO2, max/% φCO2 /% φ′O2 /%
α1
α2
α3
e1 /% e2 /% e3 /%
1.0 11.737 11.737 0.000 1.000 1.000 1.000 0.000 0.000 0.000
2
8.52 9.52
1.5 11.737 7.530 7.491 1.559 1.559 1.501 3.912 3.912 0.046
19
8.52 9.52 10.0 11.737 1.062 19.010 11.056 11.056 10.012 10.563 10.563 0.124
20
8.52 9.52 10.5 11.737 1.010 19.101 11.605 11.605 10.513 10.619 10.619 0.124
14
8.52 9.52
7.5 11.737 1.420 18.371 8.263 8.263 7.509 10.172 10.172 0.119
15
8.52 9.52
8.0 11.737 1.330 18.531 8.822 8.822 8.010 10.270 10.270 0.120
16
8.52 9.52
6
8.52 9.52
3.5 11.737 3.094 15.390 3.793 3.793 3.503 8.384 8.384 0.098
7
8.52 9.52
4.0 11.737 2.697 16.098 4.352 4.352 4.004 8.803 8.803 0.103
8
8.52 9.52
4.5 11.737 2.390 16.644 4.911 4.911 4.505 9.129 9.129 0.107
式 (2)的计算结果与式 (1)相同 , 不同的是式 (1)是
用干烟气中氧的体积分数 , 而式 (2)是用二氧化碳
的体积分数 。
③ 根据干烟气中 CO2 和 O2 的体积分数计算
过剩空气系数 α:
α= 20.9
-79.1
20.9 φ′O2
100 -(φCO2
-φ′O2 )
式中 79.1———空气中氮气的体积分数 , %
8.5 11.737 1.251 18.672 9.380 9.380 8.510 10.356 10.356 0.121
17
8.52 9.52
9.0 11.737 1.181 18.797 9.939 9.939 9.011 10.433 10.433 0.122
18
8.52 9.52
9.5 11.737 1.118 18.909 10.498 10.498 9.512 10.502 10.502 0.123
(3)
式 (3)是式 (1)没做 b点假设的公式 。
④ 通过燃烧反应方程式计算过剩空气系数 。
以 CH4 为例 , 燃烧反应方程式为 [ 3] :
CH4 +2O2 +2 ×3.76N2
CO2 +2 ×3.76
N2 +2H2 O
当 α=1时 , 1 m3 的 CH4 完全燃烧 , 需 9.52 m3
空气系数 α[ 2] :
α=φCφOC2,Om2 ax
(2)
式中 φCO2, max———在 α=1且完全燃烧时干烟气中 CO2 最大的体积分数 , %
φCO2 ———干烟气中 CO2 的体积分数 , % 式 (2)是在式 (1)基础上 , 考虑燃料特性系数 β
后演变而成 。 式 (1)的 2点 假设对式 (2)也适 用 。
作者简介 :傅 忠诚 (1933 - ), 男 , 辽宁新民人 , 教授 , 大学 , 主 要从 事燃气 燃烧 、室 内环 境污染 、热能利 用及 低污染 燃烧 技术的 教学 与研究工 作 。
电话 :(010)68322381 收稿日期 :2005 -09 -23
节能中期专项规划 (连载 13)
V0fd——— 1 m3 燃 气 完 全 燃 烧 生 成 的 理 论 (α=1)干烟气量 , m3
CO2、O2 的体积分数 , 该值为理论值 。然后将理论值 分别代入式 (1)、(2)和 (3), 计算 出过剩空气系数
如果 α=1, 式 (4)变为 :
α1 、α2 和 α3 , 再与理论值 α相比较 。 e1 , e2 和 e3 为
21
8.52 9.52 11.0 11.737 0.964 19.183 12.174 12.174 11.014 10.670 10.670 0.125
2.2 结果分析 ① 随着过剩空气系数的增大 , 烟气被空气稀
释的程度增加 , 因此 , 干烟气中 CO2 含量不断减少 , O2 含量不断增大 , CO2 和 O2 的总含量不断增大 。
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第 5期 煤气与热力 第 26卷
空气 , 燃烧 后生成 8.52 m3 干烟 气 , 其 中 CO2 为 1
干烟气中 O2 的体积分数为 :
m3 。当 α>1时 , 1 m3 的 CH4 完全燃烧需空气 9.25
FUZhong-cheng, PANShu-yuan, XUPeng
(BeijingInstituteofCivilEngineeringandArchitecture, Beijing100044, China) Abstract: Theconventionalcalculationformulasforexcessairratioareintroduced, andtheserviceablerangeofdifferentformulasisputforwardbymeansofcalculationcomparison. Keywords: excessairratio; theoreticalairquantity; theoreticalfluegasquantity
m3 +(α-1)V0 (其 中 V0 为理 论 空气 量 , 单 位为
m3 ), 燃烧后生成 8.25 m3 +(α-1)V0干烟气 , 其中
CO2 仍为 1 m3 。
根据上述分析 , 干烟气中 CO2 的体积分数为 :
φCO2
=V0fd
VCO2 +(α-1)V0
(4)
式中 VCO2 ——— 1 m3 燃气完 全燃烧生成的 CO2 体 积 , m3
6.0 11.737 1.782 17.727 6.587 6.587 6.007 9.781 9.781 0.114
12
8.52 9.52
6.5 11.737 1.643 17.975 7.146 7.146 6.508 9.931 9.931 0.116
13
8.52 9.52
7.0 11.737 1.524 18.187 7.704 7.704 7.008 10.060 10.060 0.118
计算燃烧过程的过剩空气系数 , 对控制燃烧过
程 , 实现安全 、高效和低污染燃烧是非常重要的 , 对
确定燃具燃烧产物中有害气体含量及其对环境的污
染程度也是必要的 。 目前对现用公 式有不同的理
解 , 本文通过理论分析及应用的对比 , 提出不同公式
的使用范围 。
Baidu Nhomakorabea1 公式简述
① 根据干烟气中 O2 的体积分数计算过剩空 气系数 α[ 1] :