过量空气系数公式的推导

一、理论空气量的计算 1.理论空气量：根据化学反应方程推导的、单位 量（1kg或1Nm3）收到基燃料完全燃烧时所需要的空 气量，用符号 V0 表示，其单位为 Nm3/kg( 或 Nm3/Nm3)。 2.理论空气量的计算 （1）碳的完全燃烧： Ｃ—１２Ｋｇ／ｋｍｏｌ C + O2 =CO2 12kgC + 22．4Nm3 O2 =22．4Nm3CO2 1kgC + 1．866Nm3 O2 =1．866Nm3CO2 即：1kg燃料中有Car/100kg碳，因而1kg燃料中 的碳完全燃烧所需要的氧为1．866Car/100Nm3。
V
因此有:
V V
k
o
Nm3/kg
燃烧方式进行选择，如表3-1. 21 （2）锅炉运行时： 21 O2
的确定：（1）锅炉设计时：根据设计煤种和
上式的意义就是在完全燃烧时，烟气中就不应该有氧气含量
式中 α—过量空气系数； O2—烟气中氧气占干烟气的体积百分含量 %；
表3-1 燃烧型式 煤 粉 炉
1.31.4 1.5 1.4
无烟煤
烟煤、褐煤
褐煤、烟煤 无烟煤 烟煤、褐煤
手烧炉排
2.理论氮气体积 VN20 VN20有两个来源 (1)燃料中的氮气成分 (2)理论空气量V0中的氮 VN20 =22.4/28×Nar/100+ 0.79V0 = 0.8Nar/100+ 0.79V0 Nm3/Kg燃料 式中0.79是干空气中氮气的容积组成。
0.0889Car 0.265H ar 0.0333S ar 0.0333Oar )
Nm3/kg（3-5）
为了计算的方便，通常把 Car和Sar合并在一起， 称为当量含碳量，用R来表示，
二、实际空气量及过量空气系数 实际送入炉内的空气量称为实际供给空气量，用 符号Vk表示。实际供给空气量与理论空气量之比，称 为过量空气系数，用符号表示（在空气量计算时用 表示），即： Vk （ 3-8 ） 0
V可由烟气中氮量决定(忽略燃料中含氮量,认为烟气中氮量全 部来自空气)
V=VN2/0.79=[N2]· Vgy/79 得 α=1／{1－(79· [O2])／(21· [N2])} 因为[N2]=100-([RO2]+[O2])则 α=21／{21－(79 [O2])／(100-([RO2]+[O2]))}
3.过量空气中的氮及氧气体积
过量空气的体积为
△V=(α-1)V0
= Nm3/Kg
Nm3干空气/Kg燃料 ,其中
0.79(α-1) Vo= 0.79△V
氮气体积为:△VN2 = VN2 - VN20
氧气体积为:VO2=0.21△V =0.21(α-1)V0 Nm3/Kg
四.过量空气系数的确定方法
(1)完全燃烧时,α的确定 由定义: α=V/Vo=1／(1-△V／V) △V可由过剩氧量决定: 因为[O2]=(VO2/Vgy)· 100 △V=VO2/0.21=[O2]· Vgy/21
炉膛出口过量空气系数 燃料
无烟煤、贫煤 烟煤、褐煤 无烟煤、烟煤 烟煤、褐煤
重油、焦炉煤气、 天然气、高炉煤 气
固态排渣 液态排渣 （开式、半 开式）
炉膛出口过量空气 系数 1.201.25* 1.20 1.201.25* 1.20
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重油、煤气炉
层 燃 炉
链条炉
播煤机 （包括播煤机－ 链条炉）
1.10** 1.51.6 1.3
§3-1 燃烧所需空气量计算 燃烧：是燃料中的可燃元素（C、H、 S）与氧（O2）在高温条件下发生的发光、 发热的强烈化学反应。 计算时假定： （1）所需的空气为干空气； （2）燃料燃烧所需的空气和生成的烟 气均为理想气体（22.4Nm3/kmol）； （3）略去空气中的稀有成分，认为空 气只由N2和O2组成，且二者容积比为79： 21。
Ｃａｒ—１００ｋｇ收到基燃料中的碳含量
同理，1kg收到基燃料中的H完全燃烧所需 的氧气量为： 5．56 H ar Nm3/kg
100
1kg收到基燃料中的S完全燃烧所需的氧气 量为 ： 0．7 S ar Nm3/kg
100
1kg收到基燃料中本身含有氧 kg，这些 3/kg Oar 氧相当于： Nm 0.7
此公式的推导是假设入炉空气体积等于排出的烟气体积
(2).不完全燃烧时,α的确定公式 固体、液体燃料 21 α=──────────────── [O2]-0.5[CO] 21 - 79 ─────────── 100-([RO2]+[O2]+[CO])
100
Oar 100
因此，燃烧1kg燃料所需的理论氧气量为： C S H O Nm3/kg V 1.866 0.7 5.56 0.7
0 O2 ar ar ar ar
100
100
100
100
由于干空气中氧所占容积分数是 21 ％，所以， 燃烧1kg燃料所需的空气量为：
V0 C S H O 1 (1.866 ar 0.7 ar 5.56 ar 0.7 ar ) 0.21 100 100 100 100