燃气装置烟气余热回收分析与设计

摘要
随着我国的不断发展，能源的消费量逐渐增大，这也带来了严重的环境污染问题，所以我国施行节能减排和能源结构的调整。

如今，在我国社会能源环境领域，推行使用天然气等清洁能源、新技术，已经成为重要的研究课题。

近几年来，燃气锅炉正逐渐的取缔燃煤锅炉在生活与生产方面。

但是，目前燃气锅炉的排烟温度都很高，烟气中的余热得不到回收与利用。

因此，如何使锅炉的排烟热损失降低与提高燃气的利用率，已经成为了节能环保工作中的重要的研究课题。

普通的燃气锅炉，排烟温度通常为180℃左右，烟气中存在大量的过热态的水蒸气，其体积分数在10%左右，是烟气热量损失的主要部分。

回收利用排烟显热与烟气凝结潜热可极大的提高能源利用率。

本文首先对我国的能源利用现状、节能形势、燃气冷凝式锅炉的工作原理、国内外研究现状和天然气的利用进行了概述。

其次，分析了天然气燃烧后烟气中的产物，分析了烟气中可以回收的显热量和潜热量的关系，提出了烟气中汽化潜热能否有效回收是确保冷凝式换热器回收效果的关键因素。

然后，本文对各种换热器进行了介绍，对冷凝换热器进行设计与分析，冷凝式换热器采用H型鳍片管换热器，鳍片管顺列布置，H型鳍片管的优点是耐磨性能好，积灰少，体积小，空气阻力小，综合性能好。

最后对燃气锅炉加装冷凝换热器的经济效益进行了分析。

研究表明，常规燃气锅炉加装冷凝换热器后，锅炉排入大气的污染物大大减少，环保效益显著。

关键词：燃气冷凝式锅炉、锅炉热效率、热管、余热
Abstract
Key words：gas condensing boilers, boiler thermal efficiency, heat pipes, waste heat.
第一章绪论
1.1 我国能源利用状况及节能环保紧迫性
1.1.1能源利用现状
社会进步和经济发展和能源密不可分，也是一个国家综合国力和人民生活水平的重要表现。

随着社会经济的不断发展，环境污染与经济发展的协调问题日益严重。

能源和环境问题是如今社会最关注的问题。

人类有3次能源利用结构的调整[1]：
(1)18世纪，因为第一次世界能源结构转变：原始的柴薪能源逐渐的被以煤为主的化石能源取代。

到1990年，世界的煤炭产量大约为7.45亿吨，比当时的一次能源总量的94%还要高。

这次能源结构改变打破了16世纪欧洲文艺复兴文明发展停滞不前的局面，推动了资本主义工业的迅猛发展。

(2)20世纪，石油、天然气的生产与使用量迅猛的增长。

这推动了内燃机等的发展，所以许多西方国家经济得到快速发展。

到了20世纪60年代，石油的消耗量每十年就可提高一倍。

石油消耗量的不断增长，使我们进入了现代文明和世界经济的新阶段。

(3)环境污染问题和能源危机使人们意识到调整能源结构的紧迫性，通过降低化石能源的消耗来实现经济的可持续发展。

我国是世界上拥有能源资源最丰富的国家之一，但也是能源消耗量也很大，能源的一次消耗的总量接近于美国。

截止到2014年，我国投入1145亿元在地质勘查上，新发现的大中型矿产地有249处。

油气勘查取得了巨大突破，首次探明页岩气的地质储量约为1068亿m3，新探明的石油地质储量10.6亿吨，天然
气9438亿m3[2]。

这与2011年以来我国实施的勘探矿物突破战略行动的关系重大。

我国有非常丰富的再生能源资源，其中，水能资源的可开发量理、论储藏量和经济可开发量都处在世界首位。

煤在我国的能源结构所占的比重很高，其比重高达70%~80%，比其它发达国家煤仅占20%~30%的水平高得多。

从这十年我国能源消耗与生产结构来看，原煤生产与煤炭消费的比重占了极其重要的地位，石油消费与原油生产比重不断下降，天然气和其他能源(水电、核电、风能)的消费与生产比重总体呈现出了上升的趋势。

表1-1中列举了我国从1990~2014年的能源消费总量及构成的数据。

从这些数据变化中可以看出，随着我国经济的迅速发展，消费水平不断的提高，我国能源消费量一直在迅猛增长。

其中煤占能源消费量的比重是最高的，占比约为70%，从2000年开始我国煤消费量正逐渐的降低，天然气与新能源的消费量一直在迅猛增长，预计到2020年天然气占比将达到10%，而煤的占比可能下降到60%，其它一次电力与新能源的消费占比也会逐渐增高。

表1-1能源消费总量及构成[3]
1990 98703 76.2 16.6 2.1 5.1
1991 103789 76.1 17.1 2.0 4.8
1992 109170 75.7 17.5 1.9 4.9
1993 115993 74.7 18.2 1.9 5.2
1994 122737 75.0 17.4 1.9 5.7
1995 131176 74.6 17.5 1.8 6.1
1996 135192 73.5 18.7 1.8 6.0
1997 135909 71.4 20.4 1.8 6.4
1998 136184 70.9 20.8 1.8 6.5
1999 140569 70.6 21.5 2.0 5.9
2000 146964 68.5 22.0 2.2 7.3
2001 155547 68.0 21.2 2.4 8.4
2002 169577 68.5 21.0 2.3 8.2
2003 197083 70.2 20.1 2.3 7.4
2004 230281 70.2 19.9 2.3 7.6
2005 261369 72.4 17.8 2.4 7.4
2006 286467 72.4 17.5 2.7 7.4
2007 311442 72.5 17.0 3.0 7.5
2008 320611 71.5 16.7 3.4 8.4
2009 336126 71.6 16.4 3.5 8.5
2010 360648 69.2 17.4 4.0 9.4
2011 387043 70.2 16.8 4.6 8.4
2012 402138 68.5 17.0 4.8 9.7
2013 416913 67.4 17.1 5.3 10.2
2014 426000 66.0 17.1 5.7 11.2
1.1.2 节能环保的紧迫性
“十二五”期间，我国通过调整经济结构、转变发展方式来节省能源的消耗，并且出台了一系列的政策和措施，使国内单位生产总值能耗量累计降低大约19.06%，支持了国民经济年均大约11.2%的增长，能源消耗弹性系数由1.05下降到0.58 在“十一五”期间。

然而我国得能源消耗总量却由24.6亿吨标准煤升高到32.5亿吨标准煤，且和西方发达国家相比，能源加工、贮运、转换和终端科用综合效率依然比较低，到2007年时这个效率为33%，而西方发达国家在20世纪90年代初就达到了41%。

而能源消耗平均热效率还比较低，在发达国家火电厂的能源利用的效率通常为35%~40%，工业锅炉的效率约为80%；而我国依次为30%以下和60%~70%，我国燃用石油、煤炭、天然气的平均热效率比发达国家都要低。

因此提高能源的利用率和节能减排是当务之急。

在我国，最主要的能源消耗领域是工业，工业的能耗量约占能耗总量70%，显然，只有从根本上缓解我国
能源消耗量大，资源供应紧张的问题才能解决好工业设备节能的问题[4、5]。

化石能源滥用不仅是带来能源危机，而且还对大气、水体、土壤等生态系统带来很多严重的影响，是环境污染的主要根源[6]，已经危及自身生存环境。

因为化石燃料被大量使用，造成了酸雨、温室效应、臭氧层破坏以及生态环境破坏等严重的环境污染问题，都急需去解决。

而节省能源，降低化石能源的消耗量，可以从根本上缓解这些问题。

我国的能源结构调整为努力扩大收入来源、降低支出、节约优先、保护环境的方式，建立一个较为稳定，经济，安全和清洁的能源供应体系[7]。

我国的经济发展形式转变由原来以资源消耗、能源为基础的粗放型模式改变为环境友好型和资源节约型。

1.2 天然气消费及利用
天然气是一种清洁、高品质、高效的燃料，在所有化石能源中碳排放系数是最小的。

天然气被普遍的应用在各个领域，在世界能源消耗的结构中所占比重约为24 %。

天然气通常指气田气和油田气，此外还有煤系天然气。

其主要由烃类，主要是甲烷，还有乙烷、丙烷和丁烷等组成。

1.2.1 天然气消费
与发达国家的平均水平进行比较，我国天然气的使用率还特别低。

主要是因为我国的天然气工业基础还较微弱，从图1-1可以看出近十年我国能源消费结构中天然气的比例正逐渐的增大，但我国天然气在一次能源消耗中的比例仅约为6%，更是比世界平均24%的水平和27%的美国水平低得多，同时比亚洲平均8.8%的水平低。

目前世界人均天然气消费量约为403 m3/a，但是我国仅仅为25 m3/a。

但是“西气东输”管道工程的商业运作，表明我国的天然气市场由发育阶段进入发展阶段，并且估计这一阶段可能会持续到2030年[8]。

在这时期中，我国天然气的管网、储气库等基础设施的建设不断地加快，将逐步在全国形成天然气主干管网；天然气产量和产能建设将快速增长，将不断扩展进口天然气的渠道，因此将会形成多元化的供气格局。

在这基础之上，天然气消费量在我国能源结构中所占的比例将会不断增长。

图1-1能源消费比例
根据大多数城市处理大气污染的经验可知，减少大气污染的主要途径是去改变一次能源的消费结构。

天然气燃烧后产物中基本不存在烟尘和S02；氮氧化物的排放量比燃煤降低约47％、燃油降低约61％；CO2排放量比燃煤的低约53％、比燃油的低26％左右。

天然气再供暖、工厂供热的应用上有显著的节能效益。

大、中型燃煤锅炉房，运行时平均的热效率只有76％，小型燃煤锅炉运行效率更加低；集中供热热效率约为80.7％，火力发电厂的约为35％，能源转换总效率约为39％；因为燃气锅炉的自动控制水平较高等，其热效率基本上可超过85％[9]。

为了节省能源、保护环境、实现可持续发展，提高天然气等清洁能源的消费比例，降低煤炭的消费比例，实行能源结构调整极其重要，也是许多城市实行环境保护和节约能源的重要的课题。

于用于城市生产生活的供热锅炉，推荐使用燃气锅炉来取缔中小型的燃煤锅炉。

在我国的大多数城市，煤炭正逐步被天然气等比较清洁的能源取代[10]。

在推广使用天然气的同时也应该注意节约用气，而研发高效利用天然气的技术是目前当务之急。

1.2.2 天然气利用技术
我国天然气在化工、油气田开采和发电等地方所占比最大，其占比87%以上，其中化肥领域约占38.5%，而居民用气量在天然气消费结构中占比10%还低。

从2005年开始我国的天然气的产量极大的增长，主要是由于有几个新的大气田被发现。

2005年我国天然气的产量累计约为3
8m
449.5⨯，增长了21.9%。

2006
10
年天然气需求量达到3
8m
680⨯。

我国天然气的使用依然处在起步阶段，因为天
10
然气的产量比较低，天然气利用一般是以产定用。

主要利用天然气的地区是天然气产地邻近的城镇及工业区。

在世界上天然气主要被用在工业、发电、居民燃料等领域，而我国主要利用在化肥工业中，由于天然气工业的发展和环保的要求，天然气的利用方向应以发展“以气代油”、“以气发电”、“城市气化”为主[11]。

通过能源的利用方式可把天然气分为工业燃料、城市燃气、发电和化工等四类。

在工业燃料领域，天然气较多的被用在冶金、玻璃、建材等领域；在城市燃气领域，能分为公工商业、民用生活、小工业企业燃料用气等领域；在发电领域，天然气较多的被用于热电厂；而在化工领域的用气主要包括甲醇、化肥以及制氢等。

在“十五”以前，有50%以上的天然气都被用在化工行业。

近几年，天然气的使用不断的增多，利用的方向也是多种多样，随着环保要求的不断提高，消费结构得到了极大的优化，特别是在建设与完善大型基础设施管道的方面，天然气的消费面逐渐变广。

除用于化工原料外，天然气己开始大量地用在城市燃气和替代燃煤、燃油等其他的工业燃料。

通过逐渐完善我国天然气的消费结构，把原来化工占主导地位的单一结构向工业燃料、城市燃气等多个方面的结构调整。

随着社会的不断发展，天然气被越来越多的城镇居民作为燃料，天然气的消耗量迅猛增长。

将来在我国城市燃气中天然气将逐渐的成为最重要的燃料。

由统计可知，我国2008年使用民用天然气人口约为1.4亿，覆盖两百多个地级市及以上城市；在全国城镇人口6.1亿中，城镇天然气的平均气化率只有大约23 %。

估计到2020年，这个比例可能提高到40%~50% [8]。

1.3 燃气冷凝式锅炉
若锅炉的排烟温度要比烟气露温度低，烟气中水蒸气的汽化潜热就可以释放出来。

当排烟温度比较低时，烟气中水蒸气冷凝的大量汽化潜热被释放，当以燃料的低位发热量Q QQ为标准时，锅炉的热效率可能到达l00%以上，这样的锅炉称为冷凝式锅炉(condensing boiler)[12、13]。

在国外，冷凝式锅炉通常是指可以利用烟气中水蒸气的汽化潜热的锅炉。

其可将烟气中排烟的温度降得比较低，并且烟气中的显热和汽化潜热得到有效的回收利用，极大提高锅炉热效率的同时，烟气中对环境有害物质浓度极大的降低，减少了大气的污染[14]。

1.3.1 燃气冷凝式锅炉的工作原理
1.冷凝式燃气设备节能机理
天然气在燃烧后的产物中产生大量的水蒸气与CO2，如果天然气的过量空气系数与空气的湿度不相同，则烟气中水蒸汽的含量也会不相同，水蒸气体积份额最高可达20%，其燃烧化学方程式为：
+2O
CH
=2H
O+CO
+Q
(1-1)
4
2
2
2
通过化学方程式(1-1)可知，每燃烧一标准立方米的天然气大约能产生2Nm3的水蒸气，水蒸气中所包含的汽化潜热大约为燃气低热值的11%，这表明每当燃烧每1 Nm3燃气时将会提供100 kW显热，同时也产生11kW的潜热。

若在保温条件良好时，排烟热损失就是最主要的热损失。

通过将排烟温度降到露点温度以下，使烟气中的水蒸气冷凝释放放出来，回收利用排烟中的显热和潜热，就是冷凝式换热器的工作原理[15]。

2.冷凝式锅炉的热效率
排烟热损失是燃气装置最主要的热损失，损失的大小取决于排烟量和排烟温度的大小。

在燃料一定时，过量空气系数的大小与排烟量的大小密切相关，但是过量空气系数的大小只和燃烧状况有直接联系。

在过量空气系数比较小时，如果使排烟温度降低得比较低会极大的减少排烟的热损失。

随着过量空气系数的不同烟气中水蒸气的含量也会不同。

如图1-2 [16]在给定温度下，由烟气中的水蒸气含量以及空气、干烟气和水蒸气的温一焓表，就可以确定烟气携带的热量，从而得出燃气设备的节能潜力。

但锅炉效率会随着过量空气系数的提高而降低，余热回收就会变得很困难。

最简单有效的方法是确保锅炉运行在最佳的过量空气系数下，这样可以确保在安装烟气余热回收装置前后锅炉都有比较高的热效率。

图1-2不同过量空气系数下的烟气水蒸气含量
3.燃气设备排烟中的热能回收潜力
天然气的高位发热值(HHV) 一般是指(101.325kPa，20℃) 1 m3的干气体和空气完全混合燃烧，燃烧产物冷却到刚开始时的放热温度，燃烧后水蒸气冷凝至液体状态时向环境所产生的热量。

低位发热值与高位发热值的定义相似，但如果燃烧后生成的水蒸气依然保持气体状态时，水蒸气的汽化潜热将回收不到。

普通的换热器燃烧时，燃料高位热值的80%~85%传递给了工质，其余的热量直接通过表面的散热和排烟损失释放到环境中去。

对于燃用天然气的设备，烟气中水蒸气所携带的热损失占整个排烟热损失的55%~75%，具体的数值取决于排烟温度与过量空气系数。

对于拥有比天然气更低的碳氢比燃料，例如，某些燃油，这一份额会低一些；而对于拥有比较多含水量的燃料，例如，某些固体燃料，这一份额会高一些；图1-3给出了热回收的一般，图1-4热效率提高潜力随进口烟温变化状况，通过这个可以天然气燃烧系统的热效率有很大的提高潜力[16]。

能否将回收的热能利用是需不需要采用冷凝式烟气余热回收装置前提条件。

水蒸气的潜热热量能够回收的多少取决于冷凝式烟气余热回收装置利用率和利用温度。

若利用温度靠近排烟的露点温度，回收到的热量会很少。

利用温度越低，
回收的热量就会越多。

因此，在低温下预热冷水能得到比较高的回收率，然而在比较高的温度之下时能使可以回收的热量减少。

图1-3热回收潜力图1-4热效率提高潜力随进口烟温的变化影响烟气的物性强迫对流凝结传热无因次准则是由显热交换与潜热交换的相对大小决定。

最近的研究表明，烟气对流凝结换热系数与单相对流换热相比，可达1.7~3倍[17]，其大小随着烟气的雅格布准则数的增大而增大。

所以，排烟热能有个很大的利用潜力，且在相同热能被回收时，冷凝式换热器所需换热面积比普通换热器要小得多。

1.3.2 燃气冷凝式锅炉在国内外的发展历史及应用现状
在20世纪70年代末产生一种新的高效节能型热水器，其能把排烟温度降到60℃以下，与普通热水器相比要节能15%左右。

而最具有代表性的是1979年荷兰Gasunie公司研发的样机，这种样机能使离开第一个换热器的烟气温度在100~150℃左右，第二个换热器的出口排烟温约为50~60℃。

这种锅炉的回水温度比较低，到1984年10%的住宅供热锅炉是这种锅炉，其它的建筑达到25%以上[16]。

随着更成加熟的设备产生，冷凝式锅炉被普遍的应用于西方发达国家的许多方面。

从20世纪80年代起，法国从只有几千台冷凝式锅炉迅速的发展到只要是能确保有天然气供应条件的新建筑，其供暖设备的系统都已采用冷凝式燃气热水锅炉，且近几年来运行效果极好。

1985年，荷兰冷凝式锅炉每年的生产量为2.5万台/年，到1995年止，经过十年的不断发展冷凝式锅炉被普遍地应用在工业建筑、住宅等领域，其中工业建筑供暖的设备数量超过15万台，在工业建筑供热锅炉占比约为25%；住宅供暖设备甚至超过230万台被应用，占住宅供暖锅炉的大约10%，冷凝式锅炉的普遍应用使荷兰每年约节省20亿Nm3天然气。

西方许多国家通过不断的实验和模拟分析与研究，都不断的研发出适合自己国家发展需要的冷凝式锅炉。

美国冷凝式燃气热水锅炉的供暖系统普遍应用比欧洲稍晚，但随着美国的科技的进步，拥有当前世界上很多形式的冷凝式燃气供热锅炉的先进技术。

我国的能源结构一直都是以煤为主，到20世纪90年代初，天然气消耗量才不断增加，用于供热的天然气锅炉的数量也开始增加，才逐渐开展冷凝式锅炉的研发工作。

近年来随着我国能源结构的调整与施行节能减排政策，以及天然气使用鼓励政策的推行，国内有一些企业开始研发冷凝换热热回收装置，并应用在实际工程，取得了不错的效果[18]。

最初具有冷凝式锅炉的节能燃气锅炉是由陕西省能源中心的高级工程师—吴仰天研发的，其排烟温度可降低到45~ 65℃，燃气锅炉的极限热效率可以超过100 % [19]。

车得福、林宗虎等[23]研究了回收天然气锅炉烟气余热的可行性和经济性。

北京建筑大学王随林等[17]研究天然气供暖方式与天然气的高效利用，燃气锅炉热效率可以提高5%左右，可去除8.7%左右的氮氧化物，研究表明对流换热
系数，有水蒸气凝结时烟气对流换热系数与无凝结时对流换热系数，两者的比最大可到达4。

寇广孝等[24]提出了怎样去提高不同燃料的冷凝式锅炉热效率的方法，并且指出了目前计算方法的缺陷。

赵军[25]通过对供热燃气锅炉在吸收式热泵机组技术、烟气冷凝换热器技术及烟气余热利用和脱硝一体技术在烟气余热回收利用实例的应用研究与分析得出：(1)在排烟烟道上增加与一次热网水换热的余热回收装置，将排烟温度降低到约60~70℃，可使锅炉效率提高约3%。

但为了保证锅炉的安全运行，在设计时必须复核其燃烧器对尾部受热面增加的烟气阻力的适应性、考虑到低温腐蚀，排烟温度应高出烟气露点温度5～10℃左右。

(2)采用了烟气余热深度利用技术，可将锅炉排烟温度降低至30℃以下或者更低，则锅炉效率提高约10%以上。

(3)采用烟气余热深度利用—–脱硝一体化技术，可将锅炉排烟温度降到30℃以下甚至更低，锅炉效率提高约10%；同时还可将烟气中NO x的浓度大幅度降低，环保效益显著。

第二章燃气锅炉烟气分析及余热潜力计算
2.1 燃气锅炉烟气计算
以天然气为燃料，排烟温度比烟气露点温度低的锅炉称为冷式燃气锅炉，并且通过回收烟气中的显热和潜热，从而使锅炉的热效率得以提高。

烟气成分及热物性参数进行计算，从而可以分析出冷凝式燃气锅炉的余热回收潜力。

如果燃烧空气量是理论空气量，燃气完全燃烧的产物即为理论烟气量。

理论烟气量主要是SO2、N2、H2O和CO2组成。

然而在实际燃烧的过程中，为了确保燃料完全燃烧，空气系数一般比1大，所以实际烟气中还剩有未参加燃烧的氧气。

2.1.1 天然气成分分析
以西气一线的天然气为例计算实际烟气量和理论烟气量的值。

该天然气的成分与各成分的体积分数见表2-1。

表2-1天然气的成分及其体积分数[27]
燃气成分CH4C2H6C3H8C4H10C5H12CO2N2体积分数(%) 96.23 1.77 0.30 0.14 0.13 0.47 0.96 完全燃烧1Nm3该天然气需要的理论空气量：
V Q0=1
21
(2QQ4+3.5Q2Q6+5Q3Q8+6.5Q4Q10+8Q5Q12)
(2-1) 由式(2-1)计算得出燃烧该天然气时的理论空气量为V Q0= 9.63 Nm3/ Nm3。

该天然气的高位发热量为Q
gr =38.20QQ QQ3
⁄，低位发热量为Q QQ=
34.43QQ QQ3
⁄，两者的差值∆H为3.77MJ/Nm3，这个值就是水蒸气汽化潜热的值。

在一般排烟温度下，水蒸气表现为过热的状态，所以可用公式(2-2)求汽化潜热值占低位发热量的比例。

×100%(2-
∆η=Q QQ−Q QQ
Q QQ
2)
对于西气一线的天然气，通过上式计算得出∆η=10.95%，这说明普通的燃气锅炉每燃烧1Nm3天然气产物中带走的汽化潜热占燃气低热值Q QQ的10.95%，就意味着在普通的燃气锅炉中，主要的热损失是由汽化潜热损失造成的。

同时，如果有效的利用部分汽化潜热，那么能提高锅炉热效率。

通过公式(2-3)计算冷凝式锅炉的极限热效率。

×100%(2-
∆η=Q QQ
Q QQ
3)
根据式(2-3)计算得出冷凝式燃气锅炉的极限热效率为110.95%，但在实际的燃烧过程中由于有各种热损失，热效率一般不会到极限值。

极限热效率是通过冷凝式燃气锅炉回收干烟气的显热与烟气中显热和水蒸气的汽化潜热来定义的，锅炉热效率可以达到的最大值。

如果以燃料的低位发热量为标准，极限热效率可能超过100%。

2.1.2 天然气燃烧产物计算
本文中的烟气是天然气在锅炉内完全燃烧后的产物。

理论烟气成分为N2，H2O，CO2和SO2。

在分析烟气时，SO2和CO2通常合在一起进行分析，且SO2和CO2有很多相似的地方，因此SO2和CO2统称为三原子气体，用RO2示[28]。

对于燃气锅炉，因为西气一线供应的天然气含硫量很少，所以SO2基本可忽略，所以锅炉排烟的RO2就只有CO2。

在实际运行中为了确保燃料充分有效的燃烧，实际空气量与理论空气量的比一般都是大于1的，该比例称为过量空气系数。

在燃烧完成后会有剩余的空气，
这时烟气中还有剩余的氧气，此时的烟气量称为实际烟气量。

如果燃烧不完全，烟气中会含有CO，CH4和H2等未燃尽的可燃成分[29]。

下面以西气一线的天然气为例，计算天然气燃烧后的理论烟气量、理论空气量及实际烟气量，并且分析了燃烧后的产物。

(1)理论空气量
由上文可知，燃烧该天然气时的理论空气量为V Q0= 9.63 Nm3/ Nm3。

(2)实际空气量
为了确保燃料燃烧效率，通常使锅炉实际的送风量比理论空气量大。

实际空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数，用α表示。

依据式(2-4)求得实际空气量：
V Q=α×V Q0(2-4) 实际运行时，燃气锅炉的过量空气系数α通常为1.05~1.25，则根据式(2-4)，计算得到，天然气燃烧所需要的实际空气量V Q=10.11~12.04Nm3。

(3)理论烟气量
在理论空气量下，天然气完全燃烧后的产物中一般会有氮气水蒸气和三原子气体。

三原子气体体积为：
V QQ
2=Q QQ
2
+Q QQ
2
=0.01(QQ2+QQ+∑QQ Q Q Q+Q2Q)
(2-5)
式中V QQ
2
——三原子气体体积(Nm3)；
Q QQ
2、Q QQ
2
—–––二氧化碳和二氧化硫的体积(Nm3)；
QQ2、QQ、Q Q Q Q、Q2Q—–––燃气中各成分的体积分数(%)。