过量空气系数公式的推导

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。§3-1燃烧所需空气量计算一、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+O2=CO212kgC+22．4Nm3O2=22．4Nm3CO21kgC+1．866Nm3O2=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。同理，1kg收到基燃料中的H完全燃烧所需的氧气量为：5．56Nm3/kg1kg收到基燃料中的S完全燃烧所需的氧气量为：0．7Nm3/kg1kg收到基燃料中本身含有氧kg，这些氧相当于：Nm3/kg因此，燃烧1kg燃料所需的理论氧气量为：Nm3/kg100arH100arS100arO1007.0arO1007.010056.51007.0100866.102ararararOOHSCV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：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，)1007.010056.51007.0100866.1(21.010ararararOHSCV)0333.00333.0265.00889.0ararararOSHC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：因此有:Nm3/kg的确定：（1）锅炉设计时：根据设计煤种和燃烧方式进行选择，如表3-1.（2）锅炉运行时：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%；（3-8）0VVk22121OokVV表3-1炉膛出口过量空气系数燃烧型式燃料炉膛出口过量空气系数煤粉炉固态排渣无烟煤、贫煤1.201.25*烟煤、褐煤1.20液态排渣（开式、半开式）无烟煤、烟煤1.201.25*烟煤、褐煤1.20重油、煤气炉重油、焦炉煤气、天然气、高炉煤气1.10**层燃炉链条炉无烟煤1.51.6烟煤、褐煤1.3播煤机（包括播煤机－链条炉）褐煤、烟煤1.31.4手烧炉排无烟煤1.5烟煤、褐煤1.42.理论氮气体积VN20VN20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+0.79V0Nm3/Kg燃料式中0.79是干空气中氮气的容积组成。3.过量空气中的氮及氧气体积过量空气的体积为△V=(α-1)V0Nm3干空气/Kg燃料,其中氮气体积为:△VN2=VN2-VN20=0.79(α-1)Vo=0.79△VNm3/Kg氧气体积为:VO2=0.21△V=0.21(α-1)V0Nm3/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/21V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]))}(2).不完全燃烧时,α的确定公式固体、液体燃料21α=────────────────[O2]-0.5[CO]21-79───────────100-([RO2]+[O2]+[CO])