過?？諝庀禂?shù)的計算方法

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1、過?？諝庀禂?shù)的計算方法作者：金志剛文章來源：天津大學(xué)土木系教授引言在燃氣燃燒產(chǎn)物（煙氣）的計算工作中，過?？諝庀禂?shù)的計算是經(jīng)常遇到的。一般用于以下兩方面：一為在控制燃燒過程中，需要檢測燃燒過程中的過?？諝庀禂?shù)，防止過剩空氣變化而引起的熱效率的降低,以及燃燒工況的惡化。一為在檢測燃氣燃燒設(shè)備的煙氣中的有害物質(zhì)時，需要根據(jù)煙氣樣中氧含量或二氧化碳含量確定過?？諝庀禂?shù)，從而折算成過?？諝庀禂?shù)為1時的有害物含量。為了簡化計算，通常是采用近似的計算公式。但是這些近似公式都有一定的設(shè)定條件。不考慮設(shè)定條件，盲

2、目地使用近似公式，往往會引起較大的偏差，甚至于出現(xiàn)錯誤。這也是在檢測工作中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)數(shù)字矛盾的原因之一。為了減少讀者的查閱資料的時間，本文適當(dāng)?shù)刂貜?fù)過去推導(dǎo)的公式，強調(diào)的是近似公式的使用條件以及應(yīng)用時應(yīng)該考慮的問題。最后提出兩個比較精確的過?？諝庥嬎愎?，供有關(guān)人士參考。一.根據(jù)燃燒產(chǎn)物的成分計算過剩空氣系數(shù)本文討論的主要是完全燃燒情況下的過?？諝庀禂?shù)。這里的完全燃燒是指燃燒產(chǎn)物中未完全燃燒成分很低，例如CO與NOX含量屬于ppm級。在計算燃燒產(chǎn)物成分時可以不計入這些未完全燃燒成分。1.過?？諝獾膩?/p>

3、源在完全燃燒條件下，燃燒產(chǎn)物中有過剩空氣，來源于兩個情況。一為在燃燒過程中混入過多空氣，使燃燒后燃燒產(chǎn)物中有過剩的空氣；另一為根據(jù)分析燃燒產(chǎn)物成分的需要抽取煙氣樣時，混入了周圍的空氣。在燃燒以前混入過多的空氣，會增加熱損失，降低熱效率；混入的空氣過少（過剩空氣系數(shù)小于1）也會惡化燃燒，造成污染環(huán)境與能源浪費。為此在運行過程中需要根據(jù)煙氣樣中的成分計算過?？諝庀禂?shù)。從而做出調(diào)整燃燒工況的措施。在燃燒以后混入周圍的空氣大多數(shù)是在抽取煙氣樣時發(fā)生的。為了消除多余空氣對煙氣樣中成分的影響，需要折算到?jīng)]有多

4、余空氣時（過?？諝庀禂?shù)=1）煙氣樣的成分。這也需要計算過?？諝庀禂?shù)。雖然在燃燒前混入過多空氣會影響燃燒工況，而燃燒后混入空氣對燃燒工況沒有關(guān)系。但是它們對煙氣樣的成分的影響是相同的。都可以用煙氣樣中的氧或二氧化碳含量計算過?？諝庀禂?shù)。當(dāng)然這個結(jié)論都是在本文的先提條件，完全燃燒的情況下才能成立。2.根據(jù)干煙氣中的O2含量計算過?？諝庀禂?shù)在燃燒過程中，供給燃燒需要的空氣往往會大于燃燒實際需要的空氣量。這樣，實際的空氣量與燃燒理論需要的空氣量的比值即為過?？諝庀禂?shù)。過?？諝庀禂?shù)a，可用下面公式計算，根據(jù)

5、以上公式推導(dǎo)，可以看出公式（6）與（7）都是有條件的，要強調(diào)指出的是使用這些公式時必須研究其特定的條件。需要經(jīng)過驗算與分析才能確定公式（7）的使用范圍。參1指出的條件本文將進一步驗證。3.根據(jù)干煙氣中的CO2含量計算過剩空氣系數(shù)公式（10b）中的CO2m可以根據(jù)燃氣成分計算出來，所以在已知燃氣成分條件下，只要測得干煙氣中的CO2含量就可以求得過?？諝庀禂?shù)。根據(jù)以前討論的前提條件，公式（10a）是一個完全燃燒的關(guān)系式。也就是說完全燃燒必然滿足公式（10a），公式（10a）也是完全燃燒的判別式。用公式

6、（10b）計算出過?？諝庀禂?shù)a，其計算結(jié)果應(yīng)該與公式（7）所得的結(jié)果是一樣的。再一次提醒讀者，以上結(jié)論都是在完全燃燒（CO含量屬ppm級）條件下成立的。二.燃燒產(chǎn)物的成分與燃燒三角圖1.城市燃氣燃燒產(chǎn)物中的成分由于城市燃氣尤其是天然氣中基本上沒有氮、硫與氧的成分。在完全燃燒的條件下，燃燒產(chǎn)物中主要成分是CO2、H2O和N2。在實際燃燒過程中，燃燒再完全也會有微量不完全燃燒及其他氣體，也就是說在煙氣樣中總會有些CO、NOX等ppm級的微量的氣體。另外，在燃燒過程中，為了使燃氣燃燒完全，要求燃氣與空氣

7、充分混合，為此混入的空氣量略大于燃燒需要的空氣量。這就是說完全燃燒條件下，過?？諝庀禂?shù)大于1，煙氣樣中還應(yīng)有氧成分O2。因此城市燃氣完全燃燒下的煙氣樣中的主要成分為CO2、H2O、O2及N2；城市燃氣完全燃燒下的干煙氣樣中的主要成分為CO2、O2及N2。以后討論的主要是干煙氣（或干燃燒產(chǎn)物）。上式與公式（10a）相同。可見無論是根據(jù)O2或是根據(jù)CO2計算過?？諝庀禂?shù)a，其結(jié)果應(yīng)該是一樣的。都屬于近似公式并具有相同的偏差。三.實例計算為了檢驗根據(jù)O2和CO2計算a值的結(jié)果的準(zhǔn)確性。用一個實例分別用公

8、式（6）、（7）及（10b）計算a值。1.實例設(shè)燃燒一種天然氣，其CO2m=12%。燃燒后燃燒產(chǎn)物中CO含量COa=100ppm（相當(dāng)于過?？諝庀禂?shù)a=1）。由于CO含量很低，在煙氣樣中不考慮CO的成分，即還認(rèn)為CO2、O2及N2含量的合等于100%。根據(jù)以上條件計算在煙氣樣中不同O2含量（不同的空氣系數(shù)）O2情況下，用不同公式計算a值的結(jié)果如下表。2.數(shù)字分析根據(jù)表中計算，可以看出如下規(guī)律：(1)公式(7)算出的a值是近似值;由公式(6)得到的a’值相當(dāng)于真值。由于是完全燃燒，C