过量空气系数的计算与测量
摘要过量空气系数是燃烧过程运行情况的一个重要参数，合理确定过量空气悉数对于提高能源利用率有很大意义。本文说明了过量空气系数的计算方法、详细介绍了用烟气成份计算过量空气系数的方法，并比较了十多个公式的准确性，有的公式在国内是首次介绍，有较高的参考价值。
主题词燃烧空气燃料比计算测量
为了保证完全燃烧，在燃烧过程中，供给的空气应大于所需的理论空气量。但是，供给的空气也不能过多．否则燃烧的烟气损失会增大，从而使效率下降．对于内燃机来说，过量空气系数是运行情况的一个重要参数。对于柴油机来说，为了保证混合均匀，其过量空气系数总
过量空气系数小就意味着可向是大于1。在吸入空气量一定的情况下，
气缸多喷油，缸内空气利用程度高，输出功率大，是反映混合气形成和燃烧程度及整机性能的一个重要指标，应使过量空气系数尽可能小。对于汽油机而言，过量空气系数是混合气浓度的表示，在整个运行过程中，过量空气系数可能大于1，也可能小于或等于1，对比油耗或效率的影响很明显（be=f（λ））
过量空气系数λ的定义为：实际供给的空气与完全燃烧时所需的理论空气量之比其定义式为：
由定义式可知，只需测量输入发动机的所有空气流量和燃料的质量流量即可测出过量空气系数λ因为各缸中的“燃烧空气系数”与“过量空气系数”是有区别的,只有在没有扫气和四冲程汽油机的进气道中为均匀的混合物的情况下，才能用这种方法测到所定义的过量空气系数λ的值。
目前常用的方法是用烟气分析计算来确定过量空气系数λ。其优点是，不需要在进气道中安装测量仪器，而这些仪器对混合器有反作用；即使是测量各气缸的过量空气系数也不需要附加的测量装置，因为在各种情况下都是测量烟气成份。可用不同方法由烟气分析计算来计算过量空气系数．为了比较不同的方法，均将烟气成份作为过量空气系数的函数，又由于在测量时物质平衡不相同，所以比较时均将过量空气系数视为λ=0.7～1.5。
烟气成分的计算
当λ≥1时，有燃烧反应：
其燃烧产物为：
H 2O、CO
2
、H
2
、NO、OH。这些组份的份额随温度的升高而升高。
燃烧产物混合物中各组份的份额可由烟气中CO
2、CO、H
2
O、OH、H
2
、H、O
2
、O
、N
2、NO、C
n
H
m
的分压（由工程热力学可知，分压P
t
/总压P
res
=容积成分r
t
）,
以及反应的平衡常数来计算，即分压比确定后就可以确定任意给定温度下不同组份的相对数量。
要解出所需的量，可从原子平衡和化学方程来考虑：
碳的容积份额：
Nc=co
2-Pco-n·Pc
n
h
m
氮的容积份额：Nn=2·Ph
2
+Pno 氢的容积份额：
Nh=Ph
2o+Pon+2·Ph
2
+Pn+mPc
n
h
m
由燃烧方程式可得：
总压与分压的关系是：
P RES =Pco
2
+Pco+Ph
2
o+Pch+Ph
2
+Ph+Po
2
+Po+Pn
2
+Pno+Pc
n
h
m
简单来说，化学平衡的定量分析依赖于分压之间的互相关系（详见一般的《物理化学》著作）
对于一般的化学反应：
Wa+2B=yC+zD来说，其平衡常数为：
式中，w,x,y,z——有关物质的分子数；
P——注脚所指的物质的分压；
K——平衡常数，它是温度的函数。
对于燃烧产物来说，有：
由各组分的焓值和熵值以及生成热有关的反应，与温度有关的平衡常数可由下式来计算（也可查有关的表）：
Kt=(A
1·T
1
6t) ·e(6t/rt)
T
1
——绝对温度.K；R——通用气体常数；
A 1、B
1
、E
1
——物质常数，其值见表1
对于碳氢化合物来说，可以采用下式作近似计算：
用烟气成分计算过量空气系数
1.用废气中二氧化碳成分计算
最简单实用的是用烟气中的CO
2
成分来计算。
不考虑过量空气在完全燃烧的情况下，烟气中最大的二氧化碳成分为：
在烟气中实际的二氧化碳成分为：
式中，V
t——
干烟气体积；
I
tmln
——理论空气量。
由此可得：
对于许多燃料，有V
ulmn =L
min
，故：
即，只需知道烟气中的二氧化碳成分和燃料的最大二氧化碳成份就可以算出过量空气系数λ。此法最大的不足就是不准确，但是因为只需测二氧化碳成份，所以简便易行。
烟气中的二氧化碳成份可由烟气分析得出．燃料的最大二氧化碳成份与燃料的类型有关，可由图2查出。
图2 各种燃料的烟气中的最大CO
2
成份
2、用烟气中的氧气和氮气成份计算
假设干烟气（测量前应析出水蒸汽）仅由N
2、CO
2
、O
2
组成（即
为完全燃烧），对于空气来说，其容积成分为：[O
2]=21%,[N
2
]=79%
由过量空气系数的定义可知：
式中：L——实际供给的空气量；
L
min
——燃烧所需的理论空气量。
显然，燃烧所需的最小氧气的体积为：Vo
2min=0.21L
min
；而烟
气中所剩下的氧气为：Vro
2=Vo
2
-Vo
2
min。
于是：
式中，[O
2]、[N
2
]——烟气中的O
2
和N
2
的容积成分。也可写为：
即，只要知道烟气中的O
2和N
2
的容积成分就可以求出过量空气系数。
上式中实际上没有考虑废气中的CO
2
,显然也只是近似值。
2.奥斯瓦尔德燃烧三角形
在上述的基础上，德国人奥斯瓦尔德提出了燃烧三角形，可由烟气中的氮气和二氧化碳成分直接查出过量空气系数（见图3、图4）。
图3 液体和固体燃料的奥斯瓦尔德燃烧三角形
图4 气体燃料的奥斯瓦尔德燃烧三角形
奥斯瓦尔德燃烧三角形的详细说明及绘制请参见文献[3] 3.用其他公式计算
由燃烧反应可知，废气中含有CO
2、CO、H
2
、N
2
、NO、C
n
H
m
及HC等。而在1～
3中，考虑显然不完全，计算出的过量空气系数λ也不太准确。为此，提出了大量公式，这里列出了16组公式供参考。
x=容积比（空气成分/整个氧化物试样）
[O
2]=总O
2
-氧化后的浓度
χ=空气湿度（kg水蒸气/kg干空气）
μ=Μμ/Μh
2
o 1.608分子质量比（干空气/水）
废气中回收的水蒸气压力常数d
ω；为过冷却（0℃）时，dω=0.3，蒸汽压力0.3%；在凝结状态（20℃）时，d
ω=2.3，蒸汽压力2.3%。
在0℃时干燥，在20℃时干燥fett：97.2；新常数：mager:97.7。
[]为体积成分%
这些公式所测量的方法可以分为两大类：公式（1）～（4）使用的是催化—氧化分析法。即，让烟气流过氧化催化器，各烟气成分（主要是CO
和未完全燃烧的HC）完全氧化并干燥。得到的混合物主要是N
2和CO
2
。过
量空气系数可由未干燥的混合物的H
2O的份额或由CO
2
的浓度来求（已知燃
料的h/c）；其余的使用的是干燥（未经处理）的烟气分析法。通常烟气先
要干燥，再用各种气体分析仪来确定各组分的份额（如CO
2、CO、O
2
、HC、
NO、N
2
等）。
所用的方法均要用燃料的特性数h/c。
[CO]和[CO
2
],除个别公式而外，均用非色散红外线分析测试得：气体分析的精度及所使用的仪表的测量误差；确定特性数h/c的误差。
一般来说，使用第二种方法的误差比第一种小。图5可以看出五种方法与计算值比较的误差。
图5 各种λ计算方法计算出的λ值与理论值的误差
由图可以看出，在发动机的运行范围内，计算出的λ值相差为3%左右。其中，式（7）、（8）和式（10）I最为准确；而式（9）和式（10）I计算出的λ值就不太准确。
各种发发测量和分析误差由所谓“灵敏度”来表示：
式中△λ/λ——所求的过量空气系数λ的相对误差；
△χ/χ——所测量的值，如[CO
2]、[CO]、[O
2
]、[NO]、[H
2
]或燃料的
特性数h/c的相对误差。
图6 （7）式测量值误差的灵敏度
图7 （8）式测量值误差的灵敏度
图8 （9）式测量值误差的灵敏度
图9 （10）式测量值误差的灵敏度
图10 （10）I式测量值误差的灵敏度
所测量的值的相对误差的很小变化引起的过量空气系数的变化很大，则“灵敏度”高；所测量的值的很大变化引起的过量空气系数的变化很小，则“灵敏度”低。图6～图10为各种不同方法使用的各组份及燃料的特性数的误差与过量空气系数λ的关系。
的误差对λ值的影响都很大；而由图可以看出，所有方法中，CO
2
燃料特性数h/c在某些方法中对λ的影响也很大。
综上所述，一般情况下推荐使用（7）、（8）和（10）I式。
参考文献
1 R.Herbrik engrgie-Warmetechnik(2.Auft),1993
2 H.Grohe Messen an Verbrennungsmotoren,1977
3 周玉明，奥斯瓦尔德燃烧三角形，天然气与石油，1991.3
4 H.May Chemische Thermodynamik,1988
附：相关图表
图1 对于烟气计算出的烟气成分
图2 各种燃料的烟气中的最大CO
成份
2
图3 液体和固体燃料的奥斯瓦尔德燃烧三角形
图4 气体燃料的奥斯瓦尔德燃烧三角形
图5 各种λ计算方法计算出的λ值与理论值的误差
图6 （7）式测量值误差的灵敏度
图7 （8）式测量值误差的灵敏度
图8 （9）式测量值误差的灵敏度
图9 （10）式测量值误差的灵敏度
图10 （10）I式测量值误差的灵敏度
关于CEMS 中折算值和过量空气系数的说明 1、什么是折算值 按照GB13271 《锅炉大气污染物排放标准》的规定，实测的锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度，必须执行国标GB/T16157规定，按下式进行折算： s C C αα?=' 式中： C —折算成过量空气系数为α时的颗粒物或气态污染物排放浓度，mg/m 3； C ’ —标准状态下干烟气中颗粒物或气态污染物浓度，mg/m 3； α—在测点实测的过量空气系数； αs —有关排放标准中规定的过量空气系数。 实测过量空气系数按下式计算： 2 2121O X -=α 式中：2O X —烟气中氧的体积百分数。 比如对于某锅炉，CEMS 仪表测得的SO2浓度为500mg/m3（C ’=500），O2浓度为8%（2O X =8），则实测的过量空气系数α=21/（21-8）=1.6， 如果排放标准中规定了该锅炉的理论过量空气系数αs =1.4，则SO2折算后的排放浓度（折算值）为：500*1.6/1.4=571.4 mg/m3。 2、为什么要采用折算值 同样的锅炉，如果人为控制的进风量不同或烟道存在漏风口，则测得的污染物排放浓度将不同，同时氧气含量也是不同的。为避免因进风不同造成的测量值差异，对同种锅炉执行统一的标准，做到客观、公平地评判排污状况，排放浓度使用了折算值，通过过量空气系数对测量浓度进行修正。 比如上面举的例子，虽然仪表测得的SO2浓度为500mg/m3，但该锅炉的氧气超标了，存在漏风或空气过量的问题，浓度不能真实反映锅炉的状况，采用折算后，修正为571.4 mg/m3，漏风或空气过量的影响被消除了。
3、排放标准中规定的过量空气系数 所谓过量空气系数，即燃料燃烧时，实际空气供给量与理论空气需求量的比值。锅炉排放标准中规定的过量空气系数与锅炉类型和功率相关，具体规定为：对于燃煤锅炉，功率小于等于45.5MW的，过量空气系数采用1.8，功率大于45.5MW的，过量空气系数采用1.4，对于燃气或燃油锅炉，过量空气系数采用1.2。 在实际描述中，有些锅炉的功率以t/h计，它与MW的换算关系为：0.7MW=1t/h，比如45.5MW的锅炉相当于65t/h的锅炉。 锅炉的过量空气系数越高，表明该锅炉的燃烧效率越低，因此燃煤锅炉的系数比燃油燃气锅炉要高，而小的燃煤锅炉的系数比大的燃煤锅炉要高。 过量空气系数越高，意味着氧含量越高，对于65T以上的锅炉，其烟气理论含氧量为6%，而65T以下的锅炉，其烟气理论含氧量为9.3%，如果其烟气实测含氧量大于理论含氧量，意味着折算值要大于仪表的测量值。 由于采用了折算值进行排污评估，CEMS测得的氧浓度越小越好，过量空气系数选的越大越好。实际情况并不以客户一直为转移。 实测氧含量与过剩空气系数对比
锅炉过量空气系数是什么，应如何计算空气系数在锅炉运行中实际空气消耗量总是大于理论空气需要量。他们两者的比值称为过量空气系数。对于锅炉炉膛来说，烟气计算时的空气过量系数与燃烧设备型式、燃料种类有关。常用一般链条炉采用烟煤的过量空气系数为1.3；，对于油气炉为1.1，流化床炉为1.1~1.2，过剩空气系数计算方法按GB/T 15317一94工业锅炉节能监测方法中公式1计算。 空气过剩系数 目录：一、概念二、基本公式及单位三、举例 一、概念： 燃料完全燃烧时所需的实际空气量取决于所需的理论空气量和“三T”条件的保证程度。在理想的混合状态下，理论量的空气即可保证完全燃烧。但在实际的燃烧装置中，“三T”条件不可能达到理想化的程度，因此为使燃料完全燃烧就必须供给过量的空气。 空气过剩系数的定义：一般把超过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气量，并把实际空气量Va与理论空气量Va0之比定义为空气过剩系数α。α=Va/Va0 通常α>1，α值的大小决定于燃料种类、燃烧装置形式及燃烧条件等因素。
二、基本公式及单位 1、理论必需空气量：每一公斤（一标方）燃料完全燃烧时所需要的空气量，称为理论必需空气量（或称为理论空气需要量，理论空气量）。用V。Nm3/kg 表示 2、过量空气量：燃料在实际燃烧时，必需供给比理论必需空气量要多的空气，燃料才能达到完全燃烧，此多供给的这部分空气量称为过量空气量。用△VNm3/kg 表示 3、实际供应空气量：燃料在燃烧时，实际上所消耗的空气量，称为实际供应空气量。用VNm3/kg 表示，即V=V。+ △V 4、过量空气系数：实际供应空气量与理论必需空气量的比值，称为过量空气系数。用α表示， 即α=V / V。=（V。+ △V）/ V。=1+△V / V。 三、举例 1、实践表明，过剩空气系数每降低0.1，加热炉的热效率可提高1.3% 。 2、在工业中，一般情况下，燃料燃烧的过剩空气系数以辐射室为1.1~1.3 。
一、实测大气污染物浓度有时为什么要折算？ 在实际生产中，锅炉或窑炉使用燃料燃烧时，一般都会加入过量空气（使用鼓风机），一方面，可使燃料充分燃烧，但也出现了另一个问题，排气筒排放的污染物浓度产生了“稀释”作用，大大降低了排放浓度，会造成污染物排放浓度“虚假”达标，这是不允许的。 为了防止排污单位在排放大气污染物时，加大鼓引风机的风量，人为减少污染物的浓度，达到稀释排放从而达标（浓度标准）的目的，从而得到真实的污染物排放浓度，就必有一个统一的换算标准，于是引入“过量空气系数”的概念。 当然，判断排气筒是否达标不是用“排放浓度”一个指标。在《大气污染物综合排放标准》中规定了“最高允许排放浓度”和“最高允许排放速率”需同时达标才算达标。“最高允许排放速率”的单位是kg/h，计算公式为：污染物排放浓度(mg/ m3)×烟气流量(m3 /h)，此式可说明，无论如何“稀释”，计算出来的排放量都是正确的。 从上式可知，计算排放速率时，无需使用折算后的排放浓度。 二、过量空气系数概念及意义 1、过量空气系数：燃料燃烧时实际空气需要量与理论空气需要量之比值。用“α”表示。 2、过量空气系数的意义：炉子在操作过程中，过量空气系数太大，说明在燃烧时实际鼓风量较大，氧气充 足，对完全燃烧有利，但过大的鼓风量必然产生过大的烟气，使烟气带走的热量增加，炉膛温度下降，传热不好，浪费燃料。过量空气系数太小，说明实际鼓风量小，氧气不充足，造成燃烧不完全，浪费燃料，炉内传热也不好。 因此，合理的过量空气系数应该既能保证燃料完全燃烧，又能使各项热损失降至最小。 3、过量空气系数的确定。过量空气系数可用仪器实测，实测的过量系数不一定是最佳的，只是反映炉子的 真实情况。为此，国家针对不同的炉窑或锅炉也规定了相应的过量空气系数。两者经过对比，则可折算真实的污染物排放浓度。 4、折算公式：折算排放浓度=实测浓度×（实测过量空气系数/国家规定的过量空气系数）。实测过量空 气系数=21/21-烟气中氧的体积百分比。 三、国家规定的空气过剩系数 1、《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996） 除冲天炉(用掺风系数)、熔炼炉、铁矿烧结炉（用实测浓度）外。其它工业炉窑过量空气系数规定为1.7。 2、《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003） 过量空气系数（α）: 燃煤锅炉 α=1.4 燃油锅炉 α=1.2 燃气锅炉 α=3.5 垃圾焚烧标准GWKB 3-2000有空气系数。
“过量空气系数”问题 一、实测大气污染物浓度有时为什么要折算？ 在实际生产中，锅炉或窑炉使用燃料燃烧时，一般都会加入过量空气（使用鼓风机），一方面，可使燃料充分燃烧，但也出现了另一个问题，排气筒排放的污染物浓度产生了“稀释”作用，大大降低了排放浓度，会造成污染物排放浓度“虚假”达标，这是不允许的。 为了防止排污单位在排放大气污染物时，加大鼓引风机的风量，人为减少污染物的浓度，达到稀释排放从而达标（浓度标准）的目的，从而得到真实的污染物排放浓度，就必有一个统一的换算标准，于是引入“过量空气系数”的概念。 当然，判断排气筒是否达标不是用“排放浓度”一个指标。在《大气污染物综合排放标准》中规定了“最高允许排放浓度”和“最高允许排放速率”需同时达标才算达标。“最高允许排放速率”的单位是kg/h，计算公式为：污染物排放浓度(mg/ m3)×烟气流量(m3 /h)，此式可说明，无论如何“稀释”，计算出来的排放量都是正确的。从上式可知，计算排放速率时，无需使用折算后的排放浓度。 二、过量空气系数概念及意义 1、过量空气系数：燃料燃烧时实际空气需要量与理论空气需要量之比值。用“α”表示。 2、过量空气系数的意义：炉子在操作过程中，过量空气系数太大，说明在燃烧时实际鼓风量较大，氧气充足，对完全燃烧有利，但过大的鼓风量必然产生过大的烟气，使烟气带走的热量增加，炉膛温度下降，传热不好，浪费燃料。过量空气系数太小，说明实际鼓风量小，氧气不充足，造成燃烧不完全，浪费燃料，炉内传热也不好。
因此，合理的过量空气系数应该既能保证燃料完全燃烧，又能使各项热损失降至最小。 3、过量空气系数的确定。过量空气系数可用仪器实测，实测的过量系数不一定是最佳的，只是反映炉子的真实情况。为此，国家针对不同的炉窑或锅炉也规定了相应的过量空气系数。两者经过对比，则可折算真实的污染物排放浓度。 4、折算公式：折算排放浓度=实测浓度×（实测过量空气系数/国家规定的过量空气系数）。 三、国家规定的空气过剩系数 1、《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996） 除冲天炉(用掺风系数)、熔炼炉、铁矿烧结炉（用实测浓度）外。其它工业炉窑过量空气系数规定为1.7。 2、《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001） 实测锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度按下表规定的系数折算。 四、环评考试中的应用——2009年技术方法考题
（过剩）空气系数 过剩空气系数是燃料燃烧时实际空气需要量与理论空气需要量之比值，用“α”表示。计算公式：α＝20.9%/(20.9%-O2实测值) 其中：20.9%为O2在环境空气中的含量，O2实测值为仪器测量烟道中的O2值 举例：锅炉测试时O2实测值为13%，计算出的过剩空气系数α＝20.9%/(20.9%-13％) ＝2.6 国标规定过剩空气系数应按α＝1.8（燃煤锅炉），α＝1.2（燃油燃气锅炉）进行折算。举例：燃煤锅炉，锅炉测试时O2实测值为13%，SO2排放值500ppm，计算出的过剩空气系数α＝2.6，那么根据国标规定，折算后的SO2排放浓度＝SO2实测值×（α实际值/α国标值）＝500ppm×（2.6/1.8 ）=722ppm 举例：燃油燃气锅炉，锅炉测试时O2实测值为13%，SO2排放值500ppm，计算出的过剩空气系数α＝2.6，那么根据国标规定，折算后的SO2排放浓度＝SO2实测值×（α实际值/α国标值）＝500ppm×（2.6/1.2 ）=1083ppm 空预器漏风率测算 为检测1号炉A侧空预器检修后漏风情况，根据空预器漏风经验公式：AL=(α//-α/)/ α/*90%，对1号炉空预器检修前后漏风率进行测算如下： 一、1号炉空预器漏风率: 对9月14日16:00运行数据，计算空预器漏风率数据如下表;
A侧O2(%) B侧O2(%) 实测数据计算DCS数据计算实测数据计算DCS数据计算入口 3.9 2.13 3.15 3.23 出口 5.03 4.22 4.47 4.2 漏风率(%) 6.36 11.2 7.19 5.18 从上表可以看出2B侧实测和DCS数据偏差不大，2A侧实测和DCS数据偏差较大，省煤器入口偏低1.77%，空预器出口偏低0.81%。
基准过量空气系数 基准过量空气系数是用于描述燃烧过程中空气与燃料的化学反应的一个重要参数。本文将从基准过量空气系数的定义、计算公式、影响因素以及应用等方面进行详细介绍。 一、基准过量空气系数的定义 基准过量空气系数是指实际空气量与理论所需空气量之比。在燃烧过程中，燃料需要与一定量的空气进行充分混合才能发生完全燃烧。而基准过量空气系数就是用来衡量实际空气量是否足够与燃料发生反应的一个指标。 基准过量空气系数的计算公式为： λ = 实际空气量 / 理论所需空气量 其中，实际空气量是指实际参与燃烧的空气的体积或质量，理论所需空气量是指燃料燃烧所需的空气的体积或质量。 三、基准过量空气系数的影响因素 1. 燃料种类：不同的燃料对应的理论所需空气量是不同的，因此对于不同种类的燃料，其基准过量空气系数也会有所差异。 2. 燃料含量：燃料含量的增加会导致理论所需空气量的增加，从而使得基准过量空气系数减小。 3. 燃烧温度：燃烧温度的升高会使燃料更加充分燃烧，从而减少理论所需空气量，进而增加基准过量空气系数。
4. 燃烧压力：燃烧压力的增加会使燃料更充分地与空气混合，从而减少理论所需空气量，增加基准过量空气系数。 四、基准过量空气系数的应用 1. 确定燃烧效率：基准过量空气系数可以用来评估燃烧过程中空气利用的充分程度，通过调整基准过量空气系数可以提高燃烧效率，减少燃料的浪费。 2. 控制污染物排放：基准过量空气系数的调整可以影响燃料燃烧的完全程度，从而对污染物的排放产生影响。适当增大基准过量空气系数可以减少燃烧过程中产生的污染物。 3. 优化燃烧工艺：通过研究基准过量空气系数的变化规律，可以优化燃烧工艺，提高燃烧效率和环境保护效果。 基准过量空气系数是描述燃烧过程中空气与燃料反应的重要参数，它的计算公式、影响因素以及应用都是研究燃烧工程和环境保护中的关键内容。合理调整基准过量空气系数有助于提高燃烧效率、减少污染物排放，对于实现可持续发展具有重要意义。
名词解释过量空气系数 过量空气系数是指实际燃烧过程中，燃料与空气之间的理论化学反应所需氧化剂的含量与提供给燃料所需氧化剂的实际含量之比。该系数的数值越大，说明提供给燃料的氧化剂超过理论值，反之则不足。过量空气系数是燃料在燃烧时最重要的参数之一，它直接影响燃烧产物以及燃烧过程的效率。 过量空气系数的计算方法可以通过生态平衡方程来求解。在一般的燃烧反应中，以炭氢化合物为例，燃料与空气产生完全燃烧反应得到二氧化碳和水。其生态平衡方程为： CnHm + (n+m/4)O2 -> nCO2 + m/2H2O 其中，n为燃料中碳的摩尔数，m为燃料中氢的摩尔数。方程 左边的氧气是燃料所需的氧气量，右边的氧气是实际提供给燃料的氧气量。 过量空气系数（λ）的计算公式如下： λ = ((n+m/4)O2 actual) / ((n+m/4)O2 theory) 该公式中，(n+m/4)O2 actual为实际提供给燃料的氧气摩尔数，(n+m/4)O2 theory为燃料理论所需氧气摩尔数。 过量空气系数的数值范围通常从1.0开始，当数值大于1.0时 表示提供给燃料的氧气超过理论需求，即存在过剩空气。常见的过量空气系数范围为1.0-3.0，其中1.0-1.2表示贫燃条件，1.2-1.6表示不足空气条件，1.6-2.0表示过剩空气条件，2.0-3.0以上表示大幅过剩空气。
过量空气系数的选择与燃料的性质、燃烧设备的类型和要求等有关。一般情况下，过量空气系数越大，燃烧温度越低，产生的氮氧化物（NOx）和一氧化碳（CO）减少，但烟尘排放量 可能增加。过量空气系数过低可能导致不完全燃烧，产生大量一氧化碳和有害气体。因此，在实际应用中需要根据燃料的特性、燃烧设备的特点和环境要求来选择合适的过量空气系数。 总之，过量空气系数是指实际提供给燃料的氧气量与理论所需氧气量之比，是燃料燃烧过程中重要的参数之一。正确选择过量空气系数可以有效控制燃烧过程的效果，减少污染物的产生，提高能量利用率。
内燃机过量空气系数 【实用版】 目录 1.内燃机过量空气系数的定义与意义 2.内燃机过量空气系数的计算方法 3.内燃机过量空气系数的影响因素 4.内燃机过量空气系数的优化与控制 5.总结 正文 一、内燃机过量空气系数的定义与意义 内燃机过量空气系数是指内燃机在燃烧过程中，实际供给的空气量与理论所需空气量之间的比值。它反映了内燃机燃烧过程中空气与燃料的配合比，是影响内燃机燃烧效率和排放性能的重要参数。过量空气系数过大或过小都会导致燃烧不完全或过度燃烧，进而影响内燃机的性能和寿命。 二、内燃机过量空气系数的计算方法 内燃机过量空气系数的计算方法通常基于理想气体定律和燃烧反应 的化学方程式。其计算公式为：过量空气系数 = 实际供给空气量 / 理论所需空气量。实际供给空气量可以通过测量内燃机进气道中的空气流量得到，而理论所需空气量则需要根据燃料的种类、燃烧过程的温度和压力等参数进行计算。 三、内燃机过量空气系数的影响因素 内燃机过量空气系数的大小受多种因素影响，主要包括以下几点： 1.燃料种类：不同燃料的燃烧特性和燃烧反应的化学方程式不同，因此过量空气系数也会有所不同。例如，汽油和柴油的过量空气系数通常在
1.05-1.15 之间，而天然气的过量空气系数则通常在 1.2-1.3 之间。 2.燃烧设备型式：不同类型的内燃机燃烧设备，如喷油嘴、进气道、点火装置等，其燃烧效率和过量空气系数也会有所差异。 3.运行条件：内燃机的运行条件，如负荷、转速、温度和压力等，也会影响过量空气系数的大小。 四、内燃机过量空气系数的优化与控制 为了提高内燃机的燃烧效率和降低排放性能，需要对过量空气系数进行优化和控制。主要方法包括以下几点： 1.优化燃烧设备设计：通过改进喷油嘴、进气道、点火装置等燃烧设备的设计，提高燃烧效率，降低过量空气系数。 2.控制燃油供给和空气流量：通过调整燃油喷射量和空气流量，使过量空气系数保持在合适的范围内。 3.采用先进的控制策略：采用先进的控制策略，如模糊控制、神经网络控制等，根据内燃机的实时运行状态，动态调整过量空气系数，以实现最佳的燃烧效果。 五、总结 内燃机过量空气系数是影响内燃机燃烧效率和排放性能的重要参数。
大气污染物的过量空气系数折算值计算大气污染物的过量空气系数折算值是指在给定的温度和压力条件下， 一个指定污染物的摩尔浓度与理想燃烧条件下该污染物的摩尔浓度之间的 比值。这个值通常用来评估大气污染物对环境的影响程度，从而制定相应 的环保政策和控制措施。 过量空气系数折算值的计算涉及到燃烧学和化学动力学等多个领域的 知识。为了简化计算，通常采用的方法是使用热力学数据和反应速率常数 估算过量空气系数折算值。下面将以二氧化硫（SO2）为例进行详细说明。 1.确定热力学数据：热力学数据包括燃烧反应的热效应（ΔH）和生 成物和反应物之间的摩尔数。这些数据可通过文献或数据库获取。 2.确定反应速率常数：反应速率常数是反应速率方程中的比例常数， 反映了反应物浓度和反应速率之间的关系。反应速率常数通常需要通过实 验测定或模型计算得出。 3.定义理想燃烧条件：理想燃烧条件是指燃烧过程中反应物与空气的 理想化比例。对于SO2来说，理想燃烧条件下SO2与空气的摩尔比为1:1 4.计算折算值：根据热力学数据和反应速率常数，可以建立SO2和 O2之间的反应速率方程。然后，通过比较实际燃烧条件下SO2浓度和理 想燃烧条件下SO2浓度的比值，得到SO2的过量空气系数折算值。 需要注意的是，不同的污染物可能有不同的计算方法和参数，因此在 具体计算时需要根据具体的污染物和反应条件选择相应的计算方法和参数。 过量空气系数折算值的计算对于评估大气污染物的排放和净化效果以 及制定环境保护政策具有重要意义。通过合理计算和分析过量空气系数折
算值，可以为大气污染物的源头控制和污染物减排提供科学依据，实现可持续发展和环境保护的目标。
内燃机过量空气系数 内燃机过量空气系数（excess air ratio）是指实际燃烧空气量与理论燃烧所需空气量之间的比值。过量空气系数是衡量燃烧设备燃烧效率的重要指标之一，对于控制燃烧的质量和排放物的生成具有重要意义。本文将详细介绍内燃机过量空气系数的概念、影响因素以及常见的测量方法。 过量空气系数可以表示为： λ = 实际燃烧空气量 / 理论燃烧所需空气量 其中，实际燃烧空气量是指实际进入燃烧室的空气量，理论燃烧所需空气量是指完全燃烧所需的空气量。过量空气系数的数值越大，说明实际燃烧空气量越多，过剩空气量越大。 内燃机过量空气系数的大小对燃烧效率和环境排放有着重要的影响。适当的过量空气系数可以提高燃烧效率，减少燃料的消耗量。因为过剩空气可以提供足够的氧气用于燃料的完全燃烧，减少不完全燃烧产生的有害物质，同时稀释废气中的有害物质浓度，降低氮氧化物的生成。然而，过量空气系数过大也会降低燃烧温度和热效率，增加排放物的生成。 内燃机过量空气系数的大小受多种因素的影响。首先，燃料的种类和质量决定了燃烧所需的理论空气量。不同的燃料对应不同的化学反应方程式和所需的氧气量，因此对应不同的理论空气量。其次，燃烧设备的设计和操作也会影响过量空气系数的大小。燃烧室的结构、燃烧器的型号以及燃料喷射系统的调整等都可能影响空气的混合程度和燃料的完全燃烧程度。
测量内燃机过量空气系数的常见方法有多种。其中一种方法是通过氧分析仪测量废气中氧气的含量来计算过量空气系数。通过检测废气中的氧气浓度和燃料的成分，可以确定实际燃烧空气量和理论燃烧所需空气量，从而计算出过量空气系数的数值。另一种方法是使用湍流燃烧传感器来测量燃烧室中的压力和温度变化，进而判断实际燃烧空气量和理论燃烧所需空气量之间的差异，计算过量空气系数。 除了上述的测量方法外，还可以通过改变燃烧设备的操作参数来实现内燃机过量空气系数的调整。如调整燃料喷射系统的参数、改变燃料的供气方式、优化燃烧室结构等，都可以对燃烧产生的空气量进行控制，从而实现适当的过量空气系数。 综上所述，内燃机过量空气系数是燃烧效率和环境排放的重要指标之一。通过合理调整过量空气系数，可以达到提高燃烧效率、降低废气排放的目的。尽管过量空气系数的大小受多种因素的影响，但通过适当的调整燃烧设备的操作参数以及使用合适的测量方法，可以实现对过量空气系数的控制和优化。
近日,有许多学员问到"过量空气系数"的问题,现系统解答如下: 一、实测大气污染物浓度有时为什么要折算？ 在实际生产中，锅炉或窑炉使用燃料燃烧时，一般都会加入过量空气（使用鼓风机），一方面，可使燃料充分燃烧，但也出现了另一个问题，排气筒排放的污染物浓度产生了“稀释”作用，大大降低了排放浓度，会造成污染物排放浓度“虚假”达标，这是不允许的。 为了防止排污单位在排放大气污染物时，加大鼓引风机的风量，人为减少污染物的浓度，达到稀释排放从而达标（浓度标准）的目的，从而得到真实的污染物排放浓度，就必有一个统一的换算标准，于是引入“过量空气系数”的概念。 当然，判断排气筒是否达标不是用“排放浓度”一个指标。在《大气污染物综合排放标准》中规定了“最高允许排放浓度”和“最高允许排放速率”需同时达标才算达标。“最高允许排放速率”的单位是kg/h，计算公式为：污染物排放浓度(mg/ m3)×烟气流量(m3 /h)，此式可说明，无论如何“稀释”，计算出来的排放量都是正确的。从上式可知，计算排放速率时，无需使用折算后的排放浓度。 二、过量空气系数概念及意义 1、过量空气系数：燃料燃烧时实际空气需要量与理论空气需要量之比值。用“α”表示。 2、过量空气系数的意义：炉子在操作过程中，过量空气系数太大，说明在燃烧时实际鼓风量较大，氧气充足，对完全燃烧有利，但过大的鼓风量必然产生过大的烟气，使烟气带走的热量增加，炉膛温度下降，传热不好，浪费燃料。过量空气系数太小，说明实际鼓风量小，氧气不充足，造成燃烧不完全，浪费燃料，炉内传热也不好。 因此，合理的过量空气系数应该既能保证燃料完全燃烧，又能使各项热损失降至最小。 3、过量空气系数的确定。过量空气系数可用仪器实测，实测的过量系数不一定是最佳的，只是反映炉子的真实情况。为此，国家针对不同的炉窑或锅炉也规定了相应的过量空气系数。两者经过对比，则可折算真实的污染物排放浓度。 4、折算公式：折算排放浓度=实测浓度×（实测过量空气系数/国家规定的过量空气系数）。 三、国家规定的空气过剩系数 1、《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996） 除冲天炉(用掺风系数)、熔炼炉、铁矿烧结炉（用实测浓度）外。其它工业炉窑过量空气系数规定为1.7。 2、《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001） 实测锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度按下表规定的系数折算。 四、环评考试中的应用——2009年技术方法考题 一台燃煤采暖锅炉，实测烟尘排放浓度为150mg／m3，过剩空气系数为2.1，折算为过剩空气系数1.8的烟尘排放浓度为（）。
过量空气系数监测注意事项\标准规定值及其应用 作者：周志波 来源：《魅力中国》2010年第19期 摘要:源排气中测得的颗粒物和气态污染物实测浓度,要根据同时测得的过量空气系数及国家标准规定的过量空气系数值计算为折算浓度,在实测浓度一定的情况下,实测过量空气系数准确性和选用正确的过量空气系数国家标准规定值,直接影响着监测结果的准确性。 关键词:颗粒物;气态污染物实测浓度;过量空气系数;过量空气系数值 中图分类号:D912.5文献标识码:A 文章编号:1673-0992(2010)07A-0018-02 一、基本概念 过量空气系数:燃料燃烧时实际空气消耗与理论空气需要量之比值即为过量空气系数,其计算公式为: α=■ 其中:X02__废气中O2百分比含量 實测浓度:采样所得颗粒物或气态污染物的量与其对应的标况下的采样体积的比值,其计算公式为: C'i■×106 式中:C'i__颗粒物或气态污染物浓度,mg/m3 m__采样所得颗粒物或气态污染物的量,g Vnd__标准状况下干气采样体积,L 颗粒物或气态污染物的平均浓度 ■=■ 式中:■__颗粒物或气态污染物的平均浓度,mg/m3
n__采集的样品数 折算浓度:颗粒物或气态污染物的实测浓度,要根据国家标准规定的过量空气进行折算,折算后的浓度为折算浓度,折算浓度是在统一状况下的浓度值,且有可比性,用于判断是否达标,其计算公式为: C=C'·■ 式中:C__折算为过量空气系数α时的颗料物或气态污染物的浓度,mg/m3 C'__颗粒物或气态污染物的实测浓度,mg/m3 α'__在测点实测的过量空气系数 α__有关排放标准规定的过量空气系数 由折算浓度的计算公式可见,折算浓度与过量空气系数成正相关,实测中影响过量空气系数的因素很多,所以实测过量空气系数的准确性直接关系到监测结果的准确性。 二、监测 根据过量空气系数的定义,只要测出废气中的氧气浓度,利用其计算公式即可计算出其实测值。实测氧气含量是否准确直接关系过量空气系数的准确性。为此监测中应注意: 1. 监测仪器校准:用标准气体定期对监测仪器(自动烟尘测试仪)进行校准(每月至少一次),当示值变化不灵敏或示值误差超过规定值时,即应更换传感器。每次测量时要对仪器所测气态污染物零点和氧气量程进行校准。 2.气密性检查:测试前应检查监测仪器管路是否漏气,确保不漏气的情况下,才能测量。 3.采样位置确定:采样位置应优先选择在垂直的管段,应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位,设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径,和距上述部位上游方向不小于3倍直径处,对矩形烟道,其当量直径在D=2AB/(A+B),式中A、B为边长,以避开涡流区,采集到混合比较均匀的气态污染物。在选定的采样位置上开设采样孔,采样孔内径应不小于80mm(当采样孔仅用于采集气态污染物时,其内径应不小于40 mm),采样管长度不大于50 mm,监测时采样头伸入烟道中间,封闭严实采样孔,使其不漏入空气。 4.达到规定负荷:燃烧设备应在设计出力下进行。在用锅炉烟尘排放浓度测试必须在锅炉设计出力70%以上的情况下进行,并按锅炉运行三年内和三年以上两种情况,将不同出力下实测的烟尘排放浓度乘以表中所列出力影响系数K,作为该锅炉额定出力情况下的烟尘排放浓度,对于手烧锅炉应不低于两个加煤周期的时间内测定。
锅炉实测排烟过量空气系数探讨 热电公司技术中心 在煤粉锅炉实际运行中 ,过量空气系数是反映煤粉和空气配合的一项重要指标。过量空气系数过大 ,不但降低炉温 ,影响燃烧 ,还会使烟气量增大 ,从而引起锅炉排烟热损失及引、送风机电耗增大。同理,过量空气系数过小，不能保证燃煤的充分燃烧，会造成化学和机械不完全燃烧损失增加。因此 ,过量空气系数是衡量锅炉运行非常重要的技术经济指标。如何准确确定锅炉的过量空气系数显然非常必要。 而确定过量空气系数均与如何计算烟气量有关，下面就从计算烟气量通常采用的不同公式入手，对过量空气系数公式一一进行推导，以得出正确且符合实际的锅炉实测排烟过量空气系数。 1、煤粉炉烟气量计算方法及其相应过量空气系数如下： 1、1常规干烟气计算方法下的过量空气系数公式 V gy=(V gy o)c+(a py-1)(V gk o)c (1) (V gy o)c=1.866(C ar r+0.375S ar) /100+0.79(V gk o)c+0.8N ar/100 (2) (V gk o)c=0.089(C ar r+0.375S ar)+0.265H ar-0.0333O ar (3) C ar r=C ar-A ar C/100 (4) C=αfh C fh/(100-C fh)+αlz C lz/(100-C lz) (5) (V gy o)c —按收到基燃料成分,由实际燃烧掉的碳计算的理论燃烧干烟气量Nm3/kg (V gk o)c —按收到基燃料成分，由实际燃烧掉的碳计算的理论燃烧所需干空气量Nm3/kg C ar r —收到基燃料实际燃烧掉的碳质量含量百分率 % C —灰渣中平均碳量与燃煤灰量之比率 % a py —过量空气系数 定义a py=[21+(O2-0.5CO)×((V gy o)c-(V gk o)c)/(V gk o)c]/[(21-/(O2-0.5CO)] (6)在上式中常认为(V gy o)c和(V gk o)c近似相等且烟气中甲烷和氢气含量极微可忽略不计， 于是可得a py=21/[(21-(O2-0.5CO)] (7) 完全燃烧时a py=21/(21-O2)(8) 1、2锅炉实际运行时干烟气量计算方法下的过量空气系数公式 V gy=V gy o+(αpy-1)V gk o (9) V gy o=1.866(C ar+0.375S ar)/100+0.79V gk o+0.8N ar/100 (10)
过剩空气系数的计算方法 引言 在燃气燃烧产物（烟气）的计算工作中，过剩空气系数的计算是经常遇到的。一般用于以下两方面：一为在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的热效率的降低,以及燃烧工况的恶化。 一为在检测燃气燃烧设备的烟气中的有害物质时，需要根据烟气样中氧含量或二氧化碳含量确定过剩空气系数，从而折算成过剩空气系数为1时的有害物含量。 为了简化计算，通常是采用近似的计算公式。但是这些近似公式都有一定的设定条件。不考虑设定条件，盲目地使用近似公式，往往会引起较大的偏差，甚至于出现错误。这也是在检测工作中经常发现数字矛盾的原因之一。为了减少读者的查阅资料的时间，本文适当地重复过去推导的公式，强调的是近似公式的使用条件以及应用时应该考虑的问题。最后提出两个比较精确的过剩空气计算公式，供有关人士参考。 一.根据燃烧产物的成分计算过剩空气系数 本文讨论的主要是完全燃烧情况下的过剩空气系数。 这里的完全燃烧是指燃烧产物中未完全燃烧成分很低，例如CO与NO X含量属于ppm级。在计算燃烧产物成分时可以不计入这些未完全燃烧成分。 1.过剩空气的来源 在完全燃烧条件下，燃烧产物中有过剩空气，来源于两个情况。一为在燃烧过程中混入过多空气，使燃烧后燃烧产物中有过剩的空气；另一为根据分析燃烧产物成分的需要抽取烟气样时，混入了周围的空气。 在燃烧以前混入过多的空气，会增加热损失，降低热效率；混入的空气过少（过剩空气系数小于1）也会恶化燃烧，造成污染环境与能源浪费。为此在运行过程中需要根据烟气样中的成分计算过剩空气系数。从而做出调整燃烧工况的措施。 在燃烧以后混入周围的空气大多数是在抽取烟气样时发生的。为了消除多余空气对烟气样中成分的影响，需要折算到没有多余空气时（过剩空气系数=1）烟气样的成分。这也需要计算过剩空气系数。 虽然在燃烧前混入过多空气会影响燃烧工况，而燃烧后混入空气对燃烧工况没有关系。但是它们对烟气样的成分的影响是相同的。都可以用烟气样中的氧或二氧化碳含量计算过剩空气系数。当然这个结论都是在本文的先提条件，完全燃烧的情况下才能成立。 2.根据干烟气中的O2含量计算过剩空气系数
过量空气系数的计算与测量 摘要过量空气系数是燃烧过程运行情况的一个重要参数，合理确定过量空气悉数对于提高能源利用率有很大意义。本文说明了过量空气系数的计算方法、详细介绍了用烟气成份计算过量空气系数的方法，并比较了十多个公式的准确性，有的公式在国内是首次介绍，有较高的参考价值。 主题词燃烧空气燃料比计算测量 为了保证完全燃烧，在燃烧过程中，供给的空气应大于所需的理论空气量。但是，供给的空气也不能过多．否则燃烧的烟气损失会增大，从而使效率下降．对于内燃机来说，过量空气系数是运行情况的一个重要参数。对于柴油机来说，为了保证混合均匀，其过量空气系数总 过量空气系数小就意味着可向是大于1。在吸入空气量一定的情况下， 气缸多喷油，缸内空气利用程度高，输出功率大，是反映混合气形成和燃烧程度及整机性能的一个重要指标，应使过量空气系数尽可能小。对于汽油机而言，过量空气系数是混合气浓度的表示，在整个运行过程中，过量空气系数可能大于1，也可能小于或等于1，对比油耗或效率的影响很明显（be=f（λ）） 过量空气系数λ的定义为：实际供给的空气与完全燃烧时所需的理论空气量之比其定义式为： 由定义式可知，只需测量输入发动机的所有空气流量和燃料的质量流量即可测出过量空气系数λ因为各缸中的“燃烧空气系数”与“过量空气系数”是有区别的,只有在没有扫气和四冲程汽油机的进气道中为均匀的混合物的情况下，才能用这种方法测到所定义的过量空气系数λ的值。 目前常用的方法是用烟气分析计算来确定过量空气系数λ。其优点是，不需要在进气道中安装测量仪器，而这些仪器对混合器有反作用；即使是测量各气缸的过量空气系数也不需要附加的测量装置，因为在各种情况下都是测量烟气成份。可用不同方法由烟气分析计算来计算过量空气系数．为了比较不同的方法，均将烟气成份作为过量空气系数的函数，又由于在测量时物质平衡不相同，所以比较时均将过量空气系数视为λ=0.7～1.5。