實際空氣用量和理論空氣用量的比值，即“實際空氣用量/理論空氣用量”表示了空氣的過剩程度，叫過剩空氣係數，通常以α表示。煉油廠加熱爐根據燃料種類、火嘴形式及爐型的不同，其α值為1.05-1.35。
基本介紹
- 中文名：過剩空氣係數
- 外文名：excess air number
- 計算：實際空氣用量/理論空氣用量
- 影響因素：燃料性質、燃燒器性能等
- 意義：加熱爐的一個重要操作指標
- 大致範圍：1.05-1.35
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計算
燃燒所用實際空氣量與理論空氣量之比叫做過剩空氣係數α。
式中α——過剩空氣係數；
V——實際空氣量，Nm3/kg燃料；
Vo——理論空氣量，Nm3/kg燃料。
應根據爐型、所用燃料、燃燒方式、燃燒器性能以及工藝上對爐子的特殊要求來選定理α值。一般煉油管式加熱爐的過剩空氣係數在燒燃料氣時，α為1.05～1.15；燒燃料油時，α為1.15～1.3。
α值過小，會造成燃料燃燒不完全而降低熱效率；α值過大，會降低火焰最高溫度，減少三原子氣體濃度，減低輻射傳熱能力，增大排煙的熱損失，降低爐子熱效率，並加劇爐管金屬表面氧化腐蝕。
在進行加熱爐標定、核算或控制加熱爐燃燒過程中，可由煙氣組成分析按下式求出過剩空氣係數：
燃料完全燃燒時：
式中 O2，N2——乾煙氣中各組分的體積分數；
RO2——乾煙氣中CO2，SO2的體積分數之和。
影響因素
影響過剩空氣係數的主要因素有以下幾個方面：
①燃料性質
液體燃料的粘度、密度比氣體燃料大得多，因此氣體燃料易與空氣混合均勻，α較小；液體燃料不易與空氣混合均勻，α較高。
②燃燒器的性能
燃燒器的形式、性能不同，對空氣與燃料混合的程度不同，因而過剩空氣係數也不同。所以，大力改進燃燒器的性能，研製和使用各種高效燃燒器，是降低過剩空氣係數的關鍵。
③爐體密封性
大多數加熱爐都是在微負壓條件下工作的，如果爐體密封不好，空氣就被大量吸入，會使過剩空氣係數激增，操作難以控制，因此，必須重視爐體的堵漏工作。近代微正壓操作的加熱爐則不存存漏風問顆。
④加熱爐操作水平
入爐空氣量是加熱爐操作中可調節的參數之一，其調節直接影響α的大小。因此，生產操作中，發揮人的主觀因素，管好三門一板（風門、油門、氣門和煙道擋板）的調節，是保證燃料完全燃燒，降低α的有效方法。若採用電子計算機控制及配置煙氣含氧分析儀、爐腔負壓檢測儀等完善的測控系統，就更能有效調節α，使燃燒過程最佳化，同時又可大大降低司爐操作員的勞動強度。
意義
過剩空氣係數是加熱爐的一個重要操作指標。在確保完全燃燒的條件下，過剩空氣係數α越小越好。在相同條件下，過剩空氣係數小的爐子，爐腔溫度較高，若維持爐溫不變，則可減少燃料消耗。入爐空氣量小，煙氣量也小，煙氣排人大氣所帶走的熱量就可降低，從而減少爐子的熱損失，有利於提高爐子的熱利用率和節約燃料。
減小過剩空氣係數雖然有許多好處，但前提是：必須保證燃料完全燃燒，否則會加大化學不完全燃燒和機械不完全燃燒的損失，在表面上看來減少了α，提高了熱效率，實際上加大了不完全燃燒熱損失，爐子最終熱效率並未得到提高，很可能燃料燒得更多了。
過剩空氣係數過大除了降低熱效率外，還有其他危害：①使燃燒溫度下降；②使露點溫度升高；③加劇爐管和爐內構件的氧化；④促使氮化物NO，增加，從而產生極不利的影響。
加熱爐的過剩空氣係數，燒燃料氣時一般控制在1.1%～1.25%之間，燒油時過剩空氣係數控制在1.2%～1.5%之間。過剩空氣係數太小，燃燒不完全，浪費燃料，過剩空氣係數太大，入爐空氣太多，爐膛溫度下降，傳熱不好，煙氣帶走熱量多，爐管易氧化剝皮。過剩空氣係數過大，可適當關小煙道擋板和風門。
測定
測定煙氣中的含氧量通常有兩種方法。一種是將煙氣抽出，用奧氏氣體分析器進行分析；另一種是利用氧化鋯直接插入煙氣中進行線上分析。
將煙氣抽出分析時，因煙氣中所含水分冷凝，基本為乾煙氣；而利用氧化鋯線上分析時，因煙氣中含有水蒸氣，故氧在煙氣中所占份額會不相同。因此在按煙氣含氧量確定過剩空氣係數時，應根據煙氣分析方法的不同，分別按乾煙氣和濕煙氣進行確定。
煙氣含氧量與過剩空氣係數的關係與燃料組分和完全燃燒程度等因素有關。
