第六章 生物质的直接燃烧.docx

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第六章生物质的直接燃烧

第6章生物质的直接燃烧

燃料是通过燃烧将化学能转化为热能的物质，由燃料获取的热能在技术上是可以被利用的，在经济上是合理的。

生物质的燃烧是最普通的生物质能转换技术，它大体上可以分为炉灶燃烧、炕连灶燃烧和锅炉燃烧、炉窑燃烧等，其主要目的就是取得热量。

而燃烧过程产生的热量的多少，除与生物质本身的热值有关外，还与燃烧的操作条件和燃烧装置的性能密不可分。

因此，本章在介绍燃料燃烧计算的基础上，介绍几种生物质的燃烧设备。

6.1生物质燃烧的反应热力学和化学平衡

所谓燃烧就是燃料中的可燃成分和氧化剂（一般为空气中的氧气）进行化合的化学反应过程;在反应过程中强烈放出热量，并使燃烧产物的温度升高。

尽管可燃成分并不是以元素形式存在，而是复杂的化合物，与氧发生燃烧反应产生一系列的化合分解反应，伴随热量的释放，但是作为物质平衡和能量平衡，可以通过可燃质元素及其化合物的热化学方程式计量，这些热化学方程式仅表示反应物与生成物之间的数量变化关系，与实际的反应历程无关。

6.1.1燃烧热力学

生物质主要由碳、氢、氧三种主要元素和其他少量元素如硫、氮、磷、钾等组成。

在生物质中，磷、钾两种元素含量少且通常以氧化物的形式存在于灰分中，一般计算时不考虑。

由于氧不属于可燃成分，所以生物质的燃烧计算实际上是生物质中碳、氢、硫、氮及其化合物的反应与燃烧的计算。

生物质燃烧中，由于温度较低，一般认为大部分氮元素以N2的形式析出。

而硫的含量极低，有的生物质、甚至不含硫，所以生物质燃烧实际上就是C、H元素的化学反应和燃烧反应。

生物质燃烧时，生物质中C、H元素可能发生的化学反应及其反应热，见表6-1。

表6-1生物质中的C、H元素的化学反应及反应热

6.1.2化学反应平衡

由于生物质中C、H、O元素占绝大多数，其他元素如N、S等数量较少，但后者经氧化反应后，产物是NOx、SOx。

这些产物对环境产生严重污染。

因此，尽管在热力学上研讨NO/空气、NO/NO2、SO2/SO3的平衡也是同等重要的，但由于它们的真实含量是非常低的，所以在生物质的燃烧中通常不对这些组分的平衡关系加以讨论。

从热力学上看，生物质燃烧实际上就是C、H元素的化学反应与反应平衡，尤为重要的是CO/CO2的平衡关系，它表明燃烧是否完全，涉及到燃烧效率。

假定生物质燃烧时，发生化学反应：

aA+bB+cC

xX+yY+zZ（6-1）

式中A，B，C——参与反应物的组分;

X，Y，Z——反应产物的组分。

按质量作用定律.化学反应速度与反应物的浓度乘方的乘积成正比。

此时的正逆反应速度分别为：

（6-2）

（6-3）

式中，k1和k2为分别为正逆反应速度常数。

温度对化学反应速度的影响极大，主要表现在反应速度常数k上。

不同物质在不同温度下，k不同。

按阿伦尼乌斯定律：

（6-4）

式中k0——常数，称频率因子；

R—气体常数，R=8.314J/（mol·K）；

T—绝对温度，K；

Ea—反应的活化能，J/mol。

活化能大，反应速度常数k小，化学反应速度v低；活化能小，化学反应速度v高。

温度高，速度常数k大，化学反应速度高；温度低，化学反应速度低。

当反应系统达到化学平衡时，v1=v2，化学平衡时诸成分浓度之间的关系式为：

（6-5）

式中，Kr称为化学平衡常数，是不随浓度变化只决定于温度的常数。

对于理想气体，化学平衡常数只是温度的函数，和压力无关。

根据化学反应平衡常数，可以在此平衡条件下确定生成产物的理论极限产率。

研究化学反应的化学平衡，则是为了了解最佳反应状态和主动改变某些平衡条件以调节生成物中某些组分气体。

按此，对应于表6-1中所列出的C、H2及与之有关的化学反应，不同温度下的平衡常数的对数见表6-2。

表6-2气体与C（固体）、H2（气体）及与之相关的化学反应的平衡常数的对数（lgKr）

尽管人们已经在这方面进行了大量的研究，在理论上取得了大量的成就。

但是在实际的燃烧工程中，由于平衡很难达到，因此上述方程的应用是受到限制的，加上燃料与空气不可能达到理想混合，温度也不稳定。

因此燃烧生成的CO组分是要实测的，而不是单纯靠热力学方程来计算。

美国的Fields等引入了热平衡的概念，在分析实际燃烧过程中，热平衡比热力学平衡更有实际意义。

对生物质颗粒来说，在瞬间是不可能达到热力学平衡的.但是，确实存在一种热平衡，即由输入的燃料和空气所产生的热量等于排出热量的一种平衡状态，排出热量为燃烧产物的热烩与燃烧装置周围热损失之和。

而要了解生物质燃烧产生热量的速率，就必须考虑动力学方面的问题。

6.2生物质燃烧反应动力学

生物质燃烧反应就是生物质与氧化剂（空气中的氧）之间进行的气固多相反应。

因此，有必要了解一下异相化学反应动力学的一般知识。

6.2.1异相化学反应速度

固体燃料和气态的氧的反应是在固体表面进行的。

氧扩散到固体表面与之化合，化合形成的反应物（CO2或其他）再离开固体表面扩散到远处。

因此两者之间的总反应速度除了与化学反应速度有关外，还与氧气和中间生成气向碳表面的分子扩散速度有关。

氧从远处扩散到固体表面的流量为：

（6-6）

式中

—质量交换系数；

—远处的氧浓度；

—固体表面的氧浓度。

这些氧扩散到了固体表面，固体就与其发生化学反应，实验表明，这个反应速度与表面上的氧浓度有关，一般与Cb的某一分数幂成比例。

为了简便起见，姑且认为与Cb成比例。

化学反应速度可以用氧的消耗速度来表示，则有：

（6-7）

式中

—单位时间单位面积的固体表面上消耗掉的氧量；

—化学反应常数，服从于阿伦尼乌斯定律。

已知远处的氧浓度C∞，则：

（6-8）

一方面，由于k服从于阿伦尼乌斯定律，当温度上升时，k急剧增大。

另一方面，

与温度T的关系十分微弱，可近似认为与温度无关。

因此，如果把上式作在

-T坐标上，就会得到图6-1。

如图6-1所示，整个反应速度曲线可分成三个区域。

1.动力区（化学动力控制）

当温度T较低时，k很小，

很大，含

因而，

。

此时燃烧速度取决于化学反应速度，因而称为动力燃烧区（或动力区）。

由于反应速度常数很小，固体表面的

图6-1扩散动力燃烧的分区

1-动力区（化学动力控制）；2-过波区；3-扩散区（扩散控制）

化学反应很缓慢，消耗的氧量很少，所以此时

。

此时提高燃烧速度的关键在于提高温度，例如在生火点炉时，应抓住温度这一关键，不必大力送风，以免降温。

2.过渡区

随着燃烧反应放出热量的增多，固体及其周围气体的温度会进一步提高，从而使得k变大，

与k大小差不多，因而不能忽略。

此时燃烧速度既取决于化学反应速度，又取决于氧向固体表面的扩散速度。

3.扩散区（扩散控制）

当温度T很高时，k很大，

很小，

，因而

。

此时燃烧速度取决于氧的扩散，因而称为扩散燃烧区（或扩散区）。

由于反应速度常数很大，固体表面的化学反应很快，氧从远处扩散来到固体表面后很快几乎全部被消耗掉，所以固体表面的氧浓度

很低，几乎为零。

消耗的氧量很少，此时

。

提高燃烧速度的关键在于提高固体表面的质量交换系数

。

例如提高空气与固体燃料表面之间的相对速度可以达到提高

的目的。

正常运行的燃烧装置中火床温度很高，燃烧处于扩散区，此时加强鼓风，就可提高出力。

以上所述的化学反应与扩散的综合反应机理反映了固体燃烧过程的基本规律，但是实际上燃烧过程还包括许多更为复杂的环节与因素，牵涉到许多种化学反应。

6.2.2生物质的燃烧过程

由生物质的组成可知，生物质中含碳量少，水分含量大，使得其发热量低，如秸秆类的收到基发热量为12000～15500kJ/kg；含氢较多，一般为4%～5%，生物质中的碳多数为与氢结合成较低分子量的碳氢化合物，易挥发，燃点低，故生物质燃料易引燃，燃烧初期，挥发分析出量大，要求有大量的空气才能完全燃烧，否则会冒黑烟。

由于生物质燃料的这些特点，使得生物质的燃烧与煤的燃烧一样也经历预热干燥阶段、热分解阶段（挥发分析出）、挥发分燃烧阶段、固定碳燃烧和燃尽阶段，但其燃烧过程有一些特点，

1.预热干燥阶段

在该阶段，生物质被加热，温度逐渐升高。

当温度达到100℃左右时，生物质表面和生物质颗粒缝隙的水被逐渐蒸发出来，生物质被干燥。

生物质的水分越多，干燥所消耗的热量也越多。

2.热分解阶段

生物质继续被加热，温度继续升高，到达一定温度时便开始析出挥发分，这个过程实际上是一个热分解反应。

生物质热分解动力学表达式为：

（6-9）

式中

—热分解速率；

—燃烧质量变化率；

n—反应级数。

关于反应级数n与生物质本身的组成、热分解时的升温速率、温度、颗粒的粒度等有着密切的关系。

一般认为，生物质燃烧时的热分解是一个一级反应，即n=1，析出挥发分的速度随着时间的增加按指数函数规律递减。

起初析出速度很快，较迅速地析出挥发分的70%～90%，但最后的10%～30%要过较长的时间才能完全析出。

3.挥发分燃烧阶段

随着温度继续提高，挥发分与氧的化学反应速度加快。

当温度升高到一定温度时，挥发分就燃烧起来—着火。

此温度称生物质的着火温度。

由于挥发分的成分较复杂，其燃烧反应也很复杂，几种主要可燃气体与空气混合物在大气压力下的着火温度见表6-3。

表6-3可燃气体与空气混合物在大气压力下的着火温度

可燃气体

分子式

着火温度/℃

可燃气体

分子式

着火温度/℃

氢气

H2

530～590

乙烯

C2H4

540～550

一氧化碳

CO

610～658

丙烯

C3H6

445

甲烷

CH4

645～790

丁烯

C4H8

445～500

乙烷

C2H6

530～594

乙炔

C2H2

335～500

丙烷

C3H8

510～588

硫化氢

H2S

290～487

丁烷

C4H10

441～569

苯

C6H6

580～740

当挥发分中的可燃气体着火燃烧后，释放出大量的热能，使得气体不断向上流动，边流动边反应形成扩散式火焰。

例如平时看到木质类物质燃烧时的火焰（火苗）就是挥发分的燃烧所形成的。

在这扩散火焰中，由于空气与可燃气体混合比例的不同，因而形成各层温度不同的火焰。

比例恰当的，燃烧就好，温度高；比例不恰当的，燃烧不好，温度就低，所以过大、过小的比例，即进入燃烧室的空气过多或过少都会造成火熄灭。

挥发分中的可燃气体的燃烧反应速度取决于反应物的浓度和温度。

如前所述，高温时，速度常数k大，挥发分析出的速度快，氧和可燃气体的浓度高，燃烧反应速度高；反之，燃烧反应速度较低。

相对于整个生物质的燃烧而言，挥发分的燃烧速度很快，从挥发分析出到挥发分基本燃烧完所用的时间约占生物质全部燃烧时间的1/10～1/5左右。

当生物质表面燃烧所放出的热能逐渐积聚，通过传导和辐射向生物质内层扩散，从而使内层生物质也被加热，挥发分析出，继续与氧混合燃烧，并放出大量的热量，使得挥发分与生物质中剩下的焦炭的温度进一步升高，直到燃烧产生的热量与火焰向周围传递的热量形成平衡。

4.固定碳燃烧阶段

生物质中剩下的固定碳在挥发分燃烧初期被包围着，氧气不能接触碳的表面，经过一段时间以后，挥发分的燃烧快要终了时，一旦氧气接触到炽热的木就可发生燃烧反应。

（1）碳与氧的反应（氧化反应）

碳的燃烧，理论上可按下列两种反应进行：

；

kJ/mol（6-10）

；

kJ/mol（6-11）

实际上碳和氧不是按照式（6-10）、式（6-11）的机理进行化学反应的，式（6-10）、式（6-11）只是表示整个化学反应的物料平衡和热平衡而已。

实际上在高温下，当氧与炽热碳表面接触时，一氧化碳与二氧化碳同时产生，基本上按下列两式反应：

（6-12）

（6-13）

这两个反应是碳与氧燃烧过程的初次反应，是碳与氧首先生成中间碳氧络合物（C3O4），中间络合物再变化生成CO2、CO。

即

络合：

（6-14）

离解：

（6-15）

燃烧反应是由氧被吸附到固体碳表面、络合、在氧分子的撞击下离解等诸环节串联而成。

温度略低于1300℃时，吸附环节的速度常数很大，不是控制反应速度步骤可忽略不计。

于是表面上的氧消耗速度（即燃烧速度）为络合和离解速度所控制，当表面上的氧浓度Cb很小时（如空气中燃烧），为一级反应，反应速度取决于频率不很高的氧分子撞击而引起的离解的速度;当表面上的氧浓度Cb很大时（如纯氧中燃烧），为零级反应，反应速度取决于较慢的络合速度。

温度高于1600℃时，碳氧络合物（C3O4）不待氧分子撞击而自行热分解，这种热分解是零级反应。

（6-16）

此时的吸附最困难，且它是一个与表面氧浓度成正比的一级反应，即碳与氧的反应机理是由化学吸附所引起的。

随着温度T升高，吸附速度增快。

所以碳的燃烧所产生的CO2、CO量的多少由温度的高低和空气供给量的多少而定，900～1200℃时主要按式（6-12）进行反应，在1450℃以上时，则主要按式（6-13）反应。

（2）碳和二氧化碳的反应

碳与氧燃烧过程的初次反应所产生的CO2,CO又可能与碳和氧进一步发生二次化学反应。

它们是碳的异相气化反应：

；

kJ/mol（6-17）

以及在气相中进行的燃烧反应:

；

kJ/mol（6-18）

式（6-12）、式（6-13）、式（6-17）和式（6-18）这四个反应在燃烧过程中同时交叉和平行进行着。

其中碳和二氧化碳的反应，又称气化反应或二氧化碳的还原反应，是一个吸热反应。

在这个反应的进程中，二氧化碳也是首先要吸附到碳的晶体上，形成络合物，然后络合物分解，最后再让一氧化碳解吸逸走。

络合物的分解可能是自动进行的，也可能是在二氧化碳分子的撞击下进行的。

当温度略大于700℃，最薄弱的环节是碳氧络合物的自行分解，此反应是零级反应;当温度大于950℃，最薄弱的环节是碳氧络合物受二氧化碳高能分子的撞击下的分解，所以这个反应就转化为一级反应。

温度更高时，最薄弱的环节又变成化学吸附，反应仍为一级。

例如生物质气化中，碳和二氧化碳的反应为主要反应。

在低温下（800℃以下）反应速度几乎等于零。

活化能很大，而且仅当温度超过800℃以后反应速度才很显著，而且要到温度很高时，它的反应速度常数才超过碳的氧化反应的速度常数。

（3）碳和水蒸气的反应

如果在燃烧过程中有水蒸气存在，这在燃烧技术上经常存在（例如生物质中的水分、分解产生的水分以及水蒸气气化剂），它也会向焦炭表面扩散，产生碳的气化，产生氢或甲烷气体，反应式如下：

；

kJ/mol（6-19）

（6-20）

（6-21）

碳与水蒸气的反应性质与上述的碳与二氧化碳的反应式（6-17）十分类似。

但其活化能要大很多，所以要到温度很高时才会以显著的速度进行。

但由于水蒸气的分子量小于二氧化碳，其扩散速度比二氧化碳快很多，所以水蒸气对碳的气化比二氧化碳快，所以在燃烧室中有适量的水蒸气，可促进固定碳的燃烧。

5.燃尽阶段

固定碳含量高的生物质的碳燃烧时间较长，而且后期燃烧速度更慢。

因此有时将焦炭燃烧的后段称燃尽阶段。

随着焦炭的燃烧，不断产生灰分，把剩余的焦炭包裹，妨碍气体扩散，从而妨碍碳的继续燃烧，而且灰分还有消耗热量。

这时适当人为地加以搅动或加强通风，都可加强剩余焦炭的燃烧。

灰渣中残留的余炭也就产生在此阶段。

必须指出，上述各阶段并不是机械的串联进行的。

实际上很多阶段是互有交叉的。

而且不同燃烧在不同条件下，各阶段进行情况也有差异。

6.2.3完全燃烧的条件

由以上生物质燃烧的分析可知，生物质的完全燃烧时，需要注意如下条件。

1．足够高的温度

足够高的温度以保证供应着火需要的热量，同时保证有效的燃烧速度。

生物质的燃点约为250℃，其温度的提高由点火热供给。

点火过程中热量逐渐积累，使更多的物料参与反应，温度也随之升高，当温度达到100℃时，生物质便能很好的燃烧了。

2．合适的空气量

若空气量太少，可燃成分不能充分燃烧，造成未完全燃烧损失；但若空气量过多，会降低燃烧室温度，影响完全燃烧的程度，此外会造成烟气量多，降低装置的热效率。

具体供应空气量的多少要根据具体的燃料和燃烧装置进行计算，将在下一节介绍。

3．充裕的时间

燃料的燃烧具有一定的速度，因此要燃烧完全总是需要一定的时间，因此足够的反应时间是燃料完成燃烧的重要条件之一。

6.3生物质燃烧的物质平衡与能量平衡

同其他燃料一样，生物质燃烧的物质平衡和能量平衡计算是生物质热转化装置和设备设计计算的一个重要组成部分。

下面分别做一简单介绍。

6.3.1生物质燃烧过程的物质平衡计算

燃料燃烧时，都需要一定的空气量，同时产生燃烧产物（烟气和未燃尽的固体颗粒、灰分）等。

由于未燃尽的固体颗粒所占的体积分数很小，因此一般计算可忽略不计，灰分则通常直接由分析生物质燃料工业分析数据获得。

所以燃烧过程的物质平衡计算实际上是燃烧空气量的计算和烟气量的计算。

在进行空气量和烟气量计算时，假定：

空气和烟气的所有成分（包括水蒸气）都可当作理想气体进行计算；所有空气和气体换算成标准状态下的体积，单位为m3/kg（对气体为m3/m3）。

标准状态气体的体积是22.4m3/kmol。

1.理论燃烧空气量的计算

恰好能够满足1kg[1m3（标准状态）]的燃料完全燃烧所需要的干空气量，称为理论空气量，用符号

表示。

计算燃料的理论空气量，首先从计算燃料中可燃元素（C,H,S）完全燃烧时所需要的氧气量人手。

碳完全燃烧时生成二氧化碳（CO2）：

（6-22）

碳的相对分子量为12，故1kg碳的完全燃烧时需要的氧气量在标准状态下是22.4/12=1.866m3，并产生22.4/12=1.866m3（标准状态）的二氧化碳气体。

同理，氢完全燃烧生产水：

（6-23）

氢的相对分子质量是1.008，故1kg氢的完全燃烧时需要的氧气量在标准状态下是22.4/（4×1.008）=5.55m3，并产生2×22.4/（4×1.008）=11.1m3（标准状态）的水蒸气。

硫完全燃烧时产生二氧化硫（SO2）：

（6-24）

硫的相对分子质量为32，故1kg硫的完全燃烧时需要的氧气量在标准状态下是22.4/32=0.7m3，并产生22.4/32=0.7m3（标准状态）的二氧化硫气体。

则1kg燃料完全燃烧时的氧气量等于上述可燃元素燃烧所需要的氧气量在扣掉燃料自身所含的氧气量（氧的相对分子质量是32，1kg氧标准状态的体积为22.4/32=0.7m3）。

则1kg收到基燃料含Car/100kg、Har/100kg、Sar/100kg、Oar/100kg，所以1kg收到基燃料充分燃烧需要供给氧气（标准状态）的体积：

（6-25）

由于干空气中氧气体积占21%，氮气占79%，所以lkg收到基燃料燃烧所需要的干空气体积—理论空气（标准状态）量为:

（6-26）

实际上，燃料燃烧时，每放出4.18kJ的热量所需理论空气量大致是相同的，所以在粗略估算时可以用式（6-27）计算：

（6-27）

2．理论烟气量的计算

1kg收到基燃料在供给理论空气量的条件下充分燃烧产生的烟气量（折算到标准状态的体积），称为理论烟气量，用符号

表示。

由上面讨论的理论空气量时燃料中的可燃元素与氧化合可知，理论烟气量必然由二氧化碳、二氧化硫、水蒸气及氮气组成。

①1kg收到基燃料充分燃烧产生的二氧化碳和二氧化硫的体积分别为：

（6-28）

（6-29）

②1kg收到基燃料在供给理论空气量条件下充分燃烧时产生的烟气中的氮气由两部分组成，燃料本身的氮元素形成的氮气和理论空气量中带人的氮气。

所以理论氮气体积为：

（6-30）

上述①、②中三项体积之和习惯上称理论干烟气量，即

。

③1kg收到基燃料充分燃烧后产生烟气中的水蒸气体积主要由以下几部分组成。

a燃料中氢元素与氧化合形成的水蒸气体积：

（6-31）

b燃料水分蒸发形成的水蒸气体积：

（6-32）

c由理论空气量带入的水蒸发（一般取值：

10g/kg干空气）形成的水蒸气体积：

（6-33）

这样，烟气中的水蒸气体积为：

（6-34）

如果采用蒸汽雾化设备，应将蒸汽消耗量折算成标准状态下的体积附加在式（6-34）中。

这样，理论烟气量表达式为：

（6-35）

3．过量空气系数与实际烟气体积

在燃烧装置中，实际供给的空气量（V）与理论空气需要量（V0）之比，称为过量空气系数，用符号α表示，即：

（6-36）

在实际的燃烧装置中，由于空气与燃料混合不充分，为了保证燃料能充分完全地燃烧，实际所供给的空气量往往较理论空气量多，即α>1。

不同的炉灶、锅炉及各种燃烧室的a取不同的值。

一般炉灶取α=1.7~2.5；锅炉取α=1.2~1.7；发动机燃烧室取α=0.85~1.3。

过量空气系数是控制燃烧工况和影响燃料利用的经济性的重要指标；α偏大，虽可使燃烧完全，但会降低炉膛温度，影响燃烧及增大排烟损失；α偏小，使燃烧不完全损失增大。

1kg收到基燃料在过量空气系数α>1的情况下充分燃烧产生的烟气量（折算到标准状态的体积），称为实际烟气量，简称烟气量，用符号Vy表示。

显然，对于同一种燃料而言，实际烟气量大于理论烟气量。

其差值既包含超出理论空气量的剩余于空气体积，还有剩余空气中所含的水蒸发的水蒸气体积。

因此，实际烟气量为：

（6-37）

4．不完全燃烧烟气量

在两种情况下可能会发生不完全燃烧，一种是所供给的空气量不能满足燃料中可燃成分完全燃烧的需要，另一种情况是即使在有过剩空气时，由于混合接触不好亦会发生不完全燃烧。

但无论是哪一种情况，当燃料不完全燃烧时，烟气除了含有完全燃烧产物外，尚含有可燃气体，如一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、氢气（H2）、重碳化合物（CmHn）等可燃气体（有时也许还有未燃尽的碳粒）。

此时，干烟气Vgy（不含水蒸气的烟气）中各成分的体积分数为：

（6-38）

由于这些可燃气体的数量无法从理论上进行确定，所以必须通过氧化锆氧量计及烟气分析仪表进行监测。

但一般烟气中CH4、H2等含量很少，不完全产物主要是CO。

所以一般假定燃料中的氢可以全部被烧成H2O，不完全燃烧产物仅有CO。

假定不完全燃烧产物仅有CO。

且已知烟气成分和SO2、CO2和CO时，就可计算烟气体积。

由化学方程式：

（6-39）

1kg碳燃烧产生2×22.4/（2×12）=1.866m3的CO（标准状态），可知lkg碳产生的CO和CO2的体积相同，而lkg燃料含有Car/100kg碳，产生的CO和CO2的总体积应为：

（6-40）

则

（6-41）

又因

（6-42）

所以

（6-43）

（6-44）

不完全燃烧时，水蒸气体积的计算和完全燃烧时相同。

干烟气中的氮由空气中的氮和燃料本身的氮两部分组成，对于固体和液体燃料，后者很少，可以忽略不计。

而空气中氮的体积和氧的体积是成体积比例的，即氮占79%，氧占21%。

假定不完全燃烧产物仅有CO，且已知烟气成分和SO2、CO2和O2，干烟气的体积应当是：

（6-45）

整理后可得：

（6-46）

式（6-46）左边后一项可以写成:

（6-47）

令

（6-48）

则

（6-49）

可得

（6-50）

系数R称为燃料特性系数，由定义知道，它只和燃料的可燃元素有关。

对于一定种类的燃料，R有其一定的数值