氧含量折算公式：NOx折算与日本基准氧含量

日方供应商给你的锅炉试验报告上写着"NOx 60 ppm（O2 5%换算）"，而你的排污许可证按 3.5% 基准氧含量，以 mg/m³ 规定限值。这两个数字不能直接比较，要先把氧含量基准、干湿基准和单位统一。

日语的"O2换算"（O2 kansan），国内的说法是氧含量折算：把实测的 NOx 或烟尘（颗粒物）浓度，折算成烟气含有固定基准氧含量时的值。日本用的公式是 C = Cs × (21 − On) / (21 − Os)，其中基准值 On 由法规按设施类型规定。

本文先讲公式的含义和"21"的来由，再用一个稀释的算例说明为什么要折算。然后列出日本的基准氧含量，对照中国、美国、欧盟的做法（只写能确认的部分），说明怎样把日方的数据换成你自己的基准。文末附有检查清单、对日方的提问和询问邮件范例。

目录

1. 日方规格书上的"O2换算"怎么读
2. 为什么要折算到基准氧含量
3. 算例：稀释不改变折算后的值
4. 日本各类设施的基准氧含量
5. 日本、中国、美国、欧盟的基准氧含量对比
6. 干基、ppm 与 mg/Nm³：还有哪些必须一致
7. 把日方供应商的 NOx 数字换成你的基准
8. 可以直接使用的内容：检查清单、对日方提问和邮件范例
9. 本文的局限
10. FAQ
11. 资料来源

日方规格书上的"O2换算"怎么读

日方的规格书和试验报告会把氧含量基准写在数值旁边，例如"NOx 150 ppm（O2 4%换算）"或"O2 12%换算值"。意思是"折算到 4% 氧含量"或"12% 氧含量下的值"。这个由法规规定的基准值，日语叫"标准氧浓度"（hyojun sanso nodo），相当于国内的基准氧含量。

公式出自日本《大气污染防止法》（Taiki Osen Boshi Ho）的施行规则，写在烟尘和氮氧化物排放标准表的备注里：

日本法规把 NOx 浓度表示为：换算到 0℃、1 个大气压的每 1 m³ 烟气中含多少 cm³。1 m³ 中的 1 cm³ 就是 1 ppm（体积比），所以可以直接把 ppm 代入公式。烟尘用同一个公式，只是单位变成每 1 m³ 烟气（0℃、1 个大气压）中的克数（g）。

公式里的"21"是空气中的氧含量。干空气的氧体积分数约 20.95%，日本取整数 21。国内 GB 13271 的折算公式同样用 21，而美国 EPA 的规则用 20.9，后文会对比。

公式里的四个量，来源各不相同：

图1：氧含量折算公式中的四个量

两个量靠测量，一个量由法规规定，一个量是计算结果。

C_s 实测浓度分析仪测得的 NOx 或烟尘浓度

O_s 实测氧含量同一股烟气中测得的氧含量。超过 20% 按 20% 计

O_n 基准氧含量按设施类型和污染物，由法规的附表规定

C 折算后浓度用这个值与排放标准比较

※O_s 以 20% 封顶，出自施行规则别表第二和别表第三之二的备注（烟尘、NOx）。

O_n 不能自己选。它由设施类型和污染物（NOx 还是烟尘）决定。例如只烧气体的锅炉取 5%，主要设施的取值见后文的表。

为什么要折算到基准氧含量

折算的目的，是让所有设施用同一把尺子比较。锅炉、焚烧炉烧燃料要用空气中的氧，没用掉的氧随烟气从烟囱排出。所以空气的氧含量是 21%，而烟气里的氧含量比它低。

下图表示氧的去向：

图2：燃烧使氧含量下降的过程

空气中的氧在燃烧中被消耗，只有剩下的部分进入烟气。

※烟气中的氧含量取决于相对于燃料多送了多少空气（空气比）。

烟气的氧含量随运行时的空气比变化很大。空气比越大，烟气中的氧含量越高，空气比越小，氧含量越低。

空气比（日语 kuki-hi，国内常说过量空气系数）是实际送入的空气量与完全燃烧所需空气量之比。

氧含量会随运行状态变化，所以两台设备的原始浓度没法放在同一把尺子上比。把所有结果都折算到同一个固定的氧含量，就解决了这个问题。

稀释的数值示例

设烟气流量为 100 Nm³/min，氧含量 3%。Nm³（标准立方米，现场常说"标方"）是换算到 0℃、1 个大气压的体积。

若烟气含 200 ppm NOx，则 NOx 的流量为 100 × 200 × 10⁻⁶ ＝ 0.02 Nm³/min，氧的流量为 3 Nm³/min。

ppm 只是浓度，往烟气里掺入外部空气，数值想降多低都行。掺入 100 Nm³/min 的新鲜空气，总量变成 200 Nm³/min。这股空气带入 21 Nm³/min 的氧，总氧量升到 24 Nm³/min，即 12%。

下图是物料平衡：

图3：用空气稀释烟气

NOx 的量不变，只有浓度下降。

烟气100 Nm³/min，O₂ 3%
O₂：3 Nm³/min
NOx：0.02 Nm³/min（200 ppm）

＋ 新鲜空气100 Nm³/min，O₂ 21%
O₂：21 Nm³/min
NOx：0 Nm³/min

＝ 稀释后的烟气200 Nm³/min，O₂ 12%
O₂：24 Nm³/min
NOx：0.02 Nm³/min（100 ppm）

NOx 的流量仍是 0.02 Nm³/min，所以浓度降为 0.02 ÷ 200 ＝ 100 ppm。排出烟囱的 NOx 总量没变，数字却少了一半。

如果掺空气就能达标，浓度限值就失去了意义。氧含量折算要解决的正是这个漏洞：问"在固定的氧含量（例如 6%）下，浓度是多少"。日本环境省说明，采用标准氧含量折算，就是为了防止用空气稀释烟气来满足排放标准。

算例：稀释不改变折算后的值

现在把上一节的两种状态都折算到 6% 氧含量。第一种是基本算法，第二种用来验证稀释之后的结果。

稀释前

烟气氧含量 3%、NOx 200 ppm，代入 O_s ＝ 3、O_n ＝ 6，折算值约为 167 ppm：

实测氧含量（3%）低于基准（6%），所以折算值比实测的 200 ppm 小。

掺入过量空气后

掺入 100 Nm³/min 新鲜空气后，烟气氧含量 12%、NOx 100 ppm。折算到 6% 氧含量，结果仍约为 167 ppm：

因此，靠增加空气来加大烟气总量，已经没法让设施钻浓度限值的空子。下图把两种状态并排对比：

图4：稀释使原始值减半，折算值不变

实测浓度降到一半，但折算到 6% O₂ 后两种情况都是 167 ppm。

稀释前

掺入 100 Nm³/min 空气后

烟气流量

稀释前：100 Nm³/min

稀释后：200 Nm³/min

氧含量 O_s

稀释前：3%（3 Nm³/min）

稀释后：12%（24 Nm³/min）

NOx 的量

稀释前：0.02 Nm³/min

稀释后：0.02 Nm³/min（不变）

NOx 实测浓度 C_s

稀释前：200 ppm

稀释后：100 ppm

折算到 6% O₂ 的 NOx（C）

稀释前：约 167 ppm

稀释后：约 167 ppm

※折算值一致，是因为增加的氧全部来自掺入的空气。

原因在于 (21 − O_s)/21 这个比值。它表示烟气中燃烧产物（没有被空气稀释的部分）所占的比例。氧含量 3% 时是 18/21，12% 时是 9/21。

实测值除以这个比例，就还原成稀释前的浓度，相当于 O₂ 0% 时的值。200 ÷ (18/21) 和 100 ÷ (9/21) 都约等于 233 ppm。再乘以基准比例（O_n ＝ 6 时为 15/21），233 × 15/21 ≈ 167 ppm，这就是折算。

记住分子分母的位置：基准（O_n）在分子，实测（O_s）在分母。实测氧含量比基准高得越多（烟气被稀释得越厉害），折算值比实测值就大得越多。

日本各类设施的基准氧含量

日本在《大气污染防止法》施行规则中，按设施类型规定了 O_n。NOx 的值在别表第三之二的备注，烟尘的值在别表第二的备注。锅炉按燃料分三档：气体 5%、液体燃料 4%、固体燃料 6%。

下表列出主要设施，已对照日本官方法令数据库 e-Gov 上的法规原文核对：

图5：日本主要设施的基准氧含量 O_n

锅炉按燃料分三档。柴油机和燃气轮机取值较高，燃气机和汽油机取 0%。

设施

NOx（别表第三之二）

烟尘（别表第二）

锅炉（仅烧气体）

NOx：5%

烟尘：5%

锅炉（重油等液体燃料）

NOx：4%

烟尘：4%（含与气体混烧的液体燃料）

锅炉（煤等固体燃料）

NOx：6%

烟尘：6%

金属加热炉

NOx：11%

烟尘：11%

水泥烧成窑

NOx：10%

烟尘：10%

废弃物焚烧炉

NOx：12%

烟尘：12%

柴油机

NOx：13%

烟尘：13%

燃气轮机

NOx：16%

烟尘：16%

燃气机、汽油机

NOx：0%

烟尘：0%

※摘自施行规则别表第二、别表第三之二的备注（e-Gov 文本，2026年10月查阅；请确认现行有效版本）。NOx 方面，传热面积不足 10 m² 的小型锅炉（固体燃料 6%、液体燃料 4%）单独成类。烟尘方面，烧黑液的锅炉和以电为热源的设施等取 C ＝ C_s，不做折算。

在多数主要设施上，NOx 与烟尘的 O_n 相同。但两张表对设施的分类方式不同，需要分别确认你的设备在每种污染物的表里属于哪一项。

NOx 还有几种特殊情形：部分铅氧化物炉取 C ＝ C_s，不折算；专用纯氧燃烧的玻璃熔化炉，折算值还要再乘 1/4。如果你的设备属于这几类，请问清日方用的是哪个公式。

示例：核对一台燃气锅炉

设某台只烧气体的锅炉（O_n ＝ 5），测得氧含量 8%、NOx 80 ppm，折算值约为 98 ppm：

这个 98 ppm 要与别表第三之二的排放标准比较。只烧气体的锅炉，排出烟气量为 4 万 Nm³/h 以上、50 万 Nm³/h 以下（不含 50 万）时，国家标准是 100 cm³/m³（100 ppm）。这里的烟气量，指换算到 0℃、1 个大气压的每小时最大量。

也可以从限值反推，求实测读数应该在多少以下。把公式变形，得 C_s ＝ C × (21 − O_s) / (21 − O_n)：

这个反推只是运行中看分析仪读数的参考。是否达标，要以该设施实际适用的标准和条件来判断，其中可能包括按设置时间划分的过渡规定，以及都道府县更严的附加限值。

如果分析仪读数要用于报告，仪表本身也必须校准合格。

运行条件变化时，折算值也便于比较。例如用空气预热器预热助燃空气可以节能，但要确认 NOx 浓度有没有上升，用折算值做前后对比更方便。

日本、中国、美国、欧盟的基准氧含量对比

各国的思路相同，但基准氧含量往往不同。下表只列能在法规原文或可靠资料中确认的值。你自己的排污许可证或审批文件的规定，优先于任何通用规则。

设备	日本（On）	中国（示例）	美国（示例）	欧盟（工业排放指令）
燃气锅炉	5%	3.5%（GB 13271，燃油、燃气锅炉）	许多州和地方的锅炉规则为 3% O2、干基（如南海岸空气质量管理区 Rule 1146 系列）	3%（液体和气体燃料）
燃油锅炉	4%	3.5%（GB 13271）	以你的许可证为准	3%
燃煤、固体燃料锅炉	6%	9%（GB 13271，燃煤锅炉）	以你的许可证为准	6%
燃气轮机	16%	以适用的行业标准为准	15%（40 CFR 60 Subpart KKKK）	15%
柴油机	13%	以适用的标准为准	以你的许可证为准	未确认
燃气机	0%	以适用的标准为准	火花点火发动机限值以 ppmvd 表示时为 15%（40 CFR 60 Subpart JJJJ）	15%
废弃物焚烧炉	12%	以 GB 18485 等适用标准为准	7%（如 40 CFR 60 Subpart Eb、Subpart EEEE）	11%（废油 3%）

有五点差别值得注意：

• 锅炉。日本燃气锅炉折算到 5%，国内 GB 13271 的燃油、燃气锅炉是 3.5%。日本煤锅炉是 6%，国内燃煤锅炉是 9%。同一个数字，折算到 3.5% 比折算到 5% 大约高 9%（17.5/16），折算到 9% 比折算到 6% 低 20%（12/15）。
• 发动机。日本把燃气机和汽油机折算到 0% O₂，美国的火花点火发动机规则和欧盟用 15%。同一台发动机，按日本基准报出的数字约高 3.5 倍（21/6 ＝ 3.5）。
• 燃气轮机。日本是 16%，美国和欧盟是 15%。同一股烟气，折算到 15% 比折算到 16% 的读数高 20%（6/5 ＝ 1.2）。
• 常数。日本、欧盟和国内标准的公式写 21，美国 EPA 的规则用 20.9，例如折算到 7% O₂ 时 C_adj ＝ C_meas × (20.9 − 7)/(20.9 − %O₂)。影响很小：把 200 ppm 从 3% 折算到 6% O₂，用 21 得 166.7 ppm，用 20.9 得 166.5 ppm。
• 适用的污染物。国内的锅炉标准中，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等都要折算到基准氧含量。日本的硫氧化物不折算，而是按 K 值规制管理（见 FAQ）。

有些限值根本不是浓度。例如 Subpart KKKK 还允许用 lb/MWh 表示的按输出量计的限值，这种限值没法靠氧含量折算与日本的 ppm 数字比较。

干基、ppm 与 mg/Nm³：还有哪些必须一致

氧含量基准只是必须对齐的四个基准之一，另外三个是水分基准、单位和基准温度。

干基与湿基

美国规则用 ppmvd，即"按体积计、干基的百万分比"，EPA 把 C_meas 和 %O₂ 都定义在干基上。欧盟限值是扣除水蒸气后的值。国内标准的折算公式同样以干烟气、标准状态为基准。

日本的达标结果通常按干烟气（日语 kawaki gasu）报告，例如某市的垃圾焚烧炉测定报告，数值就标明是干烟气、折算到 12% O₂ 的值。天然气燃烧的烟气含水蒸气很多，湿基的读数明显比干基低。日方数据表上没写"干"的，要问清楚。不要把湿基的 NOx 值和干基的 O₂ 值同时代入折算公式。

ppm 与 mg/Nm³

日本用体积表示 NOx 限值（cm³/m³，即 ppm）。国内、欧盟和印度用单位体积的质量（mg/m³ 或 mg/Nm³），且氮氧化物按 NO₂ 计。ppm 换成 mg/m³ 的方法是：乘以摩尔质量，再除以基准温度下的摩尔体积：

• 在 0℃、101.3 kPa（国内标准状态，也是欧盟和日本的"N"条件）：1 ppm NO₂ ＝ 46.01 ÷ 22.41 ≈ 2.05 mg/Nm³
• 在 20℃（68°F）、101.3 kPa（美国 EPA 的标准条件，见 40 CFR 60.2）：1 ppm NO₂ ≈ 1.91 mg/m³

氧含量折算和单位换算先做哪个都可以，前提是两个值在同一个干基上。要紧的是基准温度别用错：日本和欧盟的"Nm³"是 0℃，美国规则里的"标准"是 20℃。国内标准按 0℃ 的标准状态，所以日方的 ppm 换成国内的 mg/m³ 时，直接乘 2.05 即可。

把日方供应商的 NOx 数字换成你的基准

如果拿得到原始读数（实测 NOx 的 C_s 和实测氧含量 O_s，都是干基），直接用你自己的公式和基准氧含量计算，这是最干净的做法。如果手里只有折算后的数字，也可以从一个基准换到另一个基准，因为实测氧含量会在公式里约掉：

按下面的步骤做：

1. 读懂日方的基准。找到氧含量基准（"○% 换算"的标注）、干基还是湿基，以及单位（ppm，或 0℃ 下的 mg/m³N）。
2. 确定你的基准。基准氧含量、水分基准、单位、基准温度和平均时间，都以你的排污许可证或审批文件为准，不要照搬通用规则。
3. 重新折算氧含量基准。用上面的公式，或者从原始读数重新计算。
4. 换算单位。如果你的限值是 mg/Nm³ 或 mg/m³，按规则规定的基准温度换算。
5. 可比条件要一致。确认日方试验时的负荷、燃料和平均时间，与你的限值所针对的条件相符。

下面是四个虚构的算例，常数取 21：

• 燃气锅炉（折算到国内 3.5%）。供应商保证 5% O₂ 下 60 ppm。折算到 3.5% O₂：60 × (21 − 3.5)/(21 − 5) ＝ 60 × 17.5/16 ≈ 65.6 ppm。换成国内的单位（0℃、以 NO₂ 计）：65.6 × 2.05 ≈ 135 mg/m³（3.5% O₂）。
• 燃煤锅炉（折算到国内 9%）。日方试验报告为 6% O₂ 下 150 ppm。折算到 9% O₂：150 × (21 − 9)/(21 − 6) ＝ 150 × 12/15 ＝ 120 ppm，即约 120 × 2.05 ≈ 246 mg/m³。
• 燃气轮机（折算到 15%）。试验报告为 16% O₂ 下 15 ppm。折算到 15% O₂：15 × (21 − 15)/(21 − 16) ＝ 15 × 6/5 ＝ 18 ppm。
• 燃气机（折算到 15%）。数据表为 0% O₂ 下 200 ppm。折算到 15% O₂：200 × (21 − 15)/21 ≈ 57 ppm。

燃气机的例子说明了基准为什么重要：按日方基准看似远高于 15% O₂ 限值的数字，重新折算后可能完全合格；而看似合格的燃气轮机数字，则可能超标。这些结果只能作初步筛查，最终的比较要和你的许可证、审批部门或供应商确认。

可以直接使用的内容：检查清单、对日方提问和邮件范例

拿日本的排放数据与你的限值比较之前，先过一遍这份检查清单：

• 日方数字的氧含量基准（如"O₂ 4% 换算"）和你的限值的氧含量基准
• 污染物和 O₂ 读数各自是干基还是湿基
• 单位：ppm（cm³/m³N）、mg/Nm³，还是质量流量或按输出量计的单位
• 基准温度和压力（0℃、20℃ 或 25℃；101.3 kPa）
• 限值为质量单位时，NOx 按 NO₂ 计还是按 NO 计
• 公式常数：21 还是 20.9
• 试验时的负荷、燃料和运行模式
• 平均时间（瞬时、1 小时、日均）和测定方法（日本为 JIS K 0104）
• 这个数字是保证值、设计值，还是实测结果
• 有没有特殊公式（不折算，或纯氧燃烧炉的 1/4 系数）

可以向日方提出这五个问题：

1. NOx（或烟尘）值折算到哪个氧含量基准？是否就是该类设备在日本法规里的标准氧含量？
2. NOx 和 O₂ 的值是否都是干基？
3. 能否提供试验时折算前的原始实测 NOx 和 O₂ 值？
4. 试验时的负荷、燃料和环境条件如何，平均时间是多长？
5. 能否把保证值按我方的基准条件（O₂ 含量、干基、单位、基准温度）重新表述？

下面的邮件范例可以按需改写：

本文的局限

• 日本的值是《大气污染防止法》施行规则里的国家标准。都道府县可以规定更严的限值，老设施可能适用过渡规定。
• 日本以外的基准氧含量因规则、地区、设备规模和许可证而异。对比表给的是示例，不是你适用的限值。国内各行业标准的基准氧含量各不相同，本文只核实了 GB 13271，使用前请查现行标准文本。
• 对已折算的数字再折算，前提是两者都在同一个干基上，且原折算用的是标准公式。从原始读数出发可以避开这个假设。
• 本文讲 NOx 和烟尘的浓度。日本对硫氧化物（SOx）的管理方式不同（见 FAQ），也有些限值按质量流量或输出量计。
• 是否合规由设施的环保部门和审批部门判断。本文用来帮助你提出正确的问题，不是合规判定。

FAQ

实测氧含量超过 20% 怎么算？

按 20% 代入。日本烟尘和 NOx 的规定里，O_s 超过 20% 时按 20% 计算，所以读数是 20.5%，公式里也代入 20。O_s 越接近 21%，分母 21 − O_s 越接近 0，折算值就会变得极大。

O_n 被规定为等于 O_s 的设施，以及取 C ＝ C_s 的设施，则完全不折算。

"折算到 0% O2"是什么意思？

它表示未被空气稀释前的浓度。O_n ＝ 0 时，公式变成 C ＝ C_s × 21/(21 − O_s)。日本对燃气机和汽油机用 0%。

例如燃气机 O_s 为 10%、NOx 为 300 ppm，则 300 × 21/11 ≈ 573 ppm，用这个值与标准比较。同一股烟气，0% 的数字总是比 6% 的大，所以对比报告之前，要先统一氧含量基准。

日本的 SOx 也做氧含量折算吗？

不做。日本对硫氧化物用"K 值规制"，由有效排气筒高度和地区常数 K，确定每小时允许的排放量。公式为 q ＝ K × 10⁻³ × He²，其中 He 是修正后的排气筒高度。

指定地区还有总量控制和燃料使用标准。燃料中的硫分，也是锅炉低温腐蚀的原因之一。国内的二氧化硫则是浓度限值，并且要折算到基准氧含量，这一点与日本不同。

氧含量折算与空气比有什么关系？

空气比 m 可由烟气氧含量近似求得：m ≈ 21/(21 − O₂)。按这个式子，折算系数 (21 − O_n)/(21 − O_s) 可以读作"测量时的空气比 ÷ 基准空气比"。

不过空气比公式只是近似，两者并不完全一致。氧含量折算是为监管服务的计算，空气比则是燃烧控制用的运行参数。

在不过低的前提下降低空气比，可以减少烟气带走的热量。

15% O2 下的 ppm 怎么换成 3% O2 下的值？

乘以 (21 − 3)/(21 − 15) ＝ 3。如果你适用的规则用 20.9，则乘以 (20.9 − 3)/(20.9 − 15) ≈ 3.03。15% O₂ 下的 9 ppm，约等于 3% O₂ 下的 27 ppm。两个值都必须是干基。

资料来源

• 折算公式、标准氧含量、20% 封顶和 NOx 排放标准：e-Gov《大气污染防止法施行规则》（日文）（第三条至第五条，别表第二和别表第三之二）
• 比国家标准更严的都道府县限值：e-Gov《大气污染防止法》（日文）（第四条）
• 折算的目的（防止用空气稀释）：日本环境省"烟尘规制"（日文）
• NOx 浓度和总量控制：日本环境省"有害物质规制"（日文）
• SOx 的 K 值规制：日本环境省"硫氧化物（SOx）规制"（日文）
• 日本结果按干烟气报告的例子：佐野市焚烧炉排放测定结果（日文）
• 空气预热与 NOx 的确认：日本环境省 SHIFT 项目，措施 121222"利用锅炉烟气预热燃烧空气"（日文）
• 干空气的氧含量（20.95%）：NASA "Earth Fact Sheet"
• 中国锅炉的基准氧含量（燃煤 9%、燃油燃气 3.5%）和折算公式：GB 13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》（生态环境部排污许可平台）
• 美国折算到 7% O₂、常数 20.9（干基）：40 CFR 60.2975；40 CFR 60.58b（Subpart Eb）
• 美国燃气轮机限值（15% O₂ 下的 ppm 或 lb/MWh）：40 CFR 60 Subpart KKKK，Table 1
• 美国火花点火发动机限值（15% O₂ 下的 ppmvd）：40 CFR 60 Subpart JJJJ，Table 1
• 美国标准条件（20℃、101.3 kPa）：40 CFR 60.2
• 3% O₂、干基的锅炉限值（州和地方示例）：南海岸空气质量管理区 Rule 1146/1146.1 工作组演示文稿
• 欧盟燃烧装置的基准 O₂（6%、3%、15%）和基准条件：指令 2010/75/EU 附件 V 第 1 部分（legislation.gov.uk 副本）
• 欧盟废弃物焚烧 11% O₂（废油 3%），NOx 按 NO₂ 计：指令 2010/75/EU 附件 VI（legislation.gov.uk 副本）