熱力型NOx

在燃燒過程中，NOx生成的途徑有3條：一是空氣中氮在高温下氧化產生，稱為熱力型NOx；二是由於燃料揮發物中碳，氮化合物高温分解生成的CH自由基和空氣中氮氣反應生成HCN和N，再進一步與氧氣作用以極快的速度生成NOx，稱為瞬時型NOx；三是燃料中含氮化合物在燃燒中氧化生成的NOx，稱為燃料型NOx。本文討論的是熱力型NOx的生成機理。

熱力型NOx的生成機理由Zeldovich於1964年提出，其生成是在高温下由氧原子撞擊氮分子而發生下列鏈式反應的結果：

其中，第一式起主導控制作用，而該式的反應條件是温度高於1500℃，所以NOx的生成與温度有關。按照這一機理，空氣中的N₂在高温下氧化，是通過如下一組不分支的連鎖反應進行的，整個反應的速度，正比於氧原子的濃度，隨着温度的上升，氧原子濃度增大，總的反應速度增大。由於總反應

是吸熱反應，所以升温有利於提高NOx的轉化率，同樣降温會使熱力型NOx的形成受到明顯抑制。因此，熱力型NOx生成速度與燃燒温度關係很大，故又稱為温度型NOx。影響熱力型NOx生成量的主要因素是温度、氧氣濃度和在高温區停留時間，由此而得到控制熱力NOx生成量的方法概括為：降低燃燒温度水平，避免局部高温；降低氧氣濃度；燃燒在偏離理論空氣量的條件下進行，縮短在高温區內的停留時間。 ^[1-2] 

熱力型NOx的生成和温度關係很大，在温度足夠高時，熱力型NOx的生成量可佔到NOx總量的30%，隨着反應温度T的升高，其反應速率按指數規律增加。當T<1300℃時NOx的生成量不大，而當T>1300℃時T每增加100℃，反應速率增大6-7倍。

熱力型NOx的生成是一種緩慢的反應過程，是由燃燒空氣中的N₂與反應物如O和OH以及分子O₂反應而成的。所以，降低熱力型NOx的生成主要措施如下：

①降低燃燒温度，避免局部高温；

②降低氧氣濃度；

③縮短在高温區內的停留時間。 ^[3] 

控制NOx排放的技術措施可分為兩大類：一是所謂的一次措施，其特徵是通過各種技術手段，控制燃燒過程中NOx的生成反應。屬於這類措施的有所有的運行改進措施和除燃料分級技術外的燃燒技術措施；另一類是二次措施，其特徵是把已經生成的NOx通過某種手段還原為N₂，從而降低NOx的排放量。屬於這類措施的有選擇性催化還原法（SCR）、非催化還原法（SNCR），以及20世紀80年代後期才出現的燃料分級燃燒技術。 ^[1]