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瞬時型NOx
鎖定
瞬時型NOx又稱為快速型NOx,是在碳氫化合物燃料在燃料過濃時燃燒,燃料揮發物中碳氧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。瞬時NOx在燃燒過程中的生成量很小,影響瞬時NOx生成的主要因素有空氣過量條件和燃燒温度。
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- 中文名
- 瞬時型NOx
- 外文名
- Instantaneous NOx
- 別 名
- 快速型NOx
- 機 理
- 費尼莫機理
- 因 素
- 氧氣濃度等
瞬時型NOx反應機理
瞬時型NOx中的氮的來源也是空氣中的氮,但它是遵循一條不同捷裏多維奇機理的途徑而瞬時生成的。其生成機理十分複雜,通常認為瞬時型NOx是由燃燒過程中形成活躍的中間產物CHi與空氣中的氮反應形成HCN、NH和N等,再進一步氧化而形成的。在煤的燃燒過程中,煤炭揮發份中的碳氫化合物在高温條件下發生熱分解,生成活性很強的碳化氫自由基(CH·,CH2·),這些活化的CHi和空氣中的氮反應生成中間產物HCN、NH和N,隨後又進一步被氧化NO,實驗表明這個反應過程只需60ms,故稱為瞬時型NOx,這一機理是由費尼莫(Fenimore)發現的,所以又稱為費尼莫機理。
在碳氫化合物存在的條件下,空氣中的氮氣在燃燒過程中和碳氫離於團反應生成的NOx,它的生成量很少,往往可以忽略不計。實驗證實,這一機理在富燃料的碳氫化合物火焰中較為重要。有關碳氫化合物碎片與NO的反應很多,其中以下面2個反應最為重要:
在煤粉燃燒過程中瞬時型NOx生成量很小,大致在(10~100)×10-6,且和温度的關係不大。對燃燒設備而言,瞬時型NOx與熱力型NOx和燃料型NOx相比,其生成量要少得多,一般在總NOx生成量的5%以下。但隨着NOx排放標準的日益嚴格,對於某些碳氫化合物氣體燃料的燃燒,瞬時型NOx的生成也應該得到重視。
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瞬時型NOx來源分析
燃燒生成的NOx主要有三種:熱力型NOx、燃料型NOx及瞬時型NOx。在陶瓷行業中,由於原料的特殊性,還可能產生物料NOx。當陶瓷窯爐燒成温度T>1300℃時,會大量生成熱力型NOx,而當燒成温度T<1200℃時,則產生的熱力型NOx較少;該窯爐生產線使用的燃料為焦爐煤氣,其成分中N2的比例為:4%~11%,不含其它有機氮化物,不會生成燃料型NOx;焦爐煤氣中含CH4(22%~27%)、C2H4(1%~4%)等碳氫化合物,且煤氣中氫含量高達52%~57%,燃燒速度快,火焰較短,容易引起高温富燃,在此條件下碳氫化合物與N2會反應生成瞬時型NOx。
此外物料中釉面中含氮化合物在加熱過程中也會產生NOx,但釉料成分複雜,其污染物排放量受其成分含量及熱穩定性影響,還有待考究。
結合以上分析,可判定該生產線窯爐中NOx主要以瞬時型為主,熱力型、物料型次之,燃料型幾乎沒有,瞬時型NOx濃度高低跟焦爐煤氣中含N量成正比例關係,煤氣中N2越高,煙氣中NOx濃度越高,反之也成立。
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瞬時型NOx影響因素
瞬時型NOx天然氣燃燒
天然氣燃燒時,不論預混程度是如何,隨着天然氣流量的增加,NOx排放量是增加的。在其他條件不變時,增加天然氣流量並相應增加空氣量將會使燃燒區域的温度略有提高,而隨着温度的提高熱力型NOx會有所提升,但瞬時型NOx隨流量提高會略有提高但變化不大,這是因為瞬時型NOx受温度變化影響較小。
瞬時型NOx氧氣濃度
隨着氧氣濃度的提高,瞬時型NOx的生成量是增加的,但相比於熱力型NOx,瞬時型NOx生成量的增加幅度比較小,故氧氣濃度提高導致的NOx的排放量的增加主要是由於熱力型NOx的增加,瞬時型NOx增加較少。
瞬時型NOx環境温度
環境温度提高而導致NOx排放增加,在這個過程中起着主導作用的是熱力型NOx,而瞬時型NOx在環境温度提高時變化較小。瞬時型NOx的生成量隨預混度的提高而降低,這一趨勢同樣不受環境温度的變化而受影響,隨着環境温度的提高,瞬時型NOx的生成量幾乎不變。
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- 參考資料
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- 1. 燃燒型氮氧化物生成、控制途徑及技術淺談 .中國知網[引用日期2018-07-23]
- 2. 新型低NO_X燃燒器的冷態試驗研究 .萬方數據[引用日期2018-07-23]
- 3. 煤燃燒過程中NOx的形成及控制技術 .萬方數據[引用日期2018-07-23]
- 4. 陶瓷窯爐NO_x來源分析與減排技術探討 .中國知網[引用日期2018-07-23]
- 5. 天然氣燃燒NOx排放特性實驗研究及數值模擬 .中國知網[引用日期2018-07-23]