[科普中國]-熱力型氮氧化物

熱力型氮氧化物，在溫度高于1500℃時，空氣中氮氣和氧氣反應(yīng)生成的氮氧化物即為熱力型NOx。這種氮氧化物只在高溫下形成，所以通常稱作熱力型NOx。氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。通常所說的氮氧化物NOx有多種不同形式：N2O、NO、NO2、NO3、N2O和N ，其中NO和NO2是主要的大氣污染物。

簡介氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。通常所說的氮氧化物NOx有多種不同形式：N2O、NO、NO2、NO3、N2O和N ，其中NO和NO2是主要的大氣污染物。我國氮氧化物的排放量中70%來自于煤炭的直接燃燒研究表明，氮氧化物的生成途徑日有三種：(1)熱力型NOx,指空氣中的氮氣在高溫下氧化而生成NOx；(2)快速型NOx，指燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如CH等反應(yīng)生成NOx；(3)燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃燒過程中進行熱分解。繼而進一步氧化而生成NOx；在這三種形式中，快速型NOx所占比例不到5%；在溫度低于1300~時，幾乎沒有熱力型NOx。對常規(guī)燃煤鍋爐而言，NOx主要通過燃料型生成途徑而產(chǎn)生，控制NOx排放的技術(shù)指標可分為一次措施和二次措施兩類。一次措施是通過各種技術(shù)手段降低燃燒過程中的NOx生成量：二次措施是將已經(jīng)生成的NOx通過技術(shù)手段從煙氣中脫除。

熱力型熱力NOx的生成和溫度關(guān)系很大，在溫度足夠高時，熱力型NOx的生成量可占到NOx總量的30%。隨著反應(yīng)溫度T的升高，其反應(yīng)速率按指數(shù)規(guī)律增加。當(dāng)T1300%時T每增加100℃，反應(yīng)速率增大6～7倍。

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

① 降低燃燒溫度，避免局部高溫。

② 降低氧氣濃度。

③ 縮短在高溫區(qū)內(nèi)的停留時間。

快速型快速型NOx是在碳氫化合物燃料在燃料過濃時燃燒，燃料揮發(fā)物中碳氫化合物高溫分解生成的CH自由基和空氣中氮氣反應(yīng)生成HCN和N。再進一步與氧氣作用以極快的速度生成?？焖貼Ox在燃燒過程中的生成量很小，影響快速NOx生成的主要因素有空氣過量條件和燃燒溫度1。

燃料型燃料型NOx是由燃料中氮化合物在燃燒中氧化而成，由于燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度。在600～800℃時就會生成燃料型NOx，它在煤粉燃燒NOx產(chǎn)物中占60～80%。由于煤的燃燒過程由揮發(fā)分燃燒和焦炭燃燒兩個階段組成。故燃料型NOx的形成也由氣相氮的氧化(揮發(fā)分)和焦炭中剩余氮的氧化(焦炭)兩部分組成，其中揮發(fā)分NOx占燃料型NOx大部分。

影響燃料型NOx生成的因素有燃料的含氮量、燃料的揮發(fā)分含量、燃燒過程溫度、著火階段氧濃度等。燃料的揮發(fā)分增加NOx轉(zhuǎn)換量就增大。揮發(fā)分NOx轉(zhuǎn)化率隨氧濃度的平方增加。火焰溫度越高NOx轉(zhuǎn)換量就越大。

根據(jù)其影響因素．控制燃料NOx生成的途徑主要是：

① 含N量低的燃料。

② 過濃燃料。

③ 燃料與空氣的混合。

通過以上的機理可知。在日常生活中燃料(煤)燃燒是氮氧化物產(chǎn)生的主要方式。因此要降低NOx排放就要從控制燃燒型NOx方面入手。氮氧化物控制技術(shù)可分為兩大類，一類是燃燒中控制技術(shù)；另一類是燃燒后控制技術(shù) 其中燃燒中控制技術(shù)是根據(jù)氮氧化物的形成機理而開發(fā)的，主要有低氧燃燒法，分級燃燒法，煙氣再循環(huán)法，低NOx燃燒器法等；燃燒后控制技術(shù)可分為干法。濕法和干-濕結(jié)合法三大類。

總結(jié)綜上所述，結(jié)合實際狀況，對于一些規(guī)模較小經(jīng)濟實力較低的企業(yè)可以考慮采用以上幾種低NOx燃燒技術(shù)來控制NOx生成。我們可以通過以上一種或幾種技術(shù)的結(jié)合的方式來進一步降低NOx排放，以符合國家對于“十二五”脫硝的目標2。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

徐恒山 - 講師 - 西北農(nóng)林科技大學(xué)