氮氧化物的产生机理

电力18讯：    在氮氧化物中， NO 占有 90% 以上，二氧化氮占 5%-10% ，产生机理一般分为如下三种：



(a). 热力型

    燃烧时，空气中氮在高温下氧化产生，其中的生成过程是一个不分支连锁反应。其生成机理可用捷里多维奇 (Zeldovich) 反应式表示。



    随着反应温度 T 的升高，其反应速率按指数规律增加。当 T < 1500 ℃ 时 ,NO 的生成量很少, 而当 T > 1500 ℃ 时 ,T 每增加 100 ℃ , 反应速率增大 6-7 倍。



    热力型氮氧化物生成机理： O2 + N -> 2O + N



                             O + N2 -> NO + N



                             N + O2 -> NO + O



    在高温下总生成 ： N2 + O2 -> 2NO



                      2NO + O2 -> NO2



(b). 瞬时反应型 ( 快速型 )

    快速型 NOx 是 1971 年 Fenimore 通过实验发现的。在碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成 NOx 。



    由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的 CH 自由基可以和空气中氮气反应生成 HCN 和 N ，再进一步与氧气作用以极快的速度生成，其形成时间只需要 60ms ，所生成的与炉膛压力 0.5 次方成正比 , 与温度的关系不大。



    上述两种氮氧化物都不占 NOx 的主要部分，不是主要来源。



    分支连锁反应。其生成机理可用捷里多维奇 (Zeldovich) 反应式表示速率增大 6-7 倍。



(c). 燃料型 NOx



    由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成。由于燃料中氮的热分解温度低于煤粉燃烧温度，在600 － 800 ℃ 时就会生成燃料型，它在煤粉燃烧 NOx 产物中占 60 － 80 ％。

    在生成燃料型 NOx 过程中，首先是含有氮的有机化合物热裂解产生 N、CN、HCN 和等中间产物基团，然后再氧化成 NOx 。由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型的形成也由气相氮的氧化（挥发份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成。