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生物質燃燒氮氧化物生成機理

發布時間:2018-03-28 03:22:46 點擊量:
生物質燃燒產生的NOx主要是由燃料中的N元素氧化生成,既有氣相反應生成,也有固相反應生成。也可能有少量的NOx是在某些特定條件下由空氣中的N元素形成的。但在大部分生物質燃燒設備中,通過這種方式形成的NOx生成量都非常少。NOx的生成極其復雜,在實際處理過程中一般把NOx的生成分成熱力型NOx、快速型Nq和燃料型NOx三大類。生物質燃燒產生的NO.主要是來源于燃料型NOx,但也有少量會來源于熱力型和快速型,故下面主要介紹燃料型NO.的生成機理,另外,對熱力型和快速型NOx的生成機理也作相應介紹。

燃料型NOx的生成機理非常復雜,雖然多年來世界各國許多學者為了弄清其生成和破壞的機理已進行了大量的理論和試驗研究工作,但是對這一問題至今仍不是完全清楚。這是因為燃料型NOx的生成和破壞過程不僅和燃料特性、結構、燃料中的氮受熱分解后在揮發分和焦炭的比例、成分和分布有關,而且大量的反應過程還和燃燒條件如溫度和氧及各種成分的濃度等密切相關??偨Y近年來的研究工作,燃料型NOx的生成機理,大致有以下規律:

(1)在一般的燃燒條件下,燃料中的氮有機物首先被分解成氰(HCN)、氨(NH3)和CN等中間產物,它們隨揮發分一起從燃料中析出,稱為揮發分N。揮發分N析出后仍殘留在焦炭中的氮有機物,稱為焦炭N。

(2)揮發分N中最主要的氮化合物是HCN和NH3。在揮發分N中,HCN和NH3所占的比例不僅取決于燃料種類及其揮發分的性質,而且與氮和碳氫化合物的結合狀態等化學性質有關,同時還與燃燒條件如溫度等有關。

(3)揮發分中的HCN氧化成NCO后,可能有兩條反應途徑,取決于NCO進一步遇到的反應條件。在氧化氣氛中,NCO會進一步氧化成NO,如遇到還原氣氛,則NCO會反應生成NH,此時NH在氧化氣氛中會進一步氧化成NOx成為NO的生成源。同時,又能與已生成的NOx進行還原反應,使NO還原成N2,成為NO的還原劑,由此可見,燃料型NO.的反應機理比熱力型NO.的復雜得多。


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