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工業(yè)爐窯之分級(jí)燃燒原理(3)

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江蘇鳳谷節(jié)能科技有限公司  燃燒過(guò)程中NOx生成機(jī)理

1.熱力型NOx生成的機(jī)理(澤爾道維奇機(jī)理)

熱力型NOx是指空氣中的N2在高溫條件下氧化生成的氮氧化物,主要成分中一氧化氮NO為多。按照這一機(jī)理,空氣中的氮?dú)釴2在高溫下氧化,是通過(guò)如下一組不分支的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)進(jìn)行的,生成速率如下式所示             

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生成NO所需的活化能很大,通常氧原子與燃料中可燃成分之間的活化能較小,反應(yīng)較快,因此,NO通常不在火焰面上生成,主要生成區(qū)域位于火焰下游高溫區(qū)。

溫度對(duì)熱力型NOx的影響是非常明顯的,當(dāng)溫度低于1800K時(shí),熱力型NOx生成量很少,當(dāng)溫度高于 1800K時(shí),反應(yīng)逐漸明顯,而且隨著溫度的升高,NOx生成量急劇升高。從圖中可以大致看出,溫度在 1800K左右時(shí),溫度每升高l00K,反應(yīng)速度將增大6一7倍。由于在實(shí)際燃燒過(guò)程中,燃燒室內(nèi)溫度分布通常是不均勻的,如果有局部的高溫區(qū)域,則在這個(gè)區(qū)域會(huì)生成較多的NOx,它可能會(huì)對(duì)整個(gè)燃燒室內(nèi)的NOx生成起到關(guān)鍵的作用。因此,在實(shí)際的燃燒器設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)盡量避免局部高溫區(qū)的形成。

過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)熱力型NOx的影響也是非常明顯的,熱力型NOx生成量與氧濃度的平方根成正比,即氧濃度增大,在較高的溫度下會(huì)使氧分子分解的氧原子濃度增加,從而使熱力型NOx的生成量增加。但在實(shí)際燃燒過(guò)程中情況會(huì)更復(fù)雜一些,因?yàn)檫^(guò)量空氣系數(shù)的增加一方面增加了氧濃度,另一方面也降低了火焰溫度,從總體趨勢(shì)上來(lái)看,隨著過(guò)量空氣系數(shù)的增加,NOx生成量先增加,到達(dá)一個(gè)極值后下降。

氣體在高溫區(qū)域的停留時(shí)間對(duì)熱力型NOx生成也有影響,主要是因?yàn)镹ox生成反應(yīng)速度較慢,沒(méi)有達(dá)到化學(xué)平衡所致。在其它條件不變的情況下,氣體在高溫區(qū)停留時(shí)間越長(zhǎng),NOx生成量就越大,直到達(dá)到化學(xué)平衡濃度。


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