1.　NOx的生成途徑

　　NOx主要包括NO和NO2并且天然礦物燃料(天然氣、煤炭、石油)燃燒過(guò)程生成的NO主要是NO約占90%左右。因此研究燃燒過(guò)程中NO,的生成途徑研究NO的生成途徑。燃燒過(guò)程中NO的生成分為熱力型、快速型以及燃料型三種

　　1.1 熱力型NOx生成是指烴類或非烴類燃料在過(guò)剩空氣系數(shù)a>1條件下和非烴類燃料在a<1條件下燃燒生成的。

　　1.2 快速型NOx是指烴類燃料在過(guò)剩空氣系數(shù)<1條件下，即燃料過(guò)濃時(shí)燃燒生成的。

　　1.3 燃料型NOx是指燃料中含氨化合物在燃燒過(guò)程中氧化而生成的。

　　2. NOx的生成影響因素

　　2.1熱力型NOx(T-NOx)，熱力型NOx 是由空氣中的N2 在高溫下氧化生成的。影響因素主要是溫度、O2濃度和時(shí)間。

　　2.1.1溫度影響：溫度對(duì)熱力型NOx的影響是非常明顯的,當(dāng)燃燒溫度升高時(shí),T-NOx生成量增加。下圖給出了NOx的生成量與燃燒溫度的關(guān)系

　　2.1.2 過(guò)量空氣系數(shù)的影響：熱力型NOx生成量與氧濃度的平方根成正比，但在實(shí)際過(guò)程中情況會(huì)更復(fù)雜些,因?yàn)檫^(guò)量空氣系數(shù)的增加,一方面會(huì)增加氧濃度,另一方面會(huì)使火焰溫度降低,從總的趨勢(shì)來(lái)看,隨著過(guò)量空氣系數(shù)的增加,NOx的生成量先增加,到一個(gè)值后會(huì)下降。

　　2.1.3 停留時(shí)間的影響：高溫下停留時(shí)間越長(zhǎng),NOx生成量越多。氣體在高溫區(qū)域的停留時(shí)間對(duì)熱力型NOx生成的影響主要是由NOx生成反應(yīng)還沒有達(dá)到化學(xué)平衡而造成的,下圖是在不同溫度和不同停留時(shí)間情況下NOx 的生成量與其化學(xué)平衡濃度的關(guān)系。從下圖可以看出,延長(zhǎng)氣體在高溫區(qū)停留時(shí)間或提高燃燒溫度,NOx生成量將迅速增加,達(dá)到其化學(xué)平衡濃度。

　　不同溫度和停留時(shí)間下熱力型NOx生成趨勢(shì)

　　2.2快速型NOx(P-NOx)：快速型NOx形成與以下三個(gè)因素有關(guān) ①CH原子團(tuán)的濃度及其形成過(guò)程 ②N2 反應(yīng)生成氮化物的速率;③氮化物間的相互轉(zhuǎn)化率。通常情況下,在不含N的碳?xì)湎等剂系蜏厍以诟蝗剂先紵龝r(shí),才考慮快速型NOx。快速型NOx的生成對(duì)溫度的依賴性很低,與熱力型NOx和燃料型NOx生成量相比,其量很少,一般在5%(v)以下。

　　2.3 燃料型NOx :實(shí)際工程中,特別是對(duì)于各種鍋爐、工業(yè)爐等較大型燃燒設(shè)備,其燃燒大都屬于擴(kuò)散火焰,燃?xì)馀c空氣不預(yù)先混合,往往是邊混合邊燃燒。擴(kuò)散火焰與預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)不同,NOx生成也不同

　　擴(kuò)散火焰與預(yù)混火焰 T-NO 生成的比較

　　影響NOx生成的因素很多,生成過(guò)程也很復(fù)雜,既有擴(kuò)散過(guò)程影響,也有化學(xué)過(guò)程影響,同時(shí),還有放熱和換熱過(guò)程的影響。此外,即使燃燒過(guò)程的平均過(guò)剩空氣系數(shù)大于理論值(α>1),也會(huì)由于混合狀況不同,而存在燃料過(guò)濃區(qū)。從而影響NOx的生成。 在諸多影響中,燃?xì)饪諝獾幕旌线^(guò)程是主要影響因素。如果燃?xì)馀c空氣的混合過(guò)程屬平行氣流混合,并且混合強(qiáng)度較弱,這時(shí)燃燒過(guò)程進(jìn)行緩慢,火焰較長(zhǎng),NOx生成受溫度影響小

　　如果燃?xì)馀c空氣的混合過(guò)程屬相交氣流或旋轉(zhuǎn)氣流,則混合強(qiáng)度大,混合良好、燃燒過(guò)程快速進(jìn)行,火焰較短,火焰下游存在高溫區(qū),則NOx受溫度影響而容易生成。因此短火焰NO生成曲線較長(zhǎng),火焰向左上方移動(dòng)。(如下圖)對(duì)于燃?xì)馀c空氣混合并不十分完善的擴(kuò)散火焰,NOx生成大值,多數(shù)出現(xiàn)在平均過(guò)剩空氣系數(shù)α=1.2~1.25條件下,這與預(yù)混火焰出現(xiàn)在α=1附近不同。

　　擴(kuò)散火焰F-NOx生成特性曲線