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热力型NOx

化学术语

燃烧用空气中的N2在高温下氧化而生成的氮氧化物,其生成机理是由原苏联科学家捷里道维奇（Zeldovich）提出来的。在理论空燃比时整个体系达到的温度最高，所以在理论空燃比略小的条件下NOx浓度最大。贫燃区过量的空气吸收了部分热量，使温度有所降低，富燃区O2含量少，平衡向左移，生成的NOx也减少。

生成机理
在燃烧过程中，NOx生成的途径有3条：一是空气中氮在高温下氧化产生，称为热力型NOx；二是由于燃料挥发物中碳，氮化合物高温分解生成的CH自由基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NOx，称为瞬时型NOx；三是燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生成的NOx，称为燃料型NOx。本文讨论的是热力型NOx的生成机理。
热力型NOx的生成机理由Zeldovich于1964年提出，其生成是在高温下由氧原子撞击氮分子而发生下列链式反应的结果：
其中，第一式起主导控制作用，而该式的反应条件是温度高于1500℃，所以NOx的生成与温度有关。按照这一机理，空气中的N2在高温下氧化，是通过如下一组不分支的连锁反应进行的，整个反应的速度，正比于氧原子的浓度，随着温度的上升，氧原子浓度增大，总的反应速度增大。由于总反应
是吸热反应，所以升温有利于提高NOx的转化率，同样降温会使热力型NOx的形成受到明显抑制。因此，热力型NOx生成速度与燃烧温度关系很大，故又称为温度型NOx。影响热力型NOx生成量的主要因素是温度、氧气浓度和在高温区停留时间，由此而得到控制热力NOx生成量的方法概括为：降低燃烧温度水平，避免局部高温；降低氧气浓度；燃烧在偏离理论空气量的条件下进行，缩短在高温区内的停留时间。
影响因素
热力型NOx的生成和温度关系很大，在温度足够高时，热力型NOx的生成量可占到NOx总量的30%，随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1300℃时NOx的生成量不大，而当T>1300℃时T每增加100℃，反应速率增大6-7倍。
热力型NOx的生成是一种缓慢的反应过程，是由燃烧空气中的N2与反应物如O和OH以及分子O2反应而成的。所以，降低热力型NOx的生成主要措施如下：
①降低燃烧温度，避免局部高温；
②降低氧气浓度；
③缩短在高温区内的停留时间。
技术措施
控制NOx排放的技术措施可分为两大类：一是所谓的一次措施，其特征是通过各种技术手段，控制燃烧过程中NOx的生成反应。属于这类措施的有所有的运行改进措施和除燃料分级技术外的燃烧技术措施；另一类是二次措施，其特征是把已经生成的NOx通过某种手段还原为N2，从而降低NOx的排放量。属于这类措施的有选择性催化还原法（SCR）、非催化还原法（SNCR），以及20世纪80年代后期才出现的燃料分级燃烧技术。
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