对燃气燃烧产生氮氧化物污染的控制与清除VIP专享VIP免费

对燃气燃烧产生氮氧化物污染的控制与清除1002班樊森彬20100241摘要：燃气燃料燃烧过程中，为了满足环保要求，最复杂的问题就是如何降低氮氧化物的生成量。当采用高温预热空气时，一方面可使单位燃耗降低，从而污染物排放量相应减少另方面可使局部火焰温度升高而使NOx生成的燃烧方式，一是采用烟气再循环燃烧法；二是采用两段式燃烧法；或者二者结合起来。本文就针对于燃气燃烧产生氮氧化物生成因素进行分析，以达到控制与降低氮氧化物生成量的目的。关键词：燃气燃烧，氮氧化物，环保正文：1、氮氧化物的性质与危害氮氧化物是常见的空气污染物，通常指一氧化氮和二氧化氮，常以N02表示。一氧化氮是一种无色无味的气体，微溶于水。在空气中能迅速变为二氧化氮。二氧化氮有刺激性，在室温下为红棕色，具有较强的腐蚀性和氧化性，易溶于水，在阳光作用下能形成NO及03。在氮氧化物高污染区(空气中氮氧化物质量浓度约在0.20mg／m³)儿童肺功能和呼吸系统疾病发病率均相对较高。国外调查表明，使用煤气家庭患有呼吸系统症状和疾病的儿童比例增加，且儿童肺功能明显降低。氮氧化物对人体产生危害作用的阈质量浓度为0.31～0.62mg／m³。2、氮氧化物生成机理烟气中的NOx主要是NO，约占90％左右，排入大气后部分再氧化成NO2，故研究NOx的生成机理，主要是研究NO的生成机理。NO的生成形式有燃料型、温度型和快速温度型三种。燃烧过程生成的NO，主要是温度型NO(T—NO)，还有一部分快速温度型NO(P—NO)，亦称瞬时NO。T—NO生成机理：T—NO是空气中的氮气和氧气在高温下生成的，其生成机理是由前苏联科学家Zeldvich于1964年提出的。当燃气和空气的混合气燃烧时，生成NO的主要反应过程如下：N2+O＝NO+NN+O2=NO+O⑵按化学反应动力学方程和Zeldvich的实验结果，NO的生成速度可以表示为：⑶式中：[NO]，[N2]，[O2]-NO，N2，O2的浓度(gmol/cm2)t一时间(s)T一反应绝对温度(K)R一通用气体常数(J／gmol．K)对氧气浓度大，燃料少的预混合火焰，用(3)式计算的NO生成量，其计算结果与实际结果相当一致。但在小于化学当量比，即燃料过浓时，还存在下述反应：N+OH=NO+H从(3)式可知，NO生成速度与T、[N2]、[O2]有关，由于燃气在空气中燃烧时，氮气浓度变化很小，故[N2]对NO生成速度影响很小，(3)式中[O2]取决于燃烧过程中燃气与空气的当量比，所以燃烧过程的温度及当量比对NO的生成影响很大当燃烧温度低于1500摄氏度时，T—NO生成量极少，当燃烧温度高于1500摄氏度时，T—NO生成量明显增大。温度每增加100K，NO生成速度约增大5倍，NO的生成量在燃料过多时，随氧气浓度增大而成比例增大。燃烧温度在当量比等于1附近出现最大值，相应的NO的生成速度也达到最大值。在过量空气系数远离1时，NO的生成速度将急剧降低。同时NO的生成量随烟气在高温区内的停留时间增加而增大。另外，由于(1)式即原子氧O和氮分子N，反应的活化能比原子氧和燃料中可燃成分反应的活化能大，故NO的生成速度比燃烧反应慢，所以在火焰中不会生成大量的NO，NO的生成过程是在火焰带的后端进行的，也就是说在火焰下游大量生成的。综上所述，影响T—N0生成的主要因素是温度、氧气浓度和停留时间。P—NO生成机理：快速温度型NO是碳氢系燃料在过量空气系数为0．7—0．8并预混燃烧时生成的，其生成地点不是在火焰面的下游，而是在火焰内部。它的生成机理至今还没有明确的结论。Bowman认为P—NO的产生，是由于氧原子浓度远超过氧分子离解的平衡浓度的缘故。Fenimore认为P—NO是在碳氢化合物燃料过浓燃烧时，先通过燃料产生的CH原子团撞击N2分子，生成CN类化合物，生成的中间产物N、CN、NCH等，再进一步被氧化而生成NO。通常，P—NO的生成量受温度影响不大，且比T—NO生成量小一个数量级。F—NO的生成：F—NO是以化合物形式存在于燃料中的氮原子，在燃烧过程中被氧化而生成的。燃料中的氮比空气中的氮更容易生成NO，其生成温度为600℃—700℃。气体燃料燃烧，由于其氮含量很低，燃烧过程所生成的燃料型NO很少，可以忽略不计。NO2的生成：NO2是由NO氧化而成，其过程按如下反应进行：NO十HO2=NO2+OH一般在预混火焰及扩散火焰的反应区或火焰面下游的低温区...