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(2)瞬发型NOX
瞬发型NOX的生成,主要是燃料在过剩空气系数小于1的情况下过浓燃烧,碳氢化合物燃料由于含碳自由基的存在,在低温火焰中产生。燃料挥发物中碳氢化合物分解产生CH类化合物自由基原子团,撞击空气中的N2分子,反应生成HCN和N,再进一步和氧气作用以极快的速度生成NOX,其生成时间仅需要60ms;而且主要在火焰面内生成。瞬发NOX在燃烧过程中生成量很小,影响NOX生成的主要因素是空气过量条件和燃烧温度。
通常在不含N的碳氢燃料低温燃烧时,才重点考虑瞬发NO的生成。此外,在喷煤管火焰前端的较低温度环境下也生成一些瞬发型NOX。
(3)燃料型NOX
①形成因素:燃料型NOX是由燃料中的氮化合物在燃烧时氧化而成,主要在燃料燃烧初始阶段形成。它在煤粉燃烧产物中占60%以上。燃料中的氮化物受热分解,并被氧化生成NOX,所以称之为燃料型NOX。影响燃料型NOX生成的因素较多,温度、氧含量、反应时间、煤粉的物理和化学特性等,都影响燃料型NOX的生成。
燃料型NOX较热力型更易于生成。燃料中氮化物的热分解温度低于煤粉燃烧温度,在600~800℃时就会生成燃料型NOX。在燃料型NOX生成过程中,首先是含氮有机物热裂解产生N、CN、HCN等中间产物基团,然后再化合成NOX。在一般的燃烧过程中,燃料中的N受热分解随之释放,大量转化为中间产物HCN和NH3,随后氧化成NOX。
②挥发份N生成的NOX:由于煤的燃烧过程由挥发份燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成。故燃料型NOX的形成也有燃煤挥发份中气相氮的氧化和焦炭中剩余氮的氧化两部分组成。其中挥发份NOX占燃料型NOX的大部分。燃料的挥发份增加,NOX的转换量就增大。当煤热解脱去挥发份时,煤挥发份中的N,一部分以胺类(RNH、NH3)、氰类(RCN、HCN)等形式随挥发份析出。析出N占煤中N的比例随煤种和热解温度不同而不同,其最主要的化合物是HCN和NH3。燃料中的N向NOX转化与周围的氧含量关系很大,挥发份中NOX的转化率随着氧浓度的平方增加。在富燃料缺氧状态下,析出的N、C、H在与氧气化合时氧含量不足,由于N与氧的反应所需要的活化能较C、H高,因此,与氧结合量较少,生成的NOX含量也较少。当挥发份在氧化气氛尤其是强氧化气氛下燃烧,燃料中的N倾向于向NO转化,在强还原气氛下,其倾向于向N2转化。在a<1时,NOX生成量急剧降低。如果在主燃烧区延迟煤粉与氧气的混合,造成燃烧中心缺氧,氧被燃料中的可燃成分消耗尽,破坏了氮与氧反应的物质条件。可使绝大部分挥发份氮和部分焦碳N转化为N2。在实际生产中,燃烧过程大多数是在氧化气氛中进行的,但鉴于反应和燃烧流场的复杂性,挥发份N不可能全部转化为NO,即使在强还原气氛中,也不可能全部转化为N2。实际转化程度,取决于反应温度、氧含量、反应时间及煤的特性。
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