氮氧化物（NOx）的主要分类及其生成原理

氮氧化物（NOx）的主要分类及其生成原理

氮氧化物（NOx）是燃烧过程中产生的一类重要污染物，其生成机理复杂，对环境和人体健康都有重要影响。本文将详细介绍NOx的三种主要分类及其生成原理，帮助读者更好地理解这一重要环境问题。

热力型NOx

热力型NOx的生成主要发生在燃烧过程中，助燃空气中的氮气在高温火焰下经氧化生成。这种类型的NOx主要在温度高于1800K的区域生成。温度、过剩空气系数和高温区停留时间都会影响热力型NOx的生成。

• 温度：温度是热力型NOx生成的最主要影响因素，1800K是关键的温度分界点。
• 过剩空气系数：其对热力型NOx生成的影响较为复杂。当过剩空气系数变大时，氧气浓度变大，促进化学反应平衡移动，使NOx的生成量增加；与此同时，随过剩空气系数变大，生成烟气量也变大，降低了燃烧温度，从而降低生成速率。
• 高温区停留时间：一般情况下，反应在高温区的停留时间越长，NOx的生成量越大。

快速型NOx

快速型NOx的生成机理较为复杂，氮元素同样来自于燃烧中的空气。在燃烧过程中，碳氢化合物能够分解出大量的CH、CH2和C2等基团，这些基团能够破坏氮气的分子键。在高温条件下，分解出的CH自由基与空气中的N2反应生成HCN、NH、N等中间产物，这些产物能与火焰中的O和OH原子基团反应生成NO，其中HCN是快速型NOx生成最重要的中间产物。

快速型NOx的生成主要受以下因素影响：

• 过剩空气系数：在一定温度下，随过剩空气系数变大，NOx生成量先变大后减小，会出现峰值。
• 炉膛压力
• 燃烧区内N浓度：而温度对其几乎无影响。

燃料型NOx

燃料型NOx是由燃料中所含有的氮元素在燃烧时形成的。燃料中的含氮有机化合物通过热裂解，生成CN、HCN及NH等中间产物，进一步氧化生成NOx。

• 温度：对燃料型NOx的生成影响并不明显，因为燃料含氮化合物的热解所需温度不高，约为600℃-800℃时就能生成燃料型NOx。
• 过剩空气系数：对燃料型NOx的生成影响很大。当过量空气系数a>1时，燃料NO生成量基本保持不变；当过剩空气系数a<1时，转化率会很快下降。