3. Теория образование nOx при сжигании органического топлива
Оксиды азота состоят из суммы оксида и диоксида азота. При поступлении в атм-ру NO в течение неск-х часов в рез-те фотохимического взаим-я переходит в NO2. В завис-ти от первоисточников образ-я в топках котлов оксиды азота разделяют:
1).Термальные оксиды азота. Основные положения термической теории:
1. Образование NO происходит за фронтом пламени в зоне высоких температур по цепному механизму, формальная кинетика которого хорошо описывается уравнением:
кДж.
Инициирующей реакцией будет реакция диссоциации свободного кислорода
кДж/моль.
Первая реакция определяет скорость образования NO в зависимости от концентрации атомарного кислорода.
2. Выход NO определяется максимальной температурой горения и конц-ми азота и кислорода в зоне реагирования.
3. Концентрация образовавшегося N0 не превышает равновесную при максим-ой темп-ре в зоне реагирования.
4. При наличии свободного кислорода (а>1) выход N0 определяется макс-ой температурой в зоне реакции, при недостатке (а<1) - кинетикой разложения N0, т. е. скоростью охлаждения продуктов сгорания (закалкой).
5. При сжигании углеводородных или влажных топлив в процессе реакций горения образуется гидроксильный радикал, который участвует в образовании оксида азота.
2).Топливные оксиды азота образуются ч/з азотсодержащие соединения, которые присутствуют в жидких топливах. Содержание химически связанного азота в сырой нефти до 0,65 %, в мазуте - до 1,4 %, в бензине -до 0,07 %.
Азот в топливе в основном входит в состав соединений, легко распадающихся при нагревании и активно вступающих в реакцию с кислородом. На основании результатов исследований можно сделать ряд практических выводов:
- конверсия азота топлива в NO происходит во фронте пламени при скорости, соизмеримой со скоростью реакций горения;
- степень конверсии уменьшается с увеличением концентрации азота топлива с 20-80 % при NP<0,1 % до 10-20 % при NP=0,1 +1,6%.
- конверсия слабо зависит от температуры пламени;
- конверсия не зависит от вида азотсодержащего соединения, а определяется содержанием в нем азота;
- конверсия увеличивается с увеличением коэффициента избытка воздуха;
- доля топливного NO в суммарном выходе оксидов азота будет тем больше, чем ниже тепловые напряжения и температура в топке.
3). Фронтальные оксиды азота имеют место при сжигании всех видов топлива. Химически индуцированный механизм синтеза NO близок по своему характеру к механизму топливного NO, который происходит с участием промежуточных продуктов и радикалов во фронте пламени. Скорости протекания реакций сопоставимы со скоростями горения.
Основные закономерности механизма образования фронтальных NO следующие:
- фронтальные NO образуются в зоне, характеризующей фронт пламени;
- время образования NO соизмеримо со временем реакции горения;
- образование фронтальных NO слабо зависит от температуры и в основном определяется избытком воздуха;
- в суммарном выходе оксидов азота в условиях, характерных для топок отопительных котлов малой мощности, доля фронтальных NO незначительна и будет уменьшаться с увеличением тепловой мощности котлов и температур в топке.