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燃料型NOx

由燃料N转化而成的燃料

燃烧生成的 NOx主要由燃料N转化而成 ，称燃料型 NOx，其中NO占90%以上，只有少量的NO2。燃料型NOx是人为排放NOx的一个重要组成部分。影响燃料型NOx的生成和破坏的因素很多，除了和过量空气系数有关外，还和煤种特性、燃烧温度等有关。

生成机理
煤炭中的N以氮原子的状态与各种碳氢化合物结合成氮的环状化合物或链状化合物，如喹啉（C5H5N）和芳香胺（C6H5NH2）等。煤中氮有机物的C－N结合键能[(25.3～63)×107J/mol]比空气中氮分子的N≡N键能（94.5×107J/mol）小得多，在燃烧时很容易分解出来。因此，从氮氧化物生成的角度看，氧更容易首先破坏C－N键与氮原子生成NO。
燃料型NOx的生成机理非常复杂，虽然多年来世界各国许多学者为了弄清其生成和破坏的机理已进行了大量的理论和试验研究工作，但是对这一问题至今仍不是完全清楚。这是因为燃料型NOx的生成和破坏过程不仅和煤种特性、煤的结构、燃料中的氮受热分解后在挥发分和焦炭的比例、成分和分布有关，而且大量的反应过程还和燃烧条件如温度和氧及各种成分的浓度等密切相关。总结近年来的研究工作，燃料型NOx的生成机理，大致有以下规律。
影响因素
燃料型NOx是由燃料中氮化合物在燃烧中氧化而成，由于燃料中氮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，它在煤粉燃烧NOx产物中占60-80%。由于煤的燃烧过程由挥发分燃烧和焦炭燃烧两个阶段组成，故燃料型NOx的形成也由气相氮的氧化（挥发分）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）两部分组成，其中挥发分NOx占燃料型NOx大部分。
影响燃料型NOx生成的因素有燃料的含氮量、燃料的挥发分含量、燃烧过程温度，着火阶段氧浓度等。燃料的挥发分增加NOx转换量就增大，挥发分NOx转化率随氧浓度的平方增加；火焰温度越高NOx转换量就越大。
根据其影响因素，控制燃料型NOx生成的途径主要有：
（1）含N量低的燃料；
（2）过浓燃料；
（3）燃料与空气的混合。
控制措施
从燃料型NOx的生成和破坏机理可知，为了减少燃料型NOx，不仅要尽可能地抑制NOx的生成，而且对已生成的NOx，则要创造条件尽可能地促使NOx的破坏和还原。在常规燃煤设备的燃烧温度1200～1500℃的条件下，燃料N的70%～90%会转化成挥发分N。研究表明，在α>1的贫燃料燃烧时，57%～61%的燃料型NOx是来自挥发分N。而在α<1的富燃料燃烧时，由挥发分N生成的NOx会大大地减少。因此，利用挥发分N转化为NO时对当地空气/燃料比十分敏感这一特点，在煤燃烧过程地一定阶段和一定区域，设法建立α<1的富燃料区，使燃料氮在其中尽可能多地转化成挥发分N，从而在还原性气氛地条件下促使燃料氮转变为分子氮（N2）。
对于已生成的NOx，则可根据NOx的破坏和还原机理，利用某种燃料作为还原剂，喷入炉膛的某一合适部位以还原燃烧产物中的NOx。由此发展了NO再燃烧或燃料分级燃烧的低NOx燃烧技术。
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