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1. 热力型NOx(Thermal NOx)
生成机理:高温下,空气中的氮气(N?)和氧气(O?)通过 反应 生成
温度影响:
临界温度:当燃烧温度超过 1300°C 时,热力型NOx生成显著增加。
- 指数增长:温度每升高 50-100°C,NOx生成速率可能呈指数级增长(如从1400°C升至1500°C时,NOx浓度可能翻倍)。
- 氧浓度:高温下氧气充足时(如富氧燃烧),NOx生成进一步加剧。
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2. 燃料型NOx(Fuel NOx)
-生成机理:燃料中含氮化合物(如煤、重油)在燃烧时释放氮元素,与氧气反应生成NOx。
-温度影响:
中温主导:燃料型NOx主要在 800-1200°C 范围内生成。
温度敏感性:温度过高(>1200°C)可能导致部分已生成的NOx被还原(如通过CO或碳烟),反而降低浓度。
3. 快速型NOx(Prompt NOx)
-生成机理:碳氢燃料燃烧时,火焰锋面附近自由基(如CH、C?)与N?快速反应生成NOx。
-温度影响:
低温生成:主要在 600-800°C 的低温火焰中生成,但总量较少(通常占NOx总排放的5%以下)。
4. 温度对NOx生成的综合影响
高温促进热力型NOx:例如燃气轮机、内燃机等高温度燃烧设备中,热力型NOx占主导。
中温促进燃料型NOx:燃煤锅炉等中温燃烧场景下,燃料型NOx为主要来源。
-低温影响有限:低温燃烧(如家用燃气灶)通常NOx排放较低。
5. 控制NOx的温度管理策略
- 降低燃烧温度:
烟气再循环(EGR):引入低温废气稀释氧气,降低火焰温度。
分级燃烧:分阶段供氧,避免局部高温。
选择性非催化还原(SNCR):在800-1100°C区间内喷入氨或尿素,直接还原NOx。
燃烧器设计优化:如低氮燃烧器通过控制混合速度抑制高温区形成。
6. 实际应用中的温度阈值
-燃气轮机:燃烧室温度 >1400°C时,热力型NOx占排放量的80%以上。
-柴油发动机:缸内峰值温度 >1800K时,NOx排放显著增加。
-燃煤锅炉:炉膛温度控制在1200°C以下,可减少燃料型NOx生成。
温度与NOx生成呈非线性关系,高温(>1300°C)显著促进热力型NOx,而中温(800-1200°C)对燃料型NOx影响较大。通过控制燃烧温度、优化氧浓度和采用后处理技术,可有效降低NOx排放。
来源:公众号“烧锅炉的孩子”
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