工业炉窑之分级燃烧原理(3）

江苏凤谷节能科技有限公司  燃烧过程中NOx生成机理

1.热力型NOx生成的机理（泽尔道维奇机理）

热力型NOx是指空气中的N2在高温条件下氧化生成的氮氧化物，主要成分中一氧化氮NO为多。按照这一机理，空气中的氮气N2在高温下氧化，是通过如下一组不分支的链式反应进行的，生成速率如下式所示             

生成NO所需的活化能很大，通常氧原子与燃料中可燃成分之间的活化能较小，反应较快，因此，NO通常不在火焰面上生成，主要生成区域位于火焰下游高温区。

温度对热力型NOx的影响是非常明显的，当温度低于1800K时，热力型NOx生成量很少，当温度高于 1800K时，反应逐渐明显，而且随着温度的升高，NOx生成量急剧升高。从图中可以大致看出，温度在 1800K左右时，温度每升高l00K，反应速度将增大6一7倍。由于在实际燃烧过程中，燃烧室内温度分布通常是不均匀的，如果有局部的高温区域，则在这个区域会生成较多的NOx，它可能会对整个燃烧室内的NOx生成起到关键的作用。因此，在实际的燃烧器设计过程中应尽量避免局部高温区的形成。

过量空气系数对热力型NOx的影响也是非常明显的，热力型NOx生成量与氧浓度的平方根成正比，即氧浓度增大，在较高的温度下会使氧分子分解的氧原子浓度增加，从而使热力型NOx的生成量增加。但在实际燃烧过程中情况会更复杂一些，因为过量空气系数的增加一方面增加了氧浓度，另一方面也降低了火焰温度，从总体趋势上来看，随着过量空气系数的增加，NOx生成量先增加，到达一个极值后下降。

气体在高温区域的停留时间对热力型NOx生成也有影响，主要是因为Nox生成反应速度较慢，没有达到化学平衡所致。在其它条件不变的情况下，气体在高温区停留时间越长，NOx生成量就越大，直到达到化学平衡浓度。

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