Образование “топливных” оксидов азота.
Статьи / Теория образования оксидов азота при горении / Образование “топливных” оксидов азота.

Работы различных ученых показали, что азотсодержащие соединения, входящие в состав топлив, также являются источником образования оксидов азота, поступающих в атмосферу с продуктами сгорания.

В России особое значение изучение механизма образования “топливных” оксидов азота имеет в связи с проблемой сжигания Канско-Ачинских (Np=0,6-1,1%) и некоторых других бурых углей. Сжигание их осуществляется при весьма низких температурах (1600-1700) К, при которых выход “термических” NOx невелик, а выход “топливных” NOx приобретает существенное значение (при 1600 К он может составлять до 75% общего выхода NOx). Некоторые данные о содержание связанного азота в топлива, применяемых на территории бывшего СССР, приведены в следующих таблицах :

(Содержание азота в углях некоторых месторождений).

Месторождение

Марка угля

Nг, %

Донецкое

Кузнецкое

Кузнецкое

Кузнецкое

Нерюнгринское

Экибастузское

Печорское

Березовское

АШ

Т

2СС

ГЖ

СС

СС

Д

БЗ

0,8

2,1

1,9

2,2

1,0

1,2

2,7

0,95

(Содержание азота в жидком топливе, %)

Топливо

Nг,%

Топочный мазут

Сланцевое масло

Моторное

Дизельное

Газотурбинное :

лёгкое

тяжелое

0,30-0,50

0,14-0,50

0,12-0,13

0,007-0,01

0,02-0,03

0,07-0,09

Топливные NOx образуются из азотосодержащих соединений топлива при продувании его горячим воздухом уже при температуре 900-1000 К. Во всяком случае при температурах 1000-1400 К на начальном участке факела, где происходит воспламенение и горение летучих, обнаруживается значительный выход NOx.

Если бы всё количество азота, содержащегося в топливе, окислялось до NO, то только за счёт топливного азота могло бы образоваться при горении углей до 2-4 г/м^3, при горении мазута до 0,5-1,0 г/м^3. В действительных процессах лишь некоторая часть топливного азота переходит в оксиды азота. Азотосодержащие соединения в углях состоит из аминов, пептидов, аминокислот и др. При нагреве угля в корне факела в зоне выхода летучих обнаруживаются пиридины, хинолины и другие смолистые вещества, аммиак. Значительная часть азотосодержащих соединений, однако, переходит не в эти соединения, а в более прочные - нитриды и др. Однако поскольку для превращения топливного азота, входящего в такие соединения, как пиридины, хинолины, нитробензол, нитроамины, аммиак и некоторые другие, а также на образование NO, требуется меньшая энергия, чем энергия расщепления молекулы N2 , образование существенных количеств NO даже при сравнительно невысоких температурах (1300-1400 С) вполне возможно.

Параллельно описанной выше одной из теорий, проходили и другие изучения на основании которой были сделаны следующие выводы :

Азотосодержащие соединения топлива при горении частично окисляются до NO , и влияние этого процесса на общее содержание оксида азота в продуктах сгорания должно быть учтено.

Влияние топливных NOx на общий выброс оксида азота более существенно при низких температурах процесса горения (Tmax<1800 K), например, при сжигании низкокачественных углей, особенно при сжигании топлива в кипящем слое, при горении мазута, антрацитов и других высокореакционных топлив в крупных топливосжигающих установках влияние топливных NOx меньше.

Образование топливных оксидов азота происходит на начальном участке факела, в области образования “быстрых” NO и до образование “термических” NO.

Степень перехода азотосодержащих соединений топлива в NO уменьшается с увеличением концентрации азота в топливе. Однако абсолютный выход NO при большем содержании азота топлива будет выше.

Степень перехода азотосодержащих соединений топлива в NO быстро нарастает с увеличением коэффициента избытка.

Выход топливных NO сравнительно слабо (особенно по сравнению с термическим NO) зависит от температуры процесса.

Вид азотосодержащего соединения и содержание кислорода в топливе не оказывают влияния на выход топливных NO.

Из способов снижения образования “топливных” NOx наиболее подробно испытаны методы ступенчатого сжигания топлива.

Смотрите также

Проблемы государственного регулирования нефтяного комплекса России в условиях рынка
...

Инновационный путь развития технологии создания новых лекарственных средств
После распада СССР и государственного экономического кризиса 1998 года химико-фармацевтическая промышленность пришла в упадок. На данный момент объем продаж импортных готовых лекарственных с ...

Учёные создали золотой алюминий и синее серебро
Физики из института оптики Университета Рочестера поменяли стандартный серебристый цвет алюминия на золотой, потом на голубой, а затем на серый. Впоследствии оказалось, что не только этот металл спосо ...