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

Лекции по коллоидной химии
...

Конструкции абсорберов
...

Свидетельство Никола Фламеля
(Существует несколько версий истории Никола Фламеля, рассказанной им самим. Они изложены у Уэйта в «Алхимиках сквозь века», у Кокрена в «Алхимии — заново открытой и восстановленной в правах» и у С ...