氮氧化物是大氣中主要的氣態(tài)污染物之一,包括多種化合物硫化氫檢測儀,如氧化亞氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。其中N2O3、N2O4、N2O5很不穩(wěn)定常溫下很容易轉(zhuǎn)化成NO和NO2。大氣中含量較高的氮氧化物主要包括N2O、NO和NO2。其中,NO和NO2是大氣中主要的氮氧化物。
自然界中的NOx主要來自雷電,森林草原火災(zāi),氧化大氣中的氮和土壤中微生物的消化作用,這些氮氧化物在大氣系統(tǒng)中均勻分散并參加在環(huán)境中的氮循環(huán)。人類活動產(chǎn)生的氮氧化物主要來源于燃燒過程,可分為固定源和移動源,是造成大氣污染的主要污染源之--。固定源指來自工業(yè)生產(chǎn)的燃料燃燒,還有部分來自硝酸生產(chǎn)、硝化過程、炸藥生產(chǎn)和金屬表面硝酸處理等過程的排放,移動源指交通運輸燃料燃燒的排放。根據(jù)美國環(huán)保局(EPA)文獻估計,人類產(chǎn)生的NOx有99%來自于燃燒固定源和移動源各占一半”。從燃燒系統(tǒng)排出的NOx有95%以上是NO,其余主要是NO。
燃燒過程中氮氧化物的產(chǎn)生機理
燃燒過程產(chǎn)生的NOx主要有NO和NO2,另外還有少里N2O,在煤的燃燒過程中,NOx的生成里與燃燒方式特別是燃燒溫度和過量空氣系數(shù)等密切相關(guān)。按生成機理分類氮氧化物,燃燒形成的NOx可分為燃料型、熱力型、快速型3種。
氮氧化物燃燒曲線
空氣污染
1.燃料型 NOx
燃料型氮氧化物是燃料中所含有的氮元素,在燃燒過程中與空氣中的氧結(jié)合后生成的氮氧化物。顯然燃料型氮氧化物與熱力型氮氧化物不同,它的氮元素來源于燃料氮氧化物,而不是空氣中的氮。
由于燃料在燃燒過程中與諸如燃料特性、燃料結(jié)構(gòu)、燃料中的氮受熱分解后在揮發(fā)分和炭中的比例、成分和分布等諸多因素有關(guān),而且大里的反應(yīng)過程還與燃燒條件如溫度和氧及各種成分的濃度等密切相關(guān),因此目前對燃料型氮氧化物的生成機理還沒有完全搞清楚s例如煤中的氮一般以氮原子的形態(tài)與各種碳?xì)浠衔锝Y(jié)合,形成環(huán)狀或鏈狀化合物。燃燒時,空氣中的氧與氮原子反應(yīng)生成NO,NO在大氣中被氧化為毒性更大的NO2這種燃料中NO2經(jīng)熱分解和氧化反應(yīng)而生成的成為燃料型NOx,煤燃燒產(chǎn)生的NOx 中,75%~95%是燃料型NOx。
2.熱力型NOx
熱力型NOx是指空氣中的N2與O2在高溫條件下反應(yīng)生成NOx。其生成機理是由捷里道維奇提出的故又被稱為捷里道維奇機理。溫度對熱力型NOx的生成具有決定性作用。隨著溫度的升高,熱力型的NO,生成速度迅速增大。以煤粉爐為例氮氧化物,在燃燒溫度為1350℃時汽油報警器,幾乎百分之百生成燃料型NOx,但是當(dāng)溫度升高至?xí)r1600℃時,熱力型NOx可占爐內(nèi)NOx總量的25%~35%。除了反應(yīng)溫度外,熱力型的NOx生成還與的N2濃度及停留時間有關(guān)。
3.快速型NOx
主要是指燃料中碳?xì)浠衔镌谌剂蠞舛容^高的區(qū)域燃燒時所產(chǎn)生的烴與燃燒空氣中的N2發(fā)生反應(yīng),形成的CH和HCN等化合物繼續(xù)被氧化而生成的NO,在燃煤鍋爐中,快速型NOx生成里很少。
除了上述關(guān)于3類NOx生成機理及各自特點之外,作為氮元素與氧元素結(jié)合的產(chǎn)物這3類氮氧化物還具有-些共同的特點,即3類氮氧化物的生成均與反應(yīng)時氧濃度關(guān)系密切,氧濃度的變化將直接影響氮氧化物的生成。
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