瞬時型NOx

瞬時型NOx又稱為快速型NOx，是在碳氫化合物燃料在燃料過濃時燃燒，燃料揮發物中碳氧化合物高溫分解生成的CH自由基和空氣中氣氣反應生成HCN和N，再進一步與氧氣作用以極快的速度生成。瞬時NOx在燃燒過程中的生成量很小，影響瞬時NOx生成的主要因素有空氣過量條件和燃燒溫度。

基本介紹

• 中文名：瞬時型NOx
• 外文名：Instantaneous NOx 
• 又稱：快速型NOx
• 機理：費尼莫機理
• 因素：氧氣濃度等
• 屬於：污染及防治

反應機理

瞬時型NOx中的氮的來源也是空氣中的氮，但它是遵循一條不同捷里多維奇機理的途徑而瞬時生成的。其生成機理十分複雜，通常認為瞬時型NOx是由燃燒過程中形成活躍的中間產物CH_i與空氣中的氮反應形成HCN、NH和N等，再進一步氧化而形成的。在煤的燃燒過程中，煤炭揮發份中的碳氫化合物在高溫條件下發生熱分解，生成活性很強的碳化氫自由基（CH·，CH₂·），這些活化的CH_i和空氣中的氮反應生成中間產物HCN、NH和N，隨後又進一步被氧化NO，實驗表明這個反應過程只需60ms，故稱為瞬時型NOx，這一機理是由費尼莫（Fenimore）發現的，所以又稱為費尼莫機理。

在碳氫化合物存在的條件下，空氣中的氮氣在燃燒過程中和碳氫離於團反應生成的NOx，它的生成量很少，往往可以忽略不計。實驗證實，這一機理在富燃料的碳氫化合物火焰中較為重要。有關碳氫化合物碎片與NO的反應很多，其中以下面2個反應最為重要：

在煤粉燃燒過程中瞬時型NOx生成量很小，大致在（10~100）×10^-6，且和溫度的關係不大。對燃燒設備而言，瞬時型NOx與熱力型NOx和燃料型NOx相比，其生成量要少得多，一般在總NOx生成量的5%以下。但隨著NOx排放標準的日益嚴格，對於某些碳氫化合物氣體燃料的燃燒，瞬時型NOx的生成也應該得到重視。

來源分析

燃燒生成的NOx主要有三種：熱力型NOx、燃料型NOx及瞬時型NOx。在陶瓷行業中，由於原料的特殊性，還可能產生物料NOx。當陶瓷窯爐燒成溫度T>1300℃時，會大量生成熱力型NOx，而當燒成溫度T<1200℃時，則產生的熱力型NOx較少；該窯爐生產線使用的燃料為焦爐煤氣，其成分中N₂的比例為：4%~11%，不含其它有機氮化物，不會生成燃料型NOx；焦爐煤氣中含CH₄（22%~27%）、C₂H₄（1%~4%）等碳氫化合物，且煤氣中氫含量高達52%~57%，燃燒速度快，火焰較短，容易引起高溫富燃，在此條件下碳氫化合物與N₂會反應生成瞬時型NOx。

此外物料中釉面中含氮化合物在加熱過程中也會產生NOx，但釉料成分複雜，其污染物排放量受其成分含量及熱穩定性影響，還有待考究。

結合以上分析，可判定該生產線窯爐中NOx主要以瞬時型為主，熱力型、物料型次之，燃料型幾乎沒有，瞬時型NOx濃度高低跟焦爐煤氣中含N量成正比例關係，煤氣中N₂越高，煙氣中NOx濃度越高，反之也成立。

影響因素

天然氣燃燒

天然氣燃燒時,不論預混程度是如何，隨著天然氣流量的增加,NOx排放量是增加的。在其他條件不變時,增加天然氣流量並相應增加空氣量將會使燃燒區域的溫度略有提高，而隨著溫度的提高熱力型NOx會有所提升,但瞬時型NOx隨流量提高會略有提高但變化不大,這是因為瞬時型NOx受溫度變化影響較小。

氧氣濃度

隨著氧氣濃度的提高，瞬時型NOx的生成量是增加的,但相比於熱力型NOx,瞬時型NOx生成量的增加幅度比較小,故氧氣濃度提高導致的NOx的排放量的增加主要是由於熱力型NOx的增加,瞬時型NOx增加較少。

環境溫度

環境溫度提高而導致NOx排放增加，在這個過程中起著主導作用的是熱力型NOx，而瞬時型NOx在環境溫度提高時變化較小。瞬時型NOx的生成量隨預混度的提高而降低,這一趨勢同樣不受環境溫度的變化而受影響，隨著環境溫度的提高,瞬時型NOx的生成量幾乎不變。