Теория освіти окислів азоту в котельних установках середньої мощности

Теорія освіти оксидів азоту при горении.

Условия освіти оксидів при горінні досі не розроблено у достатній мірі і вимагають глибокого опрацювання дуже складним хімічної кінетики процесу у поєднані із детальним вивченням тепломассообмена та її впливу кінетику. У 1960;70 рр. переважно публікацій як основний моделі освіти NO приймалася «термічна» схема. Відповідно до таку схему вихід NO визначається реакцією між атомом кисню і молекулою азоту. У цьому кількість атомарної кисню визначається дисоціацією молекули О2. Ці відбуваються дуже великі енергетичний бар'єр Є = 561 кДж/моль і, отже, визначаються температурою процесу. Проте дослідження за последнии 20 років показали:

1) освіту NO в пламенах має місце не по закінченні реакції горіння, а чи не посередньо у зоні горіння і від створення низки інших хімічних реакцій в пламенах. У цьому власне освіту NO відбувається внаслідок реакції атомарної кисню з молекулою азоту, а й у ряд інших ;

2) освіту Про в пламенах відбувається рахунок дисоціації О2, а й у ряд інших реакцій, концентрація атомарної кисню у зоні горіння на 1−2 порядки вища рівноважного, що визначається з умов дисоціації молекулярного кисню й у пламенах вуглеводнів становить 0,4−0,8% ;

3) максимальна температура в ядрі зони горіння істотно нижчий расчётной теоретичної внаслідок наявності сверхравновесных концентрацій проміжних продуктів реакцій і теплообмінних процесів; 4) залежність виходу NO від температури значно слабше, чому це передбачалося раніше. На цей час наближено до детальної розробки процесу можна відзначити 3 основних групи джерел освіти оксиду азоту при горінні, які розглянемо ниже.

«Термічні» оксиди азота.

Условия перебігу ланцюгову реакцію окислення атмосферного азоту вільним киснем при горінні, формальна кінетика якої описується рівнянням :

[pic],.

В результаті низки робіт різних учённых отримали рівняння для рівноважного кількості NO.

[pic].

|Температура, До |300 |700 |800 |1800 |2500 | |Рівноважна |0,127 |0,38 |2,54 |4700 |31 700 | |концентрація, [CNO], | | | | | | |мг.м³ | | | | | |.

Так була і розроблена ланцюгова схема окислення азоту, у якій активну роль грають вільні атоми кисню та азоту: [pic].

При цьому концентрація атомарної кисню залишається незмінною, а швидкість процесу визначається реакцією 2 схеми. Енергетичний бар'єр цієї реакції складається з цих двох складових: а) енергії, потрібну освіту одного атома кисню (Е1); б) енергії активації реакції атома кисню з молекулою азоту (Е2); Таким образом,.

Е=Е1+Е2=494/2+314=516 кДж/моль.

Так як енергія активація цієї реакції дуже високий, вона визначає виключно сильну залежність швидкості освіти оксиду азоту від температури. Також слід зазначити, що концентрація оксидів азоту лінійно збільшується зі збільшенням концентрації атомарної кисню і експоненціально з збільшенням температуры.

На основі наявних наукових досліджень про було сформульовано методи придушення освіти «термічних» NO за допомогою зниження швидкості реакції їх освіти: зниження рівня температурах топці шляхом рециркуляції продуктів згоряння з Т.