氣體氣體的主要成分是CH4，氣體氣體的燃燒反映了大氣中污染物的產(chǎn)生，主要分為兩大類(lèi)：CO和由于CH4燃燒不足而引起的不完全燃燒的氮化合物；另一類(lèi)是NOx。引起NOx的空氣污染物中，NO的成分在90%上下，而NCh的含量?jī)H為5%?10%24]。對(duì)催化反應(yīng)燃燒反映的污染物排放原理進(jìn)行科學(xué)研究，研究減少或抑制污染物產(chǎn)生和排放的方法。

　　2.3.1CO生成原則。

　　CO是正中間物質(zhì)，所有烴類(lèi)燃料中的氧原子進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的第一步都會(huì)產(chǎn)生COoCO，產(chǎn)生COoCO的原理如下：

　　RH-R-RO2-RCOTCO(2-1)

　　公式中，R為烴類(lèi)隨機(jī)官能團(tuán)。RCO通過(guò)氧化-還原反應(yīng)或空氣-氧化烴官能團(tuán)R的兩種方法生成COo。

　　傳統(tǒng)燃燒反應(yīng)中，甲烷分子中氧原子的離子鍵會(huì)與氧原子發(fā)生裂合，如果反應(yīng)中的co2不充分，就會(huì)產(chǎn)生大量的CO不完全燃燒物質(zhì)。由于CO是一種正中間物質(zhì)，因此不能抑制其生成，但是如果燃料燃燒足夠充分，CO可產(chǎn)生量就會(huì)減少。結(jié)果表明，在保證爐膛溫度足夠高，反應(yīng)速度足夠快，湍流度均勻，適宜的過(guò)剩氣體指數(shù)等條件下，co的生成量將大幅降低阿。

　　a)反映溫度。該窯爐的入口入口溫度一般在850℃以上。爐內(nèi)溫度越低，燃料越不能完全燃燒。高溫燃燒可以大大縮短燃燒時(shí)間，同時(shí)生成的物質(zhì)可以完全溶解，不能完全燃燒的物質(zhì)也會(huì)大大減少。然而，高爐爐膛溫度過(guò)高則說(shuō)明原料在爐壁上具有較高的耐高溫、耐熱性。要充分考慮到操作費(fèi)用，爐膛溫度應(yīng)在可控范圍之內(nèi)。

　?、娣磻?yīng)速度。反應(yīng)引起的煤煙在爐膛中的等待時(shí)間特別重要，煤煙的等待時(shí)間會(huì)立即影響到生成物燃燒水平，一般情況下，為了確保燃料完全溶解，操作煤煙的等待時(shí)間要高于2s。

　　(3)混雜紊亂程度。必須保證氧原子與CO充分接觸，接觸量應(yīng)為a??；旌贤牧鞫仁侵冈跔t內(nèi)各點(diǎn)溫度保持均勻時(shí)，燃料與空氣中氧原子的混合速率，當(dāng)混合湍流度達(dá)到水平均勻時(shí)，燃料燃燒更加充分。

　　四是產(chǎn)能過(guò)剩氣體指數(shù)。大氣中氧的濃度值會(huì)立即影響到燃料是否能完全燃燒以及正中間物質(zhì)的生成。保證爐內(nèi)適宜的空氣量，保證足夠的co2接觸燃料。高效操作不適合高爐過(guò)熱，否則會(huì)造成?發(fā)熱量大量被吸氣而不能入爐，從而降低爐內(nèi)溫度，危害爐內(nèi)工作效率。

　　產(chǎn)生2.3.2NOx的原因。

　　以NOx為核心的NOx類(lèi)型包括三種，分別是供熱NOx型、快速NOx型和燃料NOxo型，研究表明，NO在NOx燃燒所致NOxo類(lèi)中占了絕大多數(shù)陰性。圖2?4所示出氮氧化合物的生成與燃燒溫度的關(guān)系。

　　圖2-4氮氧化物與燃燒溫度的關(guān)系。

　　Fig.2-5計(jì)算機(jī)編程

　　(1)加熱型NOx。在高溫條件下，空氣中Ch分子結(jié)構(gòu)與N2分子結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成NO。供熱型NOx的生成原理在1964年由前蘇聯(lián)生物學(xué)家Zeldovich(Zeldovich)明確提出，當(dāng)溫度升高超過(guò)1500℃時(shí)，會(huì)產(chǎn)生下列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)阿：

　　O+N?-*NO+N(2-2)

　　n+qtNO+O(2-3)

　　形式(2-2)為核心反映，按此鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，反應(yīng)方程式如下：

　　N2+O2^2(2-4)

　　no^-O2^-no2(2-5)

　　這反映為放熱反應(yīng)，所以?燃料的燃燒溫度對(duì)生成NOx危害極大，溫度升高有利于提高?NOx的生成速率，降低溫度則抑制NOx的生成速率。從圖2?4中可以看出，當(dāng)燃燒溫度低于1500°C上下時(shí)，供熱型NOx生成很少；當(dāng)溫度高于1500°C上下時(shí)，大約每上升100°C，產(chǎn)生的供熱型NOx的速度就會(huì)提高?6?7倍，如果在燃燒室內(nèi)溫度分布不均勻，出現(xiàn)高溫的地方，就會(huì)產(chǎn)生更多的供熱型NOB。由于催化反應(yīng)燃燒的反應(yīng)溫度小于1500°C，所以?能合理抑制NOx供熱源的生成。

　　1)快速型NOx。指空氣中的N2與燃料中的烴類(lèi)離子團(tuán)(CH)反應(yīng)生成的CN類(lèi)物質(zhì)，以及與氧氣分子快速反應(yīng)生成的NOx，通常是貧氧和富燃料標(biāo)準(zhǔn)下的產(chǎn)物。CH、CH2、C2H和C類(lèi)離子團(tuán)燃燒時(shí)與空氣中的N2反應(yīng)生成HCN、CN等正中間物質(zhì)，這類(lèi)中間物質(zhì)非常不穩(wěn)定，與火苗中產(chǎn)生的O、OH等功能團(tuán)反應(yīng)生成NOx等氮氧化合物。如圖2?4所示，快速NOx產(chǎn)生的量并沒(méi)有隨著溫度變化而變化。催化劑的燃燒反映出一種低氧燃料，因此在?基礎(chǔ)上不產(chǎn)生快速NOx。

　　4)燃料型NOx。即含氮化合物的燃料在高溫條件下溶解后與co2融合產(chǎn)生NOx[71]o燃料型NOx，如圖2?4所示，當(dāng)溫度升高到600-700℃時(shí)，NOx的生成就會(huì)開(kāi)始，除此之外，生成NOx的整個(gè)過(guò)程也與燃料類(lèi)型、燃燒標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)。氣基中無(wú)氮化合物，因此在整個(gè)燃燒過(guò)程中不易產(chǎn)生燃料型NOx。