HCN途径

当燃料结合氮以吡咯或吡啶类化合物的形式存在时,形成HCN;该化合物也在一定程度上是通过CH自由基与分子氮(提示NO)反应生成的。火焰体系中的连续反应非常复杂,如图9.3所示。

N2O主要由NCO自由基与NO反应形成:

在较小程度上,反应:

来自Hcn化学途径的草酰胺

图9.3燃料结合氮生成NO和N2O以及CH + N2反应生成促NO过程中最重要的反应方案

来源:继Becker et al (2000a)之后

图9.3燃料结合氮生成NO和N2O以及CH + N2反应生成促NO过程中最重要的反应方案

来源:继Becker et al (2000a)之后

然而,氧化亚氮的形成被氢自由基的快速破坏所抵消,根据反应:

Kilpinen和Hupa(1991)的计算表明,N2O浓度随着温度的升高而降低。1200K以上,NCO自由基几乎完全转化为NO,而与降低温度通过NCO自由基生成N2O增加。

从N2O形成和破坏反应之间的竞争来看,任何条件的变化都可以大幅降低N2O形成区的氢原子浓度,从而增加气相N2O的排放。例如:(1)降低气相燃烧温度,这可能是流化床燃烧室N2O排放量较高的部分原因;(2)空气或燃料分段,即二次空气或空气/燃料引入低温燃烧区。出于同样的原因,当氨、尿素或其他胺或氰化物注入燃烧器时,特别是在相对较低的温度下,N2O的排放量应该会增加。

综上所述,在以下情况下,气相燃烧可产生不可忽略的N2O排放:

•产生混合物的不均匀性;

•氧化区温度低;

•氧气浓度增加。

除了气相化学,N2O还可以在燃烧过程中通过多相反应形成或破坏,这里的多相反应定义为发生在气态反应物和固体反应物之间的反应,或发生在气/固界面上的两个气态反应物之间的反应,其中固体可以发挥催化剂的作用。

就氧化亚氮的形成和破坏而言,已确定并至少部分描述了下列非均相反应机制:

•在燃烧过程中发生的反应:

•N2O在炭和煤烟结合的碳原子上的还原;

•由碳束缚的氮原子形成N2O。

•在燃烧产物催化后处理过程中发生的反应:

选择性催化还原(SCR)过程中N2O的形成/破坏°;

•通过三效催化剂在发动机排气中减少NO时形成/破坏N2O。

继续阅读:飞机排放的一氧化二氮

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