[科普中国]-快速型氮氧化物

快速型氮氧化物是在CH1原子团较多、氧气浓度相对较低的富燃料燃烧时产生，是空气中的氮与燃料中的碳氯离子在空气过量系数小于1.0时燃烧反应而生成的氮氧化物。快速速型氮氧化物的生成对温度的依赖性很弱。在电厂的燃煤锅炉中，快速型氮氧化物生成量一般是总氮氧化物的5%以下。1

氮氧化物分类在发电厂锅炉的煤粉燃烧过程中，根据氮氧化物的形成途径可以将其分成三种类型,即即热力型氮氧化物、燃料型氮氧化物和快速型氮氧化物。2

（1）热力型氮氧化物

在高温环境下，当炉温达到1500℃以上时，空气中的氮气会和氧气发生化学反应生成的氮氧化物，称为热力型氮氧化物，其生成量占氮氧化物生成总量的15%~25%之间。

影响热力型氮氧化物生成的主要因素是温度，根据 Rowman提出的氮氧化物生成速率表达式，热力型氮氧化物生成速率和温度呈指数函数关系。炉内氧量和烟气在高温区的停留时间也是影响热力型氮氧化物生成的重要因素。

（2）燃料型氮氧化物

燃料型氮氧化物指燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而成，是燃煤锅炉氮氧化物的主要来源，约占氮氧化物生成总量的80%~-909%。燃燃料型氮氧化物的生成机理很复杂，既受燃烧温度、炉内氧量、挥发分、煤煤的含氮量、固定碳与挥发分含量之比等因素影响，同田时也受燃烧工况、燃烧过程中的燃料与空气混合条件和氧浓度分布状况等因素影响。

（3）快速型氮氧化物

由空气中的N2与燃料中的碳氢离子团(CH等)反应产生。有研究表明，碳氢燃料燃烧时会产生CH、CH2、C2H和C等基团，这些基团与空气中的N2反应生成HCN、CN等中间产物，这些中间产物再与火焰中形成的O、OH等基团反应形成氮氧化物。快速型氮氧化物只有在富燃的情况下（碳氢化合物CH较多，氧浓度相对较低）发生，其生成量一般占氮氧化物生成总量的5%以下。

氮氧化物对环境的影响燃煤电厂产生的氮氧化物形成光化学烟雾体视觉器官和呼吸道有强烈刺激。氮氧化物能与二氧化硫和粉尘作用形成硝酸或硝酸盐气溶胶，并且能形成硝酸型酸雨;氮氧化物进入平流层，被平流层中的臭氧氧化，臭氧因此被消耗而造成臭氧层变薄，使臭氧层失去对紫外线的屏蔽吸收作用，对地面动植物都造成严重伤害。氮氧化物中的一氧化二氮(N2O)同时还是温室气体，能加剧温室效应。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所