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：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的含量僅為5%?10%24]。對催化反應(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)，所有烴類燃料中的氧原子進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的第一步都會產(chǎn)生COoCO，產(chǎn)生COoCO的原理如下：

　　RH-R-RO2-RCOTCO(2-1)

　　公式中，R為烴類隨機(jī)官能團(tuán)。RCO通過氧化-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與氧原子發(fā)生裂合，如果反應(yīng)中的co2不充分，就會產(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間，同時生成的物質(zhì)可以完全溶解，不能完全燃燒的物質(zhì)也會大大減少。然而，高爐爐膛溫度過高則說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間特別重要，煤煙的等待時間會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，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，燃料燃燒更加充分。

　　四是產(chǎn)能過剩氣體指數(shù)。大氣中氧的濃度值會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熱，否則會造成?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1500℃時，會產(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，供熱型NOx生成很少；當(dāng)溫度高于1500°C上下時，大約每上升100°C，產(chǎn)生的供熱型NOx的速度就會提高?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與燃料中的烴類離子團(tuán)(CH)反應(yīng)生成的CN類物質(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類離子團(tuán)燃燒時與空氣中的N2反應(yīng)生成HCN、CN等正中間物質(zhì)，這類中間物質(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，NOx的生成就會開始，除此之外，生成NOx的整個過程也與燃料類型、燃燒標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)。氣基中無氮化合物，因此在整個燃燒過程中不易產(chǎn)生燃料型NOx。