Реферат: Теория образования оксидов азота при горении - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Теория образования оксидов азота при горении

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 28 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Теория образования оксидов азота при горении. Условия образования оксидов при горении до сих пор не разработаны в достаточной мере и требуют глубокой проработки весьма сложной химической кинетики процесса в сочетании с д етальным изучением тепломассообмена и его влияния на кинетику. В 1960-70 гг. в большинстве публикаций в качестве основной модели образования NO приним алась “термическая” схема. Согласно этой схеме выход NO определяется реа кцией между атомом кислорода и молекулой азота. При этом количество атом арного кислорода определяется диссоциацией молекулы О2 . Эти процессы им еют очень большой энергетический барьер Е = 561 кДж/моль и, следовательно, оп ределяются температурой процесса. Однако исследования за последние 20 ле т показали: · образование NO в пламенах имеет ме сто не после окончания реакции горения, а не посредственно в зоне горени я и зависит от ряда других химических реакций в пламенах. При этом собств енно образование NO происходит не только в результате реакции атомарного кислорода с молекулой азота, но и в ряде других ; · образование О в пламенях происходит не только за счёт диссоциации О 2 , но и в ряде других реакций, концентрация атомарного кислорода в зоне го рения на 1-2 порядка выше равновесного, определяемого из условий диссоциа ции молекулярного кислорода и в пламенах углеводородов составляет 0,4-0,8% ; · максимальная температура в ядре з оны горения существенно ниже расчётной теоретической вследствие налич ия сверхравновесных концентраций промежуточных продуктов реакций и те плообменных процессов ; · зависимость выхода NO от температуры значительно слабее, чем это предполагалось ранее. К н астоящему времени приближенно до детальной разработки процесса можно отметить 3 основных группы источников образования оксида азота при горе нии, которые рассмотрим ниже. “Термические” оксиды азота. Условия протекания цепной реакции окисления атмосферного азота свобод ным кислородом при горении, формальная кинетика которой описывается ур авнением : , В результате ряда работ различных учённых было получено уравнение для р авновесного количества NO. Температура , К 300 700 800 1800 2500 Равно весная концентрация, [CNO], мг.м^3 0,00127 0,38 2,54 4700 31700 Та к же была разработана цепная схема окисления азота, в которой активную р оль играют свободные атомы кислорода и азота : При этом концентрация атомарного кислорода остается неизменной , а скорость процесса определяется реакцией 2 схемы. Энергетический барьер этой реакции складывается из двух с оставляющих : а) энергии, требующейся на образование одного атома кислорода (Е1); б) энергии активации реакции атома кислорода с молекулой азота (Е2); Таким образом, Е=Е1+Е2=494/2+314=516 кДж/моль. Так как энергия активация этой реакции очень высока, то она предопределя ет исключительно сильную зависимость скорости образования оксида азот а от температуры. Так же стоит отметить, что концентрация оксидов азота линейно увеличива ется с увеличением концентрации атомарного кислорода и экспоненциальн о с увеличением температуры. На основе имеющихся научных исследований были сформулированы методы п одавления образования “термических” NO путем снижения скорости реакции их образования : · снижение общего уровня температ ур в топке путем рециркуляции продуктов сгорания с Т<400 C, подачи пара и воды в зону горения и в дутьевой воздух ; · снижение максимальных локальных температур в топке путём усиленно й подачи газов рециркуляции, пара и воды в зоны максимальных температур ( впрыск воды, пара в отдельные зоны факела, подача газов рециркуляции по о си, усиленная подача газов рециркуляции в центральные горелки) ; · уменьшение максимальной темпера туры и содержания кислорода в зоне максимальных температур путем орган изации ступенчатого горения ; · уменьшение общего избытка окислителя в пределах, допустимых по условиям начала быстрого увеличения выхода продуктов неполного горени я С, СО, С20Н12. Об разование “быстрых” оксидов азота. Для получения равновесных концентраций NO при горении стехиометрическо й метановоздушной смеси требуется период времени около10^-2---10^-3 с, однако вре мя горения составляет 10^-4 с. Вместе с тем в углеводородных пламенах в отлич ие от пламен Н2 и СО непосредственно в зоне горения обнаруживается доста точно высокие концентрации NO. С. Фенимор на основание ряда реакций сделал предположение, что быстрое о бразование NO объясняется связыванием молекул азота радикалами СН и С2 в р еакциях с очень малыми энергетическими затратами: Так же многие учёные проводили опыты и соответствующие измерения по данному вопросу и благодаря им мо жно отметить , что быстрое образование оксида азота во фронте пламени - явление , органич ески связанное с горением и прис уще пламенам углеводородов и углесодержащих топлив . С точки зрения минимизации выхода NOx персп ективным топливом является водород , в пламена х которого образуется оксида азота на пор ядок меньше по сравнению с пламенами мета на и оксида углерода . Задача сниж е ния “быстрых” NOx пока не решена. Так же анализ работ, проведенные Н.А. Гуревичем, В.Г. Ляскорон ским, И.Я. Сигалом, позволяют сделать сделать следующие выводы. Быстрое окисление азота во фронте пламени является достоверным и надеж но установленным фактом. Явление хорошо воспроизводится в лабораторны х условиях независимо от разнообразия используемых для его наблюдения горелочных устройств и типов пламени. Наиболее характерными признаками быстрого окисления азота в пламенах служат : а) кратковременность процесса, в результате чего зона образования NO лока лизована на сравнительно небольшом участке фронта ламинарного пламени ; б) слабая зависимость выхода NO от температуры горения; в) сильная зависимость выхода NO от соотношения топливо-воздух ; “Быстрые” оксиды азота образуются непосредственно во фронте ламинарно го пламени, на участке, составляющем около 10% ширины фронта пламени. Приче м процесс образования начинается уже у передней границы фронта пламени в области температур около 1000 К. Наиболее вероятным механизмом образования “быстрых” NO является механи зм С. Фенимора с участием углеводородных радикалов, хотя дополнительная проверка его является необходимой. Образование “топливных” оксидов азота. Работы различных ученых показали, что азотсодержащие соединения, входя щие в состав топлив, также являются источником образования оксидов азот а, поступающих в атмосферу с продуктами сгорания. В России особое значение изучение механизма образования “топливных” о ксидов азота имеет в связи с проблемой сжигания Канско-Ачинских (Np=0,6-1,1%) и не которых других бурых углей. Сжигание их осуществляется при весьма низки х температурах (1600-1700) К, при которых выход “термических” NOx невелик, а выход “ топливных” NOx приобретает существенное значение (при 1600 К он может составл ять до 75% общего выхода NOx). Некоторые данные о содержание связанного азота в топлива, применяемых на территории бывшего СССР, приведены в следующих таблицах : (Содержание азота в углях некоторых месторождений). Месторождение Марка угля Nг, % Д онецкое Кузнецкое Кузнецкое Кузнецкое Нерюнгринское Экибастузское Печорское Березовское АШ Т 2СС ГЖ СС СС Д БЗ 0,8 2,1 1,9 2,2 1,0 1,2 2,7 0,95 (Со держание азота в жидком топливе, %) Топливо Nг,% Топочный мазут Сланцевое масло Моторное Дизельное Газотурбинное : лёгкое тяжелое 0,30-0,50 0,14-0,50 0,12-0,13 0,007-0,01 0,02-0,03 0,07-0,09 Топливные NOx образуются из азотосодержащих соединений топлива при продувании его горячим воздухом уже при темпера туре 900-1000 К. Во всяком случае при температурах 1000-1400 К на начальном участке фак ела, где происходит воспламенение и горение летучих, обнаруживается зна чительный выход NOx. Если бы всё количество азота, содержащегося в топливе, окислялось до NO, то только за счёт топливного азота могло бы образоваться при горении углей до 2-4 г/м^3, при горении мазута до 0,5-1,0 г/м^3. В действительных процессах лишь неко торая часть топливного азота переходит в оксиды азота. Азотосодержащие соединения в углях состоит из аминов, пептидов, аминокислот и др. При нагр еве угля в корне факела в зоне выхода летучих обнаруживаются пиридины, х инолины и другие смолистые вещества, аммиак. Значительная часть азотосо держащих соединений, однако, переходит не в эти соединения, а в более проч ные - нитриды и др. Однако поскольку для превращения топливного азота, вхо дящего в такие соединения, как пиридины, хинолины, нитробензол, нитроами ны, аммиак и некоторые другие, а также на образование NO, требуется меньшая энергия, чем энергия расщепления молекулы N2 , образование существенных к оличеств NO даже при сравнительно невысоких температурах (1300-1400 С) вполне воз можно. Параллельно описанной выше одной из теорий, проходили и другие изучения на основании которой были сделаны следующие выводы : Азотосодержащие соединения топлива при горении частично окисляются до NO , и влияние этого процесса на общее содержание оксида азота в продуктах сгорания должно быть учтено. Влияние топливных NOx на общий выброс оксида азота более существенно при н изких температурах процесса горения (Tmax<1800 K), например, при сжигании низкока чественных углей, особенно при сжигании топлива в кипящем слое, при горе нии мазута, антрацитов и других высокореакционных топлив в крупных топл ивосжигающих установках влияние топливных NOx меньше. Образование топливных оксидов азота происходит на начальном участке ф акела, в области образования “быстрых” NO и до образование “термических” NO. Степень перехода азотосодержащих соединений топлива в NO уменьшается с у величением концентрации азота в топливе. Однако абсолютный выход NO при б ольшем содержании азота топлива будет выше. Степень перехода азотосодержащих соединений топлива в NO быстро нараста ет с увеличением коэффициента избытка. Выход топливных NO сравнительно слабо (особенно по сравнению с термическ им NO) зависит от температуры процесса. Вид азотосодержащего соединения и содержание кислорода в топливе не ок азывают влияния на выход топливных NO. Из способов снижения образования “топливных” NOx наиболее подробно испыт аны методы ступенчатого сжигания топлива. Выводы . Выше было показано, что оксид азота может образоваться по трём известным механизмам : “термическому”, в результате диссоциации молекул на атомы и радикалы и п оследующего окисления молекул азота, он исходит из значительной зависи мости выхода NO от температуры, что качественно подтверждается исследова ниями на крупных промышленных установках ; “быстрому”, действующему в начале зоны горению, в основу которого положе ны реакции с участием радикалов СН, СН2, он определяет минимальный выход NO при горении газового топлива, слабо зависит от температуры и сильно от с труктуры молекулы топлива ; “топливному”, зависящему от содержания азота в топливе и избытка воздух а. Образование диоксида азота в процессах горения. В течении ряда лет существовало мнение, что оксиды азота образуются в пр оцессах горения в виде монооксида азота и лишь после выхода из дымовой т рубы доокисляются в диоксид. Однако при сжигании богатых смесей и при сж игании газовоздушных смесей, по составу близких к стехиометрическим , бы ло зафиксировано в предпламенной зоне до 14 мг/м^3 диоксида азота. Во фронте пламени существенных количеств NO2 обнаружить не удалось, что можно объяс нить разложением NO2 в ходе реакции : Так же не исключены и другие реакции разложения NO2. Образование NO начинается на расстоянии 1 мм от видимого фро нта пламени и достигает максимума во фронте пламени. Отношение NO2/NO уменьш ается с повышением температуры. Разложение NO2 происходит за период = 4*10^-3 с н а отрезке длинной 1 мм от начальной границы видимого фронта пламени. Зона разложения предпламенной NO2 во фронте пламени совпадает с зоной образов ания “быстрых” NO, т.е зоной интенсивного нарастания концентраций оксида азота. Эффект разложения NO2 в факеле известен и начинает использовать с це лью очистки газов, содержащих высокие концентрации NO2 (отходящие газы хим ической и других отраслей промышленности). Процесс доокисления NO в NO2 в пламенах молекулярным кислородом имеет высок ую энергию активации реакций и большое время реагирования, поэтому суще ственных количеств NO2 он дать не может. Из двух наиболее вероятных окислит елей NO в NO2 (атомарный кислород и пероксидный радикал - HO2 ) практически значе ние имеет лишь НО2. Доокисление NO в NO2 происходит за счёт реакции с пероксид ным радикалом и имеет место при сильном охлаждении пламен избыточным во здухом и водоохлаждаемыми поверхностями нагрева : “ Время жизни” НО 2 составляет от 10^-4 с до (2-3)*10^-2 с . Процесс окисления лимитируется тольк о количеством Н O2 , так как концентрация NO су щест венно выше , чем радикальность Н O2 . В области минимальных температур в зоне горения при содер жании NO в продуктах сгорания 100-120 мг/м^3 время реагирования не превышает 10^-4 с , т.е можно считать, что при наличии НO2 NO практически мгновенно переходит в NO2 и только недостаточное количество НO2 препятствует полному доокислению NO в NO2 . Всё количество пероксидного радикала, вынесенного из зоны горения в результате диффузионного процесса в предпламенную и послепламенную области, прореагирует с образованием NO2 . Критическая температура, ниже которой происходит образование NО2 в пламе нах, равна 977 К. Резкое охлаждение продуктов сгорания имеет место в частно сти, в малых отопительных котлах . Время, необходимое для достижения част ицей, находящейся во фронте пламени, наиболее удаленной экранной поверх ности, невелико и составляет 0,10-0,12 с, что создает благоприятные условия для образования пероксидных радикалов и способствует образованию значите льных количеств диоксида азота в продуктах сгорания топлива в отопител ьных котлах. С уменьшением мощности котла содержание NO2 в продуктах сгорания возраст ает, что объясняется рядом факторов, но прежде всего : а) большим коэффициентом избытка воздуха ; б) более интенсивным охлаждением зоны горения.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Фраза: "Много шумит, а сосать - не сосет", - может характеризовать не только пылесос.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Теория образования оксидов азота при горении", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru