Азотсодержащие соединения в твердых топливах состоят из аминов, пептидов, аминокислот, производных мочевины и карбозольных структур. Азот в жидком топливе содержится в основном в гетероциклических органических соединениях ароматического класса, а также в составе карбоидов и карбенов — твердых продуктов полимеризации и конденсации асфальтово-смолистых веществ.
2.2. Поведение азота при подготовке топлива к сжиганию
Физические методы подготовки топлива к сжиганию — дробление и размол твердого топлива, подогрев жидкого топлива не затрагивают их органической структуры и поэтому не влияют на содержание азота в топливе. Разрушение азотсодержащих соединений органической массы топлива возможно лишь при высокотемпературной его подготовке к сжиганию— газификации, пиролизе, отчасти при термическом растворении минеральных компонентов топлива, проводимом с целью его обогащения и снижения содержания серы.
При газификации практически весь азот переходит в газ в основном в форме молекулярного азота, и лишь незначительная его часть может образовывать другие газообразные соединения, например аммиак. При пиролизе происходит диспропорционирование азота топлива между твердыми, жидкими и газообразными продуктами процесса. Содержание азота в этих продуктах зависит в основном от температуры, при которой происходит пиролитический процесс.
При пиролизе твердого топлива образуется ряд азотсодержащих соединений, переходящих в газообразную фазу (N2, NH3, HCN),. и жидкие продукты: амины, гетероциклические и другие соединения. В летучих продуктах пиролиза обнаруживаются пиридины, хинолины, аммиак. При конденсации парообразной части летучих веществ часть азотсодержащих соединений переходит в смолопродукты, часть растворяется в пирогенетической влаге. Часть азота топлива при пиролизе остается в структуре полукокса или кокса. С повышением температуры пиролиза доля азота, остающаяся в твердой фазе, уменьшается пропорционально выходу твердой фазы.
При термическом растворении минеральной части топлива азот органической части практически не затрагивается; разрушение некоторых азотсодержащих соединений происходит лишь при термическом растворении (ожижении) органического материала топлива. В образующееся при этом искусственное жидкое топливо переходит практически весь органический азот.
2.3. Поведение азота топлива при его горении
Азот топлива при горении частично окисляется до оксидов (NО, NО2). Образующиеся при этом оксиды называют топливными оксидами азота в отличие от термических оксидов, образующихся при окислении азота воздуха, участвующего в горении. Реакции, лежащие в основе образования топливных оксидов азота, начинаются при температурах около 700°С.
Механизм образования топливных NОх разработан пока не полностью. Установлено, что азот топлива на начальной стадии горения переходит в промежуточные соединения — радикалы, а затем частично окисляется до оксидов. Значительная часть его переходит в молекулярный азот по следующей возможной схеме
NH3 = NH2 = NH = N= NO .
NO2 N2 N2
Установлено, что скорость образования NOx увеличивается с увеличением содержания в зоне горения водорода и кислорода и уменьшается с ростом содержания метана. Образование NO снижается с увеличением содержания азота в топливе. Полное превращение азота топлива в оксиды происходит при содержании его в топливе менее 0,1%. При сжигании угля с Np=1,1—1,4% степень перехода азота топлива в NOx находится в пределах 20—30%. Выход топливных NOx весьма слабо зависит от температуры при T>900°С и очень сильно от содержания молекулярного кислорода в зоне горения. Для расчета выхода NOx в этих условиях используется эмпирическая зависимость
CNOтопл= 7·10-5СNOmax(CО2)2(Tmax – 1025)0,33,
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.