王广荣，李雪辉

1.山西安泰集团股份有限公司；2.山西宏安焦化科技有限公司

一、NOx的生成机理

燃烧生成的NOX，一般是指NO和NO2的混合物，其中NO占95%，NO2为5%左右，故在探讨NOx形成机理时，主要研究NO的形成机理。NO的形成机理有3种类型：温度热力型NO；碳氢燃料快速型NO；含N组分燃料型NO[2]。

（一）温度热力型NO

在燃烧过程中，空气中的N2被氧化为NO。

O+N2=NO+N

N+O2=NO+O

其中原子氧主要来源于高温下O2的离解。理论上只有当燃烧温度高于1800K（即1527℃）时，O2才会离解成原子状态的O，与N2发生反应。

燃烧温度对NOx浓度具有决定性的作用，在火道温度1300～1350℃之间时，火道道温度±10℃，则NOx量±30mg/m3。此处所说的燃烧温度是指实际燃烧温度，一般按理论燃烧温度和测定的火道砌体温度的均值计算。例如焦炉煤气理论燃烧温度为2350℃，立火道温度为1325℃时，焦炉煤气的实际燃烧温度约为1840℃。中冶焦耐通过对国内带废气循环的焦炉进行检测，得出了焦炉立火道温度、燃气实际燃烧温度与NOx浓度的关系，见表1。

表1 NOX浓度与立火道及燃烧室温度的关系[3]

（二）碳氢燃料快速型NO

快速型NO是碳氢燃料分解产生较多的活性CHI自由基，与N2反应生成中间产物HCN，HCN经过一系列复杂反应最后氧化生成NO。Hayhurst[4]等把快速型NO的反应过程简化为下面2个反应：

CH+N2=HCN+N

CH2+N2=HCN+NH

快速型NO只有在碳氢类燃料燃烧，并且燃料局部过浓时（α=0.7-0.8）才会发生。（见表1）

（三）含氮组分燃料型NO

燃料型NO是指燃料中的氮在燃烧过程中经过一系列的氧化还原反应而生成的NO。

燃料中的含N组分如NH3、HCN吡啶（C5-H5-N）、喹啉（C9H7N）等化合物，在燃烧过程中转化为HCN，再转化为NH或NH2后与氧反应：