Sự Hình Thành Khí NOx Từ Quá Trình Cháy Nguyên Liệu

Sự hình thành khí NOx từ quá trình cháy nguyên liệu trải qua nhiều cơ chế khác nhau, cùng Môi trường Hợp Nhất tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

1. Sự hình thành khí NOx từ quá trình cháy nguyên liệu

Khí NOx hình thành từ quá trình đốt cháy nhiên liệu than, dầu chủ yếu là NO, NO2 và được gọi chung là NOx; ngoài ra còn có một ít lượng khí N2O. Hàm lượng các loại khí này tùy thuộc vào điều kiện phản ứng như: nhiệt độ phản ứng, phương thức đốt nhiên liệu và hệ số không khí thừa. Chẳng hạn khi đốt nhiên liệu than, hàm lượng khí NOx sinh ra của lò hơi thải xỉ lỏng cao hơn nhiều so với thải xỉ khô; đồng thời hàm lượng khí NOx sinh ra còn phụ thuộc vào vị trí bố trí vòi phun. Nếu nhiệt độ phản ứng trên 1000oC đốt nhiên liệu than thì khí NOx sinh ra, trong đó khí NO chiếm trên 90%,NO2 chiếm từ 5 đến 10%.

Khí NOx được hình thành từ quá trình cháy từ 3 cơ chế khác nhau:

• NOx nhiệt (thermal NO): Trong điều kiện nhiệt độ cao (lớn hơn 1500^oC) của ngọn lửa nitơ và khí oxy tự do trong không khí phản ứng tạo thành khí NOx.
• NOx nhiên liệu (fuel NO): Thành phần nitơ hữu cơ trong nhiên liệu phản ứng với oxy tạo thành NOx. Khi đốt nhiên liệu than, NOx nhiên liệu chiếm từ 70 – 70%.
• NOx tức thời (prompt NO): Nitơ phản ứng với oxy rất nhanh dưới tác dụng xúc tác của hợp chất của cacbon có trong nhiên liệu. So với 2 loại NOx trên, NOx tức thời được hình thành ít hơn nhiều, thường chiếm đến 5% tổng NOx hình thành. NOx tức thời được chú ý tới khi nhiệt độ phản ứng dưới 1500^oC.

Như vậy sự hình thành các loại khí NOx không giống nhau, nó phụ thuộc lớn vào nhiệt độ phản ứng, đặc điểm này được thể hiện trên hình dưới đây:

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí NOx

Từ phân tích ở phần trên cho thấy các yếu tố chính ảnh hưởng lớn đến sự hình thành khí NOx từ quá trình đốt cháy là:

- Nhiệt độ phản ứng: Khả năng hình thành NOx phụ thuộc lớn vào nhiệt độ phản ứng, vì vậy nó phụ thuộc vào công nghệ đốt cháy nhiên liệu của các kiểu lò. Điều này được thể hiện trên hình dưới đây:

-  Đặc tính nhiên liệu: Khí đốt thiên nhiên thường không chứa thành phần khí nitơ do đó, khi đốt cháy chỉ hình thành NOx nhiệt. Ngược lại, nhiên liệu hóa thạch như than, dầu, hàm lượng khí ni tơ chiếm từ (1 – 2,8%) nên NOx hình thành từ quá trình cháy có cả NOx nhiệt, NOx nhiên liệu.

-  Thời gian lưu lại của nhiên liệu và sản phẩm cháy trong vùng có nhiệt độ cao.

Khí NO được tạo thành từ phương trình phản ứng thuận nghịch:

NO₂ + O₂ -> 2NO

Khí NO tạo thành có thể phân hủy thành khí N₂ và O₂ ở nhiệt độ trên tgh = 1760^oC, hàm lượng NO trong khói thải sẽ cố định nếu hạ nhiệt độ sản phẩm cháy xuống dưới 1760^oC. Vì vậy, khả năng thực hiện phản ứng nghịch tùy thuộc vào nhiệt độ và thời gian sản phẩm cháy. Trong các lò hơi thực tế nhiệt lượng ở đuôi lò được tận dụng triệt để (sử dụng để nâng cao nhiệt độ nước cấp và không khí cấp cho quá trình cháy) nên quá trình làm nguội sản phẩm cháy rất nhanh và dưới nhiệt độ tgh nên hầu như không xảy ra phản ứng nghịch phân hủy NO. Do đó, trong khói thải khỏi đuôi lò vẫn có một lượng NO nhất định.

3. Kết luận

Như vậy, mức độ phát thải NOx phụ thuộc vào công nghệ đốt nhiên liệu.

Khi đốt nhiên liệu than bột thải xỉ lỏng có nhiệt độ lò phản ứng cao nhất nên hàm lượng khí phát thải NOx cao nhất. Lò đốt than bột xỉ khô có nhiệt độ thấp hơn nên NOx hình thành chủ yếu là NOx nhiên liệu nên hàm lượng NOx phát thải nhỏ hơn so với thải xỉ lỏng.

Ngoài ra, hàm lượng khí phát thải NOx tạo ra cũng do cách bố trí với vòi phun. Nếu bố trí vòi phun ở góc buồng lửa (đốt tiếp tuyến) thì ngọn lửa chuyển động sát với dàn ống sinh hơi đặt xung quanh buồng lửa, nhiệt độ ngọn lửa thấp hơn các cách bố trí khác nên hàm lượng khí NOx ít hơn khi đặt vòi phun ở tường trước hoặc tường sau.

Bên cạnh đó, đốt than trong lò tầng sôi thì hàm lượng NOx sinh ra thấp nhất vì nhiệt độ buồng lửa tầng sôi thấp nhất trong các kiểu đốt (nhiệt độ khoảng 900 – 1050^oC).

Hy vọng với những thông tin về sự hình thành khí NOx từ quá trình cháy nguyên liệu, bài viết đã đáp ứng được nhu cầu tìm kiếm và tham khảo thông tin của quý bạn đọc. Mời các bạn cùng đón xem các nội dung khác về xử lý khí thải trong chuyên mục TIN TỨC của chúng tôi.

Bộ phận Truyền thông & Marketing