Образуване на азотни оксиди при изгаряне на гориво
Сред основните замърсители на атмосферата азотните оксиди заемат специално място поради високата си токсичност. В брутните емисии на всички токсични вещества те представляват 6-8%, но по отношение на токсичността техният дял се изчислява на
35%. Дори концентрация от 150-200 mg/m 3 при краткотрайно вдишване може да причини белодробен оток. Азотните оксиди, подобно на CO, са в състояние да се комбинират с хемоглобина в кръвта. Те могат да причинят промени в състава на кръвта. В комбинация със серни оксиди ефектът им се засилва.
Най-важните азотни оксиди са NO моноксид и NO2 диоксид, които споделят общата формула NOx. Останалите известни азотни оксиди не са биологично значими.
Причината за образуването на азотни оксиди е окисляването на азота във въздуха в пламъка. Образуването на NO възниква директно в зоната на горене и най-интензивно се появява в зоната на най-високите температури на пламъка.
Реакцията на образуване на NO е радикална верижна реакция. Механизмът включва реакциите на атомен кислород и азот:
O2 + M * = O: + O: + M + 494 kJ/mol (72)
O: + N2 = NO + N: + 314 kJ/mol (73)
N: + O2 = NO + O: - 134 kJ/mol (74)
O: + O: + M * = O2 + M - 494 kJ/mol (75)
Уравнението на брутния процес изглежда така:
N2 + O2 = 2 NO + 180 kJ/mol (76)
Ендотермичният отговор (73) е ограничаващ.
Азотните оксиди, образувани в резултат на окисляването на азота във въздуха, се наричат термични оксиди.
Реакцията на азотно окисление има много висока енергия на активиране, следователно, в съответствие със законите на термодинамиката, равновесната концентрация на азотен моноксид силно зависи от температурата. По-долу е показана температурната зависимост на равновесната концентрация на NO:
Таблица 9.
Равновесна концентрация на NO във въздуха в зависимост от температурата
Има изчислено уравнение за определяне на равновесната концентрация на NO във въздуха:
EMBED уравнение. 3 (77)
Обикновено в горивните камери температурата достига 2100-2200ДА СЕ. Следователно синтезът на азотен монооксид е много активен и равновесната концентрация на NO може да достигне големи стойности от 0,2 до 1,5 g/m 3 (т.е. хиляди и десетки хиляди повече от ГДК).
Въпреки това, постижимостта на равновесната концентрация се влияе от скоростта на реакцията и времето. Колкото по-дълго е времето на престой на сместа в зоната с висока температура, толкова по-постижима е равновесната концентрация на NO. За пещите се използва терминът "скорост на охлаждане", който характеризира скоростта на охлаждане на димните газове. Големите пещи се характеризират с по-ниска скорост на охлаждане от малките; следователно те могат да съдържат по-високи концентрации на NO. Концентрацията на NO в големите пещи може да достигне стойности от 0,8-1,8 g/m 3, а в малките 0,1-0,2 g/m 3 .