典型生物质组分NO生成的仿真研究

1前言

大量研究成果表明，柴油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机器。随着柴油机的日益广泛的应用，各国政府在关注它的大扭矩和高燃油经济性的同时，更关心的是柴油机的碳烟颗粒物（PM）、未燃碳氢（u HC）、氮氧化物（NOx）等污染物的排放。汽车排放污染已对城市大气环境构成了严重威胁，直接和间接地损害着人们的健康，破坏了自然界的生态环境。汽车排放所造成的环境污染问题，特别是在人口和交通密度相对较大的城市日益突出，已越来越引起了人们的高度关注和重视。为了限制和有效降低大气中的污染物，改善城市空气质量，各国都推行了日益严格的汽车排放法规。

2正文

2.1 研究背景

柴油机的不均质、异相燃烧，特别是燃烧时燃料分子往往被高温火焰或燃烧产物包围这一特点，决定了排气中主要的有害排放物为颗粒物（PM））和氮氧化物（NO_X)。柴油发动机作为重要的动力装置之一，广泛应用与交通运输车辆，交通环保要求的日趋严格，给柴油发动机的排放提出了更高的要求，重点是进一步降低碳烟排放和氮氧化物排放。随着柴油机排放法规限值日趋严格及柴油机技术的不断进步，柴油机排气中的主要有害物为颗粒物和 NO_X（NO占到了NO_X的90%以上），因此研究NO的排放显得尤为重要。

NO的生成是来自氮气(N₂)与氧气(O₂)的反应,它是氧气过剩的情况下,由于燃烧室的持续高温而形成的。因此可知,NO的生成主要有两个基本条件,即富氧和高温。

内燃机燃烧过程中，会产生“高温富氧”，所以不可避免的会产生 NO_X，而在膨胀过程中的低温条件下，部分 NO 被氧化成 NO_X。由于柴油机燃烧特性及混合气形成方式和燃烧过程的不同，其 NO_X产生的机理与汽油机不同。根据燃料及混合气形成方式的不同，将燃烧过程的 NO 分为热力 NO、快速 NO 和燃料 NO 三种形态。

其中，热力 NO 主要是空气中的 N 和 O 在火焰通过后的高温下化学反应而生成的产物，其生成机理可用扩大采尔道维奇原理描述。快速 NO 主要是在燃烧过剩的浓混合气燃烧过程中，由火焰带内超过化学平衡浓度以上的 O、OH 等活性为中心为主的中间产物、燃烧中的 C 和 H 生成的碳氢化合物，以及 HCN、CN、NH 等中间反应物参与反应而产生；燃料 NO 主要是由燃料中所含的氧化合物分解而产生的中间产物 NH、N、HCN 等参与反应而生成的产物。