각종 물질의 연소과정에서 발생하는 물질로서 NO(Nitrogen oxide), NO2(Nitrogen dioxide),
N2O(Nitrous oxide)등이 주종을 이루며, N2O3(Dinitrogen trioxide), N2O4(Dinitrogen tetraoxide), N2O5(Dinitrogen pentoxide)등도 발생한다.
 
연소과정 중 NO의 생성은 크게 세가지 형태로 나타난다.

Thermal NO formation

Prompt NO

Formation of NO from nitrogen in the fuel

Table 1. Formation of nitrogen oxides, NO and NO2 (Zelkovski, 1986)

Nitrogen Oxides

Place of

formation

Mechanism/

reaction

Main factor of affecting

NO formation

NO

Thermal

Flame

 

Pre reaction

zone

After Zeldovich

a) excess O2

O + N2 = NO + N

N + O2 = NO + O

b) excess fuel

   N + OH = NO + H

O atom concentration of the O2

dissociation residence time;

temperature > 1300℃

Prompt

Flame

After Fenimore and others

CN + H2 = HCN* + H

CN + H2O = HCN* + OH

CH + N2 = HCN* + N

O atom concentration

in the combustion reaction;

excess air

Fuel

Flame

Through CN-compounds

among others, partly unknown

O2 concentration;

residence time

NO2

 

Flame

After Fenimore

NO + HO2 = NO2 + OH

Fast cooling of the combustion

reaction (gas turbines)

 

Flue gas

duct, stack

After Bodenstein

2NO + O2 = NO2 + OH

Temperature < 650℃,

O2 concentration;

residence time

 

Free atmosphere

NO2 + hv = NO + O

O + O2 + M = O3 + M

NO + O3 = NO2 + O2

O2 concentration;

light intensity (sunny);

residence Time; air pollution

producing NOX
 
1) Thermal NO

Thermal NO는 연소과정에 공급되는 연소공기의 질소 분자로부터 생성되며, 약 1300℃ 정도의 온도에서 생성되기 시작하여 온도가 증가할수록 급격하게 생성량이 증가된다. 또한 산소의 농도와도 밀접한 관계가 있다.

 
2) Prompt NO

Prompt NO는 질소 분자가 초기 연소가 이루어지는 화염의 앞쪽에서 중간생성물(HCN)을 매개체로 하여 Hydrocarbon과 반응하여 NO로 전환 생성된다. NO로 전환되는 정도는 반응온도와 연료와 연소공기의 공급비율에 의해 좌우되며, 전체적인 NO 발생량 중 Prompt NO가 차지하는 비율은 극히 적기 때문에 전체 NO의 발생에 미치는 영향은 미미하다고 할 수 있다.

 
3) Fuel NO

Fuel NO는 연료 중에 함유된 질소의 산화에 의해 생성되며, 그 생성과정에 대해서는 명확히 알려진 바가 없다. 연료에 함유된 질소성분의 양은 0.5~2.0% 정도이고 연소과정의 개선 및 연소방법의 개선으로 Fuel NO의 양은 최소화 할 수 있다.

 
전체적인 NO의 생성은 산소의 분압(산소의 함량), 주변 온도 그리고 연료 중 질소 성분의 함량, 휘발성분의 함량 및 반응성 등과 같은 연료의 특성에 따라 그 생성 정도가 좌우된다고 볼 수 있다.
 
 
 
     
   

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