Eliminarea Compușilor cu Azot

1. FORMAREA ŞI CARACTERISTICILE OXIZILOR DE AZOT

În contextul în care arderea combustibililor convenţionali reprezintă una din sursele majore de poluare, extinderea utilizării surselor regenerabile de energie constituie una din componentele majore ale politicii energetice a Uniunii Europene.

Problema oxizilor de azot este legată în primul rând de importanţa lor în controlul concentraţiei radicalilor liberi din troposferă, ca precursori implicaţi în producerea ozonului şi direct sau indirect, în producerea şi depunerea acizilor.

Din cei şapte oxizi ai azotului care pot fi prezenţi în aer: NO, NO2, N2O, NO3, N2O3, N2O4 şi N2O5 doi apar în concentraţii şi cu efecte semnificative în urma proceselor de ardere: NO şi NO2 grupaţi împreună sub denumirea generică de NOx .

Din totalul compuşilor cu azot N0x, NO reprezintă peste 90% şi NO2 sub 5 %.

Formarea oxizilor de azot în timpul arderii, are loc, pe baza azotului din aer şi a azotului conţinut în combustibil.

Acest mecanism, spre deosebire de cel al formării de dioxid de sulf, poate fi controlat si monitorizaţi , prin măsuri primare adecvate procesului de ardere.

Respectarea normelor privind nivelul maxim admis al emisiilor de oxizi de azot la coş se poate planifica, luând în considerare două aspecte:

– controlul mecanismului de formare a oxizilor de azot (în special NO) în focar, prin măsuri primare, şi

– purificarea gazelor de ardere de oxizii de azot, prin măsuri secundare.

Mecanismele de formare a oxizilor de azot sunt:

• mecanismul termic de formare a oxidului de azot din azotul din aerul necesar arderii;

• mecanismul de formare a oxidului de azot din azotul existent în compoziţia

combustibilului;

• mecanismul formării oxidului de azot prompt sau timpuriu.

Oxizii de azot termici sunt formaţi în majoritate din NO.

1.1. FORMAREA OXIZILOR DE AZOT TERMICI

Formarea NOT se face printr-un mecanism lent, aplicabil azotului din aer, începând din zona imediat următoare frontului de flacără sau în arzătoarele de gaz, unde temperatura este suficient de ridicată pentru a excita particulele la o energie superioară energiei de legătură.

Formarea NOT este descris de un număr de reacţii, cunoscute sub denumirea de mecanismul Zeldovich.

Conform reacţiilor din tabelul nr. 1, azotul din aer este atacat fie de oxigenul atomic care provine din disocierea oxigenului molecular, fie de radicalul OH care provine din disocierea apei.

Reacţia globală care descrie formarea oxizilor de azot termic este:

H2 + O2 → 2NOT.

1.1. FORMAREA OXIZILOR DE AZOT PROMŢI

Oxizii de azot promţ, NOPr se formează în zona flăcării prin atacarea azotului molecular din aer de către radicalii hidrocarbonaţi pentru a forma acidul cianhidric ( HCN ) şi HN. De menţionat că, prin mecanism promt se formează numai NO, nu şi alţi oxizi ai azotului. Contribuţia NOPr la totalul oxizilor de azot este de 5...10%.

1.1. FORMAREA OXIZILOR DE AZOT DIN COMBUSTIBILI

Oxizii de azot din combustibil NOC depind de natura combustibilului şi este mai mare în instalaţiile care utilizează cărbune.

Tabelul nr. 1

Combustibilul Azot în combustibil,

% masă

Cărbune 0,5...2

Biomasă ( lemn ) < 0,5

Turbă 1,5...2,5

Păcură < 1,0

Gaz natural 0,0

Gaze derivate 0,1...1

În produsele petroliere lichide şi în cărbuni, substanţe organice cu compuşi de azot sunt de următoarele tipuri: amine ( R-HN2 ), amide ( R-CO-NH2 ), nitrobenzen ( C6H5-NO2 ), compuşi heterociclici. În timpul arderii, azotul, legat de atomii de carbon sau de hidrogen, începe să se degaje sub formă de molecule azotate cu masă molară redusă ( NH3 ) sau de radicali liberi ( NH2, NH, HNC, CN ), care joacă rol de precursor în formarea monoxidului de azot.