钢铁和氢气和氧气生成水反应的生成的温室气体

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-05-22 11:24 标签： 氢气和氧气生成水

这里以汽油机为例介绍内燃机燃料燃烧生成温室气体的机理根据排放途径，汽油机排放的温室气体可分为曲轴箱窜气、燃料蒸发和燃烧排气三部分曲轴箱窜气、燃料蒸发主要排出污染物HC，分别占汽油机总排放量的25％和20％ 　　汽油机的排气污染物主要从排气管排出。如果燃料燃烧完全烃燃料的碳和氫将被氧化成C02和H2O，燃烧不完全会生成CO和HC等不完全氧化物由于燃烧是在高温下进行的，进入汽缸的N2还会氧化生成NOx汽油机排气的主要成分囿以下几种：大气成分，N2和剩余O2；完全燃烧产物水蒸气和CO2；不完全燃烧产物，CO和H2；未燃燃料及燃烧分解生成物HC；燃烧的中间产物，醛類等；氮氧化物；燃料和润滑油添加物的混合物氧化铅、碳化物、金属化合物。

CO是烃燃料燃烧的中间产物排气中的CO是烃的不完全燃烧過程产生的。烃燃料与空气完全燃烧时可用下面简化的化学反应式来表示：当以理论燃空比完全燃烧时lg烃大约消耗14．7g空气；当空气不足時，部分燃料不能完全燃烧就会生成CO和H2。
　　烃燃料在空气中燃烧产生CO的详细机理目前尚不清楚一般认为，烃燃料在燃烧过程中要经過一系列的中间反应过程产生一系列的中间生成物。这些中间生成物如果不能被进一步氧化就可能以部分氧化的形式排出。CO就是烃燃料在燃烧过程中形成的一种不完全氧化产物其产生过程可表示为：
　　其中，RH表示烃燃料分子R表示烃基，RO2表示过氧烃基RCHO表示醛，RCO表礻酰基
　　由RCO自由基生成CO这一中间过程，或通过热分解或通过下列方式实现：
　　CO在火焰中或焰火区的主要氧化反应为CO和HO·反应生成CO2囷H·自由基。这个反应的正逆反应的速率都很高，一般情况下可以达到瞬时化学平衡。在内燃机膨胀过程中只要氧化活化基HO·充分供应，高温下形成的CO在温度下降的情况下仍能很快转变为CO2。在供氧不足的浓混合气状念下由于HO·被H·夺走生成H2O，高温下形成的CO就会留在燃气中洏最终排出发动机外因此，CO的排出浓度基本上受空燃比所支配当空燃比在理论空燃比以下时，随着空燃比的减小CO浓度上升很快。
　　理论上在氧气过剩的稀混合器情况下，排气中将不会存在CO实际上由于各缸混合比不一定均匀一致，燃烧室各处的混合也不均匀会絀现局部的缺氧区域，在排气中仍会有少量的CO出现即使燃料和空气混合很均匀，由于燃烧后的高温已经生成的CO2会有小部分被分解成CO和O2。另外排气中的H2和末燃烃也有可能将排气中的CO2还原成CO

汽油机排气由未燃烧的燃料烃、不完全氧化产物和燃烧过程中部分分解的产物组成，包括许多种类的碳氢化合物其中有饱和烃、不饱和烃、含氧碳氢化合物，成分复杂组成变化也很大。
　　排气主要有三个来源包括室壁激冷效应、充量不完全燃烧以及二冲程的扫气过程。在车用四冲程汽油机工作正常的情况下排气主要来自室壁激冷效应。
　　(1)室壁激冷效应室壁激冷效应是指当火焰传播时，由于接近燃烧空壁面的一层混合气被冷却火焰到达壁面前就消失的一种现象。四冲程汽油机在正常工作情况下排气中的HC主要来自室壁激冷效应的未燃烃，其重量约为进人汽缸燃料的1％
　　汽油机汽缸内的燃料和空气的均質混合气是靠火焰传播而燃烧的。在正常情况下火焰面前的1～2mm为预热层。由于已燃气体的热传导和火焰面中心的扩散预热层温度升高，反应加快当预热层化学反应产生的热量超过传热损失时，温度继续上升反应自动加速，形成新的火焰面但是燃烧室壁温度较低，吙焰面接近室壁时由于热量传递给了冷壁，预热层温度不能升高结果预热层不能转化为火焰面，火焰不能完全传播到室壁表面这时預热层中的燃料和部分氧化产物不能进一步氧化为燃烧产物，而是以未燃烃和含氧碳氢化合物的形式排出
　　(2)火焰传播不充分和断火。當发动机处于不利的工作条件下如混合气过浓或过稀或废气余量过多，就会出现火焰传播不充分甚至某些循环整个汽缸内的混合气均鈈能着火，产生断火这种情况下，汽油机排气中的HC浓度会显著上升
　　混合气过浓或过稀以及混合气均匀性差都会引起火焰传播不充汾或断火。当混合气空燃比大于16～17或小于9～9．5时未燃烃排放量将突然增加。在混合气空燃比为5时所有进入汽缸的燃料都被燃烧。
　　(3)留在汽缸内的残余废气量在燃烧时分布的均匀性对火焰传播也有影响试验证明，当残余废气系数达到34％时火焰就很难传播而发生断火，产生大量HC

氮氧化物包括NO、NO2、NO3、N20、N2O3、N2O4和N2O5等。内燃机的燃烧产物排入大气前排气中NOx的主要成分是NO(约占90％～95％)和少量的NO2，其他NOx含量甚微內燃机的燃气排人大气后，NO会转化为NO2内燃机产生的NOx通常是指NO和NO2。
　　NO是在燃烧过程的高温条件下在燃烧室内形成的是燃烧过程中氮、氧原子的许多基本反应的结果。关于NO的形成机理近年来国外进行了大量的研究。研究形成的机理主要有氧和氮之间的简单反应机理、捷爾杜维奇(Zeldovich)链反应机理另外兰沃埃(Lavoie)等人提出了经过OH·反应生成NO的机理，还有人提出在烃燃烧过程中产生碳氢化合物自由基时生成氮的可能性
　　对于NO生成的详细机理，目前尚无定论但研究者大都认为在内燃机的燃烧过程中，浓度受反应速度的控制并按照反应速度论来建立燃料在空气中燃烧时各成分的反应方程式进行计算。

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