اکسیدهای نیتروژن

اکسیدهای نیتروژن خانواده‌ای مهم از ترکیبات شیمیایی آلاینده هوا هستند. دی اکسید نیتروژن شایع‌ترین گونه این خانواده در جو زمین است که در اثر فعالیت‌های انسانی تولید می‌شود. از این رو سازمان حفاظت محیط زیست امریکا این ترکیب را به عنوان نماینده این خانواده معرفی کرده است.

دی اکسید نیتروژن نه تنها خود آلاینده مهم هواست، بلکه طی واکنش شیمیایی با اکسیژن جو منجر به تشکیل ازن و باران اسیدی می‌شود. نکته حائز اهمیت آن است که ازنی که ما خواستار به حداقل رساندن آن هستیم، ازن موجود در لایه تروپوسفر جو زمین و هوایی است که ما تنفس می‌کنیم. ازن موجود در لایه استراتوسفر جو زمین بالاتر از لایه تروپوسفر است که ما در آن تنفس نمی‌کنیم، بلکه از ما در برابر تشعشعات خطرناک خورشید محافظت می‌کند.

غلظت استاندارد گاز دی اکسید نیتروژن در لایه تروپوسفر براساس گزارشات سازمان حفاظت محیط زیست ppm 053/0 اعلام شده است. یکی از عوامل اصلی تولید و انتشار اکسید نیتروژن فرآیندهای احتراقی هستند. طبق مطالعات انجام شده، نیمی از منابع انتشار اکسید های نیتروژن منابع متحرک بوده و منابع ثابت موجود در نیروگاه‌ها و دیگر واحدهای صنعتی شامل توربین‌های گاز، بویلرها، زباله‌سوزها و … مسئول انتشار حدود 40 درصد اکسید های نیتروژن هستند.

فرآیندهای احتراقی

• حرارتی: پارامترهای مؤثر کنترل تولید اکسید های نیتروژن در این حالت غلظت اکسیژن و نیتروژن و دمای احتراق است. به عنوان یک قاعده کلی در دمای کوره کمتر از 1300 درجه سانتی‌گراد میزان تولید اکسیدهای نیتروژن حرارتی قابل چشم‌پوشی است.
• سوختی: این نوع از انتشار اکسیدهای نیتروژن عموماً از احتراق سوخت‌هایی مانند زغال‌سنگ که در ساختار خود نیتروژن دارند، حاصل می‌شود.
• فوری: این نوع اکسید نیتروژن که احتمال تشکیل آن تقریباً در همه فرآیندهای احتراقی و در هر شرایطی وجود دارد، از نیتروژن مولکولی موجود در هوا حین اختلاط با سوخت و در شرایط غنی از سوخت تشکیل می‌شود. سپس این مولکول‌ها همراه با سوخت اکسید شده و تبدیل به اکسیدهای نیتروژن می‌شوند.

شش رویکرد برای کاهش و کنترل اکسیدهای نیتروژن در فرآیندهای احتراقی

1. کاهش حداکثر دمای احتراق: از فناوری‌های پرکاربرد برای کاهش حداکثر دمای محفظه احتراق می‌توان به بازگردانی گازهای دودکش، بازسوزی گاز طبیعی، مشعل‌های با اکسید نیتروژن محدود، بهینه‌سازی احتراق، مشعل‌های خارج از سرویس، هوای اضافی کمتر، تزریق آب یا بخار و احتراق کاتالیستی اشاره کرد.
2. کاهش زمان اقامت در نقاط با حداکثر دما: کاهش زمان اقامت با تزریق هوا، سوخت و یا بخار امکان‌پذیر است.
3. احیای شیمیایی اکسیدهای نیتروژن: احیای شیمیایی اکسید های نیتروژنی با بازسوزی سوخت، مشعل‌های با اکسید نیتروژن محدود، احیای کاتالیستی و غیر کاتالیستی انتخابی میسر است.
4. اکسایش اکسید های نیتروژن به کمک جذب: اکسایش به کمک جذب را می‌توان از طریق راکتور پلاسمای غیرحرارتی و تزریق اکسنده انجام داد.
5. خارج‌سازی گاز نیتروژن: این کار با استفاده از اکسیژن به جای هوا و همچنین با سوخت با مقادیر کم نیتروژن انجام داد.
6. استفاده از جاذب‌ها: معمولاً می‌توان در محفظه احتراق یا در مجراهای هوای ورودی از جاذب استفاده نمود.