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CN+O2＝NCO+O
NCO+O＝NO+CO
HCN是重要的中间产物，90%的快速NO是经过HCN产生的。从前述温度热力型NO生成机理可知，要使空气中的氧离解成原子状态，需要很大的活化能，而只有在火焰下游的燃烧高温区才能实现。因而快速型NO生成量在焦炉燃烧过程中不可能大。在焦炉中，快速型NO的产生最有可能是用焦炉煤气加热时，由于焦炉煤气中含有CH4以及CmHn等，而在它们离解时有可能形成局部燃料过浓，从而形成少量的NO。
从快速型NO形成的机理看（当然，至今其机理尚未完全弄清），废气循环技术和分段供气技术都对控制快速型NO作用不大。最好的措施是不用碳氢燃料而用以CO为可燃成分的贫煤气。
四、 讨论
（1）可以看出，焦炉燃烧过程中生成的NO，主要属于温度热力型，即使用含氮组分的焦炉煤气加热，其生成的NO量所占比例最多不超过5%。而用贫煤气加热，则全部是温度热力型的NO。
（2）采用废气循环技术，可以降低焦炉燃烧过程中NO的生成量。废气循环技术，由于使相当量的下降气流加入到上升气流中，淡化了燃气和空气浓度，降低了上升气流温度，拉长了火焰，使高向加热更加均匀，也可以避免高温区的集中，因而降低了温度热力型NO的生成量。
德国在工业实验中，用分段加热与废气循环相结合，当废气循环量为43%时，燃烧废气中NOx浓度为313mg/m3。而将废气循环量由43%降至12%时，则NOx浓度上升为520mg/m3。日本也做过工业实验，当废气循环量由12%减少至0时，则NOx浓度由75ppm上升至125ppm。可见废气循环对降低NOx的作用是不容忽视的。
我们在检测首钢迁安6m焦炉时，火道平均温度为1322℃, NOx (以NO2计) 为720mg/m3。需要提出的是在检测时，煤气脱硫装置未投产，故焦炉煤气含HCN量较高，如仍以1.5g/m3计，则仅此一项即为190×1.5=285g, 设有50%转化为NO，则为（NO／HCN）×（285／2）＝157g，相当于157000/1000=157mg/m3。也就是说, 比用脱硫脱氰后的焦炉煤气，其NO浓度增加了157－50≈100mg/m3, 因而首钢迁安6m焦炉若用脱硫脱氰后的焦炉煤气加热，则燃烧废气中的NOx浓度可能为(720－100)≈620mg/m3。
上述情况说明，用焦炉煤气加热时，采用废气循环技术，可以使温度热力型的NO量由约1200mg/m3降至600mg/m3, 尚难达到使NOx浓度≯500mg/m3。如果在废气循环的基础上，增加在加热空气中掺混烟道废气的措施，预计可以使燃烧废气中NOx的浓度(以NO2计)降至≯500mg/m3。但这需经实践检验。用贫煤气加热时，采用废气循环，完全可以使燃烧废气中NOx（以NO2计）浓度降至约350mg/m3 (即170ppm)。
（3）采用分段供气。分段供气有两种类型，一类是空气和贫煤气皆分段，形成分段燃烧，降低燃烧强度。另一类是只有空气分段。分段供空气时，一般对炭化室高7m和7m以上的焦炉分三段供气，使α在0.7～0.8之间。由于分段供空气，使燃料基本是在空气不足的情况下分步燃烧，所以降低了燃烧温度，使温度热力型NO显著降低。实践表明，分段供气对降低燃烧温度比废气循环更有效。另外，对含氮组分燃料型NO，由于燃烧过程中O2不足，降低了NO的转化率，从而实现了降低焦炉燃烧废气中氮氧化物浓度的目的。
（4）采用分段供气和废气循环相结合的技术。从以上论述可以清楚地看出，分段供气和废气循环各有所长。如将二者结合起来，对降低焦炉燃烧过程中的NOx浓度是大为有利的。当然这会使焦炉结构变得复杂。
德国曾采用分三段供空气和废气循环相结合的技术，以确保用焦炉煤气加热时，NOx（以NO2计）浓度≯500mg/m3。在Kaiserstuhl炼焦厂7.63m焦炉的报导中，他们使用了在加热空气中掺混30%烟道废气的措施。这样三管齐下，用焦炉煤气加热时，可使焦炉燃烧废气中NOx浓度<200mg/m3(O2折算至6.8%)，如将O2折算至5%，则NOx浓度约为225mg/m3。据报导，由于空气中掺混了30%的烟道废气，使NOx浓度降低了30%。如扣除这个因素，则三段供空气与废气循环相结合时，燃烧废气中NOx应为225×(3/2)=338 mg/m3。当然，这应当是较优化的情况，似乎可以说采用三段供空气和废气循环相结合，在火道温度1320℃左右时，一般NOx浓度为400mg/m3左右。
从理论上说，加热空气中掺混30%烟道废气，相当于降低了α值，并进一步增加了气体流量，减少了上升气流在燃烧高温区的停留时间。用焦炉煤气之所以废气中氮氧化物浓度高，是由于① 焦炉煤气燃烧时燃烧温度高，温度热力型NO量增加；② 焦炉煤气中有含氮组分以及CH4和CmHn等，在燃烧过程中这些组分都会增加废气中的NO生成量。
（5）采用含氮组分低的燃料，加强焦炉煤气的净化和尽量多地使用贫煤气。如前所述，含氮组分燃料型NO是由于燃料中的含氮组分在燃烧过程中形成的。所以最好使用含氮组分低的燃料和贫煤气。同时应对焦炉煤气的净化程序予以关注。焦炉煤气含有氨、氰化氢、吡啶和喹啉等，这些含氮组分，特别是氰化氢含量高时，会增加废气中NO的生成量。所以在煤气净化工艺中，从降低废气中NO生成量考虑：①应选择脱硫脱氰效率高的工艺；②应选择对降低氨效率高，并对降低吡啶也有益的以酸吸收的硫铵工艺为好。此外，并要关注初冷效率，初冷效率高对脱除吡啶、喹啉等有帮助。
（6）降低火道温度，从而降低NOx浓度。很多资料都表明，焦炉废气中氮氧化物浓度与焦炉立火道温度有关（实际是与燃料燃烧高温区有关）。当火道温度在1200～1250℃时，焦炉废气中氮氧化物浓度不明显，温度高于1300℃时，NOx明显增加。当火道温度由1300℃增至1350℃时，温度±10℃，则以NO2计的NOx不小于±30mg/m3.
前已述及，当火道温度保持在1250℃左右时，由于燃烧强度的降低，用焦炉煤气加热和采用废气循环技术，燃烧高温区温度也在1750℃以下时，以NO2计，生成的NOx（O2折算至5%）也不会高于500mg/m3。
(7)焦炉老化后，则于荒煤气漏气率增加以及炉体结构的严密性有所降低，使加热系统气流间受到干扰，因而导致废气循环量有所降低和火道中增加了含氮组分NH3、HCN以及CH4和CmHn等，所以老焦炉中NO量会有所增加。但对于分段加热结构的焦炉，由于上升气流基本处于α<1的情况，所以因荒煤气窜漏而使NO量增加的因素比废气循环结构焦炉受到的影响要小。
总之，从以上叙述和讨论中可以看出，焦炉加热燃烧过程中，控制NOx生成量的机理概括为以下四点：
——努力降低燃烧温度；
——降低燃烧区域氧的含量；
——使用含氮组分低的燃料；
——尽量缩短燃烧气体在高温区的滞留时间。
其具体措施是在燃烧过程中：①采用分段燃烧或分段供空气；②废气循环；以及①和②相结合；③在加热空气中掺混烟道废气；④加热燃气宜尽量采用含氮组分低的燃料。
参考资料7（略）
