脉冲电晕等离子体烟气脱硫工业试验研究

利用建造在四川绵阳科学城热电厂的最大烟气处理量为20 000 m3/h的脉冲电晕等离子体烟气脱硫工业中试装置,研究了影响脱硫效率的因素,获得了最佳工艺参数。究结果表明,当烟气温度在65～70℃,烟气水分含量约10％,氨硫化学剂量比为1∶1,烟停留时间大于6 s、能耗低于5 Wh/Nm+3等条件下,脱硫率达85％以上。     

脉冲电晕放电烟气脱硫脱硝反应器结构研究

对脉冲电晕放电烟气脱硫脱硝反应器结构进行了改进。实验结果表明，改进后的胍应器对脱除烟气中的氮氧化物有比较明显的效果。ＮＯ脱除率提高５％以上ＮＯｘ（ＮＯ＋ＮＯ２）脱除率提高１２％以上。     

脉冲电晕放电对烟气脱硫脱硝技术的研究

介绍运用脉冲电晕放电技术对烟气脱硫脱硝处理的研究成果，提出了尚待解决的问题和进一步的研究方向。     

直流电晕放电特性分析

电晕放电产生的空间电荷在电场中的运动形成电晕电流。电晕电流产生的线路损耗会增加输电成本,对线路通道的电磁环境造成干扰。建立自洽的等离子体模型和简化的电晕放电模型,放电通过施加到内部电极的高压直流电源在同轴配置的两个电极内持续进行。从微观角度分析大气压下干空气中的正负电晕放电的物理过程,重点研究负极带电粒子的产生和输送,以及如何转化为放电的电流-电压特性。结果表明：电晕放电主要在电离区和传输区进行,正负电晕放电特征各不相同,两种模型下获得的电势和空间电荷密度计算结果具有很好的一致性。在负电晕放电中,电子是能量传递的主要载体,电荷分离不会使外加电势的分布发生形变。     

磁增强雾化电晕放电烟气净化器研究

分别进行了雾化电晕放电和磁增强电晕放电的实验研究。采用接地极雾化,通过雾化电晕放电和水的循环利用,实现长期、高效并且无污水排放的静电除尘,对雾化电晕放电静电除尘器的构造、放电特点、雾化电晕放电伏-安特性、雾化状态和电极清洗效果均进行了实验研究;通过在电晕区附近加一个局部磁场,使电晕区内的自由电子形成拉莫运动,从而提高放电电流,提高荷电区内自由电子和负离子浓度。比较了磁增强预荷电器和传统预荷电器的荷电效率,初步探究了磁增强电晕放电的放电机理。为磁增强雾化电晕放电烟气净化器的研究提供了理论基础。     

电离放电烟气脱硫的研究

指出以碱性物质钙作为SO2吸收剂的湿法脱硫方法存在设备昂贵、运行费用高、占地大、污水处理设置庞大等不足之处．日本在20年前开始研究的干式电子束法、窄脉冲电晕放电脱硫等方法，前者仍存在外加吸收剂NH3、生成的硫酸铵是市场不畅销的低效化肥及电磁波强辐射问题；后者由于电场强度低下，只是NH3起着吸收作用，是失败的事例．近期研究成功强电离放电方法脱硫新技术，可实现在70～160℃下，小加吸收剂、催化剂干式脱硫，SO2脱除的等离子体反应过程仅为0.8s，其脱除率、回收率、收集率分别达到了94％、90％、99％以上，为燃烧烟气资源化脱硫提供一项新方法．     

正脉冲电晕放电的数值研究

根据等离子体的流体方程提出了脉冲电晕放电中流注形成和传播的数学模型，导出了流注空间电荷电场的普遍积分表达式，用Ｆｌｕｘ－ＣｏｒｒｅｃｔｅｄＴｒａｎｓｏｐｏｒｔ（ＦＣＴ）算法，就实验中所用的超窄脉冲电压波形对该模型进行了数值求解，得到了带电粒子密度电场和电子温度等参量沿流注发展轴线上的时空分布。     

电晕放电自由基注入提高烟气脱硫效率的研究

为提高脉冲电晕放电烟气脱硫效率,利用脉冲电晕放电脱硫反应器,采用自由基注入技术,研究氨气和水蒸气对电极放电特性的影响,以及氨、羟基自由基注入和一氧化氮存在对脉冲电晕放电烟气脱硫效率的影响.实验结果表明,氨气注入时,电晕电流略有增加,水蒸气注入时,电晕电流降低.采用电晕放电氨、羟基自由基注入系统,能耗增加约0.36 W·h/m3,但可提高脉冲电晕放电烟气脱硫效率约14%,总脱硫效率达到90%;NO将促进SO2的热化学反应脱除,烟气中注入体积分数为125×10-6NO,二氧化硫脱除率可提高约15%,能耗小于2.4 W·h/m3时,SO2脱除率大于90%.     

柱型料仓与同轴电晕导线之间电晕放电理论探讨

在建立了柱型料仓内同轴电晕导线结构下的电场分布理论模型并在给出其精确解的基础上,精确推导出了Warburg公式及其结构系数.经过一个严格的数学程序,获得了一个新的精确表达式,该公式实际上是该电极结构下电流-电压关系式的一个线形方程,而非Townsend认为的一个平方式.     

电晕耦合无声放电脱硫脱硝反应器结构模拟

为给非热等离子体烟气脱硫脱硝提供理想的反应器,分析了电晕耦合无声放电结构,并通过数值模拟对比研究了它与电晕放电结构的静电场分布特征。通过对比分析电晕放电结构和无声放电结构产生的非热等离子体特点,发现电晕耦合无声放电结构是一种理想的大气压非热等离子体产生结构,同时分析了电晕耦合无声放电结构及其优点。通过耦合放电结构和电晕放电结构的静电场数值模拟,发现阻挡介质板的加入提高了放电区域的电场强度,放电区域内电场强度的增大有利于流光放电的发生,同时提高了折合电场强度,进而提高了放电产生的电子能量,有助于生成更多的活性自由基。     

负电晕放电等离子体雾化水处理器的设计

为提高放电等离子体技术脱除水中污染物的效率,设计了一种采用负电晕放电方式的水处理装置:待处理水自放电喷嘴电极进入放电反应室,经放电雾化形成小液滴,大大增加了放电等离子体对水中污染物的作用几率.研究了不同喷嘴电极直径和雾化水流量对该处理器电气特性的影响,并对放电等离子体进行了发射光谱的测量.     

电晕线加热情况负电晕放电特性研究

研究了起晕电压，火花放电电压，电晕放电伏－安特性及电晕电流与电晕线加热功率和电晕线表温度的间的变化关系。     

OH自由基提高电晕放电烟气脱硫效率的研究

为提高电晕放电烟气脱硫的效率,采用针-板式电极结构,进行了电晕放电下OH自由基的发射光谱诊断,得到不同的针-板间距下,OH自由基的生成受放电针间距变化的影响规律:开始随放电针间距增加而升高,到达某一临界值后,不再随放电针间距的增加而显著变化.在此基础上设计了OH自由基发生电极,采用自放电极向放电空间喷射不饱和水蒸气生成OH自由基的方法,应用在温度65℃～80℃,65Nm3/h的模拟烟气流量下的电晕放电烟气脱硫实验中,并对实验状态下,水蒸气活化生成OH自由基的数量进行了估算.     

针阵列对板电晕放电对副流感病毒灭活的研究

副流感病毒(PIV)液膜或气溶胶经过针阵列对板电晕放电处理,对收集处理前后的病毒液进行血凝效价和血红蛋白值(OD值)分析,确证非热放电对病毒的灭活作用.结果显示,液膜中87.5%以上的病毒经15 min放电处理即被灭活;气溶胶中50%以上的病毒经一次放电处理后即被灭活.分析认为,非热放电产生的高能电子、紫外光及自由基对空气中携带的PIV病毒具有高效的灭活作用;针阵列对板电晕放电电场同时有利于高效捕获空气中的PIV病毒载体,从而在放电场中灭活PIV病毒.     

Ne气负脉冲电晕放电等离子体电子温度测量

依据荧光发射谱谱线强度正比于激发态粒子数原理,通过测量不同激发态能级所发射荧光谱线的相对强度,对Ne气脉冲电晕放电等离子体平均电子温度随峰值电压、样品气压的变化以及有效电子温度的时间行为进行了实验研究.结果表明,平均电子温度随放电峰值电压、样品气压均呈现近线性的变化趋势;而有效电子温度随时间变化先于脉冲电晕放电电流的变化.     

电晕放电离子迁移谱的设计

介绍了离子迁移谱的构造、工作原理和应用,采用针板式高压放电极对电晕离子迁移谱进行了设计.     

高压电晕电场放电特性的研究

研究了用于转基因的电晕电场在放电中针尖间距和针-板间距的变化对放电电流、放电输出功率和输出稳定性的影响.比较了多针-板与单针-板电晕放电的伏安特性.实验表明:针尖间距越大,电晕电流越大,当针尖间距大于20 mm时,电晕放电输出功率增长趋缓;当针尖间距为20 mm时,电晕放电可稳定输出较高的功率.针-板间距越小,电晕电流越大,当针-板间距为25 mm时,电晕放电输出功率最大.     

针阵列对板电晕放电捕集微细颗粒物研究

研究了采用针阵列对板电晕放电对粒径在0.3～10.0μm之间的微粒进行捕集的捕集效率.研究中利用洁净空气量分析其捕集效果,利用Deutsch公式计算微粒的有效驱进速度,根据实验结果和静电除尘理论,分析得到引起捕集效率高的原因是放电区电场强度高,则快速电子密度高,使微粒有效荷电,同时荷电微粒的驱进速度高;针到板之间的间距窄,则荷电微粒的定向运动距离短、电场对其的捕集时间短;直流供电提供稳定的电场,相对于变化的电场来说放电区气流相对稳定,利于荷电微粒定向运动.     

三维电晕放电模型的开发与应用

电晕放电是研究地闪过程和雷电预警的关键,而以往的模型多为二维模型或一维模型,且多以单个建筑物电晕放电为研究对象,因此建筑物(群)电晕放电的研究受到越来越多的关注,三维电晕放电模型的开发具有重要的意义。本文开发了考虑风场与忽略风场两种不同情况下的三维电晕放电模型,并通过应用于单针系统、双针系统以及九针系统,以证明本文模型的可靠性与准确性。相比于以往的二维或一维模型,三维模型使用起来更灵活,更能全面的获取空间参数和近地面空间的具体数据,且变网格划分的方法不仅可以实现对大模拟域中细小尖端的精细化模拟,还能扩大模拟域范围。     

我国脉冲电晕法处理烟气技术研究概述

从电化学氧化还原的角度,介绍了脉冲电晕法处理烟气技术的基本原理,概述了我国在这方面的研究情况,重点包括脱硫、脱硝、脱硫脱硝同除尘结合的研究内容及取得的成果,并指出了研究中结论不一致的地方,以及将来的发展趋势。