等离子体辅助催化还原NOx系统的优化

为研究等离子体辅助催化系统的优化,以NO/NO2/C2H4/O2/N2为模拟反应气体系,介质阻挡放电(DBD)反应器为等离子体反应器,Ag/γ-Al2O3为催化剂,实验考察了DBD反应器内填充石英介质小球对等离子体辅助催化系统的NOx脱除效率影响。结果表明:DBD反应器内填充石英介质小球,有利于DBD反应器在较低的放电能量密度下产生更多低温催化活性高的含氮有机物,促使等离子体辅助催化系统在较低的催化温度250°C时获得>80%的NOx脱除效率。     

介质球填充对介质阻挡放电装置性能的影响

低温等离子体催化是一种新型的污染物处理技术,将高介电常数的球形催化剂置于介质阻挡放电(DBD)装置放电气隙内,是低温等离子体-催化剂系统的常见类型。为了探讨介质球填充对介质阻挡放电装置工作性能的影响,进行了基于电压-电荷李萨如图形原理的试验研究,结果表明,采用介质球填充介质阻挡放电装置的放电区域,可有效降低起始放电电压,增加放电功率,导致上述试验结果的原因,在于介质球填充介质阻挡放电装置后,介质阻挡放电装置的气隙区域会产生场强增强现象。     

填充球粒径对等离子体脱除NO_x的影响

低温等离子体技术是一种很有效的处理汽车尾气的方法。填充床式反应器内,填充介质球粒径的大小对处理效果有很大的影响。为提高汽车尾气处理效果,使用线筒式DBD等离子体反应器和工频高压电源,考察了填充介质球粒径对处理效果的影响规律。电磁场仿真结果表明,填充玻璃球后,气隙电场明显增强,且增强的效果随着填充球粒径的增大而增大。实验结果也进一步证实,NO转化率、NOx脱除率随填充玻璃球粒径的增大而提高,能量利用率也随之提高。因此,对于工频电源,选择粒径较大的填充介质球无论在处理效率还是能量利用效率上,都有更好的效果。     

脉冲介质阻挡放电脱除N_2/NO体系中NO的模拟研究EI北大核心CSCD

NO是重要的大气污染物之一,为了深入了解脉冲介质阻挡放电去除N2/NO体系中NO的机理,采用一维自洽的流体力学模型对N2/NO中大气压脉冲放电进行了模拟研究,并分析讨论了各种放电参数对NO去除效率的影响。模拟结果表明:NO的去除主要通过还原反应N+NO→N2+O来实现;N原子是脱除NO的主要活性粒子,它来源于电压上升沿和下降沿的2次放电,并主要通过电子直接碰撞解离N2分子产生;放电中产生的N原子体积分数的高低直接决定NO的脱除效率;电压脉冲幅度越大,上升和下降时间越短,介质层越薄,或放电间隙越小,则脉冲放电产生的N原子体积分数就越高,越有利于NO的脱除;在其他参数不变时,存在1个最佳脉冲宽度,在此脉冲宽度下NO的脱除率最高。     

两相体介质阻挡放电中的三种放电形式

两相体介质阻挡放电(dielectric barrier discharge in atwo-phase mixture,TPM-DBD)是在大气压下产生低温等离子体的重要方法,因具有很高的能量密度而被广泛应用在污染治理中。为研究介质颗粒的填充方式对TPM-DBD的影响,以γ-Al2O3作为填充介质颗粒,将数码相机与体视显微镜连体拍摄放电显微照片。结果发现,随着电压变化,TPM-DBD由3种依次串联发生的放电构成。电压较低时,首先在颗粒与极板间发生剩余间隙放电;随着电压增加,颗粒沿面放电串联发生;电压继续增加,孔隙放电串联发生。当颗粒间距较大时,在颗粒的远域出现典型的丝状放电,而近域内出现可能为汤森放电的放电"暗区"。外电场的数值计算结果初步说明了上述现象,电场畸变是其主要原因。研究结果为调节TPM-DBD的放电形式,进而高效率应用提供了较好的支持。     

介质阻挡放电脱硫效率影响因素试验研究

针对燃煤电厂烟气介质阻挡放电(DBD)SO2脱除技术,通过试验研究了其脱硫机理,并分析了能量密度、湿度、烟尘对SO2脱除率的影响。结果表明:在能量密度为300J/L时,SO2在空气中直接被脱除的效率为33.5%;在空气加尘工况下脱除率为36.6%;在空气加湿工况下脱除率为56%;在空气加湿加尘工况下脱除率为62%。空气湿度是DBD脱除中对SO2脱除率影响最大的因素。     

介质阻挡放电影响因素分析

对影响介质阻挡放电的因素加以研究,可以在实际应用中优化反应器设计,提高放电效率。通过在实验室建立的放电装置研究了外加电压幅值、气体间隙距离及作为阻挡层的介质材料性质对介质阻挡放电的影响。对试验结果的分析,为获得较大功率的介质阻挡放电提供了实验基础。     

不同介质下纳秒脉冲介质阻挡放电特性对比

介质阻挡材料是影响介质阻挡放电的一个重要因素。为此,采用聚四氟乙烯、K9玻璃和环氧分别作为介质阻挡材料,研究了介质阻挡层厚度、气隙距离、施加脉冲电压幅值、重复频率对放电特性的影响,并对结果进行了对比分析。实验结果表明,阻挡材料的介电常数越大,越容易产生强烈的放电;玻璃为阻挡介质时,能够保持均匀放电的允许介质厚度范围最大,但漏电也最为严重;聚四氟乙烯为阻挡介质时,能够保持均匀放电的允许频率范围最大;环氧为阻挡介质时,能够保持均匀放电的允许电压范围最大。     

低气压氮气中放电形式转化的研究

目前广泛采用介质阻挡放电来获得大面积的均匀放电,但在常压下尤其是在空气中这种放电通常为细丝状放电。为研究在氮气中由均匀放电向柱状放电或丝状放电转化的过渡过程随外加电压变化的规律,实验研究了3.5-20kPa的氮气中,介质阻挡材料分别为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和石英的介质阻挡放电现象和电流波形随外加电压的变化情况,研究比较了介质材料对放电现象和特性的影响。研究发现,放电可在低于初始放电电压的情况下维持,并由丝状放电形式向柱状放电形式转化,放电电流和放电面积随之增大。实验结果表明,在低电场下放电会变得更加均匀,可能存在某种由丝状放电向柱状放电过渡的放电形式。但研究未能验证驻极体表面电荷去吸附对放电的影响。     

等离子体下分子氧和丙烯选择性氧化反应

为了研究氧等离子体对丙烯的活化和氧化作用,在室温和大气压下,以分子氧为氧化剂,采用介质阻挡放电方法进行了直接气相氧化丙烯生成环氧丙烷、丙醛等C3氧化产物反应的研究。实验考察了丙烯/氧气比值、介质阻挡放电频率及介质阻挡放电电压对丙烯/氧气转化反应的影响。结果表明:用介质阻挡放电法可转化丙烯和氧气选择性氧化生成环氧丙烷、丙醛、丙烯醛和丙酮等C3氧化产物,适当调节各相关参数可提高C3氧化产物的总收率。在介质阻挡放电电压为17.2kV、总反应气流速为160.8mL/min、介质阻挡放电频率为1.38kHz、φ(C3H6)/φ(O2)=1:200的条件下,得到了丙烯转化率、C3类氧化产物的总选择性及总收率分别为3.9%,63.6%和2.5%的结论。     

环境介质对介质阻挡放电降解SF_6影响的实验

由于SF_6具有极高的温室效应潜在值且其在大气中的寿命长,SF_6的介质阻挡放电(DBD)降解技术一直是环保领域的热点和难点问题。当反应器放置在不同环境中时,由于反应器外电极与阻挡介质间的非完全接触以及不同环境介质的性质不同,介质阻挡放电的放电特性与反应器的温升会存在差异,从而影响SF_6的降解。该文测量油浸环境和空气环境中介质阻挡放电反应器的放电特性和温度变化,并通过比较两种环境中SF_6的降解率、能量效率和最终降解产物,对比去除SF_6气体的效果。实验结果显示,尽管油浸环境中反应器温度相对较低,但测得的放电功率明显高于空气环境中,有更多的能量用于降解SF_6,从而提高了SF_6的降解率,同时能量效率也有所提升,这表明油浸式的反应器可提升DBD降解SF_6的效果。     

大气压空气介质阻挡汤森放电

为了实验研究大气压空气介质阻挡均匀放电的可能性,使用1.5mm以上厚度的Al2O3陶瓷片作为阻挡介质及1～2kHz的高压激励,在大气压3mm空气平板间隙中获得均匀放电。通过ICCD高速摄影得到的放电图像以及电流波形的分析表明这种放电是汤森放电。3mm空气间隙的稳态击穿电压仅约为5.7kV,远低于静态击穿电压11.2kV;还发现了类似氮气DBD汤森放电的"反常熄灭"现象,这两个现象表明陶瓷表面可能存在浅位阱及二次电子发射机制,这对空气汤森放电的起始和维持阶段都至关重要。另外,实验发现陶瓷厚度对空气DBD有重要影响,使用厚度<1.5mm的陶瓷片往往无法避免丝状放电。使用2片厚度各1mm的石英玻璃替代陶瓷片在670Pa～0.1MPa都无法获得均匀放电。上述3mm空气汤森放电的原因归结于陶瓷表面独特的"浅位阱"特性以及阻挡介质限流作用的共同效果。     

介质阻挡电晕放电去除二氧化硫的研究

工频高压下线管结构反应器可能出现局部电晕放电及气隙中稳定阻挡放电。根据V-qLissajous图形计算了放电功率。随外施电压上升,放电由电晕放电进入稳定阻挡放电,放电电流幅值达数mA,放电功率密度为数百mW·cm-3,去除SO2的能量效率可达30g/(kW·h)。实验表明,稳定阻挡放电时,较高的电压及较大的放电空间可提高能量利用率。     

气体成分对介质阻挡放电脱除NO影响试验研究

为实现电厂排放达标,通过研究用柱筒型介质阻挡反应器对烟气成分对NO脱除率的影响,主要分析了烟气温度、氧气,二氧化硫和水蒸气含量对脱除率的影响。结果表明:烟气温度对脱除率影响不大。O2的加入使得脱除率降低,氧量越多,脱除率越低。同时NO2的生成量随着含氧量增加而增大。SO2抑制NO的脱除,SO2体积分数越大,脱除率越低。加入水蒸气后,脱除率有明显下降,且水量越高,脱除率越低。水蒸气也会促进NO2的生成。     

填充石英球对DBD等离子体转化NO的影响

放电等离子体辅助选择催化还原两段法脱除NOx是一项很有前景的氮氧化物治理技术.介质阻挡放电(DBD)是一种常见的等离子体产生方法,在DBD等离子体反应器中填入电介质小球可进一步增强放电.本文考察了有无石英填充球的DBD等离子体反应器对NO的转化和能量利用效率的影响,借助ANSOFT软件对DBD等离子体反应器内的电场进行了仿真分析.实验结果表明,在较低的放电电压下,填充石英球的DBD等离子体反应器虽然能耗略有提高,但在NO的转化和能量利用效率上都优于无填充情况,其原因归结为,填充石英球有利于反应器在更低电压下实现局部放电,同时促进反应器内的电场和气流在空间更均匀地分布,增加了反应气流与放电等离子体的接触机会.     

高频介质阻挡放电反应器结构研究

甲醛,作为一种广泛使用并非常有害的有机废气,已在很多场合对人体健康构成严重威胁。笔者研究利用高频介质阻挡放电技术进行降解甲醛的实验研究,考察了反应器结构参数对甲醛降解率的影响,并对高频介质阻挡放电产生的低温等离子体去除甲醛的机理进行分析。实验结果表明,其它条件稳定不变的情况下,放电极和反应器介质管径变化对甲醛降解率有显著的非单调的影响,对于放电极直径和反应器介质管径应存在最佳尺寸配比,使得甲醛降解率最高;钨丝比铜丝和不锈钢丝更适合作为反应器内部轴线放电极;采用相对介电常数较大的99瓷作为阻挡层介质材料,甲醛降解率从41%提高到76%;在电源输出功率一定的条件下,反应器有效反应长度存在最佳值。该研究通过考察反应器结构参数变化对甲醛的降解效果的影响,从而达到反应器最优化的目的,并为该技术应用于工业废气的处理及室内空气净化打下基础。     

介质阻挡放电等离子体射流装置的实验研究

基于介质阻挡放电的形式,设计并制作了两种等离子体射流装置:一种内电极裸露;另一种内电极覆盖有石英玻璃。笔者对两种不同电极等离子体射流装置的特性进行了测量。在中频正弦电源通入Ar的情况下,测量了放电的李萨如(Lissajous)图、放电的图像和放电的光谱图;并且分别由放电的Lissajous图和光谱图,计算得到了放电的功率和电子激发温度。实验结果表明:在外施电压保持不变的情况下,气流对于放电的功率和电子的温度几乎没有影响;通过对比两种射流装置的电学和光学特性发现,与内电极覆盖有石英玻璃的等离子体射流装置相比,内电极裸露的情况下,其放电的功率和电子激发温度均比较大。     

非平衡等离子体技术处理甲苯的实验研究

为了进行平衡等离子技术处理挥发性有机物(VOCs)的实验研究,采用电晕放电与介质阻挡放电相结合的放电形式处理甲苯(C7H8)废气,以此探讨电压、内电极直径及不同电介质条件对C7H8去除效率η的影响,并对放电过程的放电参量进行了测量。结果表明,电压的提高有利于C7H8的去除,电压较低时细电极反应器对C7H8的η要比粗电极高,但随着电压的上升,粗电极效率比细电极要高;陶瓷反应器对C7H8的去除效果要优于有机玻璃反应器;在反应器内填充电介质有利于C7H8的去除,填有陶瓷拉西环填料的反应器对C7H8的去除效果要优于无电介质的空管反应器;利用电压—电荷利萨如图形法测得的反应过程放电功率表明:等离子法处理VOCs能耗低,放电功率的提高对C7H8的去除有利。     

高频介质阻挡放电降解甲苯的实验研究

甲苯作为一种广泛使用并非常有害的有机废气,已在很多场合对人类健康构成严重威胁。为此,采用高频交流高压电源,通过介质阻挡放电产生低温等离子体,用来去除甲苯污染物,进一步优化等离子净化系统。从电路原理和介质阻挡放电原理实验研究了反应器结构、电压、频率和功率对甲苯降解率的影响,并分析了降解产物及其降解机理。实验结果表明,99陶瓷作介质阻挡层更有利于甲苯的降解;频率、功率和降解率之间的关系并非单纯的线性关系,f=f0时,放电负载得到最大功率,降解率也达到最高值。色质联用检测仪(GC-MS)的检测发现,中间产物包括醛类、醇类、酰胺类及带有苯环的衍生物等4类有机物。     

同轴圆柱结构DBD装置放电功率的模拟计算及实验研究

分析了介质阻挡放电的宏观工作机理,推导了介质阻挡放电功率的计算公式,在电场及等效电容分析的基础上,建立了同轴圆柱结构介质阻挡放电装置放电功率的数学模型。依据该模型对介质阻挡放电功率随输入电压的变化规律进行了模拟计算,并对具体算例进行了实验对比研究,研究结果验证了文中所建立模型的精确性和有效性,为介质阻挡放电类型的低温等离子体反应器的设计提供了理论依据。