填充球粒径对等离子体脱除NOx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。     

大气压等离子体助燃DBD激励器放电特性实验研究

等离子体DBD激励器可以在大气压或高于大气压的条件下产生等离子体。激励器的放电特性作为等离子体密度的决定因素,控制着等离子体助燃的作用及其效果。笔者在大气压条件下对不同电极距离、介质层厚度、激励器电极布局下的等离子体气体放电特性进行了实验研究。实验结果表明:可以通过减小介质层厚度、在合适范围内减小电极间距、优化激励器电极布局来提高电场场强、等离子体助然的效果。     

还原剂对等离子体预处理NO的影响

等离子体辅助选择性催化还原技术是脱除汽车尾气中NOx的有效途径,不同的还原剂影响着最终的处理效果,为此通过填充床式反应器产生等离子体,处理分别添加甲烷和乙烯作还原剂的模拟汽车尾气,对不同电压等级、电源频率、填料粒径条件下的NO脱除率、NO2体积分数、NOx总体积分数变化、CO体积分数等进行研究,对比甲烷和乙烯的处理效果...     

低温等离子体反应器去除挥发性有机化合物的能效分析

为了推动等离子体技术早日商业应用,提高低温等离子体技术的能量效率,本研究采用自行研制优化的管-线式反应装置,考察了不同介质填料、电场强度E、污染物入口质量浓度ρ0和气流速度v等参数对反应器能量效率ζ的影响。希望通过优化实验参数,可以在保证污染物降解率η的同时有效提高ζ。实验结果表明,随着污染物v的增加,ζ呈现先增大后减小的趋势;随着ρ0的增加,ζ呈现先增大后减小的趋势;η和ζ由高到低依次均表现为复合催化剂、Ba0.8Sr0.2Zr0.1Ti0.9O3、MnO2/γ-Al2O3、γ-Al2O3和无填料。因此,在本实验条件下,v为2 mL/min,ρ0范围在1 500~2 000 mg/m3,E在9.6 kV/cm左右,填料为复合催化材料,可得到最佳ζ为10 g/(kW·h)。研究为等离子体技术的发展提供了新的思路,为该技术的商业应用提供了借鉴。     

等离子体气动激励的能量转化过程分析

为了提高等离子体气动激励的能量利用率,优化等离子体气动激励,对表面介质阻挡放电的能量转化过程进行了研究。将消耗的能量分为4部分,针对3种典型频率表面介质阻挡放电试验过程波形进行数据处理,得到了等离子体气动激励的能量利用率。试验计算结果表明:ns脉冲最大放电电流最大,可达4A,而且能耗最低,仅为7.5W;ns脉冲等离子气动激励的能量利用率最高、μs脉冲次之、ms脉冲最弱。研究结论有助于提高等离子体气动激励控制附面层的能力,为等离子体流动控制技术的应用奠定基础。     

水降膜DBD等离子体去除水中磺胺甲恶唑的效能及机理

水降膜介质阻挡放电装置可以在气相高效生成反应活性物质,且大的气–液反应界面有利于反应活性物质的气–液传质,高效降解液相污染物。为此研究了单极性和双极性脉冲电源供电时水降膜装置的放电特性及磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMX)的降解效率,研究发现双极性脉冲供电时,水降膜装置放电强度及SMX降解率更高。同时,本文探究了双极性脉冲电压和频率、SMX初始质量浓度、p H值、液体流速和电导率对SMX降解的影响,分析了SMX的降解机理。结果表明：放电功率随放电电压和脉冲频率升高而增大,SMX降解率随之升高,当放电电压较低(24 kV)时,电压升高能提高SMX降解的能量效率,但提升放电频率会导致SMX降解能量效率的下降;液体循环流量和电导率对SMX的降解影响不大;放电功率为5 W,放电处理质量浓度为20 mg/L的200 mL溶液30 min,SMX降解率达到了80.2%,能量效率达到1.28 g/(kW·h);由于过臭氧化和SMX分子的质子化效应,碱性条件下SMX的降解率远高于酸性条件下的降解率。     

填料表面形态对等离子体脱除NOx的影响

填充床式等离子体反应器在NOx脱除方面有着显著的优势,其中填料的参数对处理效果有很大影响,以往报道多集中在填料尺寸方面的影响。为分析反应器能量利用效果,优化等离子体辅助催化系统,着重研究了填料表面形态对NOx脱除的影响情况,考查不同能量密度、电源频率条件下NOx的转化;测试了放电过程中的主要活性物种甲醛的含量,研究了表面形态对甲醛生产的影响,在此基础上得到甲醛生成量与NOx转化之间的关系。实验结果表明填料表面形态的改变会影响NOx的转化以及甲醛的生成;另外,NO的去除率与甲醛的生成量存在着正相关性。     

非平衡等离子体特征量对NO脱除效率的影响

采用数值模拟的方法开展了非平衡等离子体脱除烟气中NO的研究,考察了非平衡等离子体放电中的2个主要特征量（电子数密度n_e和电子平均能量 ）对NO脱除效率的影响。计算结果表明,NO脱除效率随电子数密度n_e和电子平均能量 的变化而有不同程度的变化,相比较而言,电子数密度量级变化对NO脱除效率的影响更大。在NO初始分子浓度（粒子数密度）为10¹⁶ cm^-3情况下,电子数密度较高（10¹⁷ cm^-3）时,即使电子平均能量 低至4 eV,也可获得高达99%的NO脱除效率。当电子数密度和电子平均能量保持不变时,NO脱除效率随着NO初始分子浓度的增加而降低。     

氢氧等离子体合成过氧化氢过程的能效研究

为提高氢氧等离子体合成H2O2技术的能量效率,通过分析放电过程的反应器能效及电源能量注入效率,确定了影响合成总能效的主要因素。考察了反应器电极间距、电源放电频率及注入功率对反应器能效和电源能量注入效率的影响。发现减小电极间距、提高放电频率和注入功率有利于提高反应器能效,但不利于提高电源能量注入效率。本研究中可以得到150 gH2O2/kWh的反应器能效,但由于较低的电源能量注入效率,致使合成H2O2的总能效不超过9 gH2O2/kWh。因此,提高等离子体法合成H2O2过程的总能效,不仅需要设计高能效的等离子体反应器,还需为反应器负载开发适配的电源,而后者是提升该技术能量效率的关键。     

非平衡等离子体脱除NO的理论分析

分析了微波等离子体场中高能电子的能量分布,对微波非平衡等离子体NO脱除进行了数值模拟实验研究,详细探讨了化学反应速率常数对脱除反应的影响。研究结果表明:高能电子平均能量越高,等离子体场中高能电子数所占比例越大,但随着高能电子平均能量的增大,高能电子数所占比例增大趋势减缓,预测实验上微波功率应有一最佳取值范围;化学反应速率常数对脱除反应有不同的影响,对比了不同反应速率常数的NO脱除效果,给出实验上应选取合适的方法控制不同反应速率常数以提高NO脱除效果的建议。     

O3和C2H4在介质阻挡放电转化NO中的作用

放电等离子体结合选择催化还原脱除NOx是一项很有前景的贫燃尾气治理技术,其预处理过程中,尾气中NO会向NO2转化。为了解重要的活性中间产物O3的作用和生成特性以及常见的烃类添加剂C2H4的作用,在介质阻挡放电等离子体反应器内进行了相关实验研究。监测N2/O2,N2/O2/NO,N2/O2/C2H4,N2/O2/NO/C2H4共4个体系下的O3产生特性,并通过N2/O2/NO和N2/O2/NO/C2H4体系的比较考察C2H4对NO转化影响的结果表明:除N2/O2体系外,其它体系中都不会产生大量的O3;C2H4不但提高了NO的转化率,还明显地抑制放电过程NO的生成。可以推断,O3作为氧化剂能促进NO向NO2的转化,C2H4添加剂可以提高NO的转化率。     

超细煤焦的细度对再燃还原NO的影响

以烟煤和褐煤混煤超细煤粉制作的煤焦作为再燃燃料，用N2，O2，CO2，NO配制模拟烟气，在立式携带流反应器中进行了煤焦再燃还原NO的实验，研究了超细煤焦的细度对炉内1300℃高温烟气中再燃还原NO 的影响。结果表明：①NO 的还原效率随着超细煤焦细度的提高而增大；②在再燃燃料比为20%~25%、再燃区的初始氧浓度为2%~4%的工况范围内，煤焦细度对NO 还原效率的影响显著；③在其它情况相同的条件下，当煤焦细度由154mm筛下提高到71mm筛下时，再燃还原NO的效率增加幅度不大；当煤焦细度由71mm筛下提高到45mm筛下时，再燃还原NO的效率大幅度增加；④NO还原效率与煤焦粒径的2次方成反比。     

烟煤煤粉及热解产物对NO的还原特性实验研究

在固定床反应器中，不同温度下将烟煤煤粉及其热解产物分别对NO进行还原性实验，研究了热解气体、焦炭以及煤粉的还原作用。结果表明，煤粉在不同温度下析出的热解气体因组成不同而具有不同的还原性。随温度升高，热解气体和焦炭的还原效果均越好。同温度下，在反应前期热解气体对NO的还原作用优于焦炭对NO的还原作用，后期则后者优于前者。煤粉对NO的还原效果均比同温度下的热解气体或焦炭的单独还原效果好，但比各自单独还原的效果总和要差，这是因为同时存在同相还原和异相还原以及二者相互竞争的影响。煤粉还原反应的前期同相还原起主要作用，后期则异相还原起主要作用。加速煤粉热解气体和焦炭的分离有利于煤粉对NO的还原。在煤粉再燃区，没有燃烧的煤粉对NO的还原贡献更大。     

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。     

煤粉再燃过程煤焦与NO的反应机理分析

煤粉再燃过程中，NO可通过与NO发生异相反应被还原。对煤粉再燃过程NO的异相还原机理进行了深入的研究，分析了焦炭中的氮元素及碳元素与NO的反应机理，总结了不同反应机理情况下，煤焦与NO的反应模型。     

磁场对强旋流燃烧过程中NO生成特性的影响

在强旋流火焰周围安放固定磁场,采用CST-24型数字式磁强计测定磁场强度,采用WRNK的铠装镍铬热电偶和KM9106综合烟气分析仪检测不同磁场下强旋流燃烧火焰温度和NO浓度,分析了不同磁场下强旋流燃烧特性和NO生成特性。结果表明：在磁场作用下火焰中心温度明显提高,外缘温度有所降低,火焰外缘NO浓度显著降低。磁场通过改变强旋流火焰温度分布进而影响火焰中NO的浓度;磁场的作用使生成NO的带电离子或离子团彼此碰撞的机会减少,进而减少了火焰中NO生成。     

水蒸汽对焦炉气火焰燃烧速度及NO生成特性影响研究

以山西华鑫肥业有限公司富氧空气转化炉为研究对象,大型化学动力学软件CHEMKIN为计算平台,采用包含53种组分、325个基元反应的甲烷燃烧详细反应机理(GRI-Mech 3.0),研究了水蒸汽对富氧空气转化炉烧嘴火焰燃烧速度及NO生成特性的影响。计算结果表明:H2O对燃烧速度的影响主要是通过解离出的H自由基参与燃烧反应引起的;H2O含量的提高可以有效抑制NO生成速率。     

天然气再燃还原NO的实验研究

天然气再燃是控制燃煤电站氮氧化物排放的先进技术。对天然气再燃还原NO的关键影响因素进行了系统实验研究,发现脱硝效率随着天然气/NO摩尔比以及温度的增加而提高;再燃区存在最佳过量空气系数,α在0.8左右时脱硝效率最高;延长再燃区停留时间有利于降低NO的排放,但超过1.53s后,继续增加停留时间对脱硝效率的影响并不明显。