直流电晕氧化结合化学吸收烟气脱硝实验及机理研究

论文摘要

直流电晕氧化结合化学吸收烟气脱硝是有发展前景的烟气污染治理技术。这一技术的优点在于：能耗低；完全避免了氨气泄漏二次污染；对于已经安装了湿法或半干法脱硫设备的锅炉，原有脱硫设备可同时用于脱除NOx，或者把该技术与湿式静电除尘器结合，实现除尘、脱硫、脱硝一体化，这样可减少设备的投资。NO电晕氧化过程是决定电晕氧化结合化学吸收烟气脱硝技术性能优劣的关键。本文重点研究直流电晕放电自由基簇射作用下的NO电晕氧化。 本文采用有限元方法对反应器内电场进行了数值模拟。模拟结果不仅给出了采用自由基簇射技术的理论根据，而且可以指导单电极结构优化及多电极反应器设计中电极间距选取的实验研究。 对不同电极气条件臭氧生成及NO氧化进行了实验研究。结果表明，电极喷嘴出口附近能够形成强电场，强电场作用下的自由电子具有较高能量，可以使氧气大量分解，产生O3等自由基氧化NO。在NO氧化过程中，发现臭氧浓度明显减少。实验中还发现，喷嘴出口附近氮气的分解能力远小于氧气的分解能力。 提出选择空气（air）、水（H2O）和氧气（O2）作为该技术工程应用的电极气组成成分。通过三种成分的合理组合，可形成一定氧气浓度和一定湿度的电极气。实验结果表明，电极气氧气浓度，对NOx脱除效率及其能耗具有显著影响。从总的影响趋势看，放电功率一定的情况下，随着电极气氧气浓度的增加，模拟烟气中NO氧化的氧化率及其能量效率都随之提高。功率越高，电极气氧气浓度变化对它们的影响越大。在电极气氧气浓度从低到高的变化过程中，氧气浓度对模拟烟气中NO氧化的氧化率及其能量效率提高的影响程度，在发生明显变化。随着电极气氧气浓度的增加，氧气浓度增加对烟气中NO氧化的氧化率及其能量效率提高的影响作用在减弱。实验还发现，在常温状况下，电极气湿度对NOx脱除效率及其能耗具有重要影响。从总的影响趋势看，放电功率一定的情况下，随着电极气湿度的增加，模拟烟气中NO氧化的氧化率及其能量效率都随之提高。 使用湿空气作为自由基源物质，研究了喷嘴电极结构变化对电晕放电特性、NO电晕氧化过程性能的影响。结果表明，3mm是电极喷嘴外径的较优值。实验发现，单电极上喷嘴数的增加有利于NO的电晕氧化。在相同电压下，随着喷嘴数的增加，由于气体电晕放电的通道数增加，总电晕区域明显增大，电晕流光在反应器横截面上的充满度增加。喷嘴数目相同时，A型电极所形成的电晕流光，

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的研究背景
• X的生成机理及控制技术'>1.2 NO_X的生成机理及控制技术
• X的生成机理'>1.2.1 NO_X的生成机理
• X排放控制技术'>1.2.2 NO_X排放控制技术
• 1.3 国内外烟气脱硝技术概述
• 1.3.1 催化法烟气脱硝技术
• 1.3.2 非催化法烟气脱硝技术
• 1.4 直流电晕氧化结合化学吸收烟气脱硝技术研究进展
• 1.5 本文的主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 基于电场数值模拟的反应器结构选择分析
• 2.1 引言
• 2.2 有限元方法概述
• 2.3 电场模拟问题及其边界条件
• 2.4 电场有限元计算原理
• 2.5 建模及其求解过程
• 2.6 模拟结果及分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 电极气选择及其实验研究
• 3.1 自由基生成及 NO氧化的途径
• 3.2 实验系统和方法
• 3.3 臭氧生成及 NO氧化
• 3.4 电极气及其选择分析
• X脱除的影响'>3.5 氧气浓度对 NO_X脱除的影响
• X脱除的影响'>3.6 湿度对 NO_X脱除的影响
• 3.7 本章小结
• X脱除影响的实验研究'>第四章 反应器结构对 NO_X脱除影响的实验研究
• 4.1 喷嘴电极设计及其制作
• 4.2 喷嘴外径对 NO电晕氧化过程的影响
• 4.2.1 电晕放电特性
• 4.2.2 反应器内NO电晕氧化过程
• X脱除率'>4.2.3 系统中NO_X脱除率
• 4.3 喷嘴布置对 NO电晕氧化过程的影响
• 4.3.1 电晕放电特性
• 4.3.2 反应器内NO电晕氧化过程
• X脱除率'>4.3.3 系统中NO_X脱除率
• 4.4 反应器电极布置对 NO电晕氧化过程的影响
• 4.4.1 反应器中布置1根电极
• 4.4.2 反应器中布置2根电极
• 4.4.3 反应器中布置3根电极
• 4.4.4 50mm电极布置间距试验
• 4.4.5 多电极试验结果比较及其分析
• X脱除性能的影响'>4.5 烟气流速对 NO_X脱除性能的影响
• 4.5.1 实验系统及方法
• 4.5.2 电晕放电特性
• 4.5.3 反应器内NO电晕氧化过程
• X脱除性能的影响'>4.6 烟气温度对 NO_X脱除性能的影响
• 4.6.1 电晕放电特性
• 4.6.2 反应器内NO电晕氧化过程
• X脱除性能的影响'>4.7 NO浓度对 NO_X脱除性能的影响
• 4.7.1 电晕放电特性
• 4.7.2 反应器内NO电晕氧化过程
• 4.8 本章小结
• 第五章 NO电晕氧化过程化学动力学分析
• 5.1 NO电晕氧化过程物理描述
• 5.1.1 电晕放电过程
• 5.1.2 流光电晕的形成机制
• 5.1.3 流光电晕放电数值模拟
• 5.2 化学动力学模型
• 5.3 计算结果及其分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 主要研究成果
• 6.2 主要创新点
• 6.3 后续工作设想
• 参考文献
• 作者在攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢