理論分析運(yùn)行脈沖靜電除塵器去除氮氧化物和硫氧化物

梗概—調(diào)查所得，發(fā)生在靜電除塵器電暈放電中各種等離子化學(xué)反應(yīng)是在一個(gè)典型的煙氣環(huán)境中運(yùn)行的。通過(guò)電場(chǎng)函數(shù)，計(jì)算得到主要?dú)怏w組成成分如氮?dú)猓鯕夂退羝碾娮臃蛛x的速率系數(shù)。此外，計(jì)算得到了主要激發(fā)態(tài)的電離率，附著率和激發(fā)率。計(jì)算表明：二氧化硫的去除主要是通過(guò)與OH自由基反應(yīng)產(chǎn)生硫酸，而氮氧化物去除主要是通過(guò)減少自由基氮形成分子氮來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，這些反應(yīng)要發(fā)生，E/N的數(shù)值必須達(dá)到70TD甚至更高，而在E/N數(shù)值高于30TD時(shí)通常發(fā)生電擊穿;E是電場(chǎng)強(qiáng)度，N是氣體數(shù)密度。近似計(jì)算表明，當(dāng)E/N的數(shù)值在100TD的時(shí)候，電壓脈沖寬度必須小于1PS，以避免擊穿。同時(shí)計(jì)算表明，少量的一氧化二氮產(chǎn)生和水蒸汽的存在，對(duì)等離子體化學(xué)有重大影響，也增加了擊穿電壓。

1.導(dǎo)言
最近有人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)靜電除塵器用于煙氣發(fā)電站時(shí)，使用積極脈沖電壓，而不是消極直流電壓，不良?xì)怏w ，NO和NO2有顯著減少[1]。然而，在非常高的峰值電壓下，脈沖電壓時(shí)間要小于1微秒。這個(gè)積極脈沖電壓的應(yīng)用，會(huì)導(dǎo)致形成許多積極的電場(chǎng)帶，其中有一個(gè)高電場(chǎng)區(qū)域在其頭部。這些電場(chǎng)帶的區(qū)域之間的差距比那些由負(fù)電暈而發(fā)起化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的區(qū)域差距大得多。最近的一項(xiàng)研究來(lái)自日本通商產(chǎn)業(yè)省委員會(huì)，他們得出的結(jié)論認(rèn)為：脈沖等離子體利用電暈放電從煙道氣體中去處硫氧化物和氮氧化物是可行的，和其他兩個(gè)技術(shù)比更加經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)單，即1）石膏和氨催化的化學(xué)過(guò)程和2）電子束的方法[2] 。
我們了解到基本的等離子體化學(xué)過(guò)程的發(fā)生有可能優(yōu)化電力供應(yīng)和運(yùn)用于除塵器電線中電壓波形的形狀。此外，它還有可能獲得各種激發(fā)態(tài)的化合物，這些化合物經(jīng)常被加入到煙道氣體中來(lái)提高性能。
一個(gè)完整的除塵器的理論性能分析是不可能只有兩項(xiàng)。首先，煙氣的主要組成成份如氮，碳，二氧化碳，氧氣和水蒸氣，它們之間有許多種反應(yīng)的可能，而且許多反應(yīng)率是不知道的。除了離子和原子兩種，所有激發(fā)態(tài)原子，分子和離子都應(yīng)該被考慮到。一個(gè)完整的分析需要考慮在不同的反應(yīng)中所有可能發(fā)生的反應(yīng)，以及當(dāng)反應(yīng)物種類(lèi)呈平方增加時(shí)，反應(yīng)方程的數(shù)量也應(yīng)該增加。參考[3]的清單煙道氣體的反應(yīng)物種類(lèi)超過(guò)700種，只有氧和氮的反應(yīng)就有80來(lái)種。此外，由于在煙氣中存有固體粒子并在表面起作用，會(huì)有額外的反應(yīng)發(fā)生。這些表面效應(yīng)在本文中沒(méi)考慮到。