等離子體臭氧產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)與理論研究.pdf

1、為了在保證效率、滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的前提下，取得更好的經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)與操作的簡(jiǎn)化，國(guó)際上提出了燃煤污染物聯(lián)合脫除的思路，期望用較少的設(shè)備脫除盡可能多的污染物。最新的商業(yè)和工藝發(fā)展成就顯示了臭氧氧化技術(shù)，除了脫除NOx外，還提供了更好的靈活性，能作為一個(gè)獨(dú)立的工藝或者與其他技術(shù)結(jié)合開發(fā)經(jīng)濟(jì)的多污染物控制工藝。本文就臭氧氧化結(jié)合化學(xué)吸收聯(lián)合脫除煙氣多種污染物工藝中臭氧產(chǎn)生能耗大這一關(guān)鍵性問題進(jìn)行深入研究。 對(duì)高頻高壓介質(zhì)阻擋放電

2、產(chǎn)生臭氧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究并整理了各種情況下低溫等離子體化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。氧氣源時(shí)，在臭氧產(chǎn)率相當(dāng)?shù)那闆r下，臭氧濃度和產(chǎn)量均為商用產(chǎn)品的2倍左右。對(duì)于惰性氣體為He的情況，O2→O3轉(zhuǎn)化率隨O2的比例增大而增大；對(duì)于惰性氣體為Ar的情況，空氣源時(shí)O2→O3轉(zhuǎn)化率隨O2的比例增大而增大，氧氣源時(shí)O2→O3轉(zhuǎn)化率隨O2的比例增大而減小。對(duì)于惰性氣體為Kr的情況，O2→O3轉(zhuǎn)化率隨O2的比例增大而減小。對(duì)于干空氣中添加少量的SF6有利于臭氧產(chǎn)生，在流量

3、為200l/h、輸入電壓為250V、SF6/干空氣=2.04×10-2時(shí)，臭氧濃度提高到2.35倍(11.3g/m3)。為獲得高濃度、大產(chǎn)量、性價(jià)比低的臭氧發(fā)生器開辟一條新途徑。 對(duì)脈沖放電進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)正脈沖有利于臭氧產(chǎn)生，因?yàn)檎}沖比負(fù)脈沖流光傳播更長(zhǎng)的距離，產(chǎn)生更多的分支和更多的流光通道，因此反應(yīng)區(qū)域更大，從而促使更多的臭氧產(chǎn)生。正脈沖降低接地極附件(電場(chǎng)強(qiáng)度較低)二次電離發(fā)生，推遲了擊穿的發(fā)生。另不同的電壓輸入

4、方式也造成不同的起火電壓。實(shí)驗(yàn)中氧氣源和干空氣源臭氧濃度最高分別為83.6g/m3和40.9g/m3，臭氧產(chǎn)率最高分別達(dá)到985.03g/kWh和288.26g/kWh，臭氧產(chǎn)量最高分別為19.15g/h和5.33g/h。研究結(jié)果表明：脈沖放電是一種比較有前途的臭氧發(fā)生形式。 在Buntat研究基礎(chǔ)上對(duì)量綱分析方法在脈沖等離子體臭氧產(chǎn)生領(lǐng)域進(jìn)行深入試探和修正。依據(jù)∏定理推導(dǎo)出臭氧濃度和主要影響參數(shù)之間的關(guān)系式(參數(shù)包括峰值電壓

5、、電暈起始電壓，間隙寬度，介電常數(shù)、壓力、氣體流速和放電室長(zhǎng)度或脈寬)。該理論可以用來預(yù)測(cè)臭氧濃度和調(diào)查影響脈沖流光放電各參數(shù)的重要性。正、負(fù)脈沖導(dǎo)致不同的電壓起始電壓，該理論也可以確定極性對(duì)臭氧產(chǎn)生的影響。 對(duì)各臭氧發(fā)生技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比發(fā)現(xiàn)我們研究的高頻高壓放電臭氧發(fā)生技術(shù)以及脈沖放電臭氧發(fā)生技術(shù)都能有效的大幅度地提高臭氧濃度和臭氧產(chǎn)率．在利用高頻高壓放電產(chǎn)生臭氧時(shí)，空氣源中添加SF6臭氧發(fā)生的能耗占總的發(fā)電比例1.68％