论文部分内容阅读
削减燃煤电站中氮氧化物(NOx)排放已经成为全球发电行业必须要解决的问题,因为燃煤电站是世界上第二大NOx排放源,而大气中的NOx严重危害环境以及人类自身的身体健康。目前国内外发电企业对NOx排放的主流控制手段是选择性催化还原(SCR)；然而SCR技术存在着催化剂中毒、氨泄漏、窄温度工作带以及费用昂贵等问题。针对SCR的问题,许多新兴的NOx控制技术正在研发,其中本文研究的介质阻挡放电(DBD)脱硝被认为是很有前途的技术之一。本文的主要工作内容如下：(1)构建了适合于介质阻挡放电的交变电场Boltzmann方程,在此基础上建立了电离气体电子碰撞动力学模型。分析了含低浓度NO的NO/N2体系的电子碰撞过程,利用得到的相应的弹性、激发、电离碰撞截面,计算了常规DBD反应器内非热平衡等离子体电子能量分布函数、离解反应速率、电子平均漂移速度,在此基础上得出每输入100 eV电能大约能产生0.346个N自由基原子的结论。(2)构建了DBD处理氮氧化物的化学反应动力学模型,获取了含低浓度NO的NO/N2体系的化学反应机理及化学反应控制参数,与电离气体电子碰撞动力学模型和NO/N2体系的碰撞截面相结合构建了含低浓度NO的NO/N2体系介质阻挡放电处理氮氧化物计算模型,进行了各个反应速度与输入能量密度关系计算。计算结果表明：含低浓度NO的NO/N2混气适于进行反应器设计参数影响的研究。(3)搭建了实验室规模DBD脱除NOx实验台,进行了气体间隙、电源频率、反应器长度、气体流量等因素对DBD脱除NOx影响的研究,结果发现：理想的反应器长度应与放电功率相匹配；当气体间隙在1mm及以上时,间隙的改变对NOx脱除的能量效率影响不明显；当电源频率在1GHz以下时,频率的改变对NOx脱除的能量效率影响不明显；在输入能量密度相同时,气体流量变化对NOx脱除效果影响不明显。(4)进行了O2、Ar、O3、C2H4等气体成份对DBD脱除NOx影响的研究,结果发现：由于N(2D)+O2→NO+O这个生成NO反应的存在,N2O2NO混气仅用介质阻挡放电无法实现NO完全去除或转化；仅靠烟气中存在的Ar不能改善NO脱除效果,少量添加Ar亦不能改善NO脱除效果；O3可以实现NO的有效去除,但目前O3制造成本较高,制约了推广使用；乙烯存在时,NO能顺利实现向NO2转化,气体内较佳的C2H4含量应为NO浓度的两倍。