電暈放電同時脫硫脫硝機(jī)理研究
摘 要：電暈放電同時脫硫脫硝技術(shù)是最有應(yīng)用價值的煙氣綜合治理技術(shù)之一。從自由基的產(chǎn)生、SO2和NOx的脫除以及它們之間相
互影響方面著手，對電暈放電煙氣同時脫硫脫硝過程進(jìn)行了深入的分析。從結(jié)果可知，電暈放電過程中自由基的產(chǎn)生主要依靠電子碰撞和電荷轉(zhuǎn)移激發(fā)。在NOx的脫除過程中氧化作用起著決定性作用，而單獨的放電過程對SO2脫除的作用不大，其脫除還得依靠堿性物質(zhì)的加入。煙氣中的小顆；驓馊苣z表面發(fā)生的異相反應(yīng)能夠促進(jìn)SO2和NOX的脫除。
關(guān)鍵詞： 電暈放電；自由基；脫硫脫硝；機(jī)理
SO2和NOX是我國最主要的大氣污染物，由此形成的酸雨、光化學(xué)煙霧和溫室效應(yīng)等問題，對人體健康和生態(tài)環(huán)境都造成了極大的威脅。傳統(tǒng)的煙氣脫硫脫硝技術(shù)簡單地把脫硫和脫硝組合，從而使整個投資運行成本大大增加，而且技術(shù)復(fù)雜，所以無論從經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上來說組合脫除的方法都不是最佳的選擇。這就使開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的煙氣同時脫硫脫硝技術(shù)成為了當(dāng)前煙氣凈化技術(shù)的總趨勢。
電暈放電煙氣治理技術(shù)自20世紀(jì)80年代提出以來，由于其對多種煙氣污染物都能實現(xiàn)高效脫除而備受關(guān)注。1986年，Masudat［1］等人首先將脈沖電暈放電用于同時脫硫脫硝，研究表明，正負(fù)電暈都有較好的脫硝作用，而SO2只能用正電暈脫除。為避免脈沖電源制作復(fù)雜的問題，直流電暈同時脫硫脫硝也被開發(fā)［2-4］。Park［5］和Chang［6］等人采用直流電暈自由基簇射煙氣脫硫脫硝技術(shù)，實現(xiàn)90％以上的脫硫脫硝率，并大大減少了NH3的泄漏。
雖然國內(nèi)外在電暈放電脫硫脫硝方面取得了不少可喜的成果，但由于其脫除是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其中誘導(dǎo)等離子化學(xué)反應(yīng)的流光結(jié)構(gòu)和激發(fā)、傳播過程還未能精確測量，主導(dǎo)脫硫脫硝的化學(xué)反應(yīng)也沒有完全確定，再加上許多結(jié)論是在不同的實驗條件下得出的，造成實驗結(jié)果差別較大，借鑒性較差，因而有必要對電暈放電煙氣同時脫硫脫硝機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的探討，更加深入地理解同時脫硫脫硝過程。
1、電暈放電同時脫硫脫硝基本過程
電暈放電即在放電兩極加上高電壓時，電極附近氣體介質(zhì)被局部擊穿而產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，其基本過程是通過氣體放電的形式獲得非熱平衡等離子體［7］。由于等離子內(nèi)部存在大量的高能活性粒子，從而促成了一些在普通條件下難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，電暈放電被廣泛應(yīng)用于氣態(tài)污染治理。電暈放電同時脫硫脫硝基本過程見圖1，其主要過程包括：電暈放電產(chǎn)生高能電子，電子與自由基源氣體碰撞產(chǎn)生活性自由基，so2、NOx和自由基發(fā)生反應(yīng)等幾個階段。
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圖l 電暈放電SO2和NOx脫除過程
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