【摘要】：削減燃煤電站中氮氧化物(NOx)排放已經(jīng)成為全球發(fā)電行業(yè)必須要解決的問題,因為燃煤電站是世界上第二大NOx排放源,而大氣中的NOx嚴(yán)重危害環(huán)境以及人類自身的身體健康。目前國內(nèi)外發(fā)電企業(yè)對NOx排放的主流控制手段是選擇性催化還原(SCR)；然而SCR技術(shù)存在著催化劑中毒、氨泄漏、窄溫度工作帶以及費用昂貴等問題。針對SCR的問題,許多新興的NOx控制技術(shù)正在研發(fā),其中本文研究的介質(zhì)阻擋放電(DBD)脫硝被認(rèn)為是很有前途的技術(shù)之一。本文的主要工作內(nèi)容如下： (1)構(gòu)建了適合于介質(zhì)阻擋放電的交變電場Boltzmann方程,在此基礎(chǔ)上建立了電離氣體電子碰撞動力學(xué)模型。分析了含低濃度NO的NO/N2體系的電子碰撞過程,利用得到的相應(yīng)的彈性、激發(fā)、電離碰撞截面,計算了常規(guī)DBD反應(yīng)器內(nèi)非熱平衡等離子體電子能量分布函數(shù)、離解反應(yīng)速率、電子平均漂移速度,在此基礎(chǔ)上得出每輸入100 eV電能大約能產(chǎn)生0.346個N自由基原子的結(jié)論。 (2)構(gòu)建了DBD處理氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型,獲取了含低濃度NO的NO/N2體系的化學(xué)反應(yīng)機理及化學(xué)反應(yīng)控制參數(shù),與電離氣體電子碰撞動力學(xué)模型和NO/N2體系的碰撞截面相結(jié)合構(gòu)建了含低濃度NO的NO/N2體系介質(zhì)阻擋放電處理氮氧化物計算模型,進(jìn)行了各個反應(yīng)速度與輸入能量密度關(guān)系計算。計算結(jié)果表明：含低濃度NO的NO/N2混氣適于進(jìn)行反應(yīng)器設(shè)計參數(shù)影響的研究。 (3)搭建了實驗室規(guī)模DBD脫除NOx實驗臺,進(jìn)行了氣體間隙、電源頻率、反應(yīng)器長度、氣體流量等因素對DBD脫除NOx影響的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：理想的反應(yīng)器長度應(yīng)與放電功率相匹配；當(dāng)氣體間隙在1mm及以上時,間隙的改變對NOx脫除的能量效率影響不明顯；當(dāng)電源頻率在1GHz以下時,頻率的改變對NOx脫除的能量效率影響不明顯；在輸入能量密度相同時,氣體流量變化對NOx脫除效果影響不明顯。 (4)進(jìn)行了O2、Ar、O3、C2H4等氣體成份對DBD脫除NOx影響的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：由于N(2D)+O2→NO+O這個生成NO反應(yīng)的存在,N2\O2\NO混氣僅用介質(zhì)阻擋放電無法實現(xiàn)NO完全去除或轉(zhuǎn)化；僅靠煙氣中存在的Ar不能改善NO脫除效果,少量添加Ar亦不能改善NO脫除效果；O3可以實現(xiàn)NO的有效去除,但目前O3制造成本較高,制約了推廣使用；乙烯存在時,NO能順利實現(xiàn)向NO2轉(zhuǎn)化,氣體內(nèi)較佳的C2H4含量應(yīng)為NO濃度的兩倍。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)（北京）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X511

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2713446