本文關(guān)鍵詞：熱等離子體技術(shù)在有機(jī)廢氣處理工程中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于有機(jī)廢氣對(duì)人們危害及造成的困擾,而傳統(tǒng)處理方法存在較多的缺點(diǎn)和問(wèn)題,難以達(dá)到現(xiàn)行的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。等離子體技術(shù)被認(rèn)為是處理有機(jī)廢氣的有效方法,其中熱等離子體處理有機(jī)廢氣的研究還比較少。本課題在實(shí)驗(yàn)研究中采用高頻耦合電容等離子體技術(shù),工程案例中則采用直流電弧等離子體技術(shù),兩者同屬于熱等離子體技術(shù)。實(shí)驗(yàn)以甲烷和甲苯為研究對(duì)象,初步得到熱等離子體降解有機(jī)廢氣效果,分析降解產(chǎn)物及其隨時(shí)間變化規(guī)律,為實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用提供一定的理論參考。實(shí)際工程中,采用直流電弧等離子體技術(shù),以佛山某樹(shù)脂生產(chǎn)車(chē)間廢氣處理為例,獲得熱等離子體技術(shù)在實(shí)際廢氣處理工程中的處理效果,驗(yàn)證熱等離子體技術(shù)是否能有效降解有機(jī)廢氣,并計(jì)算分析其運(yùn)行費(fèi)用。本課題結(jié)合等離子體發(fā)生器和等離子體電源等實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備,自行設(shè)計(jì)了一套高頻電容耦合等離子體反應(yīng)裝置。以反應(yīng)器產(chǎn)生的高頻等離子體為熱源,甲烷和甲苯為研究對(duì)象,探討了輸入功率、系統(tǒng)壓力、氣體流量、電極間距和催化劑等參數(shù)對(duì)甲烷和甲苯去除率的影響,并對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物CO、CO2、NO和NO2濃度隨輸入功率和催化劑的變化規(guī)律進(jìn)行探索。反應(yīng)的基本原理是通過(guò)放電產(chǎn)生的熱等離子體驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生大量高能電子,這些高能電子與O2、H2O和N2反應(yīng)產(chǎn)生O3、·N、·OH、·O等活性粒子,活性粒子和高能電子與有機(jī)廢氣發(fā)生氧化、降解反應(yīng),使有機(jī)廢氣降解為CO、CO2和H2O等無(wú)機(jī)小分子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,甲烷和甲苯的去除率都隨著輸入功率的增加而逐漸增大,甲烷的去除率相對(duì)甲苯要高,這與甲苯中苯環(huán)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性高有關(guān)系。而對(duì)于系統(tǒng)壓力和氣體流量對(duì)甲烷去除率的影響,隨著系統(tǒng)壓力的增加和氣體流量的增加而呈現(xiàn)較少的趨勢(shì)。電極間距的增加,使得兩電極的電場(chǎng)強(qiáng)度減弱,能量密度降低,去除率降低;在輸入功率為40W時(shí),電極間距為3cm、6cm和9cm時(shí)的甲烷去除率分別為82%、65%和52%。在兩電極間放置催化劑后,在低輸入功率時(shí),去除率增加較快,隨著功率的增加,這種差距變小。在反應(yīng)器中加入催化劑后,反應(yīng)產(chǎn)物中CO2、CO和NO的濃度并不是保持一個(gè)恒定的值,而是在3分鐘時(shí)產(chǎn)生CO2、CO和NO的濃度都達(dá)到了最高值,然后開(kāi)始下降,當(dāng)反應(yīng)持續(xù)30分鐘之后基本達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)。這主要是因?yàn)樵诜磻?yīng)開(kāi)始階段Al2O3的存在會(huì)吸附反應(yīng)氣體中的被處理廢氣,使其濃度增加從而使反應(yīng)產(chǎn)物的濃度增加,隨著反應(yīng)的進(jìn)行吸附在Al2O3上的廢氣被分解,反應(yīng)趨于穩(wěn)定。在反應(yīng)產(chǎn)物的定量分析中,可以發(fā)現(xiàn)CO2濃度隨著輸入功率的增加而增加。隨著輸入功率的增加,CO的濃度經(jīng)歷過(guò)輕度地增長(zhǎng)后開(kāi)始緩慢降低,其原因是隨著輸入能量的增加,反應(yīng)產(chǎn)生的一部分CO會(huì)被氧化成為CO2。以佛山三水力泉樹(shù)脂有限公司生產(chǎn)車(chē)間廢氣處理實(shí)際工程為例,利用熱等離子體技術(shù)中的直流電弧等離子體技術(shù)處理有機(jī)廢氣。結(jié)果表明,廢氣經(jīng)過(guò)反應(yīng)器處理后,其產(chǎn)物為CO2、H2O等無(wú)害小分子物質(zhì),無(wú)二次污染氣體產(chǎn)生,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,甲苯平均去除率達(dá)到95.7%,VOCs總烴的平均去除率達(dá)到了93.1%。采用具有超高蓄熱功能的二箱蓄熱式等離子體反應(yīng)器,蓄熱體與VOCs廢氣、凈化煙氣直接換熱,可以充分回收燃燒產(chǎn)物中的余熱;且其傳熱速度快,換熱效率特別高,排煙溫度低至150℃以下,節(jié)能效果顯著。正常操作運(yùn)行階段,無(wú)需追加能源,降低燃料消耗。系統(tǒng)投入運(yùn)行后,年運(yùn)行費(fèi)用約15.8萬(wàn)元,日均433元,運(yùn)行費(fèi)用較低。
【關(guān)鍵詞】：熱等離子體 有機(jī)廢氣處理 蓄熱式反應(yīng)器 去除率
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X701
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 立題背景和研究?jī)?nèi)容12-36
• 1.1 引言12-13
• 1.2 有機(jī)廢氣的來(lái)源和危害13-16
• 1.2.1 有機(jī)廢氣的來(lái)源13-15
• 1.2.2 有機(jī)廢氣的危害15-16
• 1.3 有機(jī)廢氣傳統(tǒng)技術(shù)簡(jiǎn)介16-23
• 1.3.1 回收法處理有機(jī)廢氣17-20
• 1.3.2 消除法處理有機(jī)廢氣20-22
• 1.3.3 多種技術(shù)聯(lián)用處理有機(jī)廢氣22-23
• 1.4 等離子體技術(shù)簡(jiǎn)介23-29
• 1.4.1 等離子體分類(lèi)23-25
• 1.4.2 電子束照射法25-26
• 1.4.3 介質(zhì)阻擋放電法26-27
• 1.4.4 脈沖電暈放電法27-28
• 1.4.5 直流電弧法28-29
• 1.5 等離子體技術(shù)的研究現(xiàn)狀29-33
• 1.5.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀29-32
• 1.5.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀32-33
• 1.6 本課題研究?jī)?nèi)容33-35
• 1.6.1 研究目的33-34
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容34-35
• 1.6.3 本課題的創(chuàng)新性35
• 1.7 小結(jié)35-36
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法介紹36-45
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與原料36
• 2.2 實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器系統(tǒng)36-43
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)工藝流程36-38
• 2.2.2 配氣系統(tǒng)38
• 2.2.3 電源控制系統(tǒng)38-39
• 2.2.4 反應(yīng)器39-40
• 2.2.5 壓力控制系統(tǒng)40-41
• 2.2.6 實(shí)驗(yàn)分析系統(tǒng)41-43
• 2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容43-44
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段43
• 2.3.2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)階段43-44
• 2.3.3 產(chǎn)物分析階段44
• 2.4 本章小結(jié)44-45
• 第三章 等離子體的基本理論和放電觀察45-54
• 3.1 熱等離子體放電的基本理論45-46
• 3.2 熱等離子體處理VOCs的機(jī)理46-51
• 3.2.1 熱等離子體處理VOCs的基本過(guò)程46-48
• 3.2.2 熱等離子體放電發(fā)生的主要基元反應(yīng)48-49
• 3.2.3 熱等離子體對(duì)甲苯分子的作用49-51
• 3.3 高頻等離子體放電觀察51-53
• 3.3.1 等離子體發(fā)射光譜的基本性質(zhì)51
• 3.3.2 等離子體放電觀察51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-54
• 第四章 等離子體處理甲烷和甲苯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析54-66
• 4.1 等離子體處理甲烷的實(shí)驗(yàn)研究54-60
• 4.1.1 輸入功率對(duì)甲烷去除率的影響54-55
• 4.1.2 系統(tǒng)壓力對(duì)甲烷去除率的影響55-56
• 4.1.3 氣體流量對(duì)甲烷去除率的影響56-57
• 4.1.4 電極間距對(duì)甲烷去除率的影響57
• 4.1.5 催化劑對(duì)甲烷去除率的影響57-58
• 4.1.6 產(chǎn)物隨反應(yīng)時(shí)間的影響58-59
• 4.1.7 產(chǎn)物分析59-60
• 4.2 等離子體處理甲苯的實(shí)驗(yàn)研究60-65
• 4.2.1 輸入功率對(duì)甲苯去除率的影響60-61
• 4.2.2 產(chǎn)物隨反應(yīng)時(shí)間的影響61-63
• 4.2.3 產(chǎn)物分析63-65
• 4.3 本章小結(jié)65-66
• 第五章 等離子體技術(shù)處理有機(jī)廢氣實(shí)際工程案例分析66-79
• 5.1 項(xiàng)目概況66-67
• 5.1.1 企業(yè)概況66
• 5.1.2 排放特點(diǎn)分析66
• 5.1.3 主要廢氣種類(lèi)66-67
• 5.1.4 目前處理措施67
• 5.2.有機(jī)廢氣處理技術(shù)的確定67-69
• 5.2.1 傳統(tǒng)廢氣處理方法比較67-68
• 5.2.2 直流電弧等離子體技術(shù)確定68-69
• 5.3 電弧等離子體電弧放電機(jī)理69
• 5.4 綜合治理工藝69-77
• 5.4.1 廢氣治理設(shè)計(jì)思路69-70
• 5.4.2 廢氣處理方案70-71
• 5.4.3 主要設(shè)備71-74
• 5.4.4 二箱蓄熱式等離子體反應(yīng)器74-77
• 5.5 運(yùn)行結(jié)果77-78
• 5.5.1 污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)77
• 5.5.2 處理效果及工程運(yùn)行費(fèi)用77-78
• 5.6 結(jié)論78
• 5.7 本章小結(jié)78-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 主要結(jié)論79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況84-85
• 致謝85

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：熱等離子體技術(shù)在有機(jī)廢氣處理工程中的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：275286