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脉冲电晕非热等离子体烟气脱硫反应器的研究

李国锋  
【摘要】: 脉冲电晕非热等离子体烟气脱硫技术是80年代中期发展起来的干法烟气 脱硫技术。国内外对该技术的研究一直比较活跃。我国正在使这项技术转向 工业应用。本文对线板式脉冲脱硫反应器的几何结构、电极配置形式和烟气 成分等因素对窄脉冲能量传递过程的影响进行了较为深入和系统的研究,取 得了以下成果和结论: 1、研究了线板式反应器的电容和非线性电阻,建立了反应器静态电容和 反应器线板电极之间距离、放电极之间距离和放电极半径之间的数学模型。 分段表示了反应器的非线性电阻,即在电压脉冲波长时间内,阻值在几百欧 姆范围;而在波尾时间,波尾电压下降缓慢,阻值在兆欧姆以上量级。 2、通过对线板式反应器脉冲电晕放电回路方程的求解,建立了脉冲电压、 脉冲电流、脉冲上升前沿时间和脉冲宽度与放电回路参数相关的数学模型。 分析了回路电感、回路电阻和脉冲成形电容等参数对脉冲波形的影响,给出 了上述参数的选择方法。 3、利用特征差分法分析了线板结构脉冲放电系统的波过程,导出了计算 线板式反应器放电极上波过程的中心差分格式公式。通过理论计算和实验测 量,确定了脉冲电晕反应器内电场区域长度和高度的取值范围。 4、提出了脉冲波尾电压是造成火花放电因素的观点,并给出了抑制火花 放电的条件为:脉冲波尾电压产生的平均场强应该小于5kV/cm。设计了阻 容式波尾泄放电路,该电路使波尾电压平行降低,并且具有结构简单、能耗 低、元件容易选择等特点。 5、从线板式脉冲电晕反应器电极配置的角度研究了脉冲电晕放电的伏安 特性。详细分析了脉冲电晕反应器线板电极距离、放电极之间距离和脉冲成 形电容对脉冲波形的影响。给出了配置反应器内部电极的方法。 6、将以上研究结果应用于3000Nm~3/h烟气脱硫反应器的改造设计,并 进行了烟气脱硫实验。确定了烟气温度、烟气含水量、驻留时间和电场风速 等运行参数。根据3000Nm~3/h反应器改造设计和运行实验的结果,设计了 20000Nm~3/h脉冲电晕烟气脱硫反应器。


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