筒式电晕放电反应器结构优化及供电方式研究

作     者：张春阳 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李杰

授予年度：2013年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：电晕放电 同轴圆筒结构 结构优化 供电方式 NO脱除 

摘      要：应用电晕放电等离子体技术进行烟气处理具有广泛的应用前景。电极结构及供电方式直接关系到活性物质的产生和烟气的处理效果,因此反应器的结构设计和供电方式选择是研究和应用电晕放电等离子体的关键问题。基于传统烟气处理中常用的同轴圆筒式结构电晕放电反应器存在运行电压高和能量注入能力弱的问题,本论文以提高功率注入能力、降低运行电压和能量损耗为目标,在稳定放电的前提下,通过实验研究和理论分析得到了电极结构及供电方式（正直流、负直流、正脉冲）对放电特性的影响及其优化结果,同时利用发射光谱技术考查反应器内高能电子分布情况、以及模拟烟气中NO脱除实验结果,验证了电极结构和供电放式优化结果的可行性和可靠性。论文主要研究内容和结论如下： （1）通过对线型、圆片阵列型、齿轮阵列型三种电极结构的筒式反应器的的放电特性研究,得出在三种供电方式下均有线型电极结构放电不稳定且功率注入最低,而齿轮阵列型电极结构放电稳定、运行电压低且功率注入能力最高。通过研究供电方式、放电间距d、齿轮间a、齿轮数目n对放电特性影响,以放电稳定且可得到最大注入功率密度和注入功率为依据得出电极结构优化结果为：d/a为0.52-0.62之间反应器放电获得最大注入功率和最大注入功率密度。三种供电方式中负直流功率输出能力最强而正脉冲最弱。 （2）利用发射光谱法诊断反应器内N2（C3Hu→B3Hg）)光谱,从微观机理层面验证电极结构和供电方式优化结果,得出：相对于线型和圆片阵列电极,齿轮阵列电极更有利于高能电子的产生;在相同注入功率的条件下N2（C3Hu→B3Hg）发射光谱相对强度大小关系为：正脉冲正直流负直流,即正脉冲更有利于产生高能电子,而负直流效果相对最差 （3）利用三种电极结构的反应器对NO脱除结果表明：齿轮阵列型处理效果最优,线型处理效果最差。利同优化后的齿轮阵列-筒式反应器对NO脱除其结果得出：随着电压的的升高及停留时间的增大,NO脱除率增大而能量利用率减小;随着NO初始浓度的增大,NO脱除量增大但脱除率减小;模拟烟气流量为0.48m3/h及初始浓度为150ppm时,正直流和负直流供电时的NO脱除率可达到100%,而正脉冲供电时的NO脱除率可达80%;三种供电方式能量率利用关系为：正脉冲正直流负直流，同条件下正脉冲电晕放电脱除NO最大能量利用率是负直流的31倍。