理論分析運行脈沖靜電除塵器去除氮氧化物和硫氧化物

梗概—調(diào)查所得，發(fā)生在靜電除塵器電暈放電中各種等離子化學反應是在一個典型的煙氣環(huán)境中運行的。通過電場函數(shù)，計算得到主要氣體組成成分如氮氣，氧氣和水蒸汽的電子分離的速率系數(shù)。此外，計算得到了主要激發(fā)態(tài)的電離率，附著率和激發(fā)率。計算表明：二氧化硫的去除主要是通過與OH自由基反應產(chǎn)生硫酸，而氮氧化物去除主要是通過減少自由基氮形成分子氮來實現(xiàn)。然而，這些反應要發(fā)生，E/N的數(shù)值必須達到70TD甚至更高，而在E/N數(shù)值高于30TD時通常發(fā)生電擊穿;E是電場強度，N是氣體數(shù)密度。近似計算表明，當E/N的數(shù)值在100TD的時候，電壓脈沖寬度必須小于1PS，以避免擊穿。同時計算表明，少量的一氧化二氮產(chǎn)生和水蒸汽的存在，對等離子體化學有重大影響，也增加了擊穿電壓。

1.導言
最近有人發(fā)現(xiàn)，當靜電除塵器用于煙氣發(fā)電站時，使用積極脈沖電壓，而不是消極直流電壓，不良氣體 ，NO和NO2有顯著減少[1]。然而，在非常高的峰值電壓下，脈沖電壓時間要小于1微秒。這個積極脈沖電壓的應用，會導致形成許多積極的電場帶，其中有一個高電場區(qū)域在其頭部。這些電場帶的區(qū)域之間的差距比那些由負電暈而發(fā)起化學反應產(chǎn)生的區(qū)域差距大得多。最近的一項研究來自日本通商產(chǎn)業(yè)省委員會，他們得出的結(jié)論認為：脈沖等離子體利用電暈放電從煙道氣體中去處硫氧化物和氮氧化物是可行的，和其他兩個技術(shù)比更加經(jīng)濟和簡單，即1）石膏和氨催化的化學過程和2）電子束的方法[2] 。
我們了解到基本的等離子體化學過程的發(fā)生有可能優(yōu)化電力供應和運用于除塵器電線中電壓波形的形狀。此外，它還有可能獲得各種激發(fā)態(tài)的化合物，這些化合物經(jīng)常被加入到煙道氣體中來提高性能。
一個完整的除塵器的理論性能分析是不可能只有兩項。首先，煙氣的主要組成成份如氮，碳，二氧化碳，氧氣和水蒸氣，它們之間有許多種反應的可能，而且許多反應率是不知道的。除了離子和原子兩種，所有激發(fā)態(tài)原子，分子和離子都應該被考慮到。一個完整的分析需要考慮在不同的反應中所有可能發(fā)生的反應，以及當反應物種類呈平方增加時，反應方程的數(shù)量也應該增加。參考[3]的清單煙道氣體的反應物種類超過700種，只有氧和氮的反應就有80來種。此外，由于在煙氣中存有固體粒子并在表面起作用，會有額外的反應發(fā)生。這些表面效應在本文中沒考慮到。