脉冲电晕等离子法在大气污染控制中的应用

脉冲电晕放电等离子体技术的最大特点是可以高效、便捷地对多种污染物进行破坏分解，使用的设备简单，占用的空间较小，并适合于多种工作环境。脉冲电晕放电等离子体技术与电子束照射法相比，脉冲电晕放电脱硝具有以下优点：由于去掉了造价昂贵的电子枪，节省了设备投资；没有高能X射线或其他对人体有害的放射现象；在大气压下能形成均匀气体放电，很容易获得高能电子，这些高能电子能与气体作用产生处理污染物所需的自由基；由于脉冲电压的脉宽窄，离子和中性粒子在脉冲期间不会被加热，因而气体温度基本维持在环境温度，降低了反应能耗。工业应用研究的脉冲等离子体反应器一般采用线板式结构。

（一）工艺原理

脉冲电晕等离子法是利用上升前沿陡、窄脉冲的高压电源与电源负载-电晕电极系统（电晕反应器）组合，在电晕与电晕反应器电极的气隙间产生流光电晕等离子体，而使NOx从烟气中脱除的过程。其脱硝机理与电子束法基本相同，两者主要区别是脉冲电晕放电法利用快速上升的窄脉冲电场加速而得到高能电子，形成非平衡等离子体状态，产生大量的活性粒子，而驱动粒子的能耗极小，因而较电子束法能量利用率高，同时获得较高的脱除效率。

（二）工艺流程

典型的工艺流程如图8-5所示。脉冲放电工艺主要由烟气调质系统、脉冲高压电源系统、等离子体反应器、副产物收集系统、控制系统、氨投加系统和其他辅助装置构成。锅炉烟气经电除尘器尘后，进入烟气调质塔调节烟气的温度和湿度，然后进入等离子体反应器发生脱硝反应，烟气中的NOx与投加的氨气反应分别形成硝酸铵。生成的铵盐副产物采用副产物收集器收集并用作化肥，洁净的烟气从烟囱排出。

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图8-5　脉冲电晕等离子法脱硝技术

尽管国内外近年来对脉冲电晕脱除NOx的技术进行了大量的实验研究，但仍然有很多问题有待研究解决，主要问题是：

①实验研究不充分。脉冲电晕放电和添加剂对脱除NOx的作用相对大小不清楚、电晕极性对脱除效率的影响没有取得一致的认识。实际烟气中存在的过饱和水蒸气和大量的CO2对脱除率的影响没有进行研究，脉冲电晕脱硫脱硝和除尘之间的相互影响仍然没有研究清楚。

②由于脱除过程非常复杂以及研究时间尚短，NOx脱除的化学反应动力学的研究不够深入。如确定自由基存在的种类，确定添加剂、飞灰、水蒸气和CO2存在时的脱除反应过程和自由基产生率的影响以及计算脱除率和能耗等。

③脉冲电源的性能还有待改善。