烟尘和有害气体的综合治理关键技术和创新设计..docVIP

脉冲电晕烟气脱硫技术 脉冲电晕法技术利用高压脉冲电源产生的高能电子激活燃煤烟气中的SO2和NOx,加入氨作为吸附剂，生成硫酸氨和硝酸铵肥料。该技术成本较低，无二次污染，可以同时脱硫脱硝，形成的副产物可以回收利用，有较好的应用前景。 反应机理 脉冲电晕放电脱硫脱销的基本原理和电子束辐照脱硫脱硝的基本原理基本一致，都是利用高能电子使烟气中的H2O.O2等分子被激活。电离或裂解，产生强氧化性的自由基，然后，这些自由基对SO2和NOx进行等离子体催化氧化，分别生成SO3和NO2或相应的酸；在有添加剂的情况下，,生成相应的盐而沉降下来。他们的差异在于高能电子的来源不同，电子束的方法是通过阴极电发射和外电场加速而获得，而脉冲电晕放电方法是由电晕放电自身产生的。脉冲电晕放电脱硫脱硝有着突出的优点，它能在单一的干过程内同时脱除SO2和NOx；高能电子由电晕放电自身产生，从而不需要昂贵的电子枪，也不需辐射屏蔽；它只要对现有的静电除尘器进行适当的改造就可以实现，并可能集脱硫脱硝和飞灰收集的功能于一体；它的终产品可用作肥料，不产生二次污染；在超窄脉冲作用时间内，电子获得了加速，而对不产生自由基的惯性大的离子没有加速，从而该方法在节能方面有很大潜力。 图表示脉冲放电等离子体脱硫脱硝的主要反应途径。 图1 脉冲放电等离子体脱硫和脱硝的主要反应途径 工艺流程 PPCP技术是利用烟气中高压脉冲电晕放电产生的高能活性粒子，将烟气中的SO2和NOx氧化为高价态的硫氧化物和氮氧化物，最终与水蒸气和注入反应器的氨氧化反应生成硫酸铵和硝酸铵，属于干法脱硫技术。其工艺流程如图所示 ，烟气进入烟气调质塔，调节烟气的温湿度，然后进入脉冲电晕反应器，脉冲高压施加于反应器中的放电极，在放电极和接地极之间产生强烈的电晕放电，产生5~20eV高能电子。大量的带电离子。自由基。原子和各种激发态原子。分子等活性物质，如OH自由基.O原子.O3等，在添加氨的条件下，将烟气中的SO2和NOx氧化为硫酸铵和硝酸铵，最后硫酸铵和硝酸铵被产物收集器收集，处理后的烟气经烟囱排放。 图2 脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝工艺流程示意图 脉冲电源 脉冲电源系统是实现脉冲电晕脱硫脱硝技术产业化的关键之一。正是通过它对反应器放电而提供了高能自由电子。流光电晕放电脱硫脱硝技术要求在有载条件下脉冲电源系统提供较陡上升前沿（数十纳米级）的脉冲电流电压波形。脉冲宽度应根据反应器放电空间的情况（极间距及流光速度）而定，以避免二次流光通过反应空间造成能量浪费。同时，系统要具有一定的轻便灵活的特点，特别要求系统能长期（3000h-6000h）有效连续工作，以适应运行要求。对实验室研究而言，数百瓦乃至数千瓦的功率要求使得电源系统较易实现，而对一个30万千瓦发电机组而言，要采用电晕放电技术有效的脱硫脱硝，需脉冲电源功率系统提供约3600kw的平均功率。这将带来一系列的问题，如系统热效应，高频率开关预期寿命等。 图3 高压脉冲电源原理 重复频率的高压脉冲电源原理见图 3可分为三类；调制器式电源，Tesla变压器谐振充电式电源和磁压缩式电源。调制器技术较为成熟，但采用了铁芯材料使脉冲前沿受限制，无法得到快的上升。Tesla变压器可以得到较快的脉冲前沿，由于脉冲形成开关使用吹气火花隙，寿命需进一步提高。脉冲磁压缩技术是一种先进的技术，它采用坡莫合金，铁氧体，金属玻璃等磁性材料作铁芯，其中金属玻璃性能最好，但价格较贵，处理工艺复杂。 反应器系统 常用反应器包括传统的线-板式，线-桶是反应器外，还包括固定床反应器 a ，脉冲电晕反应器 b和非平衡等离子体反应器 c 。 对线-板式反应器，其静态电容Cp=ln（D/a）/4其中，D为线-板距；a为电晕线直径，而其为等效电感Lp=【1+ ln（D/a）/2π】/8。 对线桶式反应器，其静态电容Cp=1/ln(D/a)，而其等效电感Lp=2μln(D/a)，其中D为线-桶距；a为电晕线直径；μ为磁导率。 图4 特殊反应器 脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术的研究进展 1986年Masuda和Mizuno根据电子束辐照烟气脱硫脱硝的特点，提出了用高压脉冲电源代替电子加速器的脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术。而后，日本，美国，意大利，韩国，加拿大，俄罗斯等国都进行了大量的研究工作，国内从20世纪80年代后期开始也开展了对PPCP技术的研究，取得了不少的研究成果。近几年，韩国，中国等国的研究者积极进行了该技术的工业化应用开发，已建有数万标准立方米烟气处理量的工业中试装置，并在脉冲电源，工艺流程，添加剂等方面的研究取得了很大进步，随着长寿命固态开关和磁压缩器（MPC）相结合的脉冲电源的研发，工艺优化和能耗的降低，使得PPCP技术工业化应用近在眼前。