任先文[1]2004年在《脉冲电源研制及等离子体反应器能量注入效率的研究》文中指出由于脉冲电晕等离子体烟气脱硫脱硝工艺具有传统方法不具有的优点，因而成为近年来中外学者研究的热门课题之一。但大功率高压脉冲电源和烟气脱硫脱硝能量效率是制约该技术工业化应用的主要原因，因此本文进行了脉冲电源研制及脉冲电晕等离子体反应器能量注入效率的研究，目的是开发适用于工业化应用的大功率脉冲电源和提高脉冲能量的注入效率，已经进行了如下工作并得到一些结论： 1．研制了100kV／1kW高压脉冲电源，在设计过程中采用了理论计算和计算机模拟仿真的方法，其计算结果和实际调试结果相近，掌握了高压脉冲电源的设计方法。 2．对脉冲电源进行了调试并利用1kW的脉冲电源在不同的反应器上进行了匹配调试，对脉冲电源的能量转换效率进行了初步的评估，得到注入反应器的平均功率1kW、重复频率0～300Hz、脉冲前沿约200ns、反应器上脉冲宽度500ns、能量转换效率大于75％的结果。 3．建立了脉冲电压电流的测量系统，并根据工业需求选择了线—板式的脉冲电晕反应器，获得了电压电流参数。根据电压电流参数，讨论了电晕反应器的电晕放电状态。 4．建立了脉冲电晕反应器的电学模型，即静态电容和变化电阻的并联模型，并根据此模型建立了脉冲电晕反应器能量注入效率的评估方法、编制了相应的计算程序。 5．分解出充电(电容性)电流和电晕(电阻性)电流，得出反应器电阻在本实验条件下随电压变化的关系以及能量注入效率η与峰值平均场强E_p的关系：在电压的上升到一定值后，电阻开始迅速下降，并伴有恢复现象；电压到达峰值后，反应器的电阻稳定在一定的范围内；在电压下降阶段，电阻恢复也具有下降现象；η与E_p近似线性关系。 6．研制了200kW的脉冲功率电源，并应用到12000～20000Nm~3／h的脉冲电晕等离子体烟气脱硫脱硝工业中试装置上，进行了初步的调试。 7．提出了采用电阻电感串联匹配网络，并在200kW脉冲电源与中试装置的反应器进行了初步的实验，情况良好。 8．在烟气流量4，500～11，000Nm~3／h、反应器入口温度60～70℃左右、氨硫化学剂量比约1：1、系统连续运行和采用一体化的单电场进行脱硫副产物收集的条件下，得到结果：水蒸汽／氨活化脱硫效果明显，并且有较好的副产物收集功能，效率20～30％；副产物中SO_4~(2-)：SO_3~(2-)大于95：5；脱硫效率稳定大于90％；副产物收集效率大于85％。
唐首锋[2]2013年在《介质阻挡放电再生活性炭及其反应器放大研究》文中研究说明活性炭吸附法是治理低浓度、高毒性、难生化降解有机废水,以及突发性环境污染事故形成废水的有效方法。常规活性炭吸附只是将污染物从水相转移到固相,未达到彻底去除污染物的目的,而如果将未经处理的活性炭废弃,将导致环境二次污染,还会造成资源浪费,因此研发高效的活性炭再生方法一直为国内外学者所关注。介质阻挡放电(DBD)能够产生降解有机物的活性物质,如羟基自由基、活性氧、臭氧等,成为当今环境污染治理技术研发的热点。本文针对DBD等离子体处理活性炭机理、反应器结构设计与供电方法、运行方法等关键技术问题,以酚类物质为模型污染物,研究DBD降解活性炭吸附有机物和再生活性炭的效果及其影响因素、活性物质在活性炭颗粒间产生和传播过程,探讨DBD协同TiO2催化提高活性炭处理效果的可行性,提出DBD活性炭再生反应器放大方法,研制处理活性炭量为1kg和10kg的DBD放大反应器,考察放大反应器的运行性能。主要研究工作与结果如下：(1)采用双介质结构DBD反应器,研究了DBD降解活性炭吸附双酚A(BPA)及再生活性炭的可行性,考察了电气参数和载气参数对活性炭吸附BPA的降解及活性炭再生特性的影响。发现：增加放电电压、电源频率和空气流量均有利于BPA的降解；叁次连续吸附/DBD再生后,活性炭再生率仍接近80%。与高频交流电源供电相比,采用双极性脉冲电源的BPA降解能量效率高10倍,叁次连续再生的活性炭再生率分别高5%、6%和11%。(2)研究了DBD对活性炭上活性物质H2O2和·OH产生规律的影响,分析其传质机理,探索活性炭上苯酚的降解行为,探讨DBD降解活性炭吸附有机物及再生活性炭机理。结果发现：DBD作用下,活性炭上H2O2和-OH生成量随放电电压和空气流量的增加而增加,在活性炭含水率为10～20%范围内,H2O2和·OH生成量随含水率增大而增加；双极性脉冲电源能够有效促进活性物质生成,其H2O2和·OH生成量比高频交流电源的高出20%,并且H2O2和·OH的生成能量效率高出6倍。苯酚OH-官能团的邻位和对位易受攻击而发生邻、对位的取代和加成反应生成邻苯二酚、对苯二酚和苯醌这叁种主要中间产物；随着放电电压、空气流量和活性炭含水率的增大,苯酚及其TOC去除率随之增大,叁种主要中间产物的最大生成时间提前,最终生成浓度减小,苯酚及TOC去除率分别可达93%和50%。(3)开展了DBD协同TiO2催化降解活性炭上苯酚/再生活性炭的研究。采用浸渍干燥法制备了负载TiO2的活性炭(TiO2-GAC),运用X射线衍射仪、电子扫描电镜、傅立叶变换红外光谱、氮吸附等温线及Boehm滴定对负载TiO2前后、吸附苯酚前后、放电处理前后的活性炭进行表征,探索了TiO2催化对活性炭上苯酚降解、矿化、中间产物浓度变化、活性物质·OH和H2O2生成和活性炭再生特性的影响,探讨了DBD协同TiO2催化降解苯酚/再生活性炭的机理。发现负载TiO2后,其催化作用可使活性炭上产生更多的·OH和H2O2,有效促进活性炭上苯酚的降解、矿化及活性炭的再生：TiO2-GAC上·OH和H2O2的生成量分别提高了24%和28%,且苯酚降解率提高了19%,TOC去除率提高了9%,降解能量效率提高了27%,再生效率提高了14%。(4)提出了DBD再生活性炭放大反应器的设计方法和反应器气源的布气方法,研制了处理活性炭1kg和10kg级DBD放大反应器,进行了放大反应器的运行实验。应用1kg级DBD放大反应器再生1.2kg的废活性炭,通过优化电气参数、载气参数和活性炭参数考察了活性炭上苯酚的降解、矿化特性及活性炭再生效果：活性炭再生率和苯酚降解率分别达到了94%和70%；开展了10kg级DBD放大反应器与双极性脉冲电源的匹配研究,应用其再生13kg吸附真实工业废水的活性炭,两次再生循环后再生率分别为74%和66%,实验结果为下一步的工业应用研究奠定了基础。
聂勇[3]2004年在《脉冲放电等离子体治理有机废气放大试验研究》文中研究说明有机废气的污染日益受到重视，现有的控制技术尚不完善。脉冲放电等离子体法被认为是一种很有前途的治理有害废气的新技术。浙江大学从1993年起在国内率先开展了脉冲放电等离子体治理有机废气的研究，已做了较详细的实验工作：考察了影响去除率的主要因素、与催化剂相结合的协同效应、脉冲电源与交流电源的比较、反应器的评价等，表明该技术能有效的治理低浓度有机废气，同时具有工艺流程短、运行效率高、能耗低、适用范围广等优点，为该技术的进一步放大试验研究奠定了基础。 基于上述小试成果，本文主要对有机废气中的代表性污染物模拟甲苯废气，在线板式反应器内进行了系统的放大试验研究，同时将该技术应用于实用目标炼油厂模拟恶臭废气(工业上排放的恶臭废气主要是含硫含氮的挥发性有机废气)的治理。试验采用了基于晶闸管开关、Blumlein脉冲形成网络和脉冲变压器技术的高压脉冲电源，其最大输出功率1kW，最大脉冲电压峰值100kV。放大试验规模4～16m~3·h~(-1)。希望通过放大试验研究，解决这一过程技术不同尺度的量化设计和放大问题。 本文的主要内容及取得的成果和结论如下： 1)应用脉冲放电等离子体技术，在线板式反应器内对模拟甲苯废气的治理进行放大试验，试验考察了峰值电压(峰值电场强度)、重复频率、进口浓度、处理气量各单因素对甲苯去除率的影响。结果表明：峰值电场强度在9～12kV·cm~(-1)范围内增加，甲苯去除率相应明显提高；当处理气量4m~3·h~(-1)、脉冲电压峰值69kV、进口浓度1180mg·m~(-3)、重复频率300pps时，甲苯的去除率可达88％，反应器的能量利用率在16g·kWh~(-1)左右；甲苯的降解产物主要是CO_2和H_2O，还有少量CO。 2)应用脉冲放电等离子体技术，在叁种不同电极结构的线板式反应器内对模拟甲苯废气的治理进行了放大试验，试验规模4m~3·h~(-1)，叁种反应器是(a)无阻挡式、(b)陶瓷板阻挡式和(c)陶瓷板阻挡并负载MnO_x催化剂式。结果表明：甲苯的进口浓度5400mg·m~(-3)、处理气量4m~3·h~(-1)、峰值电压67kV、重复频率300pps时，(a)的甲苯去除率为47％，(b)的为64％，(c)的可达80％，与小试的去除率相比，放大效应不明显；能量密度相同时，(c)的甲苯能量利用率最高，(b)的次之，(a)最低；陶瓷板的阻挡，有效的降低反应器内放电产生的臭氧浓度；峰值电压相同时，陶瓷板的阻挡，有利于提高电压次峰、峰值电流、峰值功率、单脉冲能量及其注入反应器的平均功率；MnO_x催化剂的存在，可强化放电等离子体去除甲苯的过程。 3)应用脉冲放电等离子体技术，在上述线板式反应器内对炼油厂恶臭气体中代表性污染物硫化氢、氨、乙硫醇、叁甲胺的去除进行了试验。试验考察了峰值电压、重复频率、进口浓度、处理气量、背景气体各单因素对去除率的影响。结果表明：处理气量10m~3·h(-1)，重复频率200pps时，硫化氢、氨、乙硫醇、叁甲胺最大去除率分别为100％，92％，85％，86％；在有正己烷背景气体存在时，乙硫醇的去除可不受低浓度背景气体影响；在高浓度背景气体情况下，乙硫醇的去除率有所降低，其它恶臭废气也有类似规律；产物分析表明：硫化氢和乙硫醇中元素硫大部分转化为二氧化硫，氨、叁甲胺中元素氮大部分转化为氮氧化物，由于恶臭气体本身浓度低，转化后含二氧化硫、氮氧化物的废气几乎没有异味，也远低于排放标准。 4)应用脉冲放电等离子体技术，以模拟甲苯废气为治理对象，在线板式反应器内进行了结构改进试验。考察了线板式反应器内的电晕线间距及在反应器内引入的折流板对甲苯去除率的影响；通过求解拉普拉斯方程，分析了不同电晕线间距的电晕区范围；通过简化放电回路，分析了反应器峰值阻抗与电源的输出特性阻抗的比值β与电源的能量效率θ关系。结果表明：当电晕线间相互屏蔽效应小时，应缩小电晕线间距，增加沿反应器长度方向上布置电浙已上大学博d匕学仁土金仑文摘要晕极的根数，相应增加了总的电晕区，而当电晕线间相互屏蔽效应开始明显增大时，此时继续追求电晕极的根数将导致总的电晕区减小，反应器设计中，电晕线间距和电晕线与极板间距之比以0.8左右较好;反应器内加折流板，甲苯的去除率有所提高;简化模型分析表明当刀=1时输出功率最大;这与试验结果相符，峰值电压增大，反应器的峰值阻抗降低，其与脉冲电源的输出特性阻抗比值刀趋近1，电源的能量效率相应增大，最大可达92%。 5)将串联全混流反应器物料衡算与等离子体反应动力学模型结合起来分析了线板式等离子体反应器内的化学行为。利用模型分析了工业放大反应器的串、并联组合方式。为了放电电极更好的布置，采用并联组合方式更好。 6)对脉冲放电等离子体技术的有效性、经济性进行了分析;根据放大试验的研究数据，利用线性外推法计算了气量1000扩·h-l的混合恶臭废气脱除电源功耗，并初算了这一气量下的反应器结构参数;对脉冲放电等离子体法与催化燃烧法的技术经济指标作了初步比较。
章志成[4]2013年在《高压脉冲放电破碎岩石及钻井装备研制》文中进行了进一步梳理随着陆上油气资源的日益枯竭,海上油气资源的勘探和开发变得日益迫切,基于脉冲放电破碎岩石的钻井技术受到了广泛的关注。现有的高压脉冲放电破岩装置,使用的脉冲电源单次能量都是几百甚至上千焦耳,该能量等级下电源工作的重复频率、能量效率和电极的使用寿命等问题都会受到一定的限制。减小单次放电能量和工作电压,有可能实现装备的小型化,快重复频率和长使用寿命,并增强设备使用的安全性。本论文开展了幅值电压30～50kV、单次能量10～20J下脉冲放电破碎岩石的理论和实验研究。脉冲放电破碎岩石主要分为液电效应破碎和电破碎两种形式。液电效应的研究历史较早,理论相对成熟。本文重点讨论了电破碎岩石过程及机理。从电场的角度分析了气泡对岩石电击穿场强的影响。利用等效电路的方法,分析了储能电容上的能量注入到等离子体通道中的过程,模拟结果显示：等离子体通道在电击穿后,其阻抗在Q量级。借鉴经典的爆炸理论,将岩石看作为均匀、各向同性、不可压缩性流体,建立了一个基于动量传递观点的等离子体通道破碎岩石模型。储能装置上的能量快速地注入到等离子通道,引起通道迅速膨胀,对通道周围的岩体产生一个比冲量。岩石以一定的速度开始运动,但由于获得的初速度并不一致,相对运动产生的位移差将会使岩石变形。当岩石的变形能超过其应力强度时,破碎发生。岩石的电击穿场强是研究电破碎岩石的核心问题。本文考察了针—板电极条件下岩石的电击穿场强。黄砂岩、黑大理岩、白大理岩、黑花岗岩和白花岗岩在50%击穿概率下平均电击穿场强分别为70kV/cm、105kV/cm160kV/cm、135kV/cm和120kV/cm。实验证实了岩石的孔隙率跟其电击穿场强的相关性：孔隙率越大,电击穿场强越小。岩石的电击穿场强随厚度的增减而减小。利用小能量的Marx发生器在针—板电极下对岩石进行电破碎实验。岩石发生破碎需要电源提供的单次能量不能低于8J。针对高压脉冲放电破碎岩石的工业应用,本文开展了下针—针电极放电破碎岩石的实验研究。高压脉冲放电对岩石破碎的结果表明：电场强度、脉冲能量、电导率等因素对岩石的破碎均有影响。加载在放电电极上的电压越高、单次脉冲能量越大、水电导率越小,则岩石越容易发生破碎。实验证实了在电极间距2～4mm,自来水的电导率300μS/cm幅值电压30～50kV、单次能量10～20J的脉冲放电是可以实现对硬岩的破碎。基于前期的理论和实验研究,设计了一套高压脉冲放电破碎岩石的钻井工艺,搭建了一台脉冲等离子体钻井设备。提出利用线性的电容和非线性的脉冲形成线的组合来实现电源同负载的阻抗匹配。自行设计并搭建了一台LCR触发多级多通道火花开关。实验结果表明：该火花开关具有稳定的电压输出,较小的能量损耗,电压的上升沿小于40ns,可以作为钻机的短脉冲形成开关。开发了一种低波阻抗同轴水电缆,电缆的波阻抗小于10Ω,将进水管放置于中心导体内,实现了电缆和水缆的结合。设计并搭建了一套可行的钻机机构,该机构由机架、钻井杆、重力压盘和导向杆等部件组成。钻井杆采用多级连杆组合的方式实现足够的机械连接,并可以根据进钻的深度调节钻井杆的长度。钻井机构能够满足持续的深井钻孔的要求。利用搭建好的钻机开展了岩石钻孔的实验研究。钻头电极采用同轴圆柱结构,接地电极的外直径54mm,电极壁厚5mm,高压电极为内电极,直径为40mm,高、低压电极间距为2mm。当采用自制的低波阻抗脉冲传输线时,受限于传输线的工作电压,钻机无法实现对天然岩石的钻孔。当采用RG218电缆作为传输线,电压30～45kV、单次能量10～20J的脉冲放电数次后,岩石的表面在与放电间隙对应的位置有凹槽,与高压电极接触的岩石无变化,钻机也无法实现对岩石的有效钻孔。利用多根细电缆制成的钻头电极,高低压电极对为10对,电极间距为3～3.5mm集成后电极的直径为40mm。实验发现不同种类的岩石,在不同的电压等级下,能耗的差别较大。实验选取了建筑红砖、黑大理岩、黄砂岩、白大理岩和黑花岗岩等作为实验石材。建筑红砖的能耗最低,在30kV电压时,钻孔能耗为100J/cm3,当升高电压至45kV时,钻孔的能耗降至45J/cm3。钻孔的能耗随着电压的上升而下降。芝麻白花岗岩和珍珠黑花岗岩在40～50kV电压等级下的钻孔能耗约为1000J/cm3。
张玥[5]2009年在《针群—网电极脉冲高压放电降解气态混合VOCs》文中研究说明目前,挥发性有机化合物(VOCs)被广泛用于工业生产,这些工业排放的有机废气所造成的大气环境及室内空气污染问题日益突出,该环境问题的解决已迫在眉睫。在挥发性有机物的治理方法中,放电等离子体技术被认为是一种较有前途的新兴治理技术。该技术在常温常压下即可操作,具有能耗低、结构简单、易操作等优点。本文采用高压脉冲电晕放电等离子体技术对混合VOCs的降解进行了实验研究。实验采用自制的针群-网式反应器,选取苯系物中的苯和间二甲苯作为目标污染物。通过考察反应器电极结构、电参数(包括高压供电方式、脉冲成形电容、脉冲重复频率)及气体参数对污染物降解特性的影响,研究功率注入、能量密度、等离子体与污染物分子作用方式等因素与污染物降解特性的关系。并通过考察背景气体中的氧含量、过渡金属催化剂对混合VOCs降解特性、碳平衡及CO_2选择性的影响,探讨污染物的降解机理。研究结果表明:(1)脉冲高压供电与直流高压供电相比,输入的平均功率较小,但却具有较高的脉冲有效功率,故脉冲高压供电的能量效率高于直流高压供电;电极结构为针尖间距10mm,电极间距10 mm时能量注入和苯降解的综合效果最好;合理配置脉冲成形电容有助于改善放电特性,促进污染物的降解,本实验中最佳电容为253 pF;气体运动方向对气体湍流程度有影响,反向进气时湍流程度增加,有利于苯分子与放电等离子体有效地接触,从而提高了污染物降解率。(2)苯和间二甲苯在混合气体中的降解特性与单一组分时的降解特性有所不同,苯的最大降解率由单一组分时的51.5%下降到35.7%,而间二甲苯的降解率却有略微上升,由单一组分时的85.1%上升到89.6%。(3)背景气体中的氧含量对放电过程中产生的活性粒子的组成有重要影响,进而影响VOCs的降解特性。不同种类的自由基与苯和间二甲苯的反应具有选择性,苯较易与含氮自由基反应,而间二甲苯较易与含氧自由基反应。同时还发现,增加氧含量有助于提高降解过程中的碳平衡和CO_2选择性。(4)脉冲电晕放电协同过渡金属催化剂有助于提高CO_2选择性。MnO_x催化剂的催化效果优于NiO_x催化剂,两种催化剂对苯的催化效果均好于对间二甲苯的催化效果。
邓官垒[6]2015年在《多开关TLT脉冲等离子体源》文中研究表明高功率纳秒脉冲技术中常使用气体开关,并需要多开关串联或是并联来分别提高电压和电流等级。经典的Marx发生器可实现多开关串联下的过压自同步,而多开关并联的电路,则通常需要外置触发进行同步。基于TLT(Transmission Line Transformer)的多开关脉冲发生技术,是一种可以实现开关自动过压同步,并且可以并联汇流输出的新技术,非常适合于高重复频率、长时间运行的工业应用。同时TLT同等离子体反应器之间良好的匹配和能量转换效率,在等离子体废气、废水处理等环境应用中,展现了良好的前景。基于该技术原理,本文开展了一套GW级多开关TLT脉冲等离子体源成套设备的研制工作,系统主要包含20开关20级TLT脉冲源、多绕组谐振充电变压器、D-I(Differential-Integral)纳秒脉冲高压探头,分别从原理分析、设计过程及实验结果叁方面对各装置进行了论述,并开展了脉冲源的水处理应用研究,主要研究内容和结论如下：1)脉冲源采用20开关20级TLT,单级由5.6nF储能电容、3电极火花开关和5根同轴电缆组成的TLT构成,电容、开关、TLT输入端全部集成到一个紧凑的开关单元,以减小杂散电感而提高输出特性。首次实现了20个火花开关的有效自动同步,同步时间为数十ns。单级采用串联输出到匹配电阻时,可得到20路倍压的同步脉冲输出,脉冲上升时间约15ns,脉宽约70ns,峰值电压可达200kV,不同级之间输出的脉冲前沿时差小于2ns。2)基于TLT的二次阻抗模型,建立了一套开关同步过程中过压分布的数值计算方法,并适用于任意开关个数的TLT电路。分析结果显示当某级开关导通后,该级电容产生的过压主要分布在尚未导通的两个邻级上,意味着即便在开关数量较多的条件下,首个开关的导通亦可有效触发相邻开关,并进一步引发连锁反应,完成所有开关的同步。3)D-I系统中常将微分端整合于被测点中,本文则采取了独立的探头式设计,微分端和积分端均采用了紧凑的同轴结构。探头的电压测量范围可达200kV以上,95%精度下的带宽为49.5kHz-40.6MHz,不同探头之间一致性优异。4)谐振变压器采用4铁芯8对绕组的设计,所有8个原边串联保证了注入每个绕组或是铁芯的能量相等,所有8个副边并联使得电流可以均分到8个整流硅堆,设计单次最大能量300J。该设计解决常规单铁芯变压器在大能量谐振充电时,铁芯体积需求过大和整流硅堆电流负荷过大的问题。理论分析表明多个铁芯之间磁导率的个体差异,对变压器的均流特性不产生影响,实测8个副边的单路电流同总电流比值最小为11.7%,最大为13%,均流效果良好,变压器的能量转换效率约为94%。5)采用4开关TLT脉冲源和沿面放电等离子体反应器进行了水处理的应用研究,两者之间的能量效率在63-73%之间,随电压的升高和储能电容的减小而降低。靛蓝二磺酸钠的脱色处理中,系统整体脱色能效在1.60-2.06g/kWh之间,单次能量2J左右时最高。典型工作参数下,液相中过氧化氢的产率为1.02g/kWh,大肠杆菌则可在6J/mL能量密度下实现5.6个对数的灭活。
谢金亮[7]2007年在《脉冲电晕放电等离子体技术净化柴油机尾气的初步研究》文中研究表明随着科技的发展和人们生活水平的提高,环境保护与可持续性发展逐渐成为社会关心的热点问题,同时也成为研究人员的研究重点。柴油机以其动力大、效率高、燃料经济等优点而得到广泛的应用。但是柴油机尾气中较高的PM(即碳烟粒子)和NO_X的排放却限制了柴油机的发展。所以,研究控制柴油机尾气排放的技术具有非常重大的意义。为了降低柴油机尾气中的微粒和NO_X排放,本研究应用低温等离子体理论和静电除尘的理论对利用高压脉冲电晕放电等离子体技术净化柴油机有害物进行了初步研究。在分析电晕荷电的特性和等离子体净化污染物的基础上,设计并自行研制了一套低温等离子体后处理装置,提出了采用湿式针板电晕放电反应器结合旋转火花隙开关式高压脉冲电源的试验方案,并在LF170型单缸柴油机上进行了柴油机微粒捕集和NO_X去除的实验研究,通过改变放电间隙、脉冲电压、脉冲频率等各种参数,研究各参数对净化效率的影响规律,为该项技术在处理发动机尾气中有害气体方面的应用做基础性的实验研究。并得到一些有价值的结论:①反应器在有水的情况下,对柴油机尾气中NO_X的净化效率比反应器在无水的情况下的净化效率更高,因为反应器中水层的存在使反应器中含有大量的气态分子,水分子在高压脉冲电晕放电作用下能够生成活性很大的自由基,这些自由基促进了等离子体氧化NO_X的反应,并且有水还有利于尾气中颗粒物的脱除,因为部分颗粒物会被水吸收。另外反应器中水层的存在还可起到稳定电晕及提供充足的活性自由基的作用;②脉冲电压、脉冲频率、发动机的转速、气体的流量、放电间隙等参数,对颗粒物和NO_X的净化效果具有明显的影响,柴油机尾气中的微粒脱除效率一般在60%左右,NO_X去除效率可以达到20%左右;③脉冲电压越高净化效果越理想(不能高于击穿电压),尾气在反应器中停留的时间越长,脱除效率越高。脉冲频率越高,脱除效率也相应的增加;④脉冲电源电压、脉冲频率与放电间隙是影响微粒去除和NO_X的主要因素。放电间隙的最佳值为12mm,脉冲电压、脉冲频率越高净化效率越高,水面与板状电极之间的距离对反应器净化的效率影响不大;⑤反应器运行时间越长,放电越稳定,效率也越高。这是由于针状电极表面生成一层硝酸盐气溶胶,其物质可以抑制火花放电的发生;⑥高压脉冲电晕放电对柴油机尾气中由碳烟所形成的粉尘有吸附能力,能够达到较高的脉冲电压而不发生反电晕现象,其除尘效率能够达到60%;最后,本文对低温等离子体技术净化处理柴油机尾气排放物的深入研究进行了探讨与展望。
胡小吐[8]2007年在《AC/DC流光放电等离子体烟气脱硫实验研究》文中认为本论文研究目标是采用气体放电等离子体和化学的方法,开发一种流光放电等离子体氨法烟气脱硫的新工艺。其创新点在于：(1)采用交直流迭加电源技术在工业规模的反应器中发生分布良好的流光放电等离子体。交直流迭加电源的开发,使得等离子体发生装置不再受制于脉冲电源所需要的高频高压开关器件,等离子体电源的大规模工业应用成为可能。(2)采用分区湿式反应流程,将氨对二氧化硫的热化学吸收过程与等离子体自由基参与的链反应过程在不同的空间进行。分区湿式反应流程使二氧化硫的吸收主要在热化学反应区进行,而在等离子体反应区完成残余二氧化硫的强化吸收、亚硫酸铵氧化、控制氨逸出以及除酸雾的过程。(3)采用等离子体液相氧化高浓度的亚硫酸盐,将四价硫氧化为六价硫。在化学吸收区,吸收液反复循环,大部分的S02通过与NH3的快速结合从气相进入液相,使生成液的亚硫酸盐浓度达到摩尔量级,再将高浓度亚硫酸盐溶液进行等离子体氧化处理,放电功率集中作用于高浓度的亚盐溶液,因此显着提高氧化速度,降低能耗。通过半工业规模烟气试验,浓度1～3mol·L-1的亚硫酸铵溶液,等离子体一次作用氧化率达20%-60%,摩尔能耗低于20Wh·mol-1,获得有实用价值的反应速率。在SO2初始浓度500～1000μl·L-1下,脱硫率>95%,系统能耗小于3.5Wh·m-3,氨逸出在5μl.L-1以下,回收物为适合农用的氮肥。湿式反应环境使流程无传统等离子体干法技术的产物粘壁和堵塞问题,实现连续稳定的工艺流程,显示出流光放电氨法脱硫工艺良好的工业应用前景。
胡胜[9]2011年在《新型脉冲电源研制及其处理六氯苯废水的研究》文中提出近几十年来,高级氧化技术在处理难生物降解的有机污染废水方面取得了迅速的发展。脉冲放电等离子体水处理技术几乎是各种高级氧化技术的天然组合,具有广泛的应用前景。但放电等离子体技术在大规模应用中存在包括电源不能长期稳定运行、处理时间长且成本高和降解机理还不完全清楚等问题,影响了该技术的产业化。因此本文针对这些问题对放电等离子体技术进行了研究。主要研究内容和结论如下：(1)基于磁压缩和SOS效应原理,设计了一种新型无间隙纳秒级脉冲电源。通过pspice电路仿真分析和实验研究,着重探讨了关键参数对输出电压的影响。研究结果表明：电源在前级饱和变压器PT1匝数为1：20,磁压缩电感MS匝数为13,后级升压饱和变压器PT2匝数为2：10时能获得较高的输出电压峰值,负载为50Ω时,脉冲电压峰值-51kV,脉宽120ns,峰值前沿60 ns。(2)探讨了电源和反应器之间的匹配,以利于提高电源能量利用效率。根据将反应器整体看成是一级电容的匹配思路,设计出了一级磁压缩电路和二级磁压缩电路与反应器进行匹配。从实验结果可以看出,设计出的电路对大型反应器的效果非常好,一级磁压缩电路在MS1匝数为35匝时负载峰值电压可以达到28kV,二级磁压缩电路在MS1匝数为33时得到负载的最高峰值电压30kV。(3)过氧化氢是放电所产生的活性物质中最稳定的。研究发现在放电时间90min内,随着时间的增加,过氧化氢的浓度成线性增加,曝气可极大提升过氧化氢的生成量。在峰值电压35kV、频率30Hz、电极间距为2cm、曝气(0.5L/min)和不曝气的情况下过氧化氢的生成速率常数,分别为1.17×10-8mol/s和167×10-9mol/s,其过氧化氢能量效率则分别为6.59×10-11mol/J和0.96×10-11mol/J;过氧化氢的浓度随着电压和气流量的升高也随之增加,添加适量TiO2可促进过氧化氢的产生,但TiO2量过多反而比不投加Ti02所产生的过氧化氢浓度要小；通过正交实验结果分析,在各种影响因素中,电压最重要,放电时间次之,而气流量最后。(4)探讨了采用高效液相色谱检测水杨酸羟基化产物,来测定放电等离子体产生的羟基自由基浓度。实验中发现,水杨酸的浓度为200mg/L时具有较好的捕捉效率,而且水杨酸羟基化产物所占的百分含量大致保持不变,其中2,5-二羟基苯甲酸约为70%,2,3-二羟基苯甲酸约为30%。通过计算实验值的相对标准偏差,说明采用羟基化产物定量检测羟基自由基浓度的重复性较好。在放电时间60min内,随着放电时间的增加,羟基自由基的浓度均呈线性增加,而且随着电压的升高,羟基自由基的浓度也增加。通过计算可知在不曝气的条件下,在放电电压为30、35和40kV时,kOH.分别为4.1、5.7和7.7×10-10mol/s;在曝气的条件下,在放电电压为30、35和40kV时,kOH分别为18.1、22.1和26.1×10-10mol/s;在相同的放电条件下,曝气比不曝气的羟基自由基的浓度会高很多,而且曝气时的能量效率比单独放电要高很多。在单独放电时羟基自由基能量效率并不随输入能量大小的变化而变化,平均值约为3.23×10-12mol/J;放电且曝气时,羟基自由基能量效率随输入能量的增加而有所减小。(5)采用针板反应器,对新型纳秒级脉冲电源处理水中六氯苯的效果进行了研究。实验结果表明,放电等离子体降解六氯苯的反应符合准一级动力学关系,而且在曝气条件下比不曝气六氯苯去除率有较大的增加；电压的变化对六氯苯的去除率有很大的影响,随着电压从20kV升高到40kV,放电90min后六氯苯的去除率从48.8%提高到91.8%；六氯苯的能量效率随着放电时间的增加而降低,曝气条件下,六氯苯去除的能量效率从15min时的2.01×10-12mol/J下降到90min时的0.67×10-12mo1/J;而不曝气条件下的六氯苯去除的能量效率从15min时的0.94×10-12mol/J下降到90min时的0.47×1O-12mol/J。(6)在对活性成分产生和六氯苯降解研究的基础上,通过对液相放电中化学反应过程的分析,建立了降解六氯苯的动力学模型,通过反应器中各物质的物料平衡方程,可求出动力学模型中各物质的浓度变化。模拟值和实验值比较结果可知,六氯苯浓度的模拟值要比实验值略高,但偏差值在10%以内,表明该模型能较好地和实验数据相吻合。
代斌[10]2002年在《等离子体催化二氧化碳经甲烷化制C_2烃反应的研究》文中指出二氧化碳是碳及含碳化合物的最终氧化产物，它既是温室气体，同时也是一个巨大的一碳资源。因此，无论是从碳资源综合利用来说，还是从环境污染控制来讲，研究与开发CO_2利用意义都很大。但由于二氧化碳分子非常稳定，如采用热活化，则需温度较高，而高温又易导致催化剂失活。因此，积极探求新的技术或辅之以其它方法是二氧化碳转化反应研究的新动向。 高压脉冲电晕等离子体是一种新型的非平衡等离子体技术，具有电子能量适中、有利于CO_2和CH_4等稳定分子的活化、可在常温常压下操作和能量利用效率高等优点，并已在SO_x和NO_x等小分子的活化研究中得到广泛应用。本论文利用脉冲电晕等离子体与催化剂结合共同作用，通过两步法成功的由CO_2高效地制备了C_2烃，为二氧化碳活化与转化提供了一条新的技术路线。 论文的主要研究工作包括：(1)探索脉冲电晕等离子体与催化剂共同作用CO_2/H_2甲烷化和由CH_4/H_2合成C_2烃反应的可行性；(2)研制等离子体催化CO_2转化的反应器和适配的催化剂；(3)优化等离子体催化CO_2转化制C_2烃反应的工艺条件和电参数； (4)利用原子发射光谱原位技术对等离子体反应的诊断结果，对等离子体催化CO_2转化制C_2烃反应的机理进行推断；(5)通过对积碳催化剂的表征结果，分析积碳的类型及其成因，并探讨减少积碳的途径；(6)通过对等离子体催化CO_2转化制C_2烃反应能量效率的分析，探讨提高等离子体催化反应能量效率的途径。 论文取得的主要结果如下： 1．在常温常压下，脉冲电晕等离子体与Ni/γ-Al_2O_3催化剂共同作用CO_2/H_2反应能够高效地转化为甲烷。在V(CO_2)/V(H_2)=1：4，空速1500h~(-1)及等离子体输入功率26.5W/mlcat条件下，得到了CO_2转化率95％和甲烷选择性99％的好结果。在本论文实验条件下，影响CO_2转化的因素主要有原料气V(H_2)/V(CO_2)比值、空速和进气方式、反应器结构、催化剂种类及其负载量以及放电参数等。 2．在常温常压下，利用脉冲电晕等离子体首次实现了CH_4临氢偶联反应，在CH_4/H_2等离子体反应中，CH_4转化率、C_2烃收率随H_2引入量的增加而升高，而且反应中积碳明显减少、产物C_2烃分布也能得到一定改善。当脉冲电晕等离子体与催化剂结合共同大连理工大学博士学位论文 摘要作用CH／H。转化时，能够有效的提高C。烃产物乙烯的产率。在反应试验过的催化剂中，对生成C。烃产率最高的催化剂是La。O。／SIO。，其C。烃收率大于30％；试验过的催化剂中以生成乙烯产率排序，其活性顺序为：P小＊0／810。＞PUS0。＞＊山S0。＞2对川。0卜各自的乙烯产率均在10％以上：其中乙烯选择性最高的催化剂是Cu／SIOZ，可达86％。 3，OES对等离子体作用COZ用2、CH4／HZ体系反应的原位光谱诊断结果表明，CO／H卜CH叶H。在脉冲电晕等离子体作用下的反应是自由基反应。在等离子体与催化剂共同作用CO。／H》CH4／H。反应过程中，等离子体主要起着活化反应物和催化剂的作用，而催化剂主要起着提高产物选择性的作用，同时催化剂对等离子体也有一定作用。 4．TG、Xm、IR和 SEM等手段的表征结果表明，等离子体催化CH州。转化反应中催化剂积碳的成分主要是一些碳氢聚合物和无定型无机碳。催化剂积碳主要来源于等离子体中高能电子直接作用CH4产生的碳物种在催化剂表面复合产生的高碳烃聚合物。通过提高反应体系中氢气浓度、适当调整反应空速和优化等离子体放电参数等措施可减少催化剂积碳。 5．通过调节反应物配比、选择适当反应空速、优化等离子体放电参数和引入高活性催化剂等措施可以提高等离子体催化反应的能量效率。其中将等离子体与适当的催化剂结合共同作用反应物转化是降低COZ／HZ、CHVHZ体系反应能耗、提高能量利用效率和产物选择性的一条特别有效的途径。
参考文献：
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[8]. AC/DC流光放电等离子体烟气脱硫实验研究[D]. 胡小吐. 北京交通大学. 2007
[9]. 新型脉冲电源研制及其处理六氯苯废水的研究[D]. 胡胜. 华中科技大学. 2011
[10]. 等离子体催化二氧化碳经甲烷化制C_2烃反应的研究[D]. 代斌. 大连理工大学. 2002
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