粉尘对介质阻挡放电脱硫脱硝效率影响的研究_王雪涛1
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第
15
卷 第
25
期
2015
年
9
月
1671—1815（ 2015） 25-0178-05
科 学 技 术 与 工 程
Science Technology and Engineering
Vol. 15 No. 25 Sep. 2015
2015 Sci. Tech. Engrg.
粉尘对介质阻挡放电脱硫脱硝效率
影响的研究
王雪涛 王沛迪 刘 予 任建兴
（
上海电力学院能源与机械工程学院
，
上海
200090）
摘 要 火电厂燃煤中排放的硫氮氧化物造成大气污染的主要成分之一
，
介质阻挡放电是一项有效的同时脱硫脱硝技术
，
研
究了粉尘在介质阻挡放电空间中的电场荷电与扩散荷电
；
分析粉尘对脱硫
、
脱硝效率的影响
，
得出粉尘本身对脱硫有促进作
用
，
提升脱硫效率
3%
左右
，
粉尘对
NO
没有脱除作用
，
随着输入电压提高
，
粉尘荷电造成的能量消耗影响减小
，
粉尘消耗多余
能量降低放电空间温度使脱除率有所提升
。
关键词 介质阻挡放电 粉 脱硫脱硝
中图法分类号
TQ534. 9；
文献标志码
B
2015
年
4
月
20
日收到 上海市科委部分地方院校能力
建设项目
（ 13160501000） 、
上海发电环保工程技术
研究中心
（ 11dz2281700）
资助
第一作者简介
：
王雪涛
，（ 1991—） ，
男
，
山东德州人
，
硕士研究生
。
研
究方向
：
火电厂污染物控制与节能
。E-mail： 865866456@ qq. com。
我国能源以燃煤为主
，2013
年全国能源消费总
量为
37. 5 × 10
8
t
标准煤
，
其中煤炭消费占能源消费
总量的比重为
66%
［1］
，
并且很长的一段时间里我国
的能源结构不会有大的改变
。
氮氧化物是大气的主
要污染物之一
，
其溶于水会形成硝酸与亚硝酸
，
这是
形成酸雨的主要成分
；
另外汽车尾气中的氮氧化物
与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的有毒烟
雾
，
称为光化学烟雾
，
光化学烟雾具有特殊气味
，
刺
激眼睛
，
伤害植物
，
并能使大气能见度降低
。2013
年全国工业氮氧化物排放为
1 545. 6 × 10
4
t ，
火电行
业共排放
964. 6 × 10
4
t ，
占工业排放的
62. 4%
［1］
，
2012
年
01
月
01
日正式实施的
《
火电厂大气污染物
排放标准
》（ GB 13223—2011）
更为严格的限制了氮
氧化物的排放量
：
燃煤锅炉的氮氧化物排放限值
（
以
NO
2
计
）
为
100 mg /m
3
，
重点地区更是严格限制
为
50 mg /m
3［2］
因此找到一种有效的脱硝技术是非
常有必要的
。
介质阻挡放电是一种新兴的污染物处
理技术
，
能同时脱除硫
、
氮氧化物与粉尘颗粒
，
是一
种高效的污染物联合处理技术
。
1
介质阻挡放电粉尘的荷电
1. 1
电场荷电
电场荷电是指在电场中空气背景气体分子被介
质阻挡放电放电所产生的自由电子碰撞而形成正负
离子
，
产生的离子被电场加速而与颗粒物碰撞
，
从而
使颗粒物荷电的方式
［3］
。
当粉尘粒子进入电场后
，
受其影响
，
周围的电力线会发生偏移
，
最终集中到粉
尘粒子自身
。
同时
，
沿电力线运动的离子由于电场
力的存在会向粉尘粒子集中
。
当粉尘粒子荷电后
，
其附近的电场会对离子继续向其运动产生阻力
［4］
。
随着荷电量的增加
，
粒子周围的排斥电场将逐渐增
大
，
当其足够大时
，
离子受排斥力的作用不能到达粒
子表面
，
此时粉尘粒子就达到饱和荷电状态
［5］
。
空间粒子表面电场
：
E
rs
=
3
ε
d
ε
d
+ 2
E
g
cos
θ
+
q
π
d
2
ε
0
（ 1）
当粉尘粒子的荷电量增大到 θ
= －
π 处
E
rs
为零
时
，
粉尘达到饱和荷电量
：
q
max
=
3
ε
d
2 +
ε
d
πε
0
d
2
E
g
（ 2）
式
（ 2）
中
，q
为粉尘带电荷量
；
ε
d
、
ε
0
分别为粉尘相对
介电常数和真空介电常数
； E
g
为介质阻挡放电气体
间隙场强
； d
为球形颗粒物直径
。
当粉尘达到饱和带电量
q
max
之后
，
由于其自身
荷电产生的场强足够大
，
使得带电粒子很难再撞击
到该粉尘颗粒上
。
1. 2
扩散荷电
对于粒径小的粉尘颗粒物来说
，
电场荷电的效
果不明显
，
在小粒径段的细颗粒物荷电上起重要作
用的是扩散荷电
［3］
。
由于离子做不规则热运动与
粒子碰撞而导致粒子荷电的方式被称为扩散荷电
，
它不依赖外加电场
，
只与气体热运动决定的离子运
动速度以及粒子附近的离子密度有关
［6］
，
颗粒的扩
散荷电量计算为
：
BellWang
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