羟基自由基与活化钙基脱硫剂协同脱硫实验研究

摘要

我国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭的大量直接燃烧可产生SO2等气体污染物。随着国民经济的快速发展，SO2污染和酸雨问题日益严重，已经成为我国经济发展的桎梏，针对上述问题以及传统烟气脱硫技术存在着造价高；二次污染大；运行成本高；脱硫率低；典型的非平衡等离子体法又需要外加NH3、电子能量低等问题，我们提出采用介质阻挡强电离放电产生等离子体对气体进行电离形成高浓度强氧化的活性粒子，与强电离放电活化钙基脱硫剂颗粒协同作用的方法，进行烟气脱硫，为SO2污染的治理提供了一条新途径。
　　 论文首先分析了介质阻挡强电离放电脱硫的基本理论，主要包括介质阻挡强电离放电产生非平衡等离子体和利用非平衡等离子体产生高浓度羟基的过程，其次阐述了羟基自由基氧化脱硫的反应过程，分析了强电离放电产生等离子体活化钙基脱硫剂的机理。在此理论的基础上对整个系统进行了设计，通过改进介质阻挡放电的电介质材料、加工工艺以及放电间隙结构优化等离子体源的设计，实现强电离放电，提高脱硫效率。然后以模拟烟气为研究对象，选用五种脱硫剂样品，研究了强电离放电形成活性粒子及活化脱硫剂协同作用下的烟气脱硫实验工艺运行参数对脱硫率的影响。论文主要研究了以下几个对脱硫效率有重要影响的因素：激励电压、激励频率、放电功率、烟气含水量、烟气停留时间、二氧化硫初始浓度、钙硫比等。
　　 实验结果表明，激励电压、激励频率、放电功率的增加均可以提高SO2脱除率，通过增加烟气含水量、延长烟气停留时间、降低SO2初始浓度、增加钙硫比也可以提高SO2脱除率。实验在环境温度为21.4℃，烟气流量为1800m3/h，烟气含水量约7.2％(v/v)，含氧量约21%(v/v)，SO2初始浓度为1600×10-6(v/v)，钙硫比为1.6，气体停留时间为2.2s，施加在等离子体反应器上的激励电压为3.4kV和激励频率为10kHz的情况下进行，SO2脱除率可达到90%以上。