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脉冲放电等离子体烟气脱硫中水蒸气活化作用李杰，吴彦，王宁会，张彦彬（大连理工大学静电与特种电源研究所，辽宁大连116024）蒸气进行活化处理，使在脉冲放电脱硫过程中产生更多与水有关的自由基，从而提高脉冲放电脱硫效率。研究了活化电极系统的电晕放电特性，水蒸气对脉冲电极系统放电波形的影响，活化电极系统的水蒸气活化脱硫作用，脉冲放电脱硫中水蒸气活化作用；并对活化作用的机理进行了简单探讨。实验表明，水蒸气活化可使脉冲放电脱硫效率提高约10%.基金项目（杰6气ckc男ih副教授厌（；秦彦（掷新！男纟教授U博。士生导htsreserved.脉冲放电等离子体烟气脱硫技术是近十几年发展起来的新技术。该技术利用脉冲放电等离子体中产生的高能电子，和烟气中的气体分子（2H2ONH等）碰撞，生成一些氧化性很强的活性自由基（Od、H2OHNHNH等），再利用这些自由基去氧化烟气中的二氧化硫分子，*终生成硫酸（H2SO4）和硫酸铵（（NH2SO后被收集器收集，来脱除烟气中的二氧化硫。目前国内外对脉冲放电等离子体烟气脱硫技术进行了广泛的研究，在脉冲放电电压波形、脉冲电源与反应器匹配、反应器电极配置、产物收集、脉冲放电等离子体烟气脱硫机理等方面取得了一些较好的结果。T.Ohkubo.电压信号采用日本PEEE公司生产的EP-100K型高压探头测试，电流信号采用美国TEKTRONIX公司制造的TM502A型电流探头测试，电压信号、电流信号的波形用美国HP公司制造的54810A测试。SO质量分数采用日本SHI-MADZU生产的IRA-10SOz分析仪测试。
模拟烟气由空气和SO2配制而成，烟气中SO2的质量分数为1.5（10"3，同时氨气也从反应器前端加入，NB和SO2的物质的量比为2BO（g）活化时从芒刺状尖嘴注入反应器，BO（g）不活化时从反应器前端注入反应器，且保持低于烟气的饱和含水量。烟气在反应器中的温度为6（h80.，流量为2实验结果与讨论21放电特性和放电波形在活化电极系统上加正直流电压，测得含水量4%（加入水蒸气）和含水量a8%（不加入水蒸气）两种情况下，活化电极的电晕放电特性曲线（/-V关系），结果见。从图中的曲线可知，电晕电流随电压增大而增大；本实验条件下，电压大于18kV时，在同一电压下，加入水蒸气时的电晕电流活化电极放电特性曲线在脉冲电极系统上加正短脉冲电压，通过示波器、电压探头和电流探头测得加入水蒸气和不加入水蒸气两种情况下的电晕电压和放电电流波形见和4.为了观测方便，两种情况的电压和电流波形的时间延迟不同。从图中可以看出，有水蒸气注入时放电电压波形的基压和拖尾高于无水蒸气注入时放电电压波形的基压和拖尾，而其电流波形峰值低于无水蒸气注入时电流波形峰值。
产生上述现象的原因是水分子与高能电子碰撞，发生电离或激发，形成离子，而离子的迁移速度远远小于电子的迁移速度；另一方面是水分子被荷电，形成水合离子，其迁移速度远远小于电子的迁移速度。通过电晕放电特性曲线和波形，可以计算出注入电场的功率。
2.2水蒸气活化装置单一脱硫作用水蒸气从活化电极注入和从反应器前端注入两种情况下，在活化电极上加正直流电压，测得V和脱硫率Z间的关系，结果见。可知随着V的增加而增加，其中水蒸气从反应器前端加入时，增加量小，这说明水蒸气不活化时，活化电场对脱硫效果影响很小，Z基本是SO2和NH热化学反应的量；而从活化电极加入时，增加量大，说明水蒸气经过活化电场处理后对脱硫有效果。在本实验条件下，当活化电压为28kV时，水蒸气经过活化后使脱硫率提高约10%. 2.3水蒸气活化对脱硫率影响水蒸气从活化电极芒刺状尖嘴注入反应器。
测得水蒸气经过活化电场处理后再进入脉冲放电电场（即活化电场+脉冲电场），和不经过活化电场处理直接进入脉冲放电电场（只有脉冲电场）两种情况下，Z随脉冲放电功率P的变化关系，结果见。可知，在相同脉冲功率下，前者的脱硫率明显高于后者的。本实验条件下，添加了水蒸气活化电极系统，水蒸气经过活化处理，使脉冲放电脱硫率比不经过活化处理的单一脉冲脱硫率提高约10%. 24水蒸气活化作用机理探讨水蒸气活化是将水蒸气经过直流电晕电场处理。其原理是水分子经过直流电晕电场作用后，一方面高能电子直接和水分子碰撞，产生自由基；另一方面使水分子带电，提高在脉冲放电场中水分子和高能电子碰撞的几率，与水分子有关的自由基增多，*终使S2的脱除率提高。
水分子与高能电子碰撞后，可能发生如下反应：生成的自由基中，OHHO2H2O2具有强的氧化性，去氧化烟气中的SO2，再经过一系列的中间反应过程，*终生成硫酸和硫酸铵。与水有关的自由基参与的脱硫反应可能如下：硫效率在热反应脱硫率的基础上提高约10%.（3）水蒸气经过本活化电极系统的正直流电晕电场处理后，再进入到脉冲放电电场，可使脉冲脱硫率比水蒸气不经过活化处理的脉冲放电等离子体脱硫率提高约10%.
