介质阻挡放电结合水热生物质脱硝的研究.doc
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1、介质阻挡放电结合水热生物质脱硝的研究摘要:探索并研究了在DBD放电间隙中添加生物质(包括工业木屑、玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆)对NO脱除效率的影响。研究结果表明:将工业木屑和3种农作物秸秆(玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆)作为添加物质放置于反应器放电的区间内,NO脱除效率为工业木屑玉米秸秆水稻秸秆小麦秸秆无填充。对工业木屑以及3种秸秆进行水热改性处理,研究改性木屑和秸秆对NO脱除效率的影响,结果表明,工业木屑水热改性处理2h、玉米秸秆水热改性处理4h、水稻秸秆水热改性处理2h、小麦秸秆水热改性处理2h对NO的脱除效率相对比较高。引言在国家快速发展的经济形势下,多个行业尤其是电厂燃煤锅炉排放出的
2、烟尘、废气对生态环境造成了极大的破坏,引发了一系列大气污染问题1。介质阻挡放电技术是将气体污染物通入反应器区域,当高压电极和接地电极之间被施加交流电源时,气体被击穿从而产生放电,继而产生了介质阻挡放电(DBD),这也是DBD去除污染物的原理2。经文献查阅,介质阻挡放电技术在烟气脱硝领域取得了一定成就,SunBaomin3等研究了温度对DBD脱除NO效率的影响,结果表明,温度为298、338、373K情况下,NO的脱除效率分别为48%,55%,58%,主要原因在于,高温促进了C2H2、N2、O2等分子的离解,生成HO2、CH2和C2H,促进了NO的去除。水热改性处理法是指在密闭的高压反应釜体系中
3、,对体系设定合适的温度,使得水或者水溶液处于临界或者超临界的状态,从而提高反应釜中的改性物质分子的活性4。邢献军5等利用锯末生物质,采用了水热炭化法制备生物质炭,实验结果表明水热反应中,锯末开始出现孔洞结构同时产生了碳微球。生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,通常包括木材、农业废弃物以及水生植物等,而生物质能则蕴藏在这些有机物中。生物质能源资源丰富且来源广泛,我国生物质资源转化为能源的潜力可达10亿t标准煤。然而从目前国内生物质能的利用现状来看,这些可回收利用的能源利用率不到3%。因此,本实验选用了生物质能源材料与介质阻挡放电技术相结合进行脱硝,所使用的生物质材料包括工业木屑、玉米秸秆、
4、水稻秸秆和小麦秸秆,经过回收干燥处理之后进行改性,作为生物质碳材料用于脱硝处理,这种手段不仅能够解决环境问题,更是国家可持续发展战略下的必要措施。1实验流程与分析方法1.1实验流程整个实验装置主要由进气系统(包括NO、N2、O2)、等离子体电源、同轴圆筒式介质阻挡放电反应器、烟气分析系统等组成,如图1所示。1.2工业木屑和秸秆水热改性方法水热处理是使用磁力搅拌微型釜,将样品和蒸馏水以110的比例放入到磁力搅拌微型釜中,然后将处理温度设置为180,处理时间分别设置为0、1、2、4和6h,开始进行磁力搅拌和水热处理,反应结束后关闭装置,等装置自然冷却至25左右时取出材料,麻布过滤之后将改性后的材料
5、放到干燥箱中设置105进行烘干处理。1.3实验分析方法NO脱除率(NO)的计算公式为:2实验结果与分析2.1 DBD添加工业木屑和秸秆对NO去除效率的影响将电源频率设定为9.1kHz,输入电压为2050V,选用工业木屑和玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆作为添加物,DBD对NO的脱除率如图2所示。由图2可以看出,相同实验参数条件下在反应器放电间隙添加工业木屑后NO的脱除效率确实有大幅度地提高。在能量输入密度为3000J/L时,添加工业木屑时后NO脱除效率为45%左右;分别添加小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆时的NO脱除效率分别为30%、36%和40%。对DBD分解NO的促进能力顺序为:工业木屑玉米秸秆水
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