利用脉冲静电发生器去除硫氧化物及氮氧化物的理论分析.doc

利用脉冲静电发生器去除硫氧化物及氮氧化物的理论.doc 利用脉冲静电发生器去除硫氧化物及氮氧化物的理论分析 约翰(会员)和理查莫罗J. LowkeIEEE 摘要:在特定的烟气环境中曾进行过一项关于在电晕放电条件下的各种各样的等离子体的的 研究。目前已经计算出对环境中主要的气态成分(即氮，氧等气体成分以及水蒸气)电调查 离的速率系数，它们都是电场的函数。此外，已经计算作出分离反应和附和反应以及主要激发态激发的速率系数。该计算明，二氧化硫主要通过与OH自由基反应，产生硫酸来去除，而氮氧化物去除减少主要通过活泼态的分子氮。然而，要想让这些反应发生，E/N在70Td及以上是必要的，这比在会发生电压击穿的30Td条件下更高。E为电场强度,N为气体密度。近似计算表明，对于E/N在100Td左右，电压脉冲宽度小于1 ps的条件下需要避免击穿电压。同时，我们发现在此过程中会生成少量的氮氧化物，并且水蒸气的存在会对脉冲化学反应产生不可忽略的影响，还会提高击穿电压。 、1简介 最近的研究发现，去除发电站烟气采用静电发生器正向脉冲电压，而不是负相脉冲电压，这都是去除以及和等不良气体的重要还原反应。然而，脉冲电压持续时间要小SONONO22 于μ，并有一个很高的峰值电压。应用正电压脉冲会形成很多正离子，并在它们的头部有1s 个高电场区域。这些负离子流通过形成的负电晕以及最初的化学反应来向一个较大的断层空 在日本通产省最近的一个研究委员会得出结论认为，脉冲电晕等离子体过程中使用到从烟气中间迁徙。 去除硫及氮氧化物可行的，技术上比其他技术简单和经济。例如:1)石膏和氨催化化学;电子2)束方法。 对于过程中基本等离子体化学的了解使得优化电源供电器与应用于沉淀器电压波形的形成成为可能。此外，这也可以使提高添加到烟气中的各种化合物的效用。 一个完整的理论分析得出，沉淀器在两个方面都发挥效用是不可能的。首先，有很多可 能的化学反应会在不同的碳，氮，氧化合物以及水蒸气中发生，这些反应也是烟气处理中的主要化学反应，大多反应的反应速率目前并不清楚。除了原子，离子，激发态的原子，分子，离子都应予以考虑。一个完整的分析需要考虑所有可能的反应之间的各种反应物的种类，并使反应数增加作为物种数的平方。参考文献中，关于烟气处理的多条反应中只有条70080 此外，由于烟气中的固体粒子的表面效应，也会引发其他一些反应。但在近期中不考是氮氧反应。 虑表面效应。 其次，我们对于正电晕复杂的时空变化的电场对于正电晕领域尚不清楚。我们的问主要是三维问题。由观察所得，脉冲正向电压，窄电子流通道，在朝向沉淀器平板的不同趋近 中得到延伸。此外，电场跟磁场的空间变换由于离子化的原因一般难以计算，伴随发生副反应跟分离反应，相对稳定状态，以及激发态和基本状态。少量激发态的成分会对局部电场产生巨大影响，这是因为它们很容易被电离或者分解为负离子。 [5]-[9]: 先前的出版物曾经指出，利用电晕放电的不同化学渠道来去除氮硫氧化物)氧 1解离形成的氧原子会引发很多氧化反应，包括臭氧的生成。例如，可将二氧化硫氧化为三氧化硫，然后与水蒸气反应生成硫酸。此外原子氧还可作为还原剂，将高价氧化物转化为低价 )解离成氮原子氮分子还原反应导致其中氮氧化物转换成氮2氧化物，如三氧化硫转化为二氧化硫; 气分子，也有一些与氮原子的氧化反应;)解离产生水蒸汽氢氧自由基导致。该反应直接产生硫3 酸和硝酸和发生速率极快的氧化反应。)生产的负离子导致;NO 404SO2 在本论文中，我们通过不同物种的对比与计算来估计出这些不同渠道的相对重要性。我 -3们已经做了均匀等离子体的空间计算，一开始电子密度为。我们计算出电离化系数、1 cm 主要产物的分离与副反应的速率系数的计算结果我们可以预测，它将随着电场的增长而增长。主要的反应我们已经阐明。 2、理论 A、方法论 我们设想一个对于清一色的等离子体的匀强电场，为了模拟离子流头部的高场区以及离子流的低场区通道，我们计算出关系物种随着时间变化的密度变化，1电子/CC对应着150 Td 2E/N每0.1 ps，紧跟着E/N在40 Td之后; E是场强，N是气体密度，1 Td 相当于 10-17Vcm,T是汤森的缩写，来模拟离子流头部的高场强。 关键是要知道计算出的各种物质之间密度的时间依赖性。各中性物质之间的速率系数我们从不同的[3], [4], [12], [13]中收集了出来。然而，在电晕放电中最重要的初反应是由各组成部分物质在电场中的电子碰撞引发的。这类反应可以产生中性氧、氮以及在祛除氮氧化物与硫氧化物中起重要作用的羟基。最后，在脉冲放电的电场中这些物质就可以被很好的去除。反应以及电子的速率系数取决于电场强度。电子能量取决于由于气体分子之间碰撞造成的局部场强以及能量损耗之间的能量平衡。因此，速率系数取决于场强。 我们使用混合气体电力学的方法计算出混合烟气中混合电子的能量平衡，方法如[14]，[15]。通过已计算出的电子能量分布，我们可以得出电场中不同反应的速率系数。截面电子碰撞理论的文献价值在于，从能量的角度来说，可以解释碰撞过程中的能量损失(反应16-19)。共有62个不可逆的反应可以参考。电子能量的分布取决于E/N，我们假设电子穿越足够的距离到达匀强电场。这种能量分布是这样获得的，即通过解除Boltzmann transport equation方程，即利用一个原先的计算机编码去用二氧化碳激光来获得不同气体相似的能量分布。起初这种能量分布决定于所给的混合废气，不同的速率系数可以从不同的电场碰撞过程中获得。 B、参考过程 不同的碰撞过程可以分为如下两种: 1)、电子数目增减的过程:这些过程是形成电场的重要原因，因为电场的形成与消失取决于电子的数目是否随着时间而增减。 离子化进程增加了电子数目，氧原子变成氧离子: + e+o=o+2e (1) 22 + e+o=o+o+2e (2) 2 如上，同样的，氮、二氧化碳、水蒸汽也有离子化过程。吸附过程减少了电子的数量。例如，电子被氧原子吸附: -e+o=o+o (3) 2 类似的，电子被碳原子与水蒸气吸附，结合过程减少了电子的数目。例如电子与氧的阳离子的再结合。 + e + O +e = O +e (4) 22 同样的，这些结合过程发生在所有阳离子上，而分离反应也会发生，如活泼态与单质delta state的氧原子可以从氧的阴离子上分离出电子: l- O+O2(a?g)?2O+e (5) 22 l氧的a?g态是亚稳定的。 电子跟原子也可以从两种离子化过程中得到，比如两种a’亚稳定态的氮原子 Nz(a’) + Nz(a’) ? N2 + NZ + e (6) 2)、电子跟中性物质在电场中保持原态的过程:氧化反应的关键是从氧气中获得氧原子 e + O ? O + O + e (7) 2 有很多反应包含氧、臭氧以及各种不同的氧化物，这些反应我们也应该考虑进去。通过电子碰撞形成氮原子的反应中有很多重要的还原反应，例如 e + N? N + N + e (8) 2 对于包含羟基的反应，我们已经估计出羟基的产生速率常数即在水蒸气中分离附着的电子中利用横断面法测定E/N，如反应19 - e+ HO ? H +OH (9) 2 羟基的另一个来源是从O('D)与水蒸气的反应中获得 O('D) + H0 ? 2OH (10) 2 另外，我们还计算出了O('D)原子的产生速率，即利用与氧的电子碰撞E/N e + O2?0 ( 1' D ) + O + e (11) 其它我们已经计算出生产速率的反应种类是02(a'Ag), N2 (A), and Nz(a')，相关反应如下: e +O? O(a'?g) + e (12) 22 e + N? N(A) + e (13) 22 e + N?N(a') + e (14) 22 与烟气的主要成分之间进行的电子碰撞，如氧气，氮气，水蒸气与二氧化碳，与能生成高密度的电抗物质，例如O,N,OH，它们在去除硫、氮化物方面更加有效，这是由于它们在放电脉冲后阶段的低密度缘故导致。然而我们不考虑与硫化物或氮化物的直接反应。我们研究的目的是阐明去除氮化物与硫化物的最重要的机理，因而我们可以不去考虑很多少数的反应，例如HO。 2 3、结果 A、速率系数 我们已经计算出对于(1)—(3)，(7)—(9)，(11)—(14)不同反应的在氧气与烟气(N,O, 比率为0.741 : 0.033 : 0.143 : 0.083的HO)中的速率系数，这一切在澳大利亚222 Bayswater Colliery(NSW)煤燃烧的实验中得来。这一所有离子化与吸附计算结果的价值体现在Fig.1，并分别体现在离子化与吸附过程中的系数α与η;所有离子化与吸附过程的反应速率由QW与QU推出，W是指漂移速度。这类在空气中的结论对于烟气是很相似的，有很大的参考价值。这些对于空气的结论与Davies的试验结论以及Phelps'的理论结果相一致。我们的试验结果在低E/N值时与Gallimbert的结论不符，这显然是因为在三体吸附(tree-body attachment)上不同的计算方法，我们曾在吸附过程中，以[ 0 2 ] + 0.2[N2] + 5[H20] + 1.5[C02]的比例三体吸附上衡量了不同效用不同种类的结果。水分子在低E/N时的烟气吸附过程中，三体吸附比氧更有效，近似与空气中(即使氧的比例更小些)等同。 在Fig. 2中，我们列出我们漂移速度与D/p，D/p速率近似等同于电子的平均动能，以及扩散速率D与迁徙率p。 E/N小于100Td时，烟气中电子的平均动能成为即空气中电子的平均动能之后第二重要的因素。这种能量减少是因为与水蒸气分子与二氧化碳分子中电子碰撞中电场能量损耗导致的。在X坐标上方我们在1 BAR下的同等电场条件下，对应着坐标轴线低处的E/N。 在Fig.3，4中，我们展示了E/N的速率系数;电子用e表示。我们可以看出，去除NO、XSO的N,O原子与水蒸气分子分离的反应都是在E/N急速增长的情况下发生的。此外，速率系X 数反映出，如期望的一样，高场强的条件是有利的。特别的，N分子解离为N原子的过程有助于很好的去除氮氧化物，这过程的前段通常有较高的E/N比。我们还计算得出利用电子来进行CO的分解的速率。我们计算得出的E/N在40，70，100，150Td时得出的不同结论都在附2 录中。 B、放电反应时间 电场的形成最初是由于高场强中任意电子运动的结果，后期在离子化的过程中电场被加强。电场的加强是由于一下三中效应之一引起的:1)空间电荷效应使得电场在等离子过程中被加强，同时还减小了等离子化速率。2)总电流增大，电源电压降低，这导致了电场的减小。3)尤其是通过再结合方法的电子去除率由于高电压与离子密度增大而增大，因此电子生成率与去除率大致相同。 为了理解日冕脉冲放电，同时对适合的日冕电源有个很好的设计说明，我们有必要去了解这三种对于沉淀系统不同反应时间的重要性。首先，在持续电场中电场密度的增加需要反应 -3 时间，来实现电场中烟气放电的平均电场密度。我们计算出在电场密度从1 cmE/N为150Td的初始密度，如Fig.5所示。这些结果是反应机理所要求出的平均时间，即前文中列出的3).由此我们得出，放电达到了实现平均电场密度的目的，这时E/N为0.1ps。在较小的E/N条件下反应时间会增长，这是由于Fig.1中所示的电离率降低的缘故。 其次，另一个值得注意的特性时间At，在0.1 ps的条件下实现平衡，从而使放电更加激烈形成电弧。这只有通过电压脉冲放电，以少于At的时间，这样变可以达到100Td及以上的E/N，从而获得我们想要的转化结果。对照规范，我们计算了在1 bar下加热空气至10000k的时间(At = pC,AT/(jE))，室温下空气密度为p = 0.001 g/cc，空气比热C, = 1 J/(g K)，j是当前密度，E是场强，At, AT是时间与温度的增量。利用j = neew以及Fig.5中的电子漂移速度，w = 107cm/s， -19Fig.2中的150 Td，e = 1.6 x l0 C，我们得出j = 1000A/cm。然后利用与之类似的随后要讨论的Fig.7中的E = 40 kV/cm，我们得到At = 1/8ps，这就是当温度升高10000K大概所需的时间。 第三个有用的时间是在加热时能量辐射的损耗。这个时间我们用T来表示，可以由计算得出,T表示温度，随辐射渠道的不同而变化。通过辐射热的能量损耗平衡，由以下公式 2画出一个抛物线状的温度曲线,[24],通过T = pCR/(k4),k是导热系数,R是电子流p 的辐射半径,电子流辐射半径大概在0.01cm,[25],[26].带入k = 0.52 mW/(cm K),,我们得到T = 70ps,这个数值可以与At = 1/8ps做比较。在做这一切时电压重复频率必须要在10KhHZ,以避免电路击穿。 我们进行进一步计算后,如Fig.5中所示,得到其他E/N,我们将算出的?t作为E/N,结果如Fig.6所示。需要激发离子的能量可以由jEAt计算出,故需要高的E/N,?t反而不再那么重要。高E/N可以获得高的电密度与j,如Fig.7所示,这将在后面讨论。Fig.6中的?t,随着E/N增大而迅速降低。 如Fig.6所示是在去除氮硫化物时激发态的离子化过程的电场消耗,反应会生成0, N, OH, O(‘D), 以及 N (A)我们可以看出这样的进程对击穿电压5Kv的电场来说是微不足道的,只2 有通过电压脉冲的方法来获得持续的低于1μs的时间,从而保证E/N在100及100以上,这样才能使我们想要的产物更好的得出。Fig.6的曲线表示,这个进程的效率在E/N为200Td以上的时候大大增加,脉宽在1ns就可以了。 C、击穿电压 在放电过程中的电子生产去除进程中不同的反应中,我们依据速率系数跟其他物质的浓度做出一个用来衡量电场密度的速率方程。为了得到稳定的放电率,原则上,用每个速率方程可以估算出来。另外,电子速率方程决定了依照速率方程的电密度。但是速率系数是电场与电场密度的函数,电场与电场密度以j = n,ew这个方程式共同决定了最近的密度,所以说 速率方程决定了E与j在平衡放电时之间的关系。 这个关系在Fig.7中可以读出,对烟气适用,对空气也适用。水蒸气的存在大大影响了放电,可以再Fig.7的曲线中看出,这时并没有计算水蒸气。这些诶计算的理论依旧在之前的刊物中都有阐述。 Fig.7中的曲线对于干的烟气来说,E/N最小值为43Td每30mA/cm2,在这个层面上可以获得稳定放电,在气体加热过程中也可以将击穿转化为放电。在这个E/N值之下,发热放电是不可能的,电弧会在发热之前出现,Fig.7中的曲线可以看出烟气的击穿电压。在大气压下, E/N=43Td对应着E=10kV/cm,这与沉淀器中的电压击穿实验观察相吻。大气压条件下的电场中,击穿场强一般是30kV/cm,这个数值是很高的。Fig.1图中在电晕或复杂电化学中关于离子吸附中我们可以看到30Kv/cm的高场强。 Fig.7的注释中可以看出,水蒸气的影响是很大的,烟气中5%的水蒸气使得E/N值降低到只需要38Td即可,一般48Td就可以,但这种情况在没有水蒸气时就不可能发生。因而我们设想,在提高沉淀器中击穿电压时水蒸气有重要作用。另一方面,从Fig.1图中可以分析,水气在E/N=120Td时对分离与吸附起的作用很小。因此,在没有日冕放电的独立电场中,水蒸 蒸气起的作用很小。 D、DeSO, 和 DeNO 的反应 所有参加计算的反应与他们的速率系数k,都在附录中列出了。在300K时,在three-body 6-13-1反应中计算单位是cms,在two-body反应中计算单位是cms。在氮氧化物与硫氧化物的去除中为了说明特定物质所起的作用,不同的反应的计算结果不同。 在1ms的时间段中,计算出E/N比为40Td之后,要计算出1μm时E/N为150Td的结果。 -3-3我们在初始条件为初始电场密度为1cm,初始物质种类为1016cmSO,NO,NO。在表122中我们可以知道SO体系中各物质的密度,在表2中我们可以读出氮氧化物体系中各物质的密2 度。在表2中NO的柱形图给出NO与NO的浓度。Fig.8与9所表示的是我们在对表1与表2X325 行取样得出的时间的函数。 进 1)氧原子的作用 在反应,6,中由于氧的解离得到的O原子在氧化SO2,NO,NO2为更高价氧化物与在去除的过程中形成它们的酸中起重要作用。氧化反应如下: -33O + SO + N ? SO + N; k = 1.4×10 (15) 2232 -32O + NO + N ? NO + N; k = 9.0×10 (16) 222 -32O+ NO + N ? NO + N; k = 9.0×10 (17) 2232 然而,氧原子也会引发如下反应: -30 O+ SO + N? 4 SO + 0 + N;lc = 8.0×10 (18) 32 222 -11O + NO? NO + O ; k = 1.0 ×10 (19) 2 2 这些反应的速率系数是很大的。首先,从[28]的测量系数得出,从光度指标来看,[29]的值比[28]大。因为它比反应,15,中SO的速率系数大,所以SO的去除率很小。一般地22说,由于反应,19,中利用O原子去除NO的缘故,O原子就很难氧化NO与NO为更高价的22氮氧化物。O原子对于去除SO,NO,NO的缺陷可以从表一与二中看出。去除反应,15,22 与反应,18,在大放电的条件下可以使SO与SO的转化达到一个动态平衡,所以SO永远也22不可能被去除完全。例如,在反应,122,中SO的去除率就很低。 3 2,分离再结合的作用:放电改变了正离子与NO的反应,例如: ，+-10O + N O ? NO+ O ; k = 3.5 × 10 (20) 2 反应很迅速,随后的分离再结合导致NO浓度减小,如下: + -7N O + e ? N + O ; k = 7 . 0 ×1 0 (21) 然而,这些反应中的物质与一些副反应,附录中(124)至(133)中所列反应,在表2中列在前面的条目也有可能部分降低NO,NO的浓度。这个结果依据在后段过程中中性物质粉尘荷2 电浓度得来。 -3,O的作用: -O对硫,氮化物有很强的氧化作用,反应如下: -3-9O + SO ? SO + e; k = 2.0 × 10 (22) 2 --10O + NO ? NO + e; k = 2.6×10 ,23, 2 4,羟基自由基的作用:羟基自由基由水蒸气得到。例如:通过水蒸气中电子分离的副反应,如: --11-13 e + HO ? H + OH; k = 7.2 ×10 ,2.0 ×10 ,24, 2 这两个速率常数分别在E/N为150Td的反应下给出。羟基自由基可以将SO转化为2HSO,同时将氮化物转化为HNO。这些酸设想由于它们在水中的溶解度来从烟气中去除。243 以下反应包括羟基自由基,都对酸的形成起到作用。这些three-body反应与two-body反应 19-3一样简单,速率常数对three-body反应来说是1.8×10cm。 -12 OH + SO ? HS0; k = 7.5 ×10 (25) 23 2-11OH + NO ? HN0; k = 1.0×10 (27) 3 -32OH + HS0 ? HSO; k = 1.0 ×10 (26) 324 -16OH + NO + HNO; k = 6.6 × 10 (28) 2 -16 OH + HNO ? NO + H0;k = 0.5 ×10(29) 222 表1跟表2中的浓度变化显示,OH在去除SO中起主要作用,并且对氮氧化物的去除也有2 一定效用。 5,N原子的作用:N原子由氮的电子解离得到,反应,8,所示,对于去除氮氧化物有很好的效用,因为氮原子可以通过化学反应将它们转化为氮化物,反应如下: -12N + NO + 2NO;k = 9.0 ×10 (30) 2 - -11N + NO? N + O;k = 5.9 ×10 (31) 2 从表2第四五行中我们计算得到的结果可以看出,这些反应在去除氮氧化物方面是非常有用的。然而,下面的逆反应将氮原子氧化生成NO: -32 N + O + N ? NO + N2;k = 1.0 ×10 (32) 2 -16 N + O2 ? NO + O; k = 1.0 × 10 (33) -16N + O3 ? NO + O2;k = 1.0×10 (34) 从表2中第四条目中我们可以得出,这些氧化反应的结果与,30,与,31,相比没有太多的可比性。然而反应,33,需要很高的温度条件,在400K时反应速率会大大提高,光度 -1522-12变为k = 1.4 ×10。更多来讲,氮原子的激发态N(P)与N(D)速率常数大约在10，如30,。我们仍发现这种激发态的氮原子的密度大约是N原子密度的1%。为了解释这些效应,, -1413 我们重复计算表2中的k,从100到10,生成NO与NO,表2中密度从9.1 ×10到8.2 ×2 1316-310,这对于初始条件密度10cm来说还是很可观的。这些逆反应的作用在于,在去除NO的不完全反应中，NO转化为N有个极限。 6)亚稳定态N的作用:N2,A,亚稳定态N原子与不同物质反应,反应如[83]-[96]。2 然而,我们计算得出的结果显示,表2中没有体现出这种物质对去除NO与NO有很大的作用。2它在生成NO方面所起的作用我们将在后文讨论。 2 117,O,D,激发态氧原子的作用:反应[97]-[111]。O,D,原子对用水蒸气制造羟基自由基有很大的效用,反应如下: -10 O('D) + H0 ? 20H; k = 2.2 × 10 ,35) 2 这个反应可以在水蒸气中得到对SO2分子较好的去除率,如表1最后一条目中所示,O1,D,同样对去除NO与NO2起到很好的作用,这从表2中最后三个条目中OH的浓度可以看出。 8,氮氧化物,NO:氮氧化物被看做是化学惰性物质,不会生成酸。然而,它是一种温2 室气体,它吸收不同光谱的红外线,与CO一样是我们不需要的,并且NO溶解度很高,会22引起温室效应。N原子跟N都会生成NO,反应如下: 2 -12 N + NO ? N0 + O;k = 3.0 ×10 (36) 22 -14 N(A)+ O ? NO + O;k = 7.8 × 10 (37) 222 O('D) 与 N (A)可以通过以下反应去除氮氧化物: 2 l-11 O(D) + N0 ? 2NO; k = 6.7×10 ; (38) 2 -11 O('D) + N0 ? N2 + O ; k = 4.9 ×10; (39) 22 -14N(A) + N0 ? N + N + NO; k = 1.0×10. (40) 222 我们的结果在表2中所示,20%的NO已经被转化为氮氧化物。所有物质中总的氮的排放2 物，例如泥土,海洋,化石燃料燃烧,大概在12Tg/年[31]。煤燃烧产生碳的含量大约在6000Tg/年。此外,燃气会制造出20%的CO与100pm的NO,并且其中的20%会转化为NO,2X2NO最大的生成率,如果在所有发电站中应用脉冲沉淀器,将是1Tg/年,低于当前20%的N0。 22 9,CO的作用:与CO反应的电子在分离副反应中: 22 - e+ CO ? CO +O. (41) 2 这个反应对于以CO为主的烟气处理有潜在效用。然而我们对表1与2中最后几个条目以2 及[134]-[136]反应进行重复实验计算,SO2与NO的去除率是零。 X 我们还没有发现下面这个反应的速率系数: N + CO ? NO + CO ,42, 因为CO是主要的成分,以上的反应已经耗尽了所有N原子,这会对氮化物的去除造成一2 定的影响。此外,产生NO的反应其实是我们想避免的。当我们对表2中最后一栏进行重复计算,同时还有[134]-[138]反应,用N原子实现NO的去除还是首要的方法,这证明,以上X -14反应的速率系数在10以下。 5)讨论 A.SO去除 2 我们的计算设想,去除SO首要的途径是与OH自由基的反应,25,,26,,而不是2 通过氧化反应用O将SO通过反应,15,转化为SO。这个结论是还原反应,18,中O快速将23 SO还原为SO,这个反应依赖于高的速率系数,即[28]中我们曾经使用过的。然而,没有32 新近的刊物对速率系数提出什么好的方法。 这个结果的结论是,我们认为在干燥的空子中SO2的去除率会非常低,而这与我们之前关于用冷汽水阀除掉水蒸气从而使SO2的去除率降为零的反应相吻合。我们查阅文献也有关 没有水蒸气的环境中SO2的去除率为零。文献中提到在DBD系统中我们可以得到75%的于在 去除率,但这并没有被完全证明,是否以前被用来去除水蒸气的冷汽水阀现在是起燃产物。 B.NO的去除 X 这个研究的一个结论是最主要的去除氮氧化物的途径是通过降低N原子数目。这个结论与[34]的发现相同,当含有15N的混合气体因为电子光束而发光,NO中一定百分比的15N的同位素在气态N原子中被转化为15N。我们的结果当然简历在严格的反应进程,30,,31,进程中,并且有正确有效的速率系数,同样的,氧化反应,33,的速率系数很小。 C.E/N的作用 SO与NO的去除率对于E/N值非常敏感,我们重复计算表1与表2中最后的条目中2X l616E/N的峰值,如100,70,40Td。对于表1,SO浓度是0 . 0 2×10,0 .35×10 和0.9 8×2 1610,分别反映了SO去除率随着E/N比增长的趋势。NO的去除方法类似,NO的分析数值2X 161616161616为0.1×10,1.3×10,1.1×10,对于NO来说是0.1×10,0.44×10,0.9×10。2 这些数值反映了它们对由Fig.6给出的有效曲线中E/N的依赖性。 D.气体加热的作用 依据在Fig.6所给出的计算结果,我们在10000K的温度下加热气体,得到一个结论,气体加热在SO与NO的浓度上有一个极限,是否可以去除依据电场中这个极限值。 2X E.输入电子能量密度的作用 我们还没有计算去除速率,这项工作是复杂的。首先,去除是在很高的E/N下进行的。其次,对于每次电子脉冲放电是每次脉冲放电起始条件的函数。例如,在E/N小于120Td的时候,一次放电不会以单个电子开始,因为吸附反应比离子效应更强,会使电子密度降低为零。但是如果初始条件有较高连续的电流密度使得放电能够持续[27]。最后 ,去除率是初始条件纯度的函数。 F.空间放电效应 我们还没有把空间放电效应考虑进去,而这点正是局部电场成为时间的函数的原因。对于[35]的计算以及我们进行的计算显示,场强在电子流前部在第二个时间段很小,然而在我 -7们的模拟计算中我们可以得到持续的10s的场强。 结论 用于去除烟气中NO,NO,SO的不同物质的作用理论上已经被说明了,脉冲正极放电已经22 被应用在电子发生器中。E/N为150Td的脉冲初始条件下,SO的去除主要通过OH自由基转2 I化为硫酸。OH自由基由带有O(D)的水蒸气中得到。我们发现NO,NO的去除主要通过化学2 反应通过N原子降低氧化物的化合价。这些去除机理在高场强下更有效,因为O('D)与N原子电场中生成速率增快。以化学动力学反应预测,20%的NO将被转化为氮氧化物。这种去在2 除机理在应用电子发生器下的脉冲正向电压下会更有效,因为生成的很多电子流。在烟气加热效应转化电场之前脉动电压可能可以提高E/N值。 附录 3-1下面的反应都是计算中用到的。速率系数的单位,对于two-body反应来说是cms , 6-1对于three-body反应来说是cms。对于包括电子的反应,速率系数是电场的函数。对于给出的速率系数,我们可以参考的E/N值分别为40,70,100,150Td。对于表1中头三个条目以及 1与表2中的第七条目中的计算,省略了O,D,,我们添加,97,到(47)的速率系数来计算O原子的总生产率。