脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝工业试验研究
第７卷第９期
２００
环境污染治理技术与设备
ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ
Ｖ０１．７．Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２
００６
６年９月
脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝
工业试验研究
陈伟华
任先文
王保健
徐
杨睿戆建
涂国锋
李小金
任志凌
赵君科
（中国工程物理研究院环保工程研究中心，绵阳６２１９００）
摘要４０
０００—５００００
Ｎｍ３／ｈ工业试验结果表明，烟气温度７５～８０℃，脱硫效率＞９０％，脱硝效率＞４０％，烟气温度
９０～９５℃，脱硫效率＞８０％，脱硝效率＞５０％；脉冲能耗＜３ｗｈ／Ｎｍ３；随着温度升高，ｓ０：热化学反应效率逐渐降低；随着氨硫化学计量比增大，氨泄漏逐渐增加，烟气温度９０一９５℃，氨泄漏增加更为迅速。并分析了副产物的成分，阐述了脱硫脱硝的机理，并探讨了烟气排放的温度。
关键词
脱硫脱硝
ｘ７０１．３
脉冲电晕热化学反应
Ａ
氨泄漏文章编号
副产物
１００８－９２４１（２００６）０９－００２１＿０６
中图分类号文献标识码
ｏｎ
Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ
ｂｙｐｕｌｓｅｄ
ＣｈｅｎＷｅｉｈｕａ
ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｕｅｇａｓｅｓ
ｉｎｄｕｃｅｄ
ｃｏｒｏｎａ
ｐｌａｓｍａｃｈｅｍｉｃａｌ
ＹａｎｇＲｕｉｚｈｕａｎｇ
ＺｈａｏＪｕｎｋｅ
ｐｒｏｃｅｓｓ
ＲｅｎＸｉａｎｗｅｎＬｉ
ＷａｎｇＢａｏｊｉａｎＴｕＧｕｏｆｅｎｇ
ＸｉａｏｊｉｎＲｅｎＺｈｉｌｉｎｇ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ
ＸｕＪｉａｎ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ８ｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
ＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉ“ｇ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａ“ｙａｎｇ
６２１９００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈａＶｅｂｅｅｎｃｏｎｄｕｃｔｅｄ
ａｓ
ｏｎａｎ
ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｍｉｄｄｌｅｓｃａｌｅ
ｓｅｔ
ｗｉｔｈｔｈｅｆｌｕｅｇａｓ
ｏｖｅｒ
ｎｏｗａｔ４００００ｔｏ５００００Ｎｍ３／ｈａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅ
ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｓｏｆＳ０２ａｎｄＮＯ，ａｒｅ
９０％ａｎｄ４０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ～９５℃，ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌ
ｐｕｌｓｅｄ
ｃｏｒｏｎａ
ａｔ
ｔｈｅｔｅｍｐｅｍｔｕｒｅｏｆ７５～８０℃；ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆ９０
ｏｖｅｒ
ｒａｔｅｓ
ｏｆＳ０２ａｎｄＮＯ。ａｒｅ
８０％ａｎｄ５０％，
ｒｅｓｐｅｃｔｉＶｅｌｙ；ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ
ｏｆ
ｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ３
Ｗｈ／Ｎｍ３；Ｓ０２
ｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｖｉａｔｈｅ
ｔｈｅ珊ａｌ
ｒｅａｃｔｉｏｎｄｅｃｌｉｎｅｓｇｒａｄｕａｌｌｙｗｉｔｈｔｈｅｔｅｍ．
ｐｅｒａｔｕｒｅ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ；ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｉｔｈｔｈｅｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃｒａｔｉｏｏｆＮＨ３ａｎｄＳ０２ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ＮＨ３ｌｅａｋａｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，
Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｉｎ．
ｔｈｅ
ａｎｄｒａｔｈｅｒ１ａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆＮＨ，ｌｅａｋａｇｅｉｓｏｂｓｅｒｖｅｄｗｈｉｌｅｔｈｅｔｅｍｐｅｍｔｕｒｅｉｓｆｒｏｍ９０ｔｏ９５℃．ｇｒｅｄｉｅｎｔｏｆｔｈｅｂｙ—ｐｒｏｄｕｃｔｉｓｏｕｔｌｅｔｇａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
ａｒｅ
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，
ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎ
ａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．
ｄｅｓｕｌｐｈｕｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｕｌｓｅｄ
ｃｏｍｎａ；ｔｈｅ珊ａｌ
ｒｅａｃｔｉｏｎ；ＮＨ３１ｅａｋａｇｅ；ｂｙ—ｐｒｏｄｕｃｔ
１９８６年，Ｍａｓｕｄａ等¨。根据电子束辐照烟气脱硫脱硝的特点，提出了用高压脉冲电源代替电子加速器的脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术。而后，意大利、日本和韩国等国家在反应动力学、反应过程、反应模型、脉冲电源、反应器结构、脉冲电源和反应器的匹配、添加物等方面都进行了大量的研究工作。１９８７年，在意大利建立了１００Ｎｍ３／ｈ和
１０００
试验装置，俄罗斯和韩国也相继建立了工业试验装置。近年，韩国的装置达到４２
＞９０％［３’４｜。
０００
ｍ３／ｈ，脱硫效率
从１９９１年开始，华中理工大学等做了小试研究。在２０世纪９０年代后期，又分别在大连理工大学和四川绵阳建立了１０００—３０００Ｎｍ３／ｈ和１２
—２００００
０００
Ｎｍ３／ｈ的工业试验装置，当烟气温度７０℃
Ｎｍ３／ｈ的装置。１９９２年，在意大利又建立了Ｎｍ３／ｈ的工业试验装置，当烟气温度低于
资助项目：国家“８６３”高技术研究发展计划资助项目
（２００１ＡＡ６４２０ｌＯ）
收稿日期：２００５一０８—２６；修订日期：２００６一０５一１４
作者简介：陈伟华（１９７７～），男，助理工程师，主要从事烟气脱硫脱
硝技术研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｗｈ２２＠１６３．ｃｏｍ
１４０００
８０℃，能量密度１２～１４ｗｈ／Ｎｍ３，脱硫效率８０％，脱硝效率５０％～６０％；当烟气温度１００℃，脱硫效率７５％旧ｏ，随后，在日本建立了１５
０００
Ｎｍ３／ｈ的工业
２２
环境污染治理技术与设备
００００００
１．３
第７卷
左右，脱硫效率＞８０％‘５｜。近来，将四川绵阳１２
～２００００—５０５００００
测量系统
烟气参数测量主要采用ＳＩＥＭＥＮｓ
ｕｌｔｒａｍａｔ２２、
Ｎｍ３／ｈ的工业试验装置改造提高到４０Ｎｍ３／ｈ。本文主要介绍４０
００００００—
ｕｌｔｒａｍａｔ２３、ｕｌｔｒａｍａｔ６、Ｏｘｙｇｅｎ６、青岛崂山应用仪
Ｎｍ３／ｈ的工业试验及取得的结果。
器厂３０１２Ｈ型采样仪，ｓｏ：和ＮＨ。还分别用碘量法和纳氏试剂分析法测量，采样管道全程加热。测量ＳＯ：时，先用过滤器精滤细微粉尘，再通过浓酸吸收剩余ＮＨ，，然后再分析测试ｓＯ：；同样测量ＮＨ，时，也先用过滤器精滤细微粉尘，再通过浓碱液吸收剩余ｓＯ：，然后再分析测试ＮＨ，。副产物成分分析采用Ｄｘ．１２０离子色谱仪。
脉冲电参数的测量使用Ｌｅｃｒｏｙ．ＬＴ２６４数字示波器、Ｈｙｄｍｚｉｎｅ—Ｐ１５０．ＧＬ／５ｋ电压探头和ｗＡＲＮＩＮＧ．３５２５脉冲电流探头等仪器。１．４电厂烟气状况
本试验中，电厂烟气流量达４０
５００００
０００～
１试验装置和方法
１．１试验装置和工艺流程简介
脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝装置由烟气增湿降温塔、氨气投加设备、高压脉冲电源、等离子体反应器（包括水蒸气／氨气／丙烯活化电场，脉冲电场，预收尘电场）和副产物收集器等几部分组成。
Ｎｍ３／ｈ，温度１３０±１０℃，烟气含水量（体积
图ｌ试验装置工艺流程图
Ｆｉｇ．１
Ｆｌｏｗｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｐｉｌｏｔｐｌａｎｔ
比）４％左右，ｃＯ：１０％一１２％，Ｏ：１０％左右，ｓＯ：原始浓度２００×１０一一８００×１０～，ＮＯ，原始浓度５０
ｘ
在烟气增湿降温工艺段，通过喷淋水雾将烟气由高温低湿调解至低温高湿。经增湿降温后的烟气，进入水蒸气／氨气／丙烯活化工艺段，将水蒸气、氨气、丙烯通过尖端放电极喷出，水蒸气、氨气、丙烯分子与尖端放电极附近高密度的荷能电子进行碰撞，生成ＯＨ、Ｏ、ＮＨ、ＮＨ：、烷基、酰基、烷氧基等活性自由基，这些自由基能促进ＳＯ：和ＮＯ。的氧化反应。之后，烟气进入脉冲电晕放电工艺段，通过脉冲电晕放电产生荷能电子（５～２０ｅＶ），这些荷能电子使烟气中的Ｈ：Ｏ、０：等分子发生电离、激发等，生成大量的ＯＨ、０、ＨＯ：等自由基，氧化烟气中的ＳＯ：和Ｎ０。，并最终与加入的氨气生成铵盐。最后，副产物由预收尘电场和副产物收集器工艺段收集，其中预收尘效率可达８５％以上，整体收集效率达９８．２％以上。１．２等离子体反应器及供电装置
活化电场采用针－板式结构，施加正直流高压，而脉冲电场采用线．板式结构，施加正脉冲电压。活化电场采用Ｌ－Ｃ恒流高压电源，该种电源对气体击穿过程呈负反馈性质。高压脉冲电源采用集中参数的脉冲形成网（ＢＰＦＮ）和低变比的脉冲变压器相结
１０～～２００×１０’。。，试验中ＳＯ：的浓度可通过ＳＯ：蒸发器调节，烟气含水量可通过烟气增湿降温塔调节。
２结果与讨论
２．１
ＳＯ：脱除
脉冲放电等离子体烟气脱硫反应主要分为自由
基反应和热化学反应。自由基反应分为均相（气相）和非均相（气固相）反应，其中均相反应中ＳＯ：以ＯＨ自由基氧化为主，非均相反应则在气溶胶的
表面发生反应；热化学反应也分为均相和非均相反
应，其中非均相的表面热力学反应也在气溶胶的表面发生反应。温度低于８０℃时，ＳＯ：主要通过与ＮＨ，、Ｈ２０、Ｏ：反应生成（ＮＨ。）２ＳＯ。，０２浓度＞１０％时，脱硫脱硝反应具有协同作用效应，化学反应原理如下。
２ＮＯ＋０２＿＋２Ｎ０２
Ｎ０２＋Ｓ０２＋Ｈ２０－＋Ｈ２Ｓ０４＋ＮＯ¨。
２．１．１
（１）（２）
ｓ０：热化学反应
图２表示ＳＯ：热化学反应效率与温度的关系，
当氨硫化学计量比为Ｏ．８５～０．９０，烟气含水量８％
～１０％，Ｓ０：浓度１４００×１０～，试验结果表明：随着温度升高，ｓ０。热化学反应效率逐渐降低，温度５５℃，脱硫效率７０％左右，温度７０℃，脱硫效率６０％左右，温度ｌｏｏ℃，脱硫效率低于５０％。
合的技术路线，输出电压峰值１２０ｋＶ，电流峰值
３
ｋＡ，脉冲前沿３００ｎｓ，脉冲宽度５００～８００ｎｓ，重复
Ｈｚ。
工作频率Ｏ一６００
第９期陈伟华等：脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝工业试验研究
２３
ｓＯ：和ＮＨ，的热化学反应过程如下：ｓ０：先与Ｈ：Ｏ反应生成（ＮＨ。）：ｓＯ，，再被Ｏ：氧化生成（ＮＨ。）：ｓＯ。。ＳＯ：热化学反应，在电子束和脉冲放
（ＮＨ。）：Ｓ０，较易分解。但若能解决好能耗、脉冲电源与反应器匹配等问题，产生更多ＯＨ、Ｏ、ＨＯ，等自由基，就能逐步提高反应温度，使反应温度远高于
８０℃。
２．１．３
电等离子体烟气脱硫技术中都进行了研究，得到的
脱硫效率差异较大，但一致认为：对于脱硫，热化学反应起到重要的作用。ＨｉｄｅｋｉＮａｍｂａ等＂。研究表明，不超过６０％的ＳＯ，通过热化学反应而被脱除，在本实验中，当温度高于７０℃时，得到与之相似的结论。
烟气含水量影响
图４表示脱硫效率与烟气含水量的关系，当氨
硫化学计量比为０．８５～０．９０，烟气温度分别为７５～８０℃和９０—９５℃，烟气含水量４％～１４％，ＳＯ：浓度１４００×１０～，活化电场电流１５ｍＡ，活化电场电压
３３
ｋＶ，脉冲能耗２ｗｈ／Ｎｍ３，试验结果表明，烟气含
毋
一
水量＞４％时，再增加烟气含水量则对脱硫效率的贡
献较小，但烟气含水量８％～１０％，脱硫效率最高。
褂鞍撩罄
图２
ｓＯ：热化学反应效率与温度的关系
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎ
Ｆｉｇ．２
ｌｈｅ瑚ａｌ
烟气含水量（体积比）
ｒｅａｃｔｉｏｎｏｆＳ０２ａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
图４脱硫效率与烟气含水量的关系
２．１．２
温度影响
Ｆ培．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ
Ｓ０２ａｎｄ
ｗａｔｅｒ
图３表示脱硫效率与温度的关系，当氨硫化学
计量比为０．８５～０．９０，烟气含水量８％一１０％，Ｓ０：浓度１４００×１０～，活化电场电流１５ｍＡ，活化电场电压３３ｋＶ，脉冲能耗２Ｗｈ／Ｎｍ３，试验结果表明，温度低于８０℃，脉冲能耗２ｗｈ／Ｎｍ３，脱硫效率变化不明显，温度高于８０℃，脉冲能耗２ｗｈ／Ｎｍ３，脱硫效率逐渐降低。
ｖｏｌｕｍｅｒａｔｉｏ
０Ｈ自由基对脱硫反应贡献最大，而决定ＯＨ自由基数量的主要因素为烟气含水量。烟气含水量逐渐增大（增大到８％～１０％），通过增加水分子的体积分数，由离子反应和Ｏ（１Ｄ）原子抽氢反应Ｏ（１Ｄ）
＋Ｈ：０＿２０Ｈ哺。，能改善ＯＨ基产额，从而提高脱硫
效率，但烟气含水量过大，易造成电场被击穿，而脱
硫效率降低。
２．１．４脉冲能耗影响
图５表示脱硫效率与能耗的关系，当氨硫化学计量比为０．８５—０．９０，烟气温度分别为７５～８０℃和９０～９５℃，烟气含水量８％一１０％，ｓＯ：浓度１４００×１０一，活化电场电流１５ｍＡ，活化电场电压３３ｋＶ，脉
图３脱硫效率与温度的关系
Ｆｉｇ．３
冲能耗Ｏ．５～３ｗｈ／Ｎｍ３，试验结果表明，脉冲能耗逐渐增大，脱硫效率逐渐增大。
氨硫化学计量比为０．８５～０．９，脱硫效率＞９０％，与电厂烟气成分有关，也可能是副产物中含
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
ｂｅｔｗｅｅｎｒｅｍｏｖａｌ
ｅｍｃｉｅｎｃｙｏｆＳ０２ａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
脉冲放电等离子体烟气脱硫反应过程中，温度对脱硫效率和能耗都有较大影响。温度高于８０℃
有Ｈ：ＳＯ。，本文主要报道试验结果。
能耗逐渐增大，导致ＯＨ、Ｏ、ＯＨ：等自由基的产额逐渐增大，从而脱硫效率也逐渐增大。
降低能耗和提高脱硫脱硝效率是脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术研究的重点，而脉冲电源与
时，温度越高，要提高脱硫效率越困难，这是因为：一
方面，温度越高，气体分子动能增大，热运动加剧；另一方面，（ＮＨ。）２ｓ０３熔点５５℃，７０℃左右，
环境污染治理技术与设备第７卷
约５０％。
脉冲放电等离子体烟气脱硝反应主要是自由基反应，并以氧化反应为主，其中ＯＨ、ＨＯ：、Ｏ自由基的作用较大，添加催化添加剂，是为了减少能耗，使烟气中需脱除的气体分子化学键松动或削弱，降低分子活
脉冲能耗（ｗｈ小ｍ３）
化能，加速气体分子裂解。催化添加剂，对于烟气脱
硫脱硝，以及有机废气的治理都有很重要的作用，但要找到合适的催化添加剂较为困难。本试验选择的催化添加剂是丙烯，促进脱硝主要原理如下。
Ｃ３Ｈ６＋Ｏ－＋Ｒ＋ＲＣＯ
ｅ佑ｃｉｅｎｃｙｏｆ
ｃｏｒｏｎａ
图５脱硫效率与脉冲能耗关系
Ｆｉｇ．５
ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒｅｍｏＶａｌ
Ｓ０２ａｎｄｅｎｅｒｇｙ
ｃｏｎ８ｕｍｐｔｉｏｎｏｆｐｕｌ８ｅｄ
（３）（４）（５）
反应器的匹配研究就是解决这２个问题的。脉冲电
源与反应器的有效匹配对降低能耗、提高系统稳定
Ｃ３Ｈ６＋ＯＨ—Ｒ
Ｃ３Ｈ６＋ＯＨ—｝ＲＯ＋ＲＣＯ＋醛
性、降低脉冲电源的造价等具有重要意义，但匹配的
有效性与脉冲电源特性、脉冲电源与反应器连接方法、反应器结构、烟气成分、温度、烟气含水量和副产物状况等多方面因素相关，故使脉冲电源与反应器有效匹配是比较困难的。
２．１．５
Ｒ（烷基）、ＲｃＯ（酰基）和ＲＯ（烷氧基）可以提
高ＮＯ—ＮＯ：的转化效率。
冰
一
ＳＯ，浓度影响
斟颠语婆
图６表示脱硫效率与ｓＯ：浓度的关系，当氨硫化学计量比为０．８５～Ｏ．９０，烟气温度分别为７５～８０℃和９０～９５℃，烟气含水量８％一１０％，ｓ０２浓度５００×１０一～３０００×ｌｏ～，活化电场电流１５ｍＡ，活化电场电压３３ｋＶ，脉冲能耗２ｗｌｌ／Ｎｍ３，试验结果表明，ＳＯ：浓度对脱硫效率影响较小。
２．３氨硫化学计量｝匕与脱硫效率及氨泄漏的关系
Ｆｉｇ．７
脉冲能耗（ｗｈ／Ｎｍ３）
图７脱硝效率与脉冲能耗关系
Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒｅｍｏｖａｌ
ｅｍｃｉｅｎｃｙｏｆ
ｃｏｒｏｎａ
Ｎ０，８ｎｄｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｐｕｌｓｅｄ
图８表示脱硫效率与氨硫化学计量比的关系，图９表示氨泄漏与氨硫化学计量比的关系，当氨硫化学计量比为０．５０～１．２０，烟气温度分别为７５～
８０℃和９０—９５℃，烟气含水量８％～１０％，ＳＯ，浓度
ＳＯ：浓度（×１０’６体积比）
１４００×ｌｏ一，活化电场电流１５ｍＡ，活化电场电压
图６脱硫效率与Ｓ０：浓度关系
Ｆｉｇ．６
Ｒｅｌａｔｉｏｎ８ｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒｅｍｏｖａｌ
３３
ｋＶ，脉冲能耗２ｗｈ／Ｎｍ３，试验结果表明，烟气温
度７５—８０℃，氨硫化学计量比为０．５０～Ｏ．９０，氨硫化学计量比逐渐增加，脱硫效率逐渐增大，但氨硫化学计量比＞Ｏ．９０，脱硫效率增加较为缓慢，而烟气温
ｅｍｃｉｅｎｃｙｏｆＳ０２８ｎｄＳ０２ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
２．２
Ｎｏ。脱除
度９０～９５℃，也有相似结论，只是氨硫化学计量比
＞Ｏ．８５时，脱硫效率增加就变得较为缓慢；随着氨硫化学计量比增大，氨泄漏逐渐增加，烟气温度为９０～９５℃，氨泄漏增加更为迅速。
氨硫化学计量比与脱硫效率及氨泄漏的关系可以分为如下３个不同阶段：第１阶段，当反应中只有少量ＮＨ，时，ＮＨ，几乎能完全反应，此时，氨泄漏几乎为零；第２阶段，随着氨硫化学计量比逐渐增加，脱硫效率增加较快，而氨泄漏缓慢增加；第３阶段，
图７表示脱硝效率与能耗的关系，当氨硫化学
计量比为０．８５—０．９０，烟气温度７５—８０℃，烟气含水量８％一１０％，ＳＯ：浓度１４００×１０～，ＮＯ。浓度１００×１０～，活化电场电流１５ｍＡ，活化电场电压３３
ｋＶ，
脉冲能耗０．５～３ｗｈ／Ｎｍ３，试验结果表明，随着能耗增加，脱硝效率也逐渐增大，没有添加丙烯，脉冲能耗＜３ｗｈ／Ｎｍ３，脱硝效率１０％一２０％，添加丙烯后，脱硝效率增加较大，在该试验中，脱硝效率最高
第９期陈伟华等：脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝工业试验研究
２５
—１嚣
岜８０
羹，ｏ
鋈笺
口
４８
３静曲脚
图８脱硫效率与氨硫化学计量比关系
Ｆｉｇ．８
ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒｅｍｏｖａｌｅⅡｉｃｉｅｎｃｙｏｆ
Ｓ０２ａｎｄｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃｍｔｉｏｏｆＳ０２
ｔｏ
ＮＨ３
图１０含有ｓｏ；一的副产物成分
Ｆｉｇ．１０
Ｂｙ—ｐｒｏｄｕｃｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔ８ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ
ｓｏ；一
湿度接近饱和时，则较易产生ｓｏ；一，副产物分析见
图１０，样品取于反应器内壁。
图９氨泄漏与氨硫化学计量比关系
氨硫化学计量比０．８５～０．９０，烟气温度７５～Ｆｉｇ．９
ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＮＨ３ｌｅａｋａｇｅａｎｄ８０℃，烟气含水量８％～１０％，ＳＯ：浓度１４００×１０“ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃｒａｔｉｏｏｆＳ０２
ｔｏ
ＮＨ３
（体积比），ＮＯ。浓度１００×１０“（体积比），活化电场电流１５ｍＡ，活化电场电压３３ｋＶ，脉冲能耗２ｗｈ／Ｎｍ３
当氨硫化学计量比增加到一定程度时，脱硫效率增（没有添加丙烯）。试验结果表明，副产物含有的阴离
加缓慢，氨泄漏迅速增加。子主要是ｓｏ：一，及少量ｃｌ一，没有ｓｏ；一，但在脉冲电
２．４系统能耗分析
场和预收尘电场，保留时间为６．０５ｍｉｎ左右（ＮＯ＿的
中试装置系统能耗主要由以下几个部分构成：保留时间），有一个较为平缓的小峰，说明有少量的
泵的能耗、等离子体反应器的能耗、水蒸气／氨／丙稀
ＮＯ，被脱除，副产物分析如图１１所示。
活化的能耗和高压脉冲电源的能耗、副产物收集器
氨硫化学计量比为０．８５～０．９０，烟气温度９０—的能耗、风机的能耗、氨气投加设备的能耗和控制与９５℃，烟气含水量８％～１０％，ｓＯ：浓度１４００×１０一，测试系统的能耗。烟气流量４０
０００～５００００
Ｎｍ３／ｈ
ＮＯ，浓度１００×１０～，活化电场电流１５ｍＡ，活化电的工业试验中，高压脉冲电源设计耗电功率为１５０
场电压３３ｋＶ，脉冲能耗２ｗｈ／Ｎｍ３（没有添加丙～２００
ｋｗ，试验实际耗电功率为２０—１５０ｋｗ，而其
烯）。试验结果表明，副产物含有的阴离子主要是
他部分的耗电功率较为固定，约６０—８０ｋｗ，能耗１
ｓｏ：一及少量ｃｌ一，没有ｓｏ；一，同时检测有Ｎｏｆ，说
—２
Ｗｈ／Ｎｍ３。
明在该温度及烟气含水量条件下，ＮＯ。更易被脱除，２．５副产物成分分析
副产物分析如图１２所示。
副产物成分分析采用Ｄｘ一１２０离子色谱仪，分通过重量法对副产物的含水量和不溶物进行分析测得阳离子含有ＮＨｆ、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍ９２＋和Ｃａ“等
析，副产物的含水量１％一２％，不溶物含量１％左离子，而阴离子含有ｓｏ：一、Ｎｏｆ和ｃ１一，有时会含有右，副产物含氮量＞１９％。ｓｏ；一和Ｆ一。
２．６烟气排放温度探讨
Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ“、ｃａ“，以及Ｃｌ一、Ｆ一的含量与电在国外，烟气排放温度有相应的环保标准，且一厂煤的种类和烟气的预除尘效率有关。而Ｎ０３－的般都高于７５℃，若环保标准要求严格，则需高于含量则与烟气中ＮＯ，的含量，以及能耗和脉冲电源
９０℃。提高烟气排放温度的主要目的是改善烟气污与反应器匹配等有关。ｓｏ；一的产生则与烟气温度
染扩散、减少可见烟羽、避免烟囱出口出现酸雨，以和烟气含水量有关，当烟气温度低于７０℃，而相对
及消除烟囱下游的腐蚀。
２６
环境污染治理技术与设备
３．Ｏ
第７卷
３０００×１０～，ＮＯ，浓度１００×１０“左右，活化电场电流１５
ｍＡ，活化电场电压３３
ｋＶ，脉冲能耗
２．０
＜３
ｗｈ／Ｎｍ３，脱硫效率＞９０％，脱硝效率＞４０％；温
度９０—９５℃，脱硫效率＞８０％，脱硝效率＞５０％，随
岔
３静曲脚
１Ｏ
着氨硫化学计量比增大，氨泄漏逐渐增加，烟气温度９０—９５℃，氨泄漏增加更为迅速。
Ｏ
（２）副产物成分分析测得阳离子含有ＮＨ０、
Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍ９２＋和Ｃａ２＋等离子，而阴离子主要含有
—１．Ｏ
０
ｌ３
２５
３．８
５Ｏ
６．３
７．５
８．８
１０
保留时间（１１１ｉｎ）
图１ｌ烟气温度７５～８０℃副产物成分
Ｆｉｇ．１１
Ｂｙ・ｐｒｏｄｕｃｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
ａｔ
７５—８０℃
口３
褥曲
脚
保留时间（ｍｉｎ）
图１２烟气温度９０—９５℃副产物成分
Ｆｉｇ．１２
Ｂｙ—ｐｒｏｄｕｃｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ
ａｔ
９０～９５℃
湿法烟气脱硫提高烟气排放温度主要采用旁路再热和循环再热、串联再热、间接热空气再热和直接
燃烧再热等方法，这些方法会导致烟气脱硫效率降低以及设备投资和运行成本增加。脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术的烟气排放温度也会受到环保标准的影响。本试验中，烟气排放温度高于７５℃，脱硫效率＞９０％，脱硝效率＞４０％，烟气排放温度高
于９０℃，脱硫效率＞８０％，脱硝效率＞５０％。
３
结论
（１）烟气流量４００００—５００００
Ｎｍ３／ｈ的工业试
验中，随着温度升高，ＳＯ：热化学反应效率逐渐降低，氨硫化学计量比为０．８５～０．９０，烟气温度７５。８０℃，烟气含水量８％～１０％，Ｓ０２浓度５００×ｌｏ～一
＞１９％。
（３）烟气排放温度的环保标准对反应温度的选影响。
致谢：该试验研究中，还得到胡新康、赵恩勇、陈海燕和张亚斌等人的帮助，在此表示衷心感谢。
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ｓｏ：一、Ｎｏｆ和ｃｌ一，当烟气温度低于７０℃，而相对湿
度接近饱和时，则较易产生ｓｏ；一，副产物含氮量
择、脱硫脱硝效率、设备投资和运行成本等都有较大
脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝工业试验研究
作者：
陈伟华， 任先文， 王保健， 杨睿戆， 涂国锋， 李小金， 任志凌， 徐建， 赵君科，Chen Weihua， Ren Xianwen， Wang Baojian， Yang Ruizhuang， Tu Guofeng， Li Xiaojin ， Ren Zhiling， Xu Jian， Zhao Junke中国工程物理研究院环保工程研究中心,绵阳,621900
环境污染治理技术与设备
TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL2006,7(9)14次
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引用本文格式：陈伟华. 任先文. 王保健. 杨睿戆. 涂国锋. 李小金. 任志凌. 徐建. 赵君科. Chen Weihua. Ren Xianwen. Wang Baojian. Yang Ruizhuang. Tu Guofeng. Li Xiaojin. Ren Zhiling. Xu Jian. Zhao Junke 脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝工业试验研究[期刊论文]-环境污染治理技术与设备 2006(9)