等离子体联合动力波技术协同控制铅锌冶炼烟气中Hg、SO2、NOx 实验研究-第2页-北极星大气网

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2实验结果与讨论

烟气中多种污染物Hg0、SO2和NO在低温等离子体反应器中的氧化阶段是后续进行动力波液体吸收的基础，这一阶段的主要目的是将不易溶于水的NO和Hg0氧化成易溶于水的NO2和Hg2+，因此，这个阶段是非常重要的，烟气中多种污染物协同脱除的效率很大程度上取决于这个阶段的氧化效率。本文在实验中致力于研究如何提高烟气中多种污染物(Hg0、SO2和NO)的氧化效率。本文通过低温等离子体技术研究了电压、O2体积分数、污染物停留时间以及Hg0初始质量浓度对Hg0去除效率的影响;研究了电压以及SO2和NO初始体积分数对SO2和NO去除效率的影响;研究了Hg0、SO2和NO之间的协同脱除并通过动力波高效湿法脱除系统研究了O2体积流量、SO2和NO初始体积分数以及pH值的变化对Hg0、SO2和NO去除效率的影响。

2.1低温等离子体技术去除烟气中Hg0的实验研究

本节主要研究了应用低温等离子体技术去除烟气中污染物Hg0的效果，从电压、O2体积分数、污染物停留时间以及Hg0初始质量浓度这4个影响因素进行了研究，同时也研究了SO2和NO体积分数变化对Hg0去除效率的影响，具体实验结果如下。

2.1.1电压变化对Hg0去除效率的影响

图2中，实验模拟烟气组分为Hg0、O2、N2。O2体积流量为250mL/min，Hg0初始质量浓度为100μg/m3，N2体积流量为700mL/min，N2为载气。在只改变电压的条件下，Hg0去除效率的变化如图2所示。由图2可以看出：随着电压的增大，Hg0去除效率逐渐升高;在电压为16kV时，Hg0去除效率逐渐趋于稳定，最高可达到63%。

在低温等离子体放电条件下，电压的增大会导致放电强度的增强和输入能量的增加，等离子体反应体系产生的氧化活性粒子也会随之增多，汞原子与活性粒子碰撞的几率就会增大;同时反应体系内产生的•O、O3等自由基的数量也增多，有利于汞的去除[22-23]。在模拟烟气Hg0、O2、N2氛围下，低温等离子体放电激发出的活性自由基粒子与Hg0发生一系列反应，最终生成较稳定的Hg2+，因此可以较为有效地去除Hg0。Hg0的氧化反应方程如式(2)—(6)所示：

2.1.2不同电压条件下O2体积分数对Hg0去除效率的影响

图3所示为基础模拟气体Hg0、O2、N2氛围条件下电压和O2体积分数对Hg0去除效率的影响曲线。实验中O2体积分数调节为18.5%、21.7%、26.3%、33.3%和45.4%，烟气中Hg0初始质量浓度为100μg/m3。

由图3可以看出：随着电压的逐渐升高，低温等离子体反应器内的气体会出现击穿放电的现象;在电压达到16kV时，会出现均匀放电，Hg0去除效率明显提高并趋于平稳，可达到65.49%;若继续增大电压，则Hg0去除效率提高有限;因此在获得了较高的Hg0去除效率之后没有必要继续增大电压，只要施加的电压足以保持气体分子稳定放电，就可以获得较高的Hg0去除效率。在保持电压条件不变的情况下，可以看出：O2体积分数的提高会使Hg0去除效率升高;在O2体积分数为45.4%时，Hg0去除效率最高可达到65.8%。

2.1.3污染物停留时间对Hg0去除效率的影响

图4所示为基础模拟气体Hg0、O2、N2氛围条件下电压以及污染物停留时间对Hg0去除效率的影响曲线。实验中污染物停留时间分别为50s、58s、71s、89s、122s，O2体积流量为250mL/min，烟气中Hg0初始质量浓度为100μg/m3。

由图4可以看出：Hg0去除效率随等离子体反应器中污染物停留时间的逐步增加而呈上升趋势;污染物停留时间增加，气体污染物与氧化活性自由基粒子发生碰撞的几率就增大;在污染物停留时间<89s条件下，Hg0去除效率增长趋势尤为显著;污染物停留时间>89s之后，Hg0去除效率增大趋势逐渐缓慢;这说明实验中污染物停留时间为89s时基本可实现对Hg0最大程度的氧化;在实验条件下，Hg0去除效率最高可达到65.8%。

延伸阅读：

火电厂烟气“超低排放”协同控制技术现状与分析（A）

原标题：等离子体联合动力波技术协同控制铅锌冶炼烟气中Hg、SO2、NOx 实验研究

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