最新隧道廢氣處理方法的研究
目前在日本的關(guān)越隧道已成功地將電除塵器用于長大隧道分段縱向式通風系統(tǒng)中清除污染空氣中的粉塵。但靜電除塵器不能凈化公路隧道中的另一個主要污染物質(zhì) ——一氧化碳(CO)。經(jīng)過探索研究，利用高壓脈沖電暈技術(shù)研制的隧道空氣凈化器，在實驗室模擬凈化了公路隧道內(nèi)被污染的空氣，取得了以下成果：隧道空氣凈化器在風速為7.5m/s的條件下，除塵率為93%，CO的凈化率為72%。
一、高壓脈沖電暈技術(shù)原理
脈沖電源產(chǎn)生的高電壓脈沖加在反應(yīng)器電極上，在反應(yīng)器電極之間產(chǎn)生強電場，在強電場作用下，部分煙氣分子電離，電離出的電子在強電場的加速下獲得能量，成為高能電子(5～20eV)，高能電子則可以激活、裂解、電離其他煙氣分子，產(chǎn)生OH、O、HO2等多種活性粒子和自由基。在反應(yīng)器里，煙氣中的SO2、 NO被活性粒子和自由基氧化為高階氧化物SO3、NO2，與煙氣中的H2O相遇后形成H2SO4和HNO3，在有NH3或其它中和物注入情況下生成（NH4）2SO4/NH4NO3的氣溶膠，再由收塵器收集。脈沖電暈放電煙氣脫硫脫硝反應(yīng)器的電場本身同時具有除塵功能。
二、高壓脈沖電暈技術(shù)處理流程
高壓脈沖電暈技術(shù)主要由煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)、脈沖高壓電源系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、副產(chǎn)物收集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、氨站和輔助裝置構(gòu)成。除塵后的鍋爐煙氣，經(jīng)煙氣調(diào)質(zhì)塔調(diào)節(jié)煙氣的溫度和濕度，然后流經(jīng)反應(yīng)器，在反應(yīng)器中的脈沖電暈放電等離子體場中，煙氣中的二氧化硫和氮氧化物與氨站提供的氨氣發(fā)生作用，分別形成硫酸銨和硝酸銨。通過副產(chǎn)物收集系統(tǒng)收記下來用作化肥，潔凈的煙氣從煙囪排出。
三、高壓脈沖電暈技術(shù)的發(fā)展背景
脈沖電暈等離子體(Pulse-induced Plasma Chemical Process，即PPCP)脫硫(SO2)脫硝(NOx)是80年代發(fā)展起來的一門技術(shù)。
1984年，Mizuno首先用脈沖電暈放電對模擬煙氣進行脫除SO2的試驗，實驗表明：脈沖電暈對SO2的脫除是非常有效的，在能量利用率方面，它至少是電子束的兩倍。
1986 年，Masuda采用正、負脈沖電暈放電進行了脫除NO的研究，結(jié)果表明，用正、負脈沖放電都可以除去NO。1986年，Clements使用脈沖電暈進行同時除去SO2、NOx和飛灰的研究。實驗中發(fā)現(xiàn)飛灰的存在可改善NO的脫除效果。這項實驗結(jié)果對除塵器的改造非常有吸引力。此后，Dinelli進行的用脈沖電暈同時脫除煙氣中的NOx和SO2的工業(yè)性試驗中，獲得了50%～60%的脫硝效率和約80%的脫硫效率。1992年，WangRonyi利用很接近于真實煙氣的模擬煙氣研究了正脈沖電暈對SO2和NO的脫除，脫硫率大于95%，脫硝率為30%～57%。80年代末期，我國也開始對脈沖電暈放電脫硫脫硝技術(shù)進行研究。吳彥和Masuda研究了NO在電暈場中的氧化。實驗結(jié)果顯示：對NO氧化，正極性脈沖電壓效果好，且脈沖電壓前沿上升時間愈短愈好。重慶大學最近采用納秒(ns)級脈沖電暈放電技術(shù)氧化脫除CO的實驗研究，并取得了滿意的效果。研究表明，該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。
四、我國高壓脈沖電暈技術(shù)的研究動向
中國工程物理研究院研究開發(fā)的脈沖電暈等離子煙氣脫硫脫硝技術(shù)（PPCP）。高壓脈沖電暈空氣凈化器其電源可靠性高、維護簡便，工藝簡單；采用了反應(yīng)除塵一體化技術(shù)，整個裝置占地面積小，該技術(shù)裝置簡單、運行成本與投資費用較低；可將有害污染物清除徹底、不會產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。可廣泛用于煙氣脫硫脫硝的處理。
重慶大學在總結(jié)國內(nèi)外治理隧道空氣污染經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,借鑒空氣污染控制的先進技術(shù),提出了對隧道內(nèi)污染空氣進行就地凈化的新思路,并與四川省交通廳合作, 開展了隧道空氣凈化器的研究。隧道空氣凈化器應(yīng)用脈沖電暈放電技術(shù),可同時對公路長大隧道中的兩個主要控制污染物質(zhì)——粉塵和CO進行脫除,并可同時對其它污染物質(zhì)如NOx、SO2等進行有效脫除,使隧道內(nèi)空氣質(zhì)量達到環(huán)保要求。在實驗室模擬隧道污染空氣的條件下,用脈沖電暈放電進行的凈化實驗研究表明, 煙塵凈化率可達85%以上；CO的凈化率可達60%以上。
研究表明,采用脈沖電暈技術(shù)是解決公路長大隧道空氣污染問題的最有效的方法。這種治理方式環(huán)境效益十分明顯。該技術(shù)的研究成功,對我國乃至世界公路長隧道的建設(shè)有著重大的現(xiàn)實意義。
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