介質(zhì)阻擋放電等離子體降解硫化氫的能效優(yōu)化研究.pdf

1、近年來，惡臭污染問題日益嚴重，危害到人類健康和生活環(huán)境，惡臭污染控制受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。介質(zhì)阻擋放電等離子體控制技術(shù)具有啟停方便、響應(yīng)快、注入功率大、占地面積小等優(yōu)勢，其電源參數(shù)與反應(yīng)器參數(shù)之間存在匹配規(guī)律，影響等離子體反應(yīng)器的注入功率和系統(tǒng)功率因數(shù)，從而影響惡臭污染物的降解效果。
　　本文以硫化氫為特征污染物，系統(tǒng)研究了電源參數(shù)、反應(yīng)器幾何參數(shù)對DBD系統(tǒng)功率特性、負載特性、阻抗匹配規(guī)律的影響，進而研究其對硫化氫降解效果的

2、影響。采用等效電路模擬對負載特性和功率特性進行分析，并與實驗結(jié)果對比驗證。在此基礎(chǔ)上，進行了介質(zhì)阻擋放電等離子體協(xié)同催化降解硫化氫實驗研究，得到了催化劑填充對放電特性和降解效果的影響。主要結(jié)論如下：
　?。?）量化分析了DBD放電系統(tǒng)的有功功率與負載電壓、放電頻率、放電區(qū)域長度、放電氣隙的關(guān)系，可以用P=A·L·f·Vn表示。其中，A的值不隨放電區(qū)域長度的變化而變化，隨放電氣隙的增大而減小；n的值與放電區(qū)域長度、放電間隙均基本無關(guān)

3、。硫化氫降解效率的實驗結(jié)果驗證了有功功率的量化規(guī)律，其中放電間隙存在最佳值，為5mm。
　?。?）研究了放電系統(tǒng)的功率因數(shù)與放電頻率、反應(yīng)器幾何參數(shù)的關(guān)系。隨著放電頻率的增大，功率因數(shù)先增大后減小，存在一個最佳頻率點。在不同的反應(yīng)器幾何參數(shù)下，最佳頻率點有所不同。在不同的放電區(qū)域長度下，最大功率因數(shù)相差不大；隨著放電間隙的增大，最大功率因數(shù)增大，d=7mm時，最大功率因數(shù)為0.583。
　?。?）研究了電源參數(shù)與反應(yīng)器參數(shù)之

4、間的諧振匹配規(guī)律。系統(tǒng)諧振頻率的改變最終都歸結(jié)于介質(zhì)層等效電容的改變，放電頻率與介質(zhì)層等效電容之間存在諧振匹配規(guī)律。介質(zhì)層等效電容隨負載電壓的增大而增大，與放電區(qū)域長度成正比；放電氣隙的改變對介質(zhì)層等效電容的影響不大。硫化氫降解效率存在最佳頻率點，并且與諧振頻率點一致。
　　（4）結(jié)合等效電路模擬分析了DBD系統(tǒng)的功率特性和負載特性。副邊電抗構(gòu)成阻抗的主要部分，副邊阻抗隨著頻率先減小后增大，其最小值對應(yīng)的頻率為諧振頻率，此時放電功

5、率最大。由實驗測得的介質(zhì)層等效電容，分析得到電源的漏感Ls=1.543H，寄生電容Cs=62.7pF。模擬得出的幅頻特性和功率因數(shù)與實驗結(jié)果吻合。
　　（5）研究了催化劑填充對DBD系統(tǒng)放電特性和硫化氫降解效果的影響。填充催化劑后，介質(zhì)層等效電容和氣隙等效電容均增大，系統(tǒng)諧振頻率降低，有功功率提高，在負載電壓為11kV時，填充催化劑使有功功率提高近一倍。在同樣的能量密度下，V/Ti催化劑的加入使得硫化氫的降解效率提高了約20％-5