2-76  脉冲电晕等离子体反应器能量注入效率

任先文  吴  彦  赵君科

脉冲电晕等离子体处理烟道废气(PPCP法)属于干法脱硫；流程简单；能同时脱硫脱硝；产物是肥料，可实现资源的循环利用；无二次污染；工程造价和运行成本低等优点。但由于脉冲电晕等离子体反应器在短脉冲电压的作用下阻抗变化的复杂性，使得脉冲能量难以有效注入反应器，导致能量注入效率低和脉冲电源关键器件的寿命缩短，因此，研究能量注入效率非常重要。

实验采用如下装置：(1)高压脉冲电源及测试系统(图1)。脉冲电源工作原理：高压直流电源HVDC经电容器库C₀储能滤波，通过充电限流电感L_c和高压硅堆D向Blumlein脉冲形成网络BPFN（Blumlein Pulse Forming Network）充电；充电完成后，氢闸流管Th被触发放电，BPFN输出负脉冲，经过1:5的脉冲变压器升压并进行极性转换，输出正脉冲电压加在反应器负载L上。

脉冲电源的参数：输出电压峰值100 kV；平均输出功率1 kW；脉冲宽度400~600 ns；输出阻抗约700 W，重复频率300 Hz。

脉冲电压由高压探头V_c，分压比5 000:1，带宽50 MHz，将脉冲高压衰减为低压信号；脉冲电流由电流探头C_c(10只2 W无感电阻并联后，串联在反应器的地线中)将脉冲大电流转换为低压电压信号；变换后的信号由LT264(带宽350 MHz)数字快速存储示波器Osc记录。

(2)等离子体反应器。与其他反应器相比，线－板式反应器在应用上更具有代表性，且其设计方法和运行维护都可以较多的借鉴静电除尘器的研究成果和工程实践。因此，实验中采用了线－板式反应器，电晕线为f0.5 mm镍铬丝，多根并联方式，每根有效长250 mm，电晕线与极板间距60 mm，正脉冲高压加在电晕线上，极板接地，反应器的有效长度为1 200 mm，静态电容58 pF。

实验及相关分析结论：(1) 对线－板式脉冲电晕等离子体反应器的阻抗特性进行了实验研究，分析了在不同E_p下电晕放电特性，并分解出电阻性电流和电容性电流。(2) 讨论了反应器的等效电路，在电压的上升阶段，电阻迅速下降，并有恢复现象；电压到达峰值后，反应器的阻抗稳定在一定的范围内；在电压下降阶段，电阻恢复也具有下降现象。(3) 研究了E_p与h 关系：h 与E_p近似线性关系，即提高E_p能有效提高h，当E_p>11 kV/cm时，能量注入效率可大于70%。