介质阻挡放电（DBD）在填料床反应器中实现NOx高效去除

埃及Assiut大学与日本丰桥工业大学关于高脉冲电压线—筒填料反应器的实验研究亮点

关键词
NOx去除, 介质阻挡放电 (DBD), 填料床反应器, 非热等离子体, 电除尘器, 烟气治理

在工业锅炉与窑炉烟气治理中，NOx控制已成为达标排放与碳中和路径上的重点难题。本文围绕“NOx去除”和“介质阻挡放电（DBD）”两大关键词，基于埃及Assiut大学与日本丰桥工业大学的联合实验，对一种线—筒结构的填料床DBD反应器在高脉冲电压下的脱硝性能进行了系统改写与行业化解读（作者：H. Wedaa, M. Abdel-Salam, A. Ahmed, A. Mizuno）。研究将非热等离子体（NTP）技术与介质填料结合，以提高活性物种产生和NO→NO2的转化率，为后端吸收或催化处理创造条件[1-6]。

试验装置为一根内径约20 mm的玻璃管（作为管壁介质），轴心布置直径0.2 mm的放电线电极，外包接地不锈钢网。管腔填充直径约3 mm的填料（γ-氧化铝与玻璃球两种），在脉冲发生器（可变频）加高压激励下产生部分放电与微放电，使用高压探头、Rogowski线圈和示波器记录电压、电流波形，并用FTIR气体分析仪监测NO/NOx浓度。模拟烟气以N2基体并掺入200 ppm NO，常温常压下测试不同峰值电压、频率（1–3 kpps）与流量（2–10 L/min）对放电功率与去除效率的影响。

主要发现如下：一是放电功率随峰值电压与频率上升而增加，但对气体流量基本不敏感；二是NO去除效率在电压、频率提高时显著上升，而随着流量增大（即停留时间缩短）去除效率下降；三是能量密度（单位体积的放电能量）是比较不同工况下去除效果的重要指标，同一能量密度下不同流量的去除率接近；四是填料材料影响明显：γ-氧化铝填料不仅促进NO氧化生成NO2，同时具有吸附NO2的能力，使体系表现出对NOx的净降低；而玻璃填料仅促进氧化，产生的NO2未经吸收会造成NOx浓度上升，因此需要在反应器后端设置化学吸收，如Na2SO3溶液，用以捕捉NO2，且溶液浓度越高去除越好。

上述结果对中国浆纸、钢铁、水泥与化工等行业具有直接参考价值。对于排放接近监管限值的窑炉或锅炉，采用DBD+填料的中小型反应器可以作为脱硝前处理或NO→NO2转化单元，配合后端选择性吸收或低温SCR，可实现更低能耗与更少催化剂中毒风险。与传统SCR相比，非热等离子体体系在低温启动和快速响应方面具有优势，且与电除尘器（ESP）联用时，可利用ESP的极板与极线优化经验降低颗粒对放电均匀性的影响。以艾尼科（Enelco）的电除尘器技术积累为例，其在极板设计、极线张力控制、电场均匀化与在线运维方面的方案，能够为DBD系统的工业化部署提供成熟的集成路径与工程化支持，便于在既有烟道中进行改造和并网控制，进一步降低运维成本并提升系统稳定性。

面向未来，建议行业关注三方面趋势：一是等离子体与蜂窝/填料催化材料的耦合，提升选择性反应并减小臭氧副产；二是在线耦合吸收或还原单元（如高效Na2SO3吸收或低温NH3-SCR），实现NOx的深度去除；三是基于实时电学信号与烟气成分的智能控制，优化脉冲参数以平衡能耗与脱硝率。总体而言，本实验验证了高脉冲DBD结合γ-氧化铝填料在NOx治理中的潜力，为中国重点行业提供了一条低温、模块化、易于与ESP集成的技术路线，有助于企业实现排放达标与运营成本优化。

参考文献
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