本文介紹了自行研制的具有雙陽極特殊結(jié)構(gòu)的等離子體噴槍，并對其產(chǎn)生的大氣壓直流等離子體射流的熱力學特性、電弧脈動特性和動力學行為、光譜特性、熱流分布和脈動行為進行了深入細致的研究。在此基礎(chǔ)上對直流等離子體噴槍及其系統(tǒng)進行了優(yōu)化整合，開發(fā)出基于熱等離子體電弧技術(shù)的垃圾焚燒飛灰熔融系統(tǒng)，并對城市生活垃圾焚燒飛灰進行了玻璃化處理研究。利用經(jīng)典的信號處理工具，如統(tǒng)計分析、快速傅立葉變換、時域相關(guān)分析等，重點研究了不同噴槍工作模式（雙弧或單�。┫麓髿鈮褐绷鞯入x子體射流的電弧脈動特性和氣體動力學行為。同時，對噴槍的可控參數(shù)，如載氣成分、載氣流量和電弧電流對等離子體射流脈動特性的影響進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)，無論等離子體噴槍處于雙弧或者單弧工作模式，氬等離子體射流的脈動行為均屬于接管（Takeover）模式，而氬氮等離子體射流的脈動行為則可以用重燃（Restrike）機制來表示。對于氬等離子體，電弧電信號（電壓、電流、電弧功率）的頻域和相關(guān)分析結(jié)果顯示除了150 Hz的低頻脈動（由等離子體電源引起），不存在任何高頻分量（1-15 kHz），這表明在我們的實驗中，直流氬等離子體射流的脈動主要是由等離子體三相... 

【文章頁數(shù)】：210 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 等離子體概念
    1.2 熱等離子體技術(shù)
        1.2.1 熱等離子體技術(shù)在廢棄物處理中的應(yīng)用
        1.2.2 評價和展望
    1.3 本文的研究目標和主要內(nèi)容
第2章 等離子體電弧的基本特性
    2.1 等離子體電弧的不同區(qū)域
        2.1.1 陰極區(qū)
        2.1.2 弧柱區(qū)
        2.1.3 陽極區(qū)
    2.2 等離子體中的碰撞過程
        2.2.1 彈性碰撞
        2.2.2 非彈性碰撞
        2.2.3 分布函數(shù)
        2.2.4 等離子體的熱力學狀態(tài)
    2.3 等離子體的輻射過程
        2.3.1 束縛-束縛躍遷(Bound-Bound Transition)
        2.3.2 自由-束縛躍遷(Free-Bound Transition)
        2.3.3 自由-自由躍遷(Free-Free Transition)
    2.4 小結(jié)
第3章 等離子體輻射傳遞理論
    3.1 等離子體的輻射機理
        3.1.1 宏觀輻射過程
        3.1.2 微觀輻射過程
        3.1.3 輻射傳遞方程(Equation of radiation transport)
    3.2 等離子體中譜線的增寬機理
        3.2.1 自然增寬
        3.2.2 多普勒增寬
        3.2.3 壓力增寬
        3.2.4 儀器增寬(Instrumental broadening)
        3.2.5 卷積過程(Convolution procedure)
    3.3 分子光譜
        3.3.1 雙原子分子光譜
        3.3.2 氮的第一負帶系N_2~+(B~2Σ_u~+→X~2Σ_g~+)
    3.4 光譜儀參數(shù)
    3.5 小結(jié)
第4章 直流等離子體射流的電弧脈動
    4.1 電弧脈動和動力學特性
        4.1.1 等離子體電弧脈動
        4.1.2 陽極斑點
        4.1.3 電弧的混沌行為
    4.2 實驗裝置
        4.2.1 等離子體系統(tǒng)
        4.2.2 電弧的產(chǎn)生過程
        4.2.3 測量系統(tǒng)
    4.3 分析工具
        4.3.1 統(tǒng)計分析
        4.3.2 快速傅立葉變換(FFT)
        4.3.3 相關(guān)分析
    4.4 等離子體的熱力學特性
    4.5 雙弧氬等離子體射流
        4.5.1 伏安特性曲線
        4.5.2 電弧電壓和電流脈動
        4.5.3 射流功率的脈動
        4.5.4 快速傅立葉變化(FFT)
        4.5.5 時域相關(guān)分析
    4.6 雙弧氬氮等離子體射流
        4.6.1 電弧電壓和電流脈動
        4.6.2 快速傅立葉變換和相關(guān)分析
    4.7 單弧氬等離子體射流
        4.7.1 電弧電壓脈動
        4.7.2 伏安特性曲線
        4.7.3 快速傅立葉變換和相關(guān)分析
    4.8 小結(jié)
第5章 直流等離子體射流光譜診斷研究
    5.1 引言
    5.2 實驗裝置
    5.3 測量原理
        5.3.1 電子激發(fā)溫度
        5.3.2 電弧脈動對溫度測量的影響
        5.3.3 電子密度的測量
        5.3.4 振動溫度和轉(zhuǎn)動溫度測量
    5.4 雙弧氬等離子體射流
        5.4.1 發(fā)射光譜
        5.4.2 電子激發(fā)溫度
        5.4.3 電子密度
        5.4.4 局域熱力學平衡(LTE)判定標準
        5.4.5 氬等離子體局域熱力學平衡
    5.5 雙弧氬氮等離子體射流
        5.5.1 等離子體發(fā)射光譜
        5.5.2 電子激發(fā)溫度
        5.5.3 電子密度
        5.5.4 振動溫度和轉(zhuǎn)動溫度
        5.5.5 氬氮等離子體射流局域熱力學平衡狀態(tài)
    5.6 單弧氬等離子體射流
        5.6.1 射流發(fā)射光譜
        5.6.2 電子溫度和電子密度
        5.6.3 氣體流量對電子溫度和密度的影響
    5.7 單弧模式下氬等離子體光譜軸向分布特性
        5.7.1 射流發(fā)射光譜
        5.7.2 實驗結(jié)果
    5.8 小結(jié)
第6章 直流等離子體射流熱流特性研究
    6.1 引言
    6.2 測量原理
    6.3 實驗裝置
    6.4 實驗結(jié)果
        6.4.1 等離子體熱流測量
        6.4.2 等離子體熱流脈動特性
    6.5 小結(jié)
第7章 垃圾焚燒飛灰熱等離子體玻璃化處理技術(shù)
    7.1 引言
    7.2 垃圾焚燒灰渣的種類和來源
    7.3 垃圾焚燒過程中重金屬的來源和遷移機制
        7.3.1 飛灰中重金屬的來源
        7.3.2 垃圾焚燒過程中重金屬的遷移機制
    7.4 垃圾焚燒飛灰處理及處置方式
        7.4.1 固化/穩(wěn)定化(Solidification/Stabilization, S/S)
        7.4.2 化學處理
        7.4.3 酸提取技術(shù)
        7.4.4 熱處理技術(shù)
        7.4.5 小結(jié)
    7.5 玻璃化處理熔渣的資源化利用途徑
    7.6 垃圾焚燒飛灰玻璃化處理研究進展
        7.6.1 法國國家電力公司EDF
        7.6.2 歐洲等離子體公司玻璃化處理過程
        7.6.3 法國國家煤氣公司(GDF)VitriFlash技術(shù)
        7.6.4 瑞士ABB公司玻璃化處理
        7.6.5 日本茬原公司玻璃化技術(shù)
        7.6.6 瑞典ScanArc公司玻璃化技術(shù)
        7.6.7 英國Tetronics公司的玻璃化技術(shù)
        7.6.8 小結(jié)
    7.7 本章小結(jié)
第8章 垃圾焚燒飛灰等離子體電弧玻璃化處理研究
    8.1 引言
    8.2 實驗裝置
    8.4 實驗結(jié)果和討論
        8.4.1 飛灰粒徑分布和化學成分
        8.4.2 XRD晶相結(jié)構(gòu)分析
        8.4.3 SEM微觀結(jié)構(gòu)分析
        8.4.4 重金屬毒性浸出特性
        8.4.5 耐酸堿腐蝕特性
        8.4.6 其他物理特性
    8.5 本章小結(jié)
第9章 全文總結(jié)和展望
    9.1 全文總結(jié)
    9.2 本文的主要創(chuàng)新點
    9.3 下一步工作展望
參考文獻
附錄 A
附錄 B
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]DC Arc Plasma Disposal of Printed Circuit Board[J]. 黃建軍,施嘉標,孟月東,劉正之.  Plasma Science & Technology. 2004(04)
[2]A Preliminary Study of the Plasma Pyrolysis of Waste Tyres[J]. 唐蘭,黃海濤,趙增立,吳創(chuàng)之.  過程工程學報. 2003(01)



本文編號：3649840