等离子体技术（共12篇）
等离子体技术 篇1
2010年, 富锦市从省站引进了两台等离子体处理机, 在我市向阳川镇、上街基镇、砚山镇等地进行了试验、示范。处理了水稻、玉米和大豆种子。等离子体种子处理技术是农业科技领域的一项重大的突破。这项技术的发明是借鉴航天育种中宇宙射线对种子影响的物理原理, 采用高压电弧等离子体辐射与交变电磁场作用相结合, 激活了种子的生命力, 使种子的离子交换能力、酶的转化、可溶性糖和可溶性蛋白等内部的各种活性物质增强, 从而达到从种子萌发到成熟结果整个生育周期的生长优势, 使种子的发芽势发芽率提高、作物根系发达、苗期提前、长势旺盛、抗旱抗病。在农作物播种前5～12天用等离子体种子处理机对种子进行处理, 经处理的种子比对照田早出苗1～3天, 增产效果显著。
一、 测产数据对比
从表1可以看出, 试验田亩产280 kg, 对比田亩产226.67 kg, 公顷增产800 kg, 增产23.5%。
从表2可以看出, 若按标准水14个水计算, 试验田每公顷产量为8 599.2 kg, 对比田每公顷产量为7 756.7 kg, 试验田亩产573.28 kg, 对比田亩产517.11 kg, 试验田增产每公顷842.5 kg, 增产幅度为10.9%。
从表3可以看出, 试验田亩产646.67 kg, 对比田亩产593.33 kg, 试验田每公顷增产800 kg, 增产9%。
二、主要措施
1.加强领导、强力推进
每一项新生事物, 农民从认识到接受都需要有一个过程, 等离子体种子处理技术也不例外。在省农机推广总站的高度重视下, 在富锦市农机局的大力支持下, 我们认真组织、筹划, 将等离子体种子处理技术示范点选择在农机大户、规模生产的地块, 以扩大示范辐射效果。
2.强化宣传、深入人心
为了使广大农民对等离子新技术能有更多的了解, 掌握和应用农机化新技术的能力, 并更快的应用到农业生产当中, 我们多措并举, 搞好宣传、推广。一是利用电视《三农指南》及广播电台节目发布技术信息, 宣传农机新技术;二是深入生产第一线, 帮助农民解决实际问题。由于2010年春季气温偏低, 5月10日左右正是大田播种关键时节, 但是降雨时断时续, 使土壤含水量大, 不能保证春耕生产顺利进行, 我们把等离子体种子处理技术作为抗灾保春种的一项重要手段来抓, 不等不靠, 抢抓农时, 放弃节假日、双休日, 深入镇、村和农户家中, 宣传等离子技术, 免费为农民处理种子。因播期滞后, 等离子体种子处理技术具有“抗低温、早出苗、促早熟”等效果, 农民处理种子的热情高涨, 并且每户的作物品种、处理数量、联系方式都有详细记录, 以便日后跟踪观察测产。
3.做好记录, 积累数据
为了使广大农民对等离子体种子处理技术有一个全面的了解, 我们加大了实施力度, 对等离子示范田、对比田各个农时环节进行跟踪监测, 积累数据, 做好总结。
三、推广建议
通过对“等离子体种子处理技术”的试验、示范, 我们感受到了农作物的种子经过等离子体处理后, 在整个生长过程中所表现的诸多强劲优势以及收获后的极好效益。农作物种子经过处理后, 激发了种子的活性, 促进了作物的生长发育、增强了作物抵御病虫害侵袭的能力, 提高了作物的产量并在一定程度上也改善了农产品的品质。此技术必将会成为促进我市粮食增产农民增收的一个重要手段, 为我省千亿斤粮食产能工程建设贡献力量。建议将等离子机划入农机购机补贴, 加大补贴力度。
等离子体技术 篇2
摘要：利用10-9s高压脉冲将CO2部分分解为CO,使用具有选择性的催化剂,由脉冲放电产生的部分高能电子提供反应所需能量,将烟气中的SO2还原为单质硫.在常温下进行的.试验结果表明:在气体流量为700L/h时,脱硫率达90%以上,而能耗只有2.7W・h/m3左右.脱硫率随脉冲电压频率的增加而增加,存在一最佳值.脱硫率随气体流量的增加而减小,当流量大于某一值时,这一影响更加明显.作 者：李胜利 李劲 李端娇 班志辉 Li Shengli Li Jin Li Duanjiao Ban Zhihui 作者单位：李胜利,李劲,Li Shengli,Li Jin(华中理工大学,环境科学与工程系)
李端娇,Li Duanjiao(广东电力试验研究所)
班志辉,Ban Zhihui(中国科学院,大连化学物理研究所)
处理垃圾的新技术：电弧等离子体 篇3
Shigehiro是Eco Valley Utashinai公司的商业常务经理。这个公司是以日本北海道一个小城市命名的。该公司利用电弧等离子体技术将垃圾转化为能源，其实质是依靠振荡的电流体，在一个密闭空间使空气电离，产生16000℃的超高温，几乎是太阳表面温度的3倍。这项技术可以说是昂贵的，若要收回其5900万美元的巨额投资，充足的垃圾供应量是重要的影响因素。
仅Utashinai城所产生的垃圾是不能完全满足EcoValleyUtashinai工厂需要的，但放眼日本、放眼全球，人类产生的垃圾就太多了。日本每年产生约5千万吨垃圾，人均每天约1千克，包括纸张、食物、塑料和其他垃圾。这些垃圾统称为城市固体废物。美国的年人均产垃圾量更高，几乎是日本的两倍，仅2005年美国就产生了2.22亿吨的城市固体废物。通常，这些城市固体废物不是被掩埋就是焚烧掉。不管那种方式，都是既费钱（纳税人的钱）又会对土地和大气造成严重的污染。在美国不同的地区，掩埋一吨垃圾的直接成本是30－80美元，焚烧１吨约69美元，而像日本这样土地资源极其珍贵的国家，掩埋或焚烧一吨垃圾则必须付出200－300美元的直接经济成本。另外，不管是掩埋处理还是焚烧处理都会冲击经济的发展，降低垃圾处理场附近区域的物产价值，而且如果处理不当，还有可能产生巨大的环境风险。
Eco Valley Utashinai的设计者认为，只要利用电弧等离子体技术，这些问题都能得到很好的解决。理论上，通过气化将垃圾转成能源，垃圾处理将会是一个既环保又利润丰厚的良性产业。从理论上计算，一吨固体垃圾蕴含的能量是同质量煤的1/3至1/2，这足够支撑一个垃圾处理场能量使用，剩余的也可以卖给国家电网。但是Utashinai等离子体垃圾处理厂作为世界上正在运行的一个大型的城市固体废料能量回收处理厂，自2002年开始运营，只是勉强能够做到收支平衡。
目前，一些公司正在设计他们自己的“电弧等离子体”处理厂。他们坚信，在日本的经验基础上肯定能够作一些改进。亚特兰大公司Geoplasma已签订合同，准备在佛罗里达州中部的ST Lucie 地区筹建一个10倍于Utashinai的垃圾处理厂。这个地区物产丰饶，但却因为有一个巨大的垃圾掩埋场，该地物产已经贬值。如果Geoplasma工厂能够成功，到2009年，日均垃圾处理量将达到2700吨。2006年9月份，威尔顿的Startech环境公司Connecticut（康涅狄格），宣称已经签订了在巴拿马建立一个日处理垃圾180吨的电弧等离子体垃圾处理场的合同。与此同时，安大略湖Plasco能源集团正在谈判，计划在渥太华和巴塞罗那也建立同样规模的垃圾处理工厂。
这些工厂的建立，将是对电弧等离子体技术的极大支持，尽管这项技术还没有实现“垃圾变金子”的承诺，但是，多数业内人士对该技术的前途都很乐观。随着政府和公众对环保污染问题的日益重视及能源价格的持续上涨，Geoplasma公司环境组的负责人Hiburn Hillestad相信这项技术的前途注定是光明的。
虽然电弧等离子体技术在垃圾处理上大规模的应用才刚刚开始，其实它是一项很老的技术。自上个世纪60年代开始，美国国家宇航局（NASA）就利用该技术模拟航天飞机返回大气层时的超高温度。现在等离子体炬广泛应用于金属焊接或用来破坏各种危险的材料。但是，直到上个世纪90年代该技术才被一些公司用于垃圾处理，像威尔顿的Startech环境公司和美国宾西法尼亚州麦迪逊城市的Westinghouse公司等。
等离子体炬的工作原理是在一个密闭空间里，通过强大的电弧，使空气电离产生等离子体，然后在另一个缺氧的密闭空间里，城市固体废料（MSW）就在这里面，此外还有焦碳、石灰石，产生的等离子体对它们进行超高温加热。在无氧化的条件下，垃圾混合物中的无机物迅速玻璃化，最后产生的无害熔渣可作为建筑材料。最为重要的是，高温可分解固体废料中的有机分子。在有氧条件下，分解能产生大量的二氧化碳；若在无氧的条件下，固体废料中的有机物就会转化为氢气和一氧化碳的混和物，这种混合物，可以像天燃气一样作为一般汽轮引擎的能源，其中的氢气进一步纯化分离，则可以作为单独的燃料。对这种气体混合物作进一步的处理，降低其中污染物质的含量，如氮化物和二氧(杂)芑等直接进入涡轮机或释放到大气层中。
日本在这项技术上已有一些成功的例子。Utashinai工厂每年输出约30亿瓦特的电能，完全解决了该工厂运行使用能量的需求。但由于该城市的人口稀少，它的垃圾供应量在逐渐减少。Utashinai城目前只有5500居民，被认为是日本最小的城市。它之所以被称为城市，只因50年前这里有45000名居民。当初建立这个工厂，是期望通过征收垃圾处理费（已经实现）和出售电能及无害熔渣（还未实现）来实现自身的运行，而完全没有料到会出现垃圾供应不足的问题。这个工厂处理的垃圾量平均只达到预期的60%。各种设备也经常出现问题，虽然不是核心技术等离子体炬的问题，但两条生产线中，常有一条是处于维修检修状态。当两条线都能够全力运作时，垃圾量又不够，有时候两条线都处于停产状态。从其它地区引进垃圾是一个解决方法，但是没有哪个城市愿意成为其他地区的垃圾倾卸场。“大家对垃圾的印象都很糟糕”，Shigehiro说。美国的一些州计划进口垃圾，但要收取高额的倾卸费用。纽约和多伦多这样的大城市的大部分垃圾都是出口处理。日本的垃圾交易很少，当地政府更倾向于自己处理垃圾，而不是装载到其他地方。
佛罗里达州St Lucie地区的垃圾掩埋场的垃圾量已达到43万吨的。清理完这些垃圾，不但可以开发出160英亩的土地，而且还能提高当地的物产价值。Geoplasma公司一旦建成，每天可以处理1800吨的新垃圾和900吨已掩埋的垃圾，不需20年就可以处理完这些垃圾，且能把4.25亿美元的投资成本收回来。该公司负责人Hillestad说，其80%的收入都将来自能源的出售上。该公司计划每天生产出1.6亿瓦的电量，其中四分之三都会用来出售。
Geoplasma公司和日本Utashinai工厂的一个不同点就在气体涡轮机的使用上。这种涡轮机能将氢气和一氧化碳混合气体转化为电能。Utashinai工厂使用的是一个较便宜的蒸汽涡轮机，转化率仅为15%，而Geoplamsa将使用价值4000万美元的气体涡轮机，转化率可达到40%。高效的转化率是获得更多的能源的保障。曾为Utashinai工厂安装设备的日本日立金属环境系统部门的领导Shinichi Osada认为：“这会冲击气体涡轮机的使用”。蒸汽涡轮机工作原理是通过气体加热水，用蒸汽推动涡轮机产生电能。气体涡轮机则直接用气体本身来推动涡轮机的转动，这明显是更高效的能量转换过程。但由于混合气体中含有少量的氢氯化物和硫氧化物，涡轮机不可避免地要接触这些腐蚀性气体，因而耗损比较厉害。事实上，Utashinai在以前的计划方案中也计划使用气体涡轮机，但考虑到机器磨损的情况，又换成了蒸汽涡轮机。Geoplamsa公司负责人Hillestad则说：“预处理混合气体能将腐蚀气体的含量降到能接受的水平范围内，St Lucie 垃圾处理场的规模，允许我们做更高的技术投资，从而避免这样的问题”。
每次投标当地政府有关垃圾处理的项目时，电弧等离子体技术都要面临其它处理垃圾方法的挑战，这些方法也保证说能把垃圾转为能源，或降低污染物的含量。“我们仔细研究过焚烧、厌氧消化、气化、电弧等离子体、生物反应和掩埋方式等方案”，St Lucie地区垃圾处理厂指导中心助手Ron Roberts说。通过一份6000页的研究报告得出的结论：结束对垃圾掩埋场的依赖，解决城市固体废料，电弧等离子体技术是唯一被证明行之有效的方式。彻底摆脱垃圾掩埋场是St Lucie 地区选择电弧等离子体的一个关键因素。 Geoplasma公司也需要有掩埋垃圾场来保证充足的垃圾供应。一旦垃圾掩埋场的“资源”用完了，而常规的垃圾供应又得不到足够的保障，那公司就不得不选择关闭工厂，但到那时它们的投资成本也肯定早回收了。缺少稳定的垃圾供应是Geoplasma公司在夏威夷建立工厂计划失败的原因之一，当地政府只能保证每天300吨的供应量，“这就是我们竞争不过那些现存的垃圾焚烧厂的原因”，Hillestad解释道。
尽管没人会反对对垃圾掩埋场的清理，但是，环境部门仍然警惕一氧化碳和氢气混合物中的污染物。在2006年的一份“城市固体垃圾废料的热量转化策略”报告中，加利福尼亚州健康与环保正义的绿色行动组织，宣称电弧等离子体技术和其他高温气化技术实质上是“伪装的焚烧炉”。Utashinai 工厂已经达标日本所有最苛刻的环保标准（尽管还没有通过当地政府的审查），但该公司的Shigehiro却仍怀疑这项技术的前景：许多外国人来我们工厂参观考察，却没有行动去建立这样的垃圾处理场。Geoplasma公司的Robert则相当乐观，他曾参观过Utashinai工厂，他说“我对这项技术的优势和前途毫不担心，我们已看到它取得的成果。付出那么多，我们当然也迫切希望自己的辛勤努力换来必要的经济回报”。那就让Geoplasma公司来证明电弧等离子体技术的优势和美好的前景吧！
（本文译自2006年出版的《自然》杂志，作者为亚洲记者David Cyranoski）
等离子体种子处理技术 篇4
从人类的第一颗人造卫星上天, 到今天世界各国航天技术日新月异飞速发展, 航天技术除了首先应用军事领域外, 也更多的为各国科学家应用于医学试验、信息技术、工业新材料、农业新品种等人类社会的各个领域。
通过人造卫星或宇宙飞船搭载农作物种子的试验中, 人们发现, 经过太空旅行的种子具有出芽早、出芽齐、出芽壮, 对不良环境抵抗能力增强, 种植后果实品质好、产量高的特点。但毕竟航天器每次搭载的种子数量、品种有限, 要实现大面积应用还面临困难。
1986年3月, 我国王大衍等四位老科学家联合给中共中央写信, 提出要跟踪世界先进水平, 瞄准世界前沿, 带动相关领域科学技术进步, 建议国家为高技术研究设立专项, 支持高技术研究, 经邓小平批示, 国务院决定支持并实施该计划, 这项计划的全部名称为“国家高技术研究发展计划”。因为这项科研计划起源于1986年3月, 后称“863”计划。目前, “863”研究项目基本代表了我国应用科学研究的最高水平。
经过用等离子体处理后的种子两年的田间试验并取得良好效果的基础上, 经有关专家论证, 以吉林省农业科学院为主持单位, 大连博事等离子体有限公司为合作单位, 上报国家科技部, 经过“863”专家组审查, 正式列入国家“十五”第一批生产和现代农业“863”计划 (课题编号:21001AA246101) 。
二、等离子体及其种子处理技术原理
1.等离子体
等离子体不是一种特殊物质, 它只是物质存在的一种状态, 也被称为物质的第四种状态, 我们常见的物质分为固态、液态、气态三种状态存在, 但是对于气态的物质再加高温度达到一定程度后就形成了等离子体。
2.等离子体的存在及应用
自然界中的等离子体并不是很多, 下雨时的闪电及雷电形成的火球是等离子体, 原子弹爆炸产生的高温气团是等离子体, 宇宙飞船返回地面穿越大气层时与大气摩擦在返回舱周围形成等离子体, 宇宙中的物质99%是等离子体, 恒星是等离子体, 太阳是其中之一。
等离子体具有能量、发光、高温、形成磁场、辐射带电粒子、吸收无线电波等特性, 目前, 人们将它广泛应用于航天实验、军事国防、金属切割、电子工业、新能源研究、发展新材料等广阔领域。等离子体技术在农业生产上的应用才刚刚开始。
3.等离子体种子处理技术与等离子体种子处理机
等离子体种子处理技术是一项物理农业技术。它是在农作物播种前用等离子体种子处理机对种子进行处理, 使农作物增产的高新技术, 其播种方法与常规相同。
等离子体种子处理机是借鉴航天育种中宇宙中等离子射线对种子影响的物理原理, 研制成的模拟太空条件的种子处理工具。
等离子体种子处理机中安装了等离子体发生装置构成的等离体辐照室, 还安装了由多组电感组成的切交变电磁作用室, 种子在通过处理的过程中具有纵向、横向、速度、时间的不均匀的特点, 在整个自由落体运动中相继接受等离子体辐射、交变电磁作用和臭氧杀菌消毒过程。使种子的活力得到提升, 离子交换能力增强, 酶的活性提高, 可溶性糖和可溶性蛋白增加, 从而达到作物种子从萌发到成熟结果, 整个生命周期具有综合优势, 增加产量、改善品质。等离子体种子处理机没有任何化学药剂, 不污染环境, 是一种对大田作物、瓜芽和经济作物等种子普遍有效的平台技术。
4.技术原理
种子在农业生产中起着非常重要的作用。种子品种之间的优劣差异很大, 就是同品种的种子也存在着活性强度、生长潜力的差异。人们把活性强度、生产潜力的特性称为种子活力。
等离子体种子处理技术就是提高种子活力的技术, 等离子体种子处理技术的机理是通过等离子体发出的各种能量作用于种子, 激发种子潜能, 提高种子活力, 增强种子的健壮度, 种子及作物后续生长的内在潜力得到提升。经过处理的种子更加健壮, 缩小了种子个体之间差异。因此, 种子的发芽率明显提高, 田间出苗迅速整齐, 苗情长势旺盛, 根系发达, 抗旱, 抗病, 抗寒, 促进早熟, 提高产量, 改善品质。等离子体处理种子的作物首先表现为根系明显发达, 作物能够更多地吸收水分和养分;其次, 表现为出苗迅速整齐, 为作物的生长奠定了基础;第三, 生长旺盛, 叶面积增大, 光合速率增强, 蒸腾速率提高, 使吸收的养分得到有效的转化;第四, 生理代谢加快, 可流性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量增加, 强化了作物生长的代谢功能;第五, 抗旱、抗寒、抗病能力增强, 保证作物健康成长;第六, 提高了肥料的有效利用率, 使土壤中的养分更多地被作物所吸收;第七, 生育期提前, 争取到作物生长发育的有效时间;第八, 促早熟, 增加产量, 改善品质。
常用的种子处理技术有三种:磁场、电场和等离子体种子处理技术。大连博事等离子体有限公司生产的等离子体种子处理机 (太空机) , 将这三种技术集为一身, 在国内种子处理技术中处于领先地位。
三、推广前景及问题
从1999年第一台等离子体种子处理机问世到今天, 大量的试验、示范和田间应用充分证明, 等离子体处理技术对农作物有显著的增产效果, 是一项科技含量高、增产作用明显的高新技术, 是一项绿色环保、无污染的物理技术, 它实用性深, 易于掌握, 操作简便, 综合优势明显。经济和社会效益显著, 具有广阔的推广前景。
该项技术对于国家粮食安全战略具有重要作用, 等离子体种子处理技术已被列入国家“十二五”农业重点推广项目和我省十二五期间农业重点推广技术。
当前, 推广应用中遇到的问题是, 推广速度不快, 积极性不高, 究其原因, 有以下几个方面:第一, 这项技术不是农业生产中的诸如种子、化肥、农药、机具等必须品。用也可以, 不用也不减产, 大家都不用都不增产也都不减产;第二, 单机成本较高, 每户农民的相对耕地又较少, 不值得家家都买, 以DL-2型等离子体种子处理机为例, 单台价格3万元, 即使国家给予一半的补贴也还是需要1.5万元之多, 这对于家中只有几亩或几公顷土地农户来讲, 做出该项投入决定确实不易;第三, 国家虽有补贴政策, 但各地实施和农户购买时都倾向于田间作业机具, 同时因补贴资金相对不足, 分到各个乡村的指标更是捉襟见肘。
对于加快推广应用等离子体种子处理技术的几点建议与看法:利用各种媒体手段和科普活动, 大力宣传该项技术, 提高广大农民的认识, 调动其使用积极性;利用试验示范田 (基地) 的增产模式, 让农民朋友直观地感受到增产的确切效果;在国家惠农补贴的基础上, 各级地方政府再出台一些政策, 扶持一下该项技术的推广, 建议有条件的乡村利用集体经济购买机器, 给农民使用, 谋福于民;建议政府部门对等离子体种子处理的示范园区给予大力的经济支持, 以利于广大推广科技人员各项工作的开展。
等离子体技术 篇5
摘要：介绍了吸附催化-等离子体烟气NOx/SOx同步脱除原理、工艺流程及各系统,并对等离子体烟气NOx/SOx同步脱除原理与技术工程研究技术路线的先进性、可实现性及大机组应用前景进行了分析展望.作 者：任荣 叶丹 王东方 顾[ 陆文龙 石江凌 刘洛谦 REN Rong YE Dan WANG Dong-fang GU Fan LU Wen-long SHI Jiang-ling LIU Luo-qian 作者单位：任荣,叶丹,王东方,顾[,REN Rong,YE Dan,WANG Dong-fang,GU Fan(东南大学,能源与环境学院,江苏,南京,210096)
陆文龙,石江凌,刘洛谦,LU Wen-long,SHI Jiang-ling,LIU Luo-qian(南京热电厂,江苏,南京,210048)
等离子体技术 篇6
(上海海事大学 商船学院，上海 201306)
低温等离子体技术净化船舶柴油机尾气的化学反应动力学模拟
孙永明， 夏文虎， 张勤
(上海海事大学 商船学院，上海 201306)
针对目前尚没有一种净化方法能同时去除船舶柴油机尾气中NOx，SO2和炭粒的现状，提出将低温等离子体技术应用于船舶柴油机尾气净化中.利用MATLAB，根据化学反应动力学原理建立关于低温等离子体技术净化NOx和SO2的微分方程组，对船舶尾气中NOx和SO2的净化效果进行模拟.在此基础上，进一步研究尾气中的SO2含量和O2含量对尾气处理效果的影响.理论研究结果说明此方法是可行的.利用低温等离子体技术净化船舶柴油机尾气具有较好的发展前景.
低温等离子体； 化学反应动力学； 船舶柴油机； 尾气净化
0 引 言
为降低航运成本，远洋船舶主机的燃料一般为劣质燃油.船舶使用的燃油的平均硫含量为2.7%.船舶主机的三大污染物，NOx，SO2及炭粒[1]，对海洋环境造成极大的污染，其中NOx更是污染空气的主要物质之一.这一问题越来越引起国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)和国际社会的重视.国际上对船舶柴油机尾气处理的研究也非常多，但是尚未有一种方法能同时去除尾气中的三大污染物并能实际应用于船上.等离子体技术应用于船舶尾气处理是一个新的研究方向，曾有学者提出等离子体放电是去除NOx的一种有效方法[2]，但近年来研究多采用脉冲电晕放电[3-5]和介质阻挡放电[6-8]的方法，它们都通过某种方式将NOx还原为对环境友好的N2.
关于等离子体氧化柴油机尾气中的颗粒物(炭粒)的大量文献说明：反应过程中OH和O自由基对PM的氧化起到重要作用.[14]本文根据化学反应动力学原理，以MATLAB为研究工具模拟用低温等离子体技术净化船舶柴油机尾气中NOx和SO2的过程.通过对模拟结果的分析，并参考相关文献对低温等离子体氧化炭粒的研究，发现低温等离子体技术结合海水吸收的方法不仅能够实现船舶柴油机尾气的脱硫脱硝和炭粒去除，而且只消耗电能，不需要价格昂贵的催化剂，具有成本低的特点，这正是船舶所有人追求的.而且利用该方法净化船舶尾气所需的设备体积不大，不受船舶机舱空间狭小的限制.若能成功将此方法应用于船舶柴油机尾气处理，则在将来IMO对船舶尾气排放要求越来越高的大环境下，该方法具有广阔的使用前景.
1 等离子体产生强氧化性粒子的反应机理
船舶主机基本上是大型低速柴油机，其排气中O2约占14%，H2O约占5.1%，产生强氧化性粒子的反应机理如下.
电极间加高电压，产生电晕放电，电晕放电又会产生高能电子(5～20 eV)，这些高能电子会激活或电离尾气中含量较多的H2O，O2，N2分子，具体反应如下.
(1)高能电子与分子碰撞：
(2)激发态氧原子与分子碰撞：
(3)此外，在使自由基消失的众脱除反应中有一反应：
由以上3个步骤的反应可见强氧化性粒子的产生过程：首先高能电子碰撞中性分子产生活性粒子，如(1)中反应所示；由于这些活性粒子中有极不稳定的激发态原子存在，如O(1D)，其与中性分子继续发生反应产生二次自由基，如(2)中反应所示；而O自由基又与O2分子反应生成臭氧O3，如(3)中反应所示.经过这3个步骤的反应，产生大量的强氧化性活性粒子OH，O自由基和O(1D)，O3等.
2 低温等离子体净化NOx和SO2的化学反应动力学数值模拟
在高电场下，电极间由于电晕放电产生的高能电子(5～20 eV)激活H2O及O2等，产生的OH和O等活性粒子将SO2和NOx氧化，其中有3个过程：电子与分子碰撞、激发态氧原子与分子碰撞和脱除反应自由基消失.相关的化学反应及化学反应速率常数[15-16]见表1.
2.1 反应动力学模型的建立
大型船舶低速柴油机的尾气中包括14%的O2，76.2%的N2，4.5%的CO2，5.1%的H2O，0.14%的NOx以及0.06%的SO2等.
忽略低温等离子体的磁效应，忽略中性原子和离子的运动对等离子体反应过程的影响，假设放电间隙内粒子均匀分布、电场均匀分布[17].
表1 相关的化学反应及化学反应速率常数
根据表1中所列出的反应，共有e，e*，O2，O，H2O，H，OH，O(1D)， O3，NO，NO2，HNO3，NO3，N2O5，SO2，SO3， HSO3，H2SO4，N2和N等20种粒子.yi(i=1，2，…，18)分别表示后18种粒子的浓度(每立方厘米分子数).根据反应动力学通式建立的初值常微分方程组如下.
dy1/dt=-k1Cey1-k3Cey1-k6y17y1y2-k19y1y1y2+k9y7y8+k10y7y9
dy2/dt=2k1Cey1+k3Cey1+k5y6y17-k6y17y1y2-k7y2y8-k16y2y13-k19y1y1y2
dy3/dt=-k2Cey3-k4y3y6-k12y3y12-k15y3y14
dy4/dt=k2Cey3
dy5/dt=k2Cey3+2k4y3y6-k8y5y9-k13y5y13-k14y5y15-k18y5y18
dy6/dt=k3Cey1-k4y3y6-k5y6y17
dy7/dt=k6y17y1y2+k19y1y1y2-k9y7y8-k10y7y9
dy8/dt=-k7y8y2-k9y8y7+k18y5y18
dy9/dt=k7y8y2-k8y9y5+k9y7y8-k10y9y7-k11y9y11
dy10/dt=k8y5y9+k12y3y12
dy11/dt=k10y7y9-k11y11y9
dy12/dt=k11y11y9-k12y3y12
dy13/dt=-k13y5y13-k16y13y2
dy14/dt=-k15y14y3+k16y2y13
dy15/dt=k13y5y13-k14y5y15
dy16/dt=k14y5y15+k15y3y14
dy17/dt=-k17Cey17
dy18/dt=2k17Cey17-k18y18y5
其中：O2的初始浓度为3.763×1018/cm3，N2为2.047 9×1019/cm3，H2O为1.371×1018/cm3，NO为3.829 7×1016/cm3，NO2为2.016×1015/cm3，SO2为1.612 5×1016/cm3，电子浓度Ce为1013/cm3，其余粒子的初始浓度为0.[18]
2.2 模拟结果
图1 NO浓度随时间的变化
图2 NO2浓度随时间的变化
图3 SO2浓度随时间的变化
应用MATLAB软件编写微分方程的计算程序，并用较高精度的ode45法(四五阶Runge-Kutta法)求解该初值下的常微分方程组，得到NO，NO2及SO2的浓度随时间变化的曲线，分别见图1～3.由图1～3可知：因NO的初始浓度比较高，NO2的初始浓度很低，所以刚开始NO在等离子体下反应生成NO2的速度比NO2反应生成HNO3的速度快得多，使得初始时NO2的浓度不但不下降反而快速上升；随着反应的进行，因为生成NO的速度较慢，NO的浓度下降导致生成NO2的速度也急剧下降，这时NO2的消耗速度又远大于其生成速度，所以NO2的浓度在达到顶峰后又迅速降低.结合化学反应方程式还可以知道，虽然有NO生成，但NO浓度较高时，NO被反应掉的速度大于其生成速度，最后NO的浓度保持在较低水平.由图1～3还可以发现，3种污染物被去除的速度都很快，虽然柴油机排放尾气的速度也非常快，反应装置又有体积限制(船舶上机舱空间有限)，停留在反应器中的时间非常短，但最后净化尾气中污染物的效果还是很好的.
图4 SO2的初始浓度为0时NO浓度随时间的变化
图5 SO2的初始浓度为0时NO2浓度随时间的变化
分析柴油机燃油中硫含量(尾气中SO2的初始浓度)对处理尾气中NOx的影响，当SO2的初始浓度为0时，得到NO和NO2的浓度随时间变化的曲线，分别见图4和5.由图4和5可知：当使用含硫量低的高质燃油时，NO2浓度的峰值(1.48×1016/cm3)较之前的峰值(1.85×1016/cm3)明显降低；同时，大型船舶柴油机排放尾气的速度非常快，尾气在反应器中停留的时间非常短，尾气中NO2的初始浓度并不高，刚开始时会上升，如果峰值过高就会增加NO2排放超标的风险；使用含硫量低的燃油时，NO2浓度到达较低值时所用时间明显减少，因而使用含硫量低的燃油有助于提高NOx的去除率.这是因为SO2与活性粒子反应消耗了活性粒子，使得参与NOx去除反应中的活性粒子的量降低.
分析废气中的O2浓度对尾气中NOx和SO2去除效果的影响，当O2的初始浓度为3.763×1017/cm3时，得到NO，NO2及SO2的浓度随时间变化的曲线，分别见图6～8.
图6 O2浓度较低时NO浓度随时间的变化
图7 O2浓度较低时NO2浓度随时间的变化
图8 O2浓度较低时SO2浓度随时间的变化
由图6～8可以明显看出：当O2浓度较低时，NO，NO2及SO2的去除速度都明显降低，达到与O2浓度较高时相同的净化效果所花费的时间明显增加.从图中可观察到O2浓度较低时反应变得特别慢，污染物的浓度相对于O2浓度较高时变化非常缓慢，这是由于活性粒子O，O(1D)，OH和O3等的生成都直接或间接地需要O2的参与，而这些活性粒子又是净化柴油机尾气中污染物NOx和SO2的必需物质，它们的浓度大小直接关系到净化反应的快慢.O2浓度对NO2浓度的影响最大：O2浓度降低使NO2的峰值向右移动，达到峰值的时间高了一个数量级，NO2达到较低的浓度所需的时间也高了一个数量级.前面已经分析过尾气在反应器中停留的时间不能太长，若尾气中O2浓度较低，则尾气在反应器中停留时间过短，最终通过反应器的尾气中NO2的浓度可能比初始时NO2的浓度还要高.
3 结论及展望
(1)利用低温等离子体技术净化船舶柴油机尾气中的NO，NO2和SO2，其去除速度都很快，能达到所需的净化效果.(2)在反应过程中有NO生成，但当NO浓度稍高时，NO被反应掉的速度大于其生成速度，因而NO浓度最终维持在一较低水平；NO2浓度初始时会增加，但达到峰值后会迅速降低.(3)使用含硫量较低的燃油时，NO2浓度的峰值明显降低，NO2浓度达到最低值所用的时间也明显减少.(4)尾气中O2浓度降低会使NO，NO2和SO2的去除速度明显降低，净化所需时间明显增加.
国内外对低温等离子体处理船舶柴油机尾气的研究尚很少，还没有相关的试验研究.本文用化学反应动力学数值模拟的方法，对该方法净化船舶柴油机尾气中的NOx和SO2进行研究，理论研究结果说明此方法是可行的，但尚需实验来验证，有条件的机构可做相关实验研究.
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(编辑 赵勉)
Chemical reaction kinetics simulation of marine diesel engine flue gas cleaning by low temperature plasma technology
SUN Yongming, XIA Wenhu, ZHANG Qin
(Merchant Marine College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 201306, China)
Considering that there exist no cleaning methods that can remove NOx, SO2and carbon particles together from marine diesel engine flue gas, it is proposed that the low temperature plasma technology is put forward for cleaning marine diesel engine flue gas. The differential equations of removing NOxand SO2by the technology are established by MATLAB according to the chemical reaction kinetics. The effects of removing NOxand SO2from marine diesel engine flue gas are simulated. On this basis, the influences of SO2and O2contents in flue gas on treatment effect are further studied. The theoretical research results show that the method is feasible. It has better development prospect to use the technology to clean marine diesel engine flue gas.
low temperature plasma; chemical reaction kinetics; marine diesel engine; flue gas cleaning
10.13340/j.jsmu.2015.02.015
1672-9498(2015)02-0079-05
2014-08-15
2014-10-28
孙永明(1962—)，男，浙江绍兴人，副教授，硕士，研究方向为船舶辅机工程，(E-mail)ymsun@shmtu.edu.cn
U664.121； TK421.5
等离子体种子处理技术 篇7
等离子体科学属于物理学科。它是物理学科的一个独立分支。大家都知道, 一般物质有三种存在状态。分别为:物质固体状态、液体状态、气体状态。等离子体是物质存在的第四种状态即:等离子体状态。物质存在的状态与温度有关, 固体状态加热后可以变成液体状态, 液体状态加热后又可以变成气体状态。这是因为加热后的物质分子运动加剧, 分子之间的距离拉大, 排斥力增加, 引力减少的缘故。
2 等离子体种子处理技术的基本原理
等离子体种子处理机的研制授航天育种的启示, 运用等离子体激活种子。种子处理机上部安装了等离子体发生装置, 下部安装交变电感装置。机器中形成了光、电、磁的部分宇宙等离子体环境。
等离子体发生器安装在机器上部的等离子体辐射室内, 通电后产生等离子体。等离子体发出强紫外光和能量击开空气中的氧分子, 重新组成臭氧。杀死种子表皮的细菌, 激发种子的活力。辐射室内还设有种子自动分散装置和自动翻转装置, 种子通过时在辐射室内自动散开并不断地翻转, 均匀接受等离子体发出的能量。等离子体能不能使种子产生变异?不能, 由于等离子体发出的能量较低, 作用的时间较短, 种子没有发生变异, 农作物没有性状变化。
而辐射室下部安装了由多组电感组成的会切交变电感组成的感应室。这种感应室在感应强度上具有不均匀特性, 体现纵向、横向、方向、速度的物质不均匀性。种子通过处理机的运动方式为自由落体运动, 种子通过机器中的每个时段的速度都在变化中, 种子受到感应强度和得到的能量随时间空间的变化而不同, 对种子有作用的最大感应能量被种子吸收。这种作用是低强度短时间的, 处理时间在0.45s以内。这种短时间的低强度的变化的辐射激活了种子的活力, 种皮的通透性增强, 离子交换能力提高, 酶的转化加快, 可溶性糖和可溶性蛋白增加。因此种子的发芽势、发芽率明显提高;农作物根系发达, 苗期提前;长势旺盛, 抗旱抗病;促进早熟, 提高产量, 改善品质。
3 等离子体种子处理技术的增产机理
等离子体种子处理技术的增产机理就是提高了种子的活力。
种子活力是种子生命过程中十分重要的特性之一, 是种子优劣的重要标志, 也是种子使用价值的主要组成部分。
等离子体种子处理技术的机理就是通过等离子体发出的各种能量作用于种子, 激发种子的潜能, 提高种子的活力, 增强种子的健壮度。
经过处理后的种子活力得到提升, 它不仅能使活力降低的种子提高活力, 就是原本活力并没有降低的种子也可以再提高活力。这就是等离子体种子处理技术的技术特点和重要机理。
试验结果表明:种子的发芽势、发芽率明显提高, 特别是存放多年的陈种子效果更加明显。玉米发芽率提高1%~5%, 大豆提高5%左右, 水稻提高4%~8%。
4 等离子体种子处理技术有以下几大优点
激发种子的活力:经过处理后的种子发芽势、发芽率明显提高。
我市经过多年来试验表明:
1) 玉米提高发芽率7%, 水稻提高发芽率13% (陈水稻种子) 。
2) 出苗整齐, 苗期提前。我们主要对玉米进行跟踪调查:经过等离子体处理后的玉米, 不仅出苗齐、苗壮, 而且比没处理的提前出苗1~3天。
3) 促进作物生长发育及繁育。等离子体处理的作物出苗整齐, 根系发达。幼苗生长发育优势明显, 玉米拔节期之前处理的茎粗均高于没处理的。玉米在开花期和灌浆成熟期处理株高略低于没处理的。在同一品种的情况下, 玉米产量随着株高增加而降低。水稻分蘖, 提前2~3天, 分蘖增加3~5个。
4) 作物的叶面积增大, 比叶重提高。玉米生育期内叶面积增加, 处理的比没处理的提前1~2天达到最大叶面积, 同位叶单个叶面积增加, 提高了叶片的光合能力, 从而增加了干物质的积累。等离子体处理种子使作物比叶重提高, 此时正是玉米扩库增产的关键时期。
5) 作物叶绿素含量增加。处理的玉米叶绿素含量在灌浆期明显高于没处理。叶绿素的增加, 增强了光合作用的能力。
6) 光合速率提高。等离子处理的作物光合速率明显高于没处理的。
7) 蒸腾速率明显增加。处理后的玉米, 蒸腾速率在拔节期以后均大于没处理的。蒸腾速率的增加提高了作物生长的代谢功能, 促进了作物的生长发育。
8) 可溶性糖可溶性蛋白含量明显提高。玉米从苗期到灌浆期, 处理后的玉米可溶性糖含量高于没处理的。玉米从抽穗期到灌桨期, 处理的植株可溶性蛋白含量明显高于没处理的。
9) 农作物萌发期、生长期, 具有较高的抗病虫害能力。经过处理的种子农作物在生长过程中, 具有较高抗病虫害能力。2007年我们在安石与农业局有关人员, 做了水稻叶瘟病发生情况调查, 结果说明, 采用等离子处理后的水稻, 具有抑制水稻叶瘟病, 胡麻病的作用, 病情指数明显降低。
10) 促进早熟, 改善品质, 增加产量。经过等离子体处理的种子作物比没处理的作物早熟3~5天, 平均亩产明显高于没处理的。
我市六年来试验结果表明, 玉米平均亩增产8.7%, 水稻平均亩增产5.6%。
5 等离子体处理应注意几个问题
1) 种子处理后, 应在5~12天内播种, 不能提前或超期, 否则处理效果明显下降。
2) 处理后的没有及时播种的种子, 不能重复处理。
3) 已经萌动的种子不能处理 (催芽种子) 。
4) 包衣的种子不能处理, 但处理后的种子可以包衣。
5) 处理后的种子后代不能做种子。
6 目前等离子体种子处理技术在我市的开展情况
2014年, 我市引进第一台等离子处理机, 2009年我们从市种子公司又借了一台等离子体种子处理机, 用二台等离子处理机在全市二十个乡镇进行了等离子体种子处理的推广应用, 经过全系统大家的共同努力下, 两年间共处理玉米种子4万kg, 示范面积达0.11万余hm2, 水稻处理种子2万kg, 示范面积533.33余hm2。
广大农民群众普遍反映, 等离子体处理的农作物, 玉米、水稻增产效果比较明显, 农民群众对此项技术非常认可。
今后, 我们要加倍努力, 继续做好等离子体种子处理技术在全市的推广应用, 使广大的农民群众得到更多的实惠。
参考文献
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等离子体种子处理技术简介 篇8
等离子体种子处理技术是一项物理农业技术, 它是根据在太空中辐射环境下育种, 能够使种子发生变异, 取得高产的技术原理, 经过人为控制机械产生等离子体, 控制其强度、时间和速度, 作用于农作物的种子, 在农作物播种前一定时间内利用等离子体种子处理机对种子进行处理, 从而使农作物增产的高新农业技术。经过处理的种子, 能够对种子进行臭氧杀菌消毒, 激发种子的潜能, 增强种子的活力, 提高种子的健壮度, 提高种子发芽势、发芽率, 从而达到农作物根系发达、长势旺盛, 增强农作物抗旱、抗病能力, 提高农作物产量、改善农作物品质。该项技术为物理作用, 对环境没有任何污染。
我区从2007年开始, 利用大连博事等离子体有限公司生产的DL-2型等离子体种子处理机进行试验示范, 分别在大豆、玉米、水稻和瓜菜等农作物品种上作了对比试验。其中, 大豆种子处理是电流强度为1.0A处理两遍;玉米种子处理是电流强度为1.5A处理两遍;水稻种子处理是电流强度为1.5A处理两遍;黄瓜种子是电流强度为2.0A处理三遍;茄子、辣椒种子处理是电流强度为1.5A处理两遍。需要处理的种子不能先发芽, 不能先药剂拌种, 种子处理后再发芽或药剂拌种, 5～12天后进行播种。几年来经过试验示范, 都取得了良好的增产效果, 经过种子处理的农作物前期生长优势明显, 长势旺盛, 苗齐苗壮。
经过等离子体种子处理机处理的种子, 能够提高种子的活力、健壮度, 增强了种子生长优势, 缩小了种子个体之间的差异, 达到出苗整齐, 生长发育快, 根系发达, 提高了作物对水、肥、光的利用率, 促进农作物干物质的积累转化, 促进农作物早熟, 增加产量, 改善农作物品质。
等离子体种子处理技术, 是一项操作简单易行, 有两相电源的地方就能使用该机器, 不需要什么场地, 室内、库房、院落均可, 2～3人就能操作, 对于一般农户如果不购买机器, 投入也不算大, 只处理种子每公斤的处理费用0.05～0.1元。相对来讲, 现在等离子体种子处理机造价还比较高, 普及率低, 不是普通农户能购买的, 也没有必要每个家庭购买, 但等离子体种子处理技术很有推广价值, 是一项具有广阔发展前途的农业增产新技术。
等离子体种子处理技术推广应用要注意的几点事项, 一是等离子体产生光对人眼睛的损坏, 在投料口上方负责投料人员, 要戴保护眼镜, 尤其在库房等室内较暗的地方处理种子时。二是在处理同一作物不同品种时, 处理完的种子要放回原来袋中, 保持原来包装, 避免种子混淆, 尤其是给多个农户或多个品种处理时。三是等离子体种子处理机的等离子发生器石英管的安装保管要十分注意, 在安装时, 安装人员一定站在高处, 对准下部安装底座, 把石英管放下, 然后拧紧上部固定座。四是在处理流动性差的农作物种子时 (如水稻) , 一定要看好上方进料口, 防止进料口处种子“蓬筑”不流动, 工作人员要拿一根木棍或塑料管及时疏通, 保证处理的种子流畅。五是处理的种子, 要根据播种时间相匹配, 处理完的种子一定要在5～12天内播种, 否则, 起不到应有的效果。
等离子体种子处理技术研究 篇9
等离子体作物种子激活是国际上最新研究开发的农业增产新技术。该技术最初由航天种子搭载实验发现, 俄罗斯国家物理研究所最先研制出等离子体种子处理设备, 模拟太空电离层状态, 将气体离子 (等离子体) 、射线、电磁场、真空等多种因素共同作用于作物种子, 激发其生理活性和潜在抗逆基因表达, 提高了作物的活力和抗旱、抗寒等抗逆性, 收到了良好的效果。美国、乌克兰、以色列、韩国也已开始研究和应用该技术。我国开展离子束研究始于上世纪80年代, 其主要是应用离子束诱变育种, 取得了一定成绩。但有关等离子体激活种子的增产技术仍是空白, 而且由于生态条件、作物品种特性等因素存在较大差异, 国外已有技术不能适应我国的生态条件和作物品种特性。
1 我国等离子体种子处理技术的研究概况
我国对冷等离子体种子处理技术的研究还在起步阶段, 最初是山西省农科院旱地作物研究中心利用俄罗斯专家带设备来华进行技术交流的机会, 对等离子处理大豆、玉米、甘蓝、西红柿进行了初步研究, 取得了令人鼓舞的初步结果。鉴于等离子体种子处理技术对农业领域的重要性, 近几年一些相关科研院所也对此技术进行了研究, 取得了很大成绩和许多可贵经验。开展冷等离子种子处理技术的研究, 最关键的是需要有冷等离子体处理设备等实验条件, 国内一些科研单位往往是因为没有合适的冷等离子体处理设备而放弃了这方面的研究。
因此, 率先开展等离子体种子激活技术的研究, 完成了从设备研制、处理剂量确定、生物学效应试验、生理机制探讨、示范应用的全过程, 形成了等离子体种子处理作物增产实用系列技术, 取得如下进展: (1) 研制出等离子体种子激活设备; (2) 通过实验室对种子和幼苗活力各种生理指标的测定, 探明了等离子体种子激活的相关机制, 从生理和代谢角度证实等离子体种子激活促进了作物抗逆基因的表达, 为等离子体增产技术的应用提供了可靠的理论依据; (3) 通过大量室内研究和田间试验, 找到等离子体剂量效应的普遍规律。研究确定了20种作物种子处理的适宜剂量范围; (4) 开发并建立了系列等离子体实用技术, 主要包括小麦等离子体抗旱增产技术、烟草等离子体高产优质栽培技术、大豆等离子体增产技术体系、等离子恢复老化种子活力技术和蔬菜等离子体种子快速育秧技术等; (5) 等离子体种子处理技术在生产实践中得到证实, 可使作物产量大幅度提高。
针对我国农业生产中作物品种优势难以发挥和产量不稳定的问题, 突破传统农业技术的局限, 依据等离子体与生物体作用的理论, 通过等离子体种子激活作物增产技术的开发应用, 调节作物生理活性及潜在基因表达, 可充分挖掘和发挥作物增产潜力, 实现农业增产和农民增收。
2 等离子体处理设备的研制及机理研究
冷等离子体处理设备制造技术是一项比较前沿的技术, 要求等离子处理设备在对植物种子的处理结果上具有重复性。目前, 国内外的等离子体设备采用的技术, 难以克服设备内部直流放电干扰的影响, 且功耗较大而对种子的作用较小, 种子处理设备存在工艺重复性差的致命弱点。
2.1 等离子体处理设备的研制
等离子体种子激活在我国属于全新技术, 本项目借鉴俄罗斯技术, 认真地研究了国外设备的情况, 发现其主要的缺陷是放电技术没有处理好, 即在射频电场中产生了大量的直流放电现象, 其根本原因是由于电极不对称产生的。在射频的交变电场中 (13.56MHz) , 由于金属筒体参预了其中的一块电极 (地) 对另一块电极 (靶) 放电, 大量的电荷不能释放而形成了直流电位, 从而产生了离子轰击, 消耗了大部分功率, 致使射频电场有效功率很小, 因而作用在种子间的能量弱, 无法完全达到工艺重复性要求。通过近年来的努力, 掌握了关键技术 (即约束辉光放电区) , 在弱等离子体区 (隔断金属筒体参预的两块电极间形成的交变电场) 不产生辉光, 无直流成分。用较小的功率即能实现工艺的重复性, 并研制出等离子体种子激活处理设备, 填补了国内空白。等离子体种子激活处理设备主要由真空系统、等离子体发生装置、射频电源系统和控制系统等部分组成。
2.2 等离子体生物学效应和激活机理的研究
等离子体处理使种子相关酶活性和TP含量都有所提高。酶谱分析表明, 酶带数量没有变化, 但酶活性明显增强, 植株叶片和根系ATP含量增加明显。干旱胁迫条件下, 作物叶片和根系中的渗透调节物质积累增加, POD和SOD等保护性酶活性大幅提高, 反映了等离子体对种子萌发和作物的促进效应, 并且抗旱性显著增强。
2.3 等离子体种子处理技术的创新
建立了等离子体种子激活作物增产的技术体系, 开创了等离子体技术在农业上应用的新领域, 研制出等离子体作物种子激活处理设备。在接近大气压的条件下维持放电, 是高气压辉光放电的新突破, 填补了国内空白。研究发现了等离子体的剂量效应为双峰曲线, 揭示了等离子体对单、双子叶作物激活反应的敏感性差异;摸索出了确定适宜剂量的快速筛选技术, 并确定了20种主要农作物的适宜剂量范围;研究发现了等离子体能够明显提高作物抗旱性能, 并且从生理生化角度进行了试验验证, 最先从分子水平、酶水平、物质代谢、能量代谢角度对激活的相关生理机制进行了系统的、较为深入的研究, 为等离子体激活技术的应用提供了可靠的理论依据。率先将系列等离子体种子激活技术应用于生产实践, 在多个基地的多种作物上都得到显著的增产效果, 获得了较好的经济效益和社会效益。
2.4 应用前景展望
经过多年的技术研究和示范应用, 建立了等离子体种子激活作物增产技术体系, 为我国粮食增产和农民增收提供了良好的技术支持。该项成果适用于多种种子繁殖作物, 具有操作简便、成本低、无毒、无污染的特点, 科技含量高, 增产效果稳定, 特别是在干旱条件下的增产幅度大, 效果显著。此项技术一次投资, 长期受益, 运转成本低, 容易被农民所接受, 因此成果转化程度较高。从示范点辐射推广, 面积都在逐步扩大。该项成果在江苏省盐城地区建立了高产技术样板, 开辟了农业增产技术新途径, 为该省乃至我国农业高效持续发展提供了良好的技术支撑, 同时也丰富了我国农业增产理论和技术, 对旱作地区的发展将会起到巨大的推动作用。
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等离子体种子处理技术应用 篇10
爱辉区农机推广站非常重视此项工作, 集中人力、财力、物力全力抓好试验示范。2007年重点在西岗子镇西岗子村、红星村、托力木村试验, 2008年又扩展到幸福乡红旗桥村, 红色边疆农场, 试验示范面积3000余亩, 试验农作物品种为大豆, 主要观察地点为幸福乡红旗村。试验农户韩金库, 试验品种为黑河43号, 处理种子时间5月5日, 播种时间5月15日, 出苗时间5月25日, 处理比不处理的大豆早出苗一天, 开花时间6月28, 处理比不处理提前1.5天开花。
测产时间2008年10月7日, 参加测产的有爱辉区农业中心、爱辉区统计局、爱辉区农机推广站, 测产结果:经等离子体处理的大豆亩产259kg, 没处理的大豆亩产233kg, 亩增产26kg, 增幅达11%。
具体作法:
1.加大宣传力度, 充分利用电视、报刊、传单和光盘, 广泛宣传等离子体种子处理技术。等离子体种子处理技术, 能够提高农作物的产量, 提高品质, 促进作物早熟, 是农业增产、农民增收的重要技术之一。
2.春播前, 推广站抽调3名技术人员, 免费送等离子体种子处理机到农户家中处理大豆种子, 共为26户农户处理大豆种子1.7万kg。
3.跟踪观测, 从种子处理、播种、苗期、花期、成熟期直到测产终结。
4.苗期观测, 处理的大豆主根比不处理的大豆主根长4cm, 增长61.5%;处理比不处理的大豆须根数增加17条, 增加89%;处理比不处理的大豆株高增加6cm, 增高55%;处理比不处理的大豆叶片数多一片, 增加33%;处理比不处理的大豆茎粗增加0.05cm, 增加20%。
5.花期观测, 处理的大豆主根比不处理的主根长1cm, 增长10%;处理比不处理的大豆须根数多9条, 增加25%;处理比不处理的大豆根瘤数多15个, 增加16%;处理比不处理的大豆叶片数多10片, 增加22%;处理比不处理的大豆株高高9cm, 高出16%;处理比不处理的大豆茎粗增加0.1cm, 增长14%。
测产时间:10月7日
处理的大豆平均株高84.3cm, 不处理的平均株高76.4cm, 高出7.9cm;处理的大豆三粒荚平均10.1个, 不处理的大豆三粒荚平均9.5个, 多出0.6个;处理的大豆四粒荚平均3.4个, 不处理的大豆平均四粒荚1.55个, 多出1.85个;处理的大豆平均株荚数28.8个, 不处理的大豆平均株荚数20.9个;处理的大豆株粒数平均63个, 不处理的平均株粒数50个, 多出13个粒;处理的大豆亩产259kg, 不处理的大豆亩产233kg, 亩增产26kg, 增幅为11%。
等离子体技术 篇11
摘要：华能集团上都发电公司在一期2X600MW机组中引入
DLZ-200型等离子点火装置，通过运行实践弥补了国内火电厂大机组锅炉无油点火技术在应用领域的空白。几年来，此技术在节能降耗方面取得明显效果并运行稳定。
关键词：等离子 燃油 点火
大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃，都通过燃烧燃料（天然气或柴油）来实现。近几年，能源匮乏已成为全球性的问题，原油价格居高不下，致使靠燃烧燃料发电的火电厂运营成本只增不减。电厂为了控制成本消耗量，将锅炉点火及稳燃用油纳入生产考核指标。以往业界普遍采用提高煤粉磨细度来提高风粉混合物及二次风的温度，并通过预燃室燃烧器、小油枪点火来控制重油（天燃气）耗量。这些传统的方法有赖于燃油点火，虽有助于节省油耗，但并未真正脱离燃油时代。如果要求彻底摆脱燃油，就需要在传统点火方法的基础上研究新工艺。因此，应用直流空气等离子体为点火源的DLZ-200型等离子煤粉点火燃烧器作为现代火力电厂点火及稳燃的首选设备逐渐进入公众视野。它不用一滴燃油就能将挥发份较低（10%）的贫煤轻松点燃，实现了锅炉冷态启动。
1 点火机理
DLZ-200型等离子点火装置采用直流（280～350A）在介质汽压0.01～0.03MPa的条件下接触引弧，并在强磁场下获得功率稳定的直流空气等离子体。在燃烧器的一次燃烧筒中，该等离子体形成T>5000K的局部“火核”高温区，使得煤粉在高温环境中释放出挥发份快速燃烧。该反应是在气相中进行，因而能够改变混合物组分的粒级，从而促进煤粉快速而充分地燃烧，有助于减少引燃能量E。经试验验证（E等离子=1/6E油）。
等离子体内所含的能够促进热化学能量转换的法学活性粒子，如原子（C、H、O）、原子团（OH、H2、O2）、离子（O2-、H2-、OH-、O-、H+）和电子等，能够使燃料充分燃烧，而且在这种条件下等离子使煤粉释放的挥发份比以往提高了20%～80%，由此可见，等离子体能够再造挥发份以促进煤粉充分燃烧。这在挥发份低的煤粉燃烧中非常实用。在锅炉实际运行过程中，有的锅炉燃烧的煤质较为复杂，利用它可以大大提高燃烧效率。
2 等离子发生器工作原理
发生器（如图1所示）系由阴阳极和线圈构成的磁稳空气载体等离子发生器。阳极为导电、导热性能良好且具有抗氧化性的金属材料，阴极为导电性能良好的金属材料或非金属材料。阴阳两极采用能够承受电弧高温冲击的水冷方式。在250℃的运行环境中，线圈能够抵抗2000V直流电压击穿。系统应用全波整流且具备恒流性的电流。拉弧原理：先对输出电流进行设定。阴极3前移至阳极2的位置后系统电流恒定，且具备了抗短路性能。当它离开阳极时，线圈磁力作用于电弧将喷管外部拉出。一定压力的空气被电弧电离成能量密度为105～106W/cm2的能够将不同煤种点燃的高温等离子体。
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图1 等离子发生器工作原理
3 等离子系统组成
等离子系统的构成如下：
3.1 燃烧系统
通过等离子发生器的电弧对煤粉的煤粉燃烧器点火的等离子燃烧器（如图2），相较于煤粉燃烧器来讲，它是在煤粉进入燃烧器的初始阶段就通过等离子弧点燃煤粉，并在燃烧器内促进其燃烧，具有内燃型燃烧器的燃烧特性。在炉膛内无明火的条件下它可以轻松点火，真正的不用一滴油启动锅炉，且实现了无油低负荷稳燃。
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图2 等离子燃烧器示意图
3.2 电气系统
等离子发生器电源系统是通过三相全控桥式晶闸管整流电路，将三相交流电源转换成稳定的直流电源以维持等离子电弧稳定的装置。它包括电源柜、隔离变压器两个主要元件。电源柜内配有由六组大功率晶闸管组成的三相全控整流桥、大功率直流调速器6RA70、直流电抗器、交流接触器和控制PLC等。
3.3 冷却水系统
冷却水系统是由冷却水泵、压力表、冷却水箱、管路、换热器及阀门构成的闭式循环系统，其中3台冷却水泵互为备用。其运行原理是基于水冷的方式冷却形成电弧的等离子发生器的阴极和阳极。
3.4 气膜风系统
等离子燃烧器系内燃式燃烧器。它在运行过程中，燃烧器内壁承载较高的负荷，为了在不损坏燃烧器的前提下提高燃烧度，必须配装等离子燃烧器气膜风。气膜风可以从送风机出口处引取，也能够从原二次风箱取。
3.5 控制系统
等离子控制系统的两大组成元件为触摸屏和控制柜。控制柜柜内PLC采用SIEMENS S7-300系列的可编程控制器完成。该CPU模块中的Profibus接口能够连接多个点火控制器，利用网络集中操控点火装置。该系统的操作界面为Digtal公司生产的GP触摸面板，信息显示完整、间接。
3.6 监视系统
在实际工作中，我们可以通过由工业电视、图像火检探头和四画面分割器组成的监控系统来监测炉膛等离子燃烧情况。
4 小结
DLZ-200型等离子点火系统从多年前安装调试到现在无重大事故产生，其安全性和稳定性已在多年的运行实践中得到验证，说明这套设备在火电厂具有较好的应用性。具体来讲，DLZ-200型等离子点火系统的优点主要体现在以下几个方面：
①简单：火电厂实现了单一燃料运行，辅助系统和运行方式都进一步简化。
②安全：取消了炉前燃油系统，燃油可能引发的油泄漏火灾事故也因此避免，安全性有保障。
③经济：应用等离子点火技术，运维成本比燃油点火降低了15%～20%。节省的费用可用于电厂升级改造，经济性自不必再说明。
④高效：等离子体内含有大量加速热化学转换的化学活性的粒子，有助于燃料充分燃烧。
⑤环保：不用一滴油的点火方式只需在点火初期投入电除尘装置，烟尘量大大减少。而且，单一的点火方式有助于节省燃油资源，也省去了油运储成本，有利于优化调整电厂环境。
由于拉弧电流大小不一，使得阴、阳极头损耗不一致，元件的使用时间长短不一，总体来看，阴极一般50h更换一次。鉴于此，为可在启机等关键工序确保等离子点火系统时时可用，必须及时检查调换阴、阳极头。
参考文献：
[1]芦丽君，刘士香，钱颖洁，都淑丽.等离子无油点火技术及现场应用[J].江西电力，2000（04）.36-38.
[2]毛正中.等离子点火技术的应用一例[J].热力发电，2007（02）.
[3]殷立宝，崔振东，余岳溪，温智勇，王力.等离子无油点火技术应用中存在的问题及应对措施[J].热力发电，2007（01）.
[4]田振宇.试述火电厂等离子点火控制系统[J].内蒙古石油化工，2009（14）.
[5]奚晓东，宫晖.等离子点火技术在燃油锅炉上应用的可行性[J].化工装备技术，2003（05）.
作者简介：
杨颖（1975-），女，本科，工程师，2005年内蒙古工业大学毕业，一直从事发电厂热控系统检修维护工作。
安正军（1969-），男，本科，助理工程师，2004年内蒙古工业大学毕业，一直从事发电厂热控系统检修维护工作。
推广等离子体种子处理技术的思考 篇12
一、取得的成效
通过三年的试验示范测试, 平均水稻增产10.5%, 玉米增产13.5%, 大豆增产10.7%。其中处理玉米种子2.5万kg, 播种面积1.8万多亩, 平均亩增产75 kg, 总增产135万kg, 增收近190万元;处理水稻种子3万多kg, 播种面积1万多亩, 平均亩增产60 kg, 总增产60多万kg, 增收近170万元;处理大豆种子0.8万kg, 播种面积0.2万亩, 平均亩增产15.5 kg, 总增产3.1万kg, 增收近12万元。全市总增收370多万元。
二、主要优点
1.种子发芽势、发芽率明显提高。
发芽势和发芽率高这一特点在试验中表现十分明显, 尤其是发芽势更为突出。经处理的种子发芽势平均提高5%～7%, 发芽率平均提高4%以上。陈年种子发芽率提高幅度更大, 比未处理的发芽率提高20%左右。
2.出苗整齐、出苗期提前。
由于经过处理的种子发芽势、发芽率提高, 从而保证了农作物出苗整齐, 试验结果表明比未处理的农作物提前2～3天出苗, 而且出苗整齐。试验表明, 经过处理的水稻出苗整齐、长势旺盛、植株粗壮、颜色深绿、根系发达;未处理的水稻植株矮小, 颜色呈浅绿色而且有些发黄, 根系不发达。水稻在进行插秧作业时, 经过处理的水稻不需缓苗, 或在很短时间内就能立苗, 而未处理的则需要5～7天的缓苗时间。经过处理的玉米提前2～3天出苗, 且苗齐苗壮。
3.根系发达。
等离子体处理的种子根系发达, 根多根壮。处理的水稻插秧时就已生出水根, 次生根比对照高出20%以上, 且生长发育快, 苗粗苗壮, 分蘖早且多, 植株普遍高于对照田, 分蘖数量比未处理的增多3～5个;等离子体处理的玉米主根系比未处理的主根系长12%, 须根数比未处理的多13%;大豆表现是根瘤菌增加10%以上, 根长、须根多。
4.抵御自然灾害能力增强。
一是抗低温冷害。2010年春播期间出现了严重的气温偏低、雨水偏多天气, 许多地方播到地里的玉米、大豆相继出现了“粉种”现象。在这种恶劣的气候下, 经等离子体种子处理机处理的种子, 表现出强劲的抗逆性, 与对照田相比, 处理的玉米、大豆不“粉种”, 出苗早, 长势壮。二是抗旱能力增强。在2011年春严重的干旱条件下, 未处理的种子出苗率大多在70%左右, 出苗率较低;处理的种子在春旱的情况下出苗率达到了85%以上。三是抗倒伏能力增强。2011年夏季风较大, 玉米倒伏现象严重, 经处理的玉米倒伏率较低, 平均倒伏不到5%, 而对照田倒伏超过20%。
5.抗病虫害能力增强。
通过等离子体处理的种子, 病虫害明显减轻, 特别是玉米黑穗病, 往年用药治不了的黑穗病, 2011年几乎就没有了。
6.果实成熟期提前。
等离子体处理后的水稻比对照田提前2～3天成熟, 而且瘪粒少。玉米抽雄比对照田提前3天, 早熟3～7天。
7.果实增多, 增产作用突出。
等离子体处理的玉米表现为籽粒饱满, 棒大棒匀, 秃尖少, 行粒数增多;大豆表现为荚间短、荚多荚密;水稻表现为穗数、粒数增加, 每平方米有效穗增加10%以上。
三、推广建议
1.加强宣传报道, 调动广大农民积极性。
要充分利用广播、电视、现场会、科技之冬、科普大集等活动, 开展电视讲座、新闻报道、现场表演、技术培训、资料宣传等, 调动广大农民应用该项技术的积极性。
2.重视试验对比, 用数字说话。
要多落实示范户, 搞好对比试验, 最好每个村搞1～2块对比田, 并跟踪问效, 适时召开苗期现场会、收获期现场会等, 让广大农民切实看到增产的效果。
3.要引起领导重视。
要把试验效果及时报告给政府领导, 引起领导高度关注, 这是能否在本地区全面迅速推开的关键。
四、结论