CN102553409A

CN102553409A - 一种耦合式介质阻挡放电等离子体处理有机异味废气的装置

Info

Publication number: CN102553409A
Application number: CN2012100559327A
Authority: CN
Inventors: 李瑞莲
Original assignee: SHANDONG PALLET ENVIRONMENT PROTECTION ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: Shuimu Qingyan Ecological Environmental Protection Shandong Co ltd
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: CN102553409B

Abstract

一种耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，属于有机异味废气处理工艺技术领域，包括上进风分配管、上出风收集管、下进风分配管、下出风收集管、上放电管进风口、上放电管出风口、下放电管进风口、下放电管出风口、支架、底座以及放电管，放电管冲洗系统以及耦合于上出风收集管和下出风收集管内的喷淋系统。该耦合式介质阻挡放电等离子体结构紧凑，异味污染处理效果好，能效高，可广泛应用于含苯系物、醛类、醇类、二硫化碳、有机胺等异味物质的废气治理。

Description

一种耦合式介质阻挡放电等离子体处理有机异味废气的装置

技术领域

本发明属于有机异味废气处理工艺技术领域，是一种由介质阻挡放电等离子体和喷淋洗涤法两种方法组合在一个装置内，实现协同处理有机异味废气的工艺技术。

背景技术

异味作为环境公害已成为居民投诉和关注的热点，其来源广泛，如石油化工、制药、化纤、皮革等行业。异味物质种类繁多，迄今为止，凭人的嗅觉即能感受到的异味物质有4000多种，其中对人体危害较大的多为有机污染物。为提高居民生活环境质量，解决异味气体的扰民问题，对有机异味污染净化处理已成为目前亟待解决的环境问题之一。

介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)作为常压条件下产生低温(非平衡态)等离子体的一种可靠、经济的方法，被广泛应用于臭氧合成、真空紫外光源、材料表面处理和环境保护等领域。已有研究表明，DBD技术可用于处理多种气态污染物，如可挥发性有机物VOCs、苯系物(如苯、二甲苯)、全氟碳(如C₂F₆)、碳卤烃化合物(如CF₂ClBr、CFC)、二恶英类物质等。近年来，DBD技术在恶臭污染物降解方面的相关研究备受关注，也因其兼有辉光放电的大空间均匀放电和电晕放电高气压运行的特点，使其成为具有工业应用前景的恶臭污染控制有效技术。

本项目申请单位采用套管式介质阻挡放电形式产生等离子体降解有机异味污染物进行了研究，且已申请了相关专利(①组合式介质阻挡放电等离子体反应装置ZL 201020575538.2；②等离子体处理工业废气装置ZL 201020527649.6)，并将DBD技术成功应用于多个项目的有机异味废气治理，在业内受到关注。

但进一步的研究和应用发现，单纯的介质阻挡放电(DBD)等离子体形式存在放电管壁结焦和尾气二次污染问题。

放电管壁结焦，影响DBD等离子体的正常放电，极易出现局部放电，从而影响异味污染物处理效率。因此，如何避免沉积物质影响装置放电，是DBD等离子体在工业化应用过程中非常重要的环节。

经DBD等离子体处理后的尾气中，含有有机物被分解后的二次产物，多为小分子有机酸、有机醇类和气溶胶类物质，该类物质若不经深度处理，也会污染周边环境，引起二次环境污染。另外，气溶胶类物质也会沉积在出风管道壁上，该气溶胶沉积物多为易燃物质，也极易引起污染和安全问题。由于这类二次产物多属可溶物质，因此，通常需要配套后续洗涤塔进行处理，从而额外增加洗涤处理设备。对气溶胶沉积物，通常手工清理，操作极为不便。

发明内容

针对以上两个问题，本发明提供一种适应性更加广泛和净化效果更好的介质阻挡放电等离子体组合装置，通过放电管冲洗系统消除影响稳定放电的沉积物问题，并通过出风收集管内的喷淋系统对废气进行深度净化，消除二次污染问题，同时通过即时喷淋洗涤，也避免了气溶胶类物质沉积在出风收集管中，消除了安全隐患，实现DBD等离子体的规模化工业应用。

本发明的具体实施方案如下：

一种耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其特征在于，包括上进风分配管、上出风收集管、下进风分配管、下出风收集管、上放电管进风口、上放电管出风口、下放电管进风口、下放电管出风口、支架、底座以及放电管，放电管冲洗系统以及耦合于上出风收集管和下出风收集管内的喷淋系统。气体分两路进入处理系统，一路经由上进风分配管、上放电管进风口、放电管、上放电管出风口和上出风收集管，另一路经由下进风分配管、下放电管进风口、放电管、下放电管出风口和下出风收集管。

所述放电管冲洗系统包括上冲洗水管和下冲洗水管，在上、下冲洗水管开出水孔，上冲洗水管中的冲洗液体通过上放电管进风口进入放电管，对放电管壁上的沉积物冲洗过后，冲洗后液体经由上放电管出风口排入上出风收集管；下冲洗水管中的冲洗液体通过下放电管进风口进入放电管，对放电管壁上的沉积物冲洗过后，冲洗后液体经由下放电管出风口排入下出风收集管。排入上、下出风收集管中的冲洗液经由排液管的冲洗液体出口排出，冲洗液排至污水处理系统进行处理。

其中，上冲洗水管上的出水孔数量与上放电管进风口数量一一对应，下冲洗水管上的出水孔数量与下放电管进风口数量一一对应。上、下冲洗水管上的出水孔可连接喷嘴。

其中，冲洗液体采用水或碱液，冲洗强度为每根放电管不小于100ml/次。冲洗液体中还可以加有助剂，助剂为碱、酸或表面活性剂。

所述喷淋系统包括上喷淋管、下喷淋管以及喷嘴，上、下喷淋管分别置于上出风收集管和下出风收集管内，喷淋水分两路分别经由上、下喷淋管进入，喷淋液由喷嘴喷出。喷淋液经由喷淋液排放管排出，排至污水处理系统进行处理。

喷嘴出口压力不小于0.1MPa，喷嘴随放电管出风口间隔排布，喷角不小于120°。

其中喷淋液可以采用酸、碱液或氧化剂溶液，喷淋时的液气比不小于0.5L/m³。

使用时，废气从上、下进风分配管进入，经由上、下放电管后，最终经上、下出风收集管排出。

该有机异味处理装置，通过在线放电管冲洗系统，可适时根据需要开启冲洗系统，对沉积在放电管壁上的沉积物进行冲洗，经过产物分析表明，该类沉积物多为异味物质分解后的碎片聚合物或氧化物，多易被水冲洗掉。另外，还可根据沉积物的成分不同，选择添加了助剂的冲洗液，助剂可选用碱、酸或表面活性剂等。

在出风收集管中装配喷淋洗涤系统，无需额外配套洗涤塔，在一个DBD反应装置内即可实现尾气的深度处理，节省了设备投资费用。根据尾气成分，可选择碱性、酸性或氧化性洗涤液来强化洗涤效果，消除二次污染。另外，通过即时喷淋洗涤，也避免了气溶胶类物质沉积在出风收集管中，消除了安全隐患。

该耦合式介质阻挡放电等离子体耦合喷淋洗涤法装置可根据异味废气的处理风量、污染物浓度，调整放电管冲洗频率和风筒洗涤液喷淋强度，以达到最佳的污染物去除效果和运行能耗。

这种耦合式DBD等离子体反应系统同单纯DBD等离子体相比，不仅消除了影响放电管正常放电的沉积物，还减少了喷淋洗涤塔投资，使得设备结构紧凑、占地面积小，管理方便，系统风阻大大降低，气体通量增大，整体动力消耗降低。同时，该耦合式DBD等离子体因其具有灵活的参数调整空间，适用范围更为广泛。

该耦合式介质阻挡放电等离子体系统异味污染处理效果好，能效高，可广泛应用于含苯系物、醛类、醇类、二硫化碳、有机胺等异味物质的废气治理，其推广和应用前景广阔。

具体实施时，对于本发明所列各尺寸及参数，并不限于实施例所列尺寸，对于本专业的技术人员而言，可根据实际情况加以确定，但不论其如何取值，均被认为涵盖在本发明之列。

附图说明

图1为放电管冲洗系统图：(a)正视图，(b)侧视图。

图2为放电管出风收集管内的喷淋系统图：(a)正视图，(b)侧视图。

图1和图2中，1-上进风分配管；2-上出风收集管；3-下进风分配管；4-下出风收集管；5-上放电管进风口；6-上放电管出风口；7-下放电管进风口；8-下放电管出风口；9-上冲洗水管；10-下冲洗水管；11-支架；12-底座；13-放电管，14-上喷淋管，15-下喷淋管，16-喷嘴；A-放电管冲洗水入口，B-放电管冲洗水出口，A′-喷淋水入口，B′-喷淋水出口，C-进风口，D-出风口，E-球阀。

图3为实施工艺流程图。其中，1-放电管冲洗液，2-收集筒喷淋液，3-冲洗泵，4-喷淋泵，5-耦合式DBD等离子体反应器，6-除水器，7-引风机，a-含甲苯气体(850mg/m³)，b-冲洗水和喷淋液排至污水处理站，c-排至污水处理站，d-采样分析，e-烟筒外排。

具体实施方式

实施例选择代表性有机污染物甲苯作为处理对象，以说明套管式DBD等离子体耦合放电管冲洗系统和出风收集管喷淋系统后的的实施方式及处理效果。

在引风机的作用下，浓度为850mg/m³的含甲苯有机异味气体进入耦合式介质阻挡放电等离子体反应装置，经过等离子体反应器处理后的气体经除水器除水后由烟囱排出，在引风机的出口1m处采样分析，为了保证采样的准确性，每次采样的位置固定，且在反应器稳定运行30min后再开始采样。

耦合式DBD等离子体反应器：1台，处理能力3000m³/h。

放电管装配数量96根。

放电管冲洗液采用1％碱液。

喷淋系统采用H₂SO₄/H₂O₂混合液，其中H₂SO₄含量0.5％，H₂O₂含量2％。喷淋量3m³/h，循环使用。

除水器采用钩形折流板，入口速度7m/s。

引风机：玻璃钢离心引风机，苏州顶裕节能设备有限公司，功率5.5kW，风量4000m³/h。

异味气体在反应系统中的流向：含甲苯异味气体分两路分别进入上、下进风分配管，然后再分别流经96根放电管，气体在放电管内反应后，排至上、下出风收集管，气体再经过除水器、引风机、烟囱排出。

甲苯的采样及测定方法采用国家标准环境空气《苯系物的测定活性炭吸附-二硫化碳解吸-气相色谱法》(HJ 584-2010)测定。

为考察耦合式DBD等离子体处理异味废气的效果，本专利在实施过程中，采用非耦合式DBD等离子体装置作对比试验，对比试验中反应器的进风量和输入功率均相同。

实施效果：

在管道内风速为6m/s，甲苯浓度850mg/m³，外施电压12000V，耦合式DBD等离子体对甲苯的去除率为98％以上，比非耦合式DBD等离子体提高了35％以上。

连续运行24小时后，非耦合式反应装置沉积物累积在放电管壁上，严重影响了放电效果，甲苯去除率也由原来的60％左右降至30％左右。而耦合式反应装置在线冲洗2次，放电效果未有明显影响，甲苯去除率波动不明显。设备连续运行1周，出风收集管内未见有明显沉积物出现。

Claims

1.一种耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其特征在于，包括上进风分配管、上出风收集管、下进风分配管、下出风收集管、上放电管进风口、上放电管出风口、下放电管进风口、下放电管出风口、支架、底座以及放电管，放电管冲洗系统以及耦合于上出风收集管和下出风收集管内的喷淋系统；气体分两路进入处理系统，一路经由上进风分配管、上放电管进风口、放电管、上放电管出风口和上出风收集管，另一路经由下进风分配管、下放电管进风口、放电管、下放电管出风口和下出风收集管。

2.如权利要求1所述的耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其特征在于所述放电管冲洗系统包括上冲洗水管和下冲洗水管，在上、下冲洗水管开出水孔，上冲洗水管中的冲洗液体通过上放电管进风口进入放电管，对放电管壁上的沉积物冲洗过后，冲洗后液体经由上放电管出风口排入上出风收集管；下冲洗水管中的冲洗液体通过下放电管进风口进入放电管，对放电管壁上的沉积物冲洗过后，冲洗后液体经由下放电管出风口排入下出风收集管。排入上、下出风收集管中的冲洗液经由排液管的冲洗液体出口排出，冲洗液排至污水处理系统进行处理。

3.如权利要求2所述的耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其特征在于上冲洗水管上的出水孔数量与上放电管进风口数量一一对应，下冲洗水管上的出水孔数量与下放电管进风口数量一对应。

4.如权利要求2或3所述的耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其中上、下冲洗水管上的出水孔可连接喷嘴。

5.如权利要求1所述的耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其特征在于所述喷淋系统包括上喷淋管、下喷淋管以及喷嘴，上、下喷淋管分别置于上出风收集管和下出风收集管内，喷淋水分两路分别经由上、下喷淋管进入，喷淋液由喷嘴喷出；喷淋液经由喷淋液排放管排出，排至污水处理系统进行处理。

6.如权利要求5所述的耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其中喷嘴出口压力不小于0.1MPa，喷嘴随放电管出风口间隔排布，喷角不小于120°。

7.如权利要求1所述的有机异味处理装置处理废气的方法，其特征在于废气从上、下进风分配管进入，经由上、下放电管后，最终经上、下出风收集管排出。

8.如权利要求2所述的耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其特征在于冲洗液体采用水或碱液，冲洗强度为每根放电管不小于100ml/次。

9.如权利要求2所述的耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其特征在于冲洗液体中还可加有助剂，助剂为碱、酸或表面活性剂。

10.如权利要求5所述的耦合式介质阻挡放电等离子体有机异味处理装置，其特征在于喷淋液采用酸、碱液或氧化剂溶液，喷淋时的液气比不小于0.5L/m³。