CN103143245A - 百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置 - Google Patents

Abstract

一种百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，包括等离子壳体，其内腔至少一个横截面内安装若干等离子体发生器，同一横截面各等离子体发生器间沿外缘连接且填满横截面，等离子体发生器垂直壳体进气口，等离子体发生器包括绝缘基座，基座前、后面分别连接气流均布栅，基座内腔左、右板之间由上至下垂直连接若干一端封闭的绝缘介质管，绝缘介质管均设在基座同一横截面内，相邻绝缘介质管封闭端呈左、右交替设置，各绝缘介质管内分别紧配合电极，各电极一端与电极线连接，位于基座左、右侧的电极线分别与高压交流电源高压端、接地端连接。本发明可获得较高气体处理流量，同时能维持高密度大面积等离子体，使放电处于稳定状态，提高处理效率，降低能耗。

Description

百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置

技术领域

本发明涉及一种废气的净化装置，具体涉及一种百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置。

背景技术

随着经济的发展，随之而来的是工业生产等领域产生的有毒有害气态污染(如H₂S、SO₂、NOx、VOCs等)问题也日益严重。

低温等离子技术是近年来气态污染物治理领的热点技术。等离子体技术具有处理流程短、效率高、能耗低、二次污染少、适用范围广等特点，被认为是一种极具前途的环境污染深度净化技术。等离子体是电子、正负离子、激发态原子、原子以及自由基的混合状态。等离子体的状态主要取决于它的化学成分、粒子密度和粒子温度等物理化学参量，其中粒子的密度和温度是等离子体的两个最基本的参量。在等离子体环境中，各种化学反应都是在高激发态下进行的，比通常的化学反应所产生的活性粒子种类更多、活性更强、更易于和废气中的污染物发生反应，在较短时间内使得污染物分子分解，从而达到降解污染物的目的。等离子体放电形式可以分为电晕放电、辉光放电、介质阻挡放电和电弧放电。电弧的高温、以及电极损耗难以在污染气体中获得应用。实现大气压下的辉光形式的均匀稳定放电十分困难。低气压条件下可以产生稳定的辉光放电。辉光放电又可以分为直流辉光放电、射频辉光放电和微波放电，由于需要真空系统，并不适合于大气压下的气体净化处理。介质阻挡放电具有电流密度大、电子密度高和可在常压下产生稳定等离子体的特点，使其在工业污染气体的处理中具有良好的应用前景。

介质阻挡放电可以在电极间加入单介质层或双介质层来形成。平行板式或同轴式介质阻挡放电装置在气体处理中已经获得应用。在实用中有这样的问题，为了获得较高的气体处理流量，必须加大电极间距。特别对于同轴式的放电器，需要加大外电极的外径，由于外电极曲率变大及电极间距增大，使得击穿电压增大，即使将双介质改为单介质，也可能使得放电处于不稳定状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其可以获得较高的气体处理流量，同时能够维持高密度大面积的等离子体，使放电处于稳定状态，提高处理效率，降低能耗。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其中包括等离子壳体，所述等离子壳体上设有进、出气口，位于进、出气口之间的等离子壳体内腔至少一个横截面内安装有若干个等离子体发生器，位于同一横截面的各等离子体发生器之间沿外缘相互连接且填满该横截面，所述等离子体发生器垂直于等离子壳体的进气口，所述等离子体发生器包括矩形框架基座，所述基座由绝缘材料制成，所述基座的前、后面分别连接气流均布栅，所述气流均布栅上均布有栅孔，所述基座的内腔左、右板之间由上至下垂直连接有若干个一端封闭的绝缘介质管，所述绝缘介质管均匀间隔的设置在基座的同一横截面内，相邻绝缘介质管的封闭端呈左、右交替设置，各所述绝缘介质管内分别紧配合有电极，各所述电极的一端伸出绝缘介质管和基座后分别与电极线一连接，位于基座左侧的电极线一分别与高压交流电源的高压端或接地端连接，位于基座右侧的电极线一分别与高压交流电源的接地端或高压端连接。

本发明百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其中各电极的一端连接的电极线一由两个导电夹块和两根电极线二代替，两个所述导电夹块分别连接于基座的左、右板外侧面，各所述电极的一端伸出绝缘介质管和基座后分别与其中一个导电夹块连接，两个所述导电夹块上分别连接一个电极线二，两个电极线二分别与高压交流电源的高压端和接地端连接。

本发明百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其中所述绝缘介质管由石英玻璃制成，所述绝缘介质管的一端通过灌注的绝缘胶形成封闭端。

本发明百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其中所述等离子壳体为长方体箱式结构，其左、右两端分别设有变径的所述进、出气口，所述基座由绝缘材料制成的上、下、左、右板通过固定螺钉连接而成，相邻等离子体发生器的基座之间及相邻的基座与等离子壳体之间分别通过C型槽钢和固定螺钉连接在一起。

本发明百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其中所述等离子壳体上设有检修孔。

采用上述方案后，本发明百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置通过等离子壳体的进气口与废气接通，废气全部通过等离子壳体内腔的各等离子体发生器，由于等离子体发生器的左、右侧电极连接的电极线一分别与高压交流电源的高压端、接地端连接，接通高压交流电源，废气经气流均布栅均匀进入高压放电区，在相邻绝缘介质管间隙之间产生大量富含高能电子、离子、中性粒子或活性粒子团的稳定的等离子体，当气体污染物通过该等离子体区时，与污染气体发生激发、离解、电离等一系列反应，从而达到降解污染气体的目的，可以获得较高的气体处理流量，同时能够维持高密度大面积的等离子体，使放电处于稳定状态，提高处理效率，降低能耗。

本发明的进一步有益效果是：在基座的左、右板外侧面分别连接导电夹块，使各电极的一端分别与其中一个导电夹块连接，在两个导电夹块上分别连接电极线二，使两个电极线二与高压交流电源的高压端和接地端连接，这样设计结构简单，减少电极线，方便电连接和等离子体发生器的安装。

本发明的进一步有益效果是：将绝缘介质管设计为由石英玻璃制成，这样设计的绝缘介质管电绝缘性能良好，且耐高温，使用寿命长，在绝缘介质管一端通过灌注的绝缘胶形成封闭端，便于加工。

本发明的进一步有益效果是：将等离子壳体设计为长方体箱式结构，将基座设计为由绝缘材料制成的上、下、左、右板通过固定螺钉连接而成，并且相邻等离子体发生器的基座之间及相邻的基座与等离子壳体之间分别通过C型槽钢和固定螺钉连接在一起，这样设计的结构简单，安装方便。

本发明的进一步有益效果是：在等离子壳体上设检修孔，是为了方便检修等离子壳体内腔的等离子体发生器。

附图说明

图1是本发明百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置的外形结构图；

图2是本发明的等离子壳体内腔同一横截面内均布的等离子体发生器的主视剖视图；

图3是本发明的等离子壳体内腔同一横截面内均布的等离子体发生器的俯视图；

图4是图2的A-A向剖视图；

图5是本发明的单个等离子体发生器去掉基座左板的左视图；

图6是图5的B-B向剖视图；

图7是图6的局部C放大图。

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步的说明；

具体实施方式

如图1所示，本发明百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，包括等离子壳体1。等离子壳体1为长方体箱式结构。其左、右两端分别加工有变径的进气口18和出气口19，其上表面加工有检修孔17。结合图2至图4所示，等离子壳体1内腔的同一个横截面内安装有4×4个等离子体发生器2。即横向排列4个等离子体发生器2，纵向排列4个等离子体发生器2。各等离子体发生器2之间沿外缘相互连接且填满该横截面。等离子体发生器2垂直于等离子壳体1的进气口18。结合图5至图7所示，单个等离子体发生器2包括矩形框架基座3。基座3由绝缘材料制成的上板11、下板12、左板13和右板14通过固定螺钉连接而成，其尺寸为30cm×30cm。相邻等离子体发生器2的基座3之间及相邻的基座3与等离子壳体1之间分别通过C型槽钢15和固定螺钉16连接在一起。单个基座3的前、后面分别通过固定螺钉连接气流均布栅4。气流均布栅4上均布有栅孔5。基座3的内腔左、右板之间由上至下垂直连接有若干个一端封闭的石英玻璃管6。石英玻璃管6的一端通过灌注的绝缘胶10形成封闭端。石英玻璃管6均匀间隔的设置在基座3的同一横截面内。相邻石英玻璃管6的封闭端呈左、右交替设置。石英玻璃管6的管壁厚1mm。相邻两个石英玻璃管6之间的间隙为5mm。各石英玻璃管6内分别紧配合有电极7。电极7的外径为2mm。基座3的左、右板外侧面分别通过固定螺钉连接导电夹块9。各电极7的一端伸出绝缘介质管6和基座3后与其中一个导电夹块9连接，两个导电夹块9上分别连接一个电极线二8，两个电极线二8分别与高压交流电源的高压端、接地端连接。

使用时，将废气与等离子壳体1的进气口18接通，将两根电极线二8与高压交流电源的高压端、接地端连接好，废气通过气流均布栅全部进入各等离子体发生器2的高压放电区，由于高压交流电的激发在相邻石英玻璃管6的间隙之间产生大量富含高能电子、离子、中性粒子或活性粒子团的稳定的等离子体，当废气通过该等离子体区时，等离子体与废气发生激发、离解、电离等一系列反应，其具体过程：

(1)在等离子体产生区，在高能粒子的作用下，可以产生强氧化性自由基如O、OH等；

(2)若污染废气中的有机分子受到高能粒子碰撞而激发，可能使得分子键获得外部能量而断裂，从而形成小原子或分子；

(3)经过一系列反应，活性自由基与小基团、激发态的原子、有机物分子等之间相互作用，其最终产物为CO、CO2、H2O等。

经过处理的废气经等离子壳体1的出气口20排出，上述废气经净化后，按照国标GB/T14678-1993气相色谱法采样测定排出的甲硫醇(CH₄S)量，检测结果按恶臭污染物排放标准GB 14554-93。

实施效果如下表所示：

以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其特征在于：包括等离子壳体(1)，所述等离子壳体(1)上设有进、出气口(18，19)，位于进、出气口(18，19)之间的等离子壳体(1)内腔至少一个横截面内安装有若干个等离子体发生器(2)，位于同一横截面的各等离子体发生器(2)之间沿外缘相互连接且填满该横截面，所述等离子体发生器(2)垂直于等离子壳体(1)的进气口(18)，所述等离子体发生器(2)包括矩形框架基座(3)，所述基座(3)由绝缘材料制成，所述基座(3)的前、后面分别连接气流均布栅(4)，所述气流均布栅(4)上均布有栅孔(5)，所述基座(3)的内腔左、右板之间由上至下垂直连接有若干个一端封闭的绝缘介质管(6)，所述绝缘介质管(6)均匀间隔的设置在基座(3)的同一横截面内，相邻绝缘介质管(6)的封闭端呈左、右交替设置，各所述绝缘介质管(6)内分别紧配合有电极(7)，各所述电极(7)的一端伸出绝缘介质管(6)和基座(3)后分别与电极线一连接，位于基座(3)左侧的电极线一分别与高压交流电源的高压端或接地端连接，位于基座(3)右侧的电极线一分别与高压交流电源的接地端或高压端连接。

2.如权利要求1所述的百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其特征在于：各电极(7)的一端连接的电极线一由两个导电夹块和两根电极线二(8)代替，两个所述导电夹块(9)分别连接于基座(3)的左、右板外侧面，各所述电极(7)的一端伸出绝缘介质管(6)和基座(3)后分别与其中一个导电夹块(9)连接，两个所述导电夹块(9)上分别连接一个电极线二(8)，两个电极线二(8)分别与高压交流电源的高压端和接地端连接。

3.如权利要求1或2所述的百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其特征在于：所述绝缘介质管(6)由石英玻璃制成，所述绝缘介质管(6)的一端通过灌注的绝缘胶(10)形成封闭端。

4.如权利要求3所述的百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其特征在于：所述等离子壳体(1)为长方体箱式结构，其左、右两端分别设有变径的所述进、出气口(18，19)，所述基座(3)由绝缘材料制成的上、下、左、右板(11，12，13，14)通过固定螺钉连接而成，相邻等离子体发生器(2)的基座(3)之间及相邻的基座(3)与等离子壳体(1)之间分别通过C型槽钢(15)和固定螺钉(16)连接在一起。

5.如权利要求4所述的百叶窗式大面积冷等离子体废气处理装置，其特征在于：所述等离子壳体(1)上设有检修孔(17)。

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