CN104548891B - 废气净化装置及使用其净化废气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废气净化装置及使用其净化废气的方法。该废气净化装置包括壳体和等离子净化区，壳体具有废气流入和流出的入口和出口。废气净化装置还包括多级气动过滤净化区和多孔活性炭吸附净化区，多级气动过滤净化区、等离子净化区和多孔活性炭吸附净化区依次设置在壳体内，其中废气从壳体的入口流入，依次经过多级气动过滤净化区、等离子净化区和多孔活性炭吸附净化区，并最终从壳体的出口流出。

Description

废气净化装置及使用其净化废气的方法

技术领域

本发明涉及废气处理领域，尤其涉及，用于净化废气的废气净化装置及使用其净化废气的方法。

背景技术

随着我国工业与航天事业不断发展，对金属、特殊金属的要求越来越高，为了得到金属的特殊性能，我国很早就掌握了金属热处理工艺和渗碳工艺。金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能，但在每个热处理工艺中都存在着废气产生，其中以油烟废气为主，尤其在淬火、回火工艺中更为突出，大量的废气排放不仅造成环境污染，而且严重危害人们的身心健康。

虽然公开号为CN201969474U的中国实用新型专利公开了一种等离子体废气净化装置。但是，鉴于该专利文献仅公开使用等离子体处理废气，故造成对废气的处理效果不够理想。

因此，确有必要提供一种具有更好处理效果和更高效率的用于净化废气的废气净化装置以及使用该装置的净化方法。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

本发明的一个目的是提供用以净化废气的废气净化装置。

根据本发明的一个方面，所述废气净化装置包括：壳体和等离子净化区，所述壳体具有废气流入和流出的入口和出口，其中，废气净化装置还包括多级气动过滤净化区和多孔活性炭吸附净化区，多级气动过滤净化区、等离子净化区和多孔活性炭吸附净化区依次设置在壳体内，其中废气从壳体的入口流入，依次经过多级气动过滤净化区、等离子净化区和多孔活性炭吸附净化区，并最终从壳体的出口流出。

在一个示例中，多级气动过滤净化区包括依次设置的第一级气动过滤净化区，第二级气动过滤净化区和第三级气动过滤净化区。

优选地，第一级气动过滤净化区、第二级气动过滤净化区和第三级气动过滤净化区中的每一个包括至少一个气动净化模块，每一气动净化模块包括一对相对设置的散流板和阻断截流板，散流板通过无规则编制工艺制成并能够打散气流形成紊流，阻断截流板的材料具有大量均匀的孔径和大的比表面积并能够稳定均匀气流，废气中的颗粒在紊流中相互碰撞凝聚成较大的颗粒被阻断截流板过滤和截留。

另外，废气净化装置还包括设置在壳体的入口和多级气动过滤净化区之间的进风导流部件，并且壳体由冷轧板磷化、喷塑制成。

优选地，等离子净化区包括至少一个等离子体净化模块，多孔活性炭吸附净化区包括至少一个多孔活性炭净化模块，

第一级气动过滤净化区、第二级气动过滤净化区、第三级气动过滤净化区、等离子净化区和多孔活性炭吸附净化区为独立的净化模块，并且能够从废气净化装置中单独取出。

进一步地，等离子净化区为低温等离子净化区，每一等离子体净化模块包括沿着在气流流入方向依次设置高压放电区和离子吸附区，其中在高压放电区设置有用于放电的钼丝，且在离子吸附区设置有用于吸附的铝合金静电极板。

进一步地，等离子净化区还包括用于高压绝缘的高压绝缘子和用于控制低温等离子体净化模块的电场的施加的模块式高压电场控制器。

另外地，每一多孔活性炭吸附净化模块为多孔性活性炭吸附材料制成，具有大量的微孔，所述微孔的体积占总体积的90％以上，且微孔的直径为2nm。

本发明的另一目的是提供一种使用上述废气净化装置净化废气的方法。

根据本发明的一个方面，该净化废气的方法包括下列步骤：

(1)使废气从壳体的入口流入，并流至多级气动过滤净化区净化；

(2)经多级气动过滤净化区净化后的废气流至等离子净化区，在等离子净化区中，废气中的污染物被分解、电离和氧化还原，之后废气中的污染物分子被等离子净化区吸附过滤；

(3)使废气流至所述多孔活性炭吸附净化区以净化废气中的剩余的废气物质，净化后的废气从壳体的出口流出。

优选地，在流至多级气动过滤净化区净化的步骤中，使废气依次流经第一级气动过滤净化区、第二级气动过滤净化区和第三级气动过滤净化区，废气三次经过打散-紊流碰撞-过滤截留进行过滤净化。

根据本发明的废气净化装置及使用其净化废气的方法具有以下优点中的至少一个：

(1)该废气净化装置设置有用以净化的五个净化区，每个净化区包括若干个模块。

(2)每组模块为独立的净化单元，缺一不可。

(3)每组模块可以单独取出，这样便于维护。

(4)在废气净化装置净化废气的过程中，废气经过三次散流、紊乱、碰撞和阻断，大量大颗粒油烟废气被过滤。

(5)在DDL等离子净化区中，高压电场使废气物质分子带电、电离、氧化，静压电场把电离分子吸附净化。

(6)剩余小微粒分子被ACF纳米级吸附单元吸附净化。

(7)本发明的废气净化装置净化废气的净化率可高达99％。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的废气净化装置的剖视图；

图2是图1显示的废气净化装置在净化废气时的原理图；

图3是图1显示的废气净化装置中等离子体过滤净化模块在净化废气时的原理图；

图4是使用图1显示的废气净化装置净化废气的方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图1-4，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

参见图1，其示出了根据本发明的废气净化装置100。该废气净化装置100包括：壳体10和等离子净化区30，该壳体10具有废气流入和流出的入口11和出口12。废气净化装置100还包括多级气动过滤净化区20和多孔活性炭吸附净化区40，多级气动过滤净化区20、等离子净化区30和多孔活性炭吸附净化区40依次设置在壳体10内。其中，当废气从壳体10的入口11流入后，其依次经过多级气动过滤净化区20、等离子净化区30和多孔活性炭吸附净化区40，经净化后的气体最终从壳体10的出口12流出。在本发明的一个实施例中，壳体10由冷轧板磷化、喷塑制成。如图所示，壳体10还可以设置多个支座14，便于固定和移动本发明所述的废气净化装置。在此，支座的数量和设置方式本领域技术人员可以根据需要进行设置。

进一步地，多级气动过滤净化区20包括第一级气动过滤净化区21、第二级气动过滤净化区22和第三级气动过滤净化区23。在壳体10的入口11与多级气动过滤净化区20中的第一级气动过滤净化区21之间设置有进风导流部件13，用以引导废气至多级气动过滤净化区20。在此，进风导流部件13的形状和结构布置不限于图1所示。只要能够起到相同的作用，本领域技术人员可以根据需要进行设置。

结合图1和图2所示，第一级气动过滤净化区21包括至少一个气动净化模块25，每一气动净化模块25包括一对相对设置的散流板211和阻断截流板212。散流板211和阻断截流板212的外部及其内部的填料均由不锈钢制成。散流板211由特殊无规则编制工艺制成，内部材料的结构为无规则形状。这样的结构能够打散来自进风导流部件13的废气气流，并使得通过散流板211的废气流向变为无规则流向，形成紊流，进而在散流板211与阻断截流板212之间形成了紊流碰撞区213。在紊流碰撞区213中，废气颗粒在气流中相互碰撞，使得小的废气颗粒凝聚成了较大的废气颗粒。由于阻断截流板212具有丰富均匀的孔径和巨大的比表面积，使得在紊流碰撞区213中形成较大的废气颗粒，充分运用气体运动的物理原理，废气物质在通过阻断截流板212时，可以均匀有效地被过滤截留，得到高效稳定的净化，同时也使得通过阻断截流板212的气流变得稳定匀速。这样使得在第一级气动过滤净化区21和第二级气动过滤净化区22之间形成了稳流区214。在稳流区214中，经过第一气动过滤净化区21净化的废气再次变为稳定的气流。在多级气动过滤净化区20中，第二级气动过滤净化区22和第三级气动过滤净化区23的结构和原理与第一级气动过滤净化区21的结构和原理相同，在此不再赘述。由于这样的相同的结构和原理，使得在第二级气动过滤净化区22与第三级气动过滤净化区23之间和第三级气动过滤净化区23与等离子净化区30之间也形成有稳流区214。

在本发明的实施例中，来自进风导流部件13的废气气流依次流经第一级气动过滤净化区21、第二级气动过滤净化区22和第三级气动过滤净化区23。在此过程中，废气三次经过打散-紊流碰撞-过滤截留的净化处理，使得75％以上的废气颗粒被过滤净化。

结合图1和图2所示，在废气净化装置100中，等离子净化区30包括至少一个等离子体净化模块35。多孔活性炭吸附净化区40包括至少一个多孔活性炭净化模块41。具体地，在本发明的一个实施例中，优选地，第一级气动过滤净化区21、第二级气动过滤净化区22、第三级气动过滤净化区23、等离子净化区30和多孔活性炭吸附净化区40都包括三个模块，并且所有的模块均为独立的净化模块，彼此对应设置。为了获得更好的净化效果，通常期望同时具有这五个净化区(即第一级气动过滤净化区21、第二级气动过滤净化区22、第三级气动过滤净化区23、等离子净化区30和多孔活性炭吸附净化区40)，缺一不可。另外，还优选地，每一个独立的净化模块可以单独取出，这样更便于维护。

具体地，如图1所示，每个净化区都包括三个沿废气净化装置的高度方向对应设置的三个模块。显然，在此图1所示的模块的布置方式仅是一个示例，本发明不限于此。或者说，图1所示的五个净化区不必必须包括相同数量的模块，只要能够净化废气即可。例如，第一级气动过滤净化区可以包括一个单独的气动净化模块，以替代图1所示的三个气动净化模块，而其他各净化区的模块的数量与布置仍如图1所示。当然，其他各净化区内的净化模块的数量和设置方式，可以根据需要进行选择，不限于图1所示的方式。

结合图2和图3所示，在本实施例中，等离子净化区30为低温等离子净化区，每一等离子体净化模块35包括沿着在气流流入方向依次设置的高压放电区31和离子吸附区32。

在等离子体净化模块35中，经多级气动过滤净化区20净化后的废气流入高压放电区31，并在电晕场放电到一定高压时，即高压电场的电压值设置为12kv～16kv时，废气气体被击穿，产生了离子、原子、电子和各种自由基等，即形成高能活性离子。在此过程中，只有电子处于高温状态，而空气中的各种重离子温度很低，因此，在等离子体净化模块35中形成了低温等离子体。在击穿的废气气体中形成的高能活性离子与废气中的污染物产生了一系列的分解、电离和氧化还原反应，使得废气中的污染分子在极短的时间内发生分解，并在离子吸附区32内被吸附净化，这样在废气流中剩余的少量细小废气物质被得到了净化。

在本发明的一个实施例中，等离子净化体模块35采用高压绝缘子(未示出)进行高压绝缘。在高压放电区31中，采用模块式高压电场控制器(未示出)来控制等离子体净化模块35中电场的施加，并采用特制钼丝(未示出)作为放电材料。模块式高压电场控制器具有过载、短路和漏电等安全保护设置，便于安全生产。在本发明的实施例中，施加至等离子体净化模块35的电力可以来自高压电源或其他合适的装置。

具体地，钼丝被经特殊设计后，具有科学的设计结构，可以保证电晕场均匀、稳定、连续和安全地放电。由于铝合金板能够满足强度与硬度的要求，并具有良好的导电、电子负荷性能，因此，在本发明的一个实施例中，离子吸附区32采用铝合金静电极板吸附离子，并且铝合金静电极板采用曲线形叠加设计，这样的结构，可以减小风速，增加气流停留的时间，并增大了吸附面积。

再次参见图2，多孔活性炭吸附净化模块41为活性炭纤维(ACF)纳米级精滤，采用多孔性活性炭吸附材料。活性炭具有比表面积大，吸附速度快，容易再生利用和产生的碳粉少的优点，并且还具有丰富的微孔，微孔的体积占总体积的90％以上，微孔的直径设置为2nm左右。通常，该微孔的直径不受上述示例的限制，即只要能够保证能够净化经等离子体净化模块35处理后的废气中的细小废气物质即可，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。在本示例中为2nm左右。

结合图1，这样使得经等离子净化区30净化后的废气，在流经多孔活性炭吸附净化区40时，废气中的剩余小微粒分子能够在此被彻底地吸附净化。这样，当废气从废气净化装置100的壳体10的出口12流出时，净化率高达99％。在本发明的实施例中，由于多孔性活性炭吸附材料重量轻，这样更有利于多孔活性炭吸附净化模块41的维护和更换。

参见图4，其示出了使用本发明的废气净化装置净化废气的方法的流程。该净化废气的方法包括下列步骤：

(1)使废气从壳体的入口流入，并流至多级气动过滤净化区净化；

(2)经多级气动过滤净化区净化后的废气流至等离子净化区，在等离子净化区中，废气中的污染物被分解、电离和氧化还原，之后废气中的污染物分子被等离子净化区吸附过滤；

(3)使废气流至多孔活性炭吸附净化区以净化废气中的剩余的废气物质，净化后的废气从所述壳体的出口流出。

在本发明的一个示例中，废气在流至多级气动过滤净化区净化时，使废气依次流经多级气动过滤净化区中的第一级气动过滤净化区、第二级气动过滤净化区和第三级气动过滤净化区，废气在多级气动过滤净化区中三次经过打散-紊流碰撞-过滤截留，进行过滤净化。

根据本发明的废气净化装置以及使用其净化废气的方法具有以下优点中的至少一个：

(1)该废气净化装置设置有用以净化的五个净化区，每个净化区包括若干个模块。

(2)每组模块为独立的净化单元，缺一不可。

(3)每组模块可以单独取出，这样便于维护。

(4)在废气净化装置净化废气的过程中，废气经过三次散流、紊乱、碰撞和阻断，大量大颗粒油烟废气被过滤。

(5)在DDL等离子净化区中，高压电场使废气物质分子带电，电离，氧化，静压电场把电离分子吸附净化。

(6)剩余小微粒分子被ACF纳米级吸附单元吸附净化。

(7)本发明的废气净化装置净化废气的净化率可高达99％。

本发明的废气净化装100可以用于食品工业油烟净化、工业机床油雾净化和热处理淬火油烟净化器等。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (8)

1.一种废气净化装置，包括壳体和等离子净化区，所述壳体具有废气流入和流出的入口和出口，其特征在于，

所述废气净化装置还包括多级气动过滤净化区和多孔活性炭吸附净化区，所述多级气动过滤净化区、等离子净化区和多孔活性炭吸附净化区依次设置在所述壳体内，其中所述废气从所述壳体的入口流入，依次经过多级气动过滤净化区、所述等离子净化区和多孔活性炭吸附净化区，并最终从所述壳体的出口流出；

所述多级气动过滤净化区包括依次设置的第一级气动过滤净化区、第二级气动过滤净化区和第三级气动过滤净化区；

所述第一级气动过滤净化区、第二级气动过滤净化区和第三级气动过滤净化区中的每一个包括至少一个气动净化模块，每一所述气动净化模块包括一对相对设置的散流板和阻断截流板，所述散流板通过无规则编制工艺制成并能够打散气流形成紊流，所述阻断截流板的材料具有大量均匀的孔径和大的比表面积并能够稳定均匀气流，废气中的颗粒在紊流中相互碰撞凝聚成较大的颗粒被阻断截流板过滤和截留。

2.根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，所述废气净化装置还包括设置在壳体的入口和多级气动过滤净化区之间的进风导流部件，并且所述壳体由冷轧板磷化、喷塑制成。

3.根据权利要求1所述的废气净化装置，其特征在于，

其中所述等离子净化区包括至少一个等离子体净化模块，所述多孔活性炭吸附净化区包括至少一个多孔活性炭净化模块，所述第一级气动过滤净化区、第二级气动过滤净化区、第三级气动过滤净化区、等离子净化区和多孔活性炭吸附净化区中的所有模块为独立的净化模块，彼此对应设置，并且能够从废气净化装置中单独取出。

4.根据权利要求3所述的废气净化装置，其特征在于，

所述等离子净化区为低温等离子净化区，每一所述等离子体净化模块包括沿着在气流流入方向依次设置高压放电区和离子吸附区，其中在所述高压放电区设置有用于放电的钼丝，且在所述离子吸附区设置有用于吸附的铝合金静电极板。

5.根据权利要求4所述的废气净化装置，其特征在于，所述等离子体净化模块还包括用于高压绝缘的高压绝缘子和用于控制等离子体净化模块的电场的施加的模块式高压电场控制器。

6.根据权利要求3所述的废气净化装置，其特征在于，每一所述多孔活性炭吸附净化模块由多孔性活性炭吸附材料制成，具有大量的微孔，所述微孔的体积占总体积的90％以上，且所述微孔的直径为2nm。

7.一种使用权利要求1-6中任一项所述的废气净化装置净化废气的方法，所述净化废气的方法包括下列步骤：

(1)使废气从所述壳体的入口流入，并流至所述多级气动过滤净化区净化；

(2)经所述多级气动过滤净化区净化后的废气流至所述等离子净化区，在所述等离子净化区中，废气中的污染物被分解、电离和氧化还原，之后废气中的污染物分子被所述等离子净化区吸附过滤；

(3)使废气流至所述多孔活性炭吸附净化区以净化废气中的剩余的废气物质，净化后的废气从所述壳体的出口流出。

8.根据权利要求7所述的净化废气的方法，其特征在于，在流至所述多级气动过滤净化区净化的步骤中，使废气依次流经第一级气动过滤净化区、第二级气动过滤净化区和第三级气动过滤净化区，所述废气三次经过打散-紊流碰撞-过滤截留进行过滤净化。