CN105013301A - 管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种净化效果好、净化效率高的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，包括：壳体内设置有圆环状的绝缘介质板，导电棒位于绝缘介质板的中间，绝缘介质板与壳体之间设置有导电管，导电管与壳体之间形成密闭的进气腔室，绝缘介质板上径向开设有若干通孔，每个通孔内均设置有一根导电毛细管，每根导电毛细管里端的管口均位于对应的通孔的孔口之内，每根导电毛细管外端的管口均固定在导电管上、且均与进气腔室相连通，导电管与导电毛细管电连通，壳体上至少设置有一个与进气腔室相连通的空气进口，每个空气进口上均连接有气源，导电棒与导电管分别与高压交流电源的两极电连接后，导电毛细管向壳体内喷射出的空气中含有等离子体。

Description

管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置

技术领域

本发明涉及介质阻挡放电等离子体废气处理装置，尤其涉及到管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置。

背景技术

随着经济的快速发展，石油、制药、油漆、印刷和涂料等众多行业都在飞速发展，而上述各行业产生的有机废气也在不断增多。有机废气是指含有有机污染物的空气。有机废气排放至大气中会给环境带来严重的污染，从而对人们的健康带来严重的危害。国家环保部在“十二五”规划中已经明确指出，要加强挥发性有机污染物和有毒废气的控制。

介质阻挡放电等离子体废气处理技术是全球新兴的、可行性强、处理效率高、经济可靠的一种废气处理技术。介质阻挡放电等离子体废气处理技术主要采用管式介质结构。传统的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置的结构包括：圆筒状的壳体，壳体的一端为进气端，壳体的另一端为排气端，壳体内设置有一根柱状的导电棒，导电棒沿壳体的纵向设置，导电棒被包裹在绝缘介质筒——通常为玻璃管内，导电棒与壳体分别与电源的两极电连接。有机废气从壳体的进气端进入至壳体内，导电棒与壳体之间的气体在高电压的作用下会发生介质阻挡放电而产生等离子体， 等离子体中富含高能电子、离子、自由基和激发态分子等，等离子体会与废气中的有机污染物快速发生反应，从而达到降解有机污染物而净化有机废气的目的。净化后的空气从壳体的排气端排出。

传统的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置存在以下缺陷：一、绝缘介质筒为玻璃管，玻璃管外壁上粘附了污染物质后很难清洗，并且粘附了污染物的玻璃管会因散热不均而引起玻璃管的热膨胀不均匀，从而容易造成玻璃管炸裂；二、等离子体处理区相对较小，等离子体的量有限，从而导致有机废气的净化效果并不理想，净化效率低下。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：提供一种净化效果好、净化效率高、安全性高的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，包括：绝缘材质的壳体，壳体的一端为进气端，壳体的另一端为排气端，壳体内设置有一根柱状的导电棒，导电棒沿壳体的纵向设置，导电棒被包裹在第一绝缘介质层内，壳体内设置有圆环状的绝缘介质板，导电棒位于绝缘介质板的中间，绝缘介质板与壳体之间设置有导电管，导电管与壳体之间形成密闭的进气腔室，绝缘介质板上开设有若干通孔，每个通孔均沿绝缘介质板的径向设置，每个通孔内均设置有一根导电毛细管，每根导电毛细管里端的管口均位于对应的通孔的孔口之内，每根导电毛细管外端的管口均固定在导电管上、且均通过导电管与进气腔室相连通，导电管与导电毛细管相互电连通，壳体上至少设置有一个空气进口，每个空气进口均与进气腔室相连通，每个空气进口上均连接有气源，气源中的压缩空气从空气进口进入至进气腔室后、再从导电毛细管中喷射至壳体内，当导电棒与导电管分别与高压交流电源的两极电连接后，导电毛细管向壳体内喷射出的空气中含有等离子体。

进一步地，前述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其中，所述的导电管与高压交流电源的高压端电连接，导电棒与高压交流电源的接地端电连接。

进一步地，前述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其中，所述的气源为空气压缩机，每个空气进口与一个空气压缩机相连通，空气压缩机通过空气进口不断将空气压缩进入至进气腔室中。

进一步地，前述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其中，通孔在绝缘介质板上均匀布置。

进一步地，前述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其中，壳体上设置有两个空气进口，两个空气进口分别位于壳体的顶部和底部，两个空气进口在壳体纵向的位置相互错开。

进一步地，前述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其中，壳体的进气端连接有锥形筒体，锥形筒体的小口端形成进气口，锥形筒体的大口端与壳体的进气端相连接。

进一步地，前述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其中，所述的第一绝缘介质层、绝缘介质板、壳体的材质均为聚四氟乙烯或陶瓷。

进一步地，前述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其中，导电棒、壳体、绝缘介质板均同轴心。

进一步地，前述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其中，导电管的两端分别包覆有绝缘板，所述的绝缘板为聚四氟乙烯板或陶瓷板。

本发明的优点是：一、壳体上设置了空气进口，压缩空气从空气进口进入至进气腔室内后、再从导电毛细管中喷射至壳体内，当导电棒与导电管分别与高压交流电源的两极电连接后，导电毛细管向壳体内喷射出的空气中含有等离子体，这就不仅为有机废气的净化提供了充足的等离子体、而且使得等离子体与有机废气能进行充分混合，从而大大提高了有机废气的净化效果和净化效率；二、等离子体中高能电子的能量可达到2～20eV，高能电子能使有机污染物分子的化学键彻底地断裂而形成小碎片基团或原子，小碎片基团或原子更容易被自由基、离解原子、激发态分子等活性粒子降解，从而极大地提高了有机废气的净化效果和净化效率；三、有机废气的处理区大大增加，更进一步提高了有机废气的进化效果和净化效率。

附图说明

图1是本发明所述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置的内部结构示意图。

图2是图1左视方向的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2所示，管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，包括：圆筒状、绝缘材质的壳体1，壳体1的一端为进气端11，为了减缓进入壳体1内的有机废气的流速，壳体1的进气端11连接有锥形筒体8，锥形筒体8的小口端形成进气口81，锥形筒体8的大口端与壳体的进气端11相连接。壳体1的另一端为排气端12。壳体1内设置有一根柱状的导电棒2，导电棒2沿壳体1的纵向设置，导电棒2被包裹在第一绝缘介质层3内，第一绝缘介质层3为采用聚四氟乙烯材质或陶瓷材质制成的筒体，采用聚四氟乙烯材质和陶瓷材质的目的在于：避免因热膨胀不均匀而导致炸裂的事故发生，提高废气处理装置的安全性，本实施例中第一绝缘介质层3优选采用聚四氟乙烯材质制成的筒体，这样还更有利于清洗。壳体1内设置有圆环状的绝缘介质板4，导电棒2位于绝缘介质板4的中间，绝缘介质板4与壳体1之间设置有圆环状的导电管5，导电管5与壳体1之间形成一个密闭的进气腔室52，导电管5与壳体1之间固定连接，绝缘介质板4上开设有若干通孔6，通孔6在绝缘介质板4上均匀布置，每个通孔6均沿绝缘介质板4的径向设置，每个通孔6内均设置有一根导电毛细管7，每根导电毛细管7内端的管口均位于对应的通孔6的孔口之内、即导电毛细管7的排放口不凸出于通孔6，这可以有效防止弧光放电，每根导电毛细管7外端的管口均焊接固定在导电管5上、且均透过导电管5与进气腔室52相连通，导电管5和导电毛细管7由不锈钢材质制成，使得他们具有良好的导电性能和防腐蚀性能，壳体1上至少设置有一个空气进口13，每个空气进口13均与进气腔室52相连通，本实施例中，为了提高进气腔室52中空气分布的均匀性，壳体1上设置有两个空气进口13，两个空气进口13分别位于壳体1的顶部和底部、且两个空气进口13在壳体1纵向的位置相互错开，每个空气进口13上均连接有气源，气源中的压缩空气从空气进口13进入进气腔室52后、再从导电毛细管7中喷射至壳体1内，当导电棒2与导电管5分别与高压交流电源的两极电连接后，导电毛细管7向壳体1内喷射出的空气中含有等离子体。为了确保空气能源源不断地进入进气腔室52中、并能确保空气从导电毛细管7中喷射而出，本实施例中，每个空气进口13上均连通有空气压缩机，空气压缩机通过空气进口13不断将压缩空气输送进入至进气腔室52中。本实施例中导电管5与高压交流电源的高压端电连接，导电棒2与高压交流电源的接地端电连接。本实施例中，为了提高壳体1内介质阻挡放电的均匀性，导电棒2、壳体1、绝缘介质板4均同轴心。此外，为了防止导电管5的两端发生弧光放电现象，导电管5的两端分别包覆有绝缘板51，所述的绝缘板51、绝缘介质板4的材质为聚四氟乙烯或陶瓷。在实际制作中，所述的绝缘板51、绝缘介质板4优选聚四氟乙烯材质，这样更有利于清洗。

本发明的工作原理为：导电管5与高压交流电源的高压端电连接，导电棒2与高压交流电源的接地端电连接，这样导电毛细管7与导电棒2分别形成两极。空气在空气压缩机的作用下不断从空气进口13中进入至进气腔室52内，进气腔室52中的空气再不断进入至导电毛细管7中，导电毛细管7内的空气发生介质阻挡放电产生等离子体，富含有等离子体的空气从导电毛细管7中不断喷射而出，这就为有机废气的净化提供了大量的等离子体，大大提高了有机废气的净化效果和净化效率，采用喷射的方式还更有利于等离子体均匀混合入有机废气中，进而更加提高有机废气的净化效果。喷入至壳体1内的等离子体中的高能电子、自由基、激发态分子等活性粒子与有机废气中的有机污染物的分子之间进行碰撞、激发或离解，使有机污染物分子发生降解形成无毒无害的物质，从而达到净化有机废气的目的。净化后的空气从壳体1的排气端11排出。

上述净化过程中，等离子体净化包括两个过程：一、等离子体中的高能电子对有机污染物分子进行轰击，使其化学键发生断裂形成小碎片基团或原子，本发明所述的废气处理装置，其产生的等离子体中的高能电子能量可以达到2～20eV，这些高能电子有足够的能量对有机污染物分子进行轰击，使其化学键发生断裂形成小碎片基团或原子；二、等离子体中的自由基、激发态分子等活性粒子的再对小碎片基团或原子进行降解。由于能量达到2～20eV的高能电子能使有机污染物分子的化学键彻底地断裂而形成小碎片基团或原子，小碎片基团或原子更容易被自由基、离解原子、激发态分子等活性粒子降解，从而极大地提高了有机废气的净化效果和净化效率。采用本发明所述结构的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其有机废气处理区大大增大，从而能进一步提高有机废气的净化效果和净化效率。

Claims (9)

1.管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，包括：绝缘材质的壳体，壳体的一端为进气端，壳体的另一端为排气端，壳体内设置有一根柱状的导电棒，导电棒沿壳体的纵向设置，导电棒被包裹在第一绝缘介质层内，其特征在于：壳体内设置有圆环状的绝缘介质板，导电棒位于绝缘介质板的中间，绝缘介质板与壳体之间设置有导电管，导电管与壳体之间形成密闭的进气腔室，绝缘介质板上开设有若干通孔，每个通孔均沿绝缘介质板的径向设置，每个通孔内均设置有一根导电毛细管，每根导电毛细管里端的管口均位于对应的通孔的孔口之内，每根导电毛细管外端的管口均固定在导电管上、且均通过导电管与进气腔室相连通，导电管与导电毛细管相互电连通，壳体上至少设置有一个空气进口，每个空气进口均与进气腔室相连通，每个空气进口上均连接有气源，气源中的压缩空气从空气进口进入至进气腔室后、再从导电毛细管中喷射至壳体内，当导电棒与导电管分别与高压交流电源的两极电连接后，导电毛细管向壳体内喷射出的空气中含有等离子体。

2.根据权利要求1所述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其特征在于：所述的导电管与高压交流电源的高压端电连接，导电棒与高压交流电源的接地端电连接。

3.根据权利要求1或2所述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其特征在于：所述的气源为空气压缩机，每个空气进口与一个空气压缩机相连通，空气压缩机通过空气进口不断将空气压缩进入至进气腔室中。

4.根据权利要求1或2所述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其特征在于：通孔在绝缘介质板上均匀布置。

5.根据权利要求1或2所述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其特征在于：壳体上设置有两个空气进口，两个空气进口分别位于壳体的顶部和底部，两个空气进口在壳体纵向的位置相互错开。

6.根据权利要求1或2所述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其特征在于：壳体的进气端连接有锥形筒体，锥形筒体的小口端形成进气口，锥形筒体的大口端与壳体的进气端相连接。

7.根据权利要求1或2所述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其特征在于：所述的第一绝缘介质层、绝缘介质板、壳体的材质均为聚四氟乙烯或陶瓷。

8.根据权利要求1或2所述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其特征在于：导电棒、壳体、绝缘介质板均同轴心。

9.根据权利要求1或2所述的管式介质阻挡放电等离子体废气处理装置，其特征在于：导电管的两端分别包覆有绝缘板，所述的绝缘板为聚四氟乙烯板或陶瓷板。