CN105536455B - 一种工业废气治理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业废气治理装置，包括外框架和内腔体，所述外框架内设置有所述内腔体，所述外框架的底部设置有电源箱，所述电源箱上设置有高压电源，所述高压电源内设置有隔离变压器、高压包和电源接口，所述隔离变压器上设置有线圈，所述外框架上设置有水管，所述内腔体的顶端设置有进风口，所述进风口的底部设置有导流器，所述导流器设置有圆锥环，所述内腔体内设置有所述冲洗盘、放电盘和泄爆口，所述冲洗盘内设置有出水口和喷水管，所述放电盘内设置有反应管，所述反应管内设置有放电介质、电极、电极引出线和放电区、气体通过区和低压气体，该种工业废气治理的新装置放电均匀稳定，降低了能耗，节约了成本，净化效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及工业废气治理技术领域，具体涉及一种工业废气治理装置。
背景技术
工业废气由于生产行业和工业条件的不同，其成分、浓度也各不相同，大多为难降解物质，治理难度较大。目前治理技术应用较多的有吸附法、燃烧法、化学吸收法、化学氧化法、光催化氧化法、生物法、低温等离子技术。在这些废气处理方法中，尤其是低浓度工业废气的处理方面，低温等离子技术与其他治理技术相比，更经济、适应性更强，且处理流程短、适用范围广，现已成为治理低浓度工业废气备受关注的技术。
低温等离子体技术处理污染物的原理为：在外加电场的作用下气体放电产生等离子体，等离子体内部富含极高化学活性的物种，如高能电子、离子、自由基和激发态分子等，废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物种发生反应。 因此，低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。
介质阻挡放电是产生低温等离子体的高效、经济的方法，在臭氧发生器、表面处理及环境污染治理方面受到重视和应用。
尽管介质阻挡放电电子密度高，并能在常压下运行，且通过双介质阻挡使废气不直接和电极接触，从而避免了电极的腐蚀问题，但该技术在使用过程中，仍然存在如下问题：
1、在处理大分子有机物时，废气分子并非100%矿化成二氧化碳和水，有部分会变成中间体，还有一部分变成分子碎片，并通过聚合等反应形成胶状物，会直接粘在反应管上，也就形成了困扰等离子体的结焦物问题，从而影响气体放电稳定性，导致净化效率降低，且容易引起局部放电剧烈，导致放电反应管损坏，长期运行还会加剧结焦物的沉积，带来安全隐患；
2、外施电压仍然较高，能效有待提高。为达到理想的处理效果，需要15000V以上的外施电压，因此对放电反应管的材质要求较高。另外，在实际工程应用时，仍存在能耗较高的情况。
3、为达到理想的净化效率，废气在放电区的过流速度通常需要控制在3m/s以内，这就造成设备占地面积过于庞大。人们需要一种治理工业废气的新装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种工业废气治理装置，从而解决上述问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种工业废气治理装置，包括外框架和内腔体，所述外框架内设置有所述内腔体，所述外框架的底部设置有电源箱，所述电源箱上设置有高压电源，所述高压电源内设置有隔离变压器、高压包和电源接口，所述隔离变压器上设置有线圈，所述外框架上设置有水管，所述内腔体的顶端设置有进风口，所述进风口的底部设置有导流器，所述导流器设置有圆锥环，所述内腔体内设置有所述冲洗盘、放电盘和泄爆口，所述冲洗盘内设置有出水口和喷水管，所述放电盘内设置有反应管，所述反应管内设置有放电介质、电极、电极引出线和放电区、气体通过区和低压气体，所述放电介质的排布形式为排管式，所述泄爆口内设置有铝板和十字划口，所述内腔体的底端设置有出风口。
作为本发明的一种优选技术方案，所述外框架是碳钢骨架材料喷塑而成的所述外框架，所述内腔体是不锈钢耐腐蚀材料制成的所述内腔体。
作为本发明的一种优选技术方案，所述导流器是由三层不同规格的圆锥环自外而内均布而成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述圆锥环三层的规格分别为（φ400-600，40-60°）、（φ250-450，30-50°）、（φ100-270，30-40°）、（φ30-50，0°）。
作为本发明的一种优选技术方案，所述水管是由主管、支管、快装接头、金属软管和电磁阀组成，所述主管管径为φ50mm；所述支管管径为φ40mm，分为三段，可拆卸部分用所述快装接头连接；所述支管与所述冲洗盘之间采用φ32mm的金属软管连接；每根所述支管底部设置有所述电磁阀。
作为本发明的一种优选技术方案，所述隔离变压器为匝数比1:1的两个线圈组成的所述隔离变压器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高压包将电源箱输出的电压160-220V提升至6000-16000V。
作为本发明的一种优选技术方案，所述反应管是石英材料制成的所述反应管，所述反应管分为外层石英管和内层石英管，所述低压气体为稀有气体和卤素分子，产生的紫外光波长范围为185nm-253.7nm可调。
作为本发明的一种优选技术方案，所述泄爆口设置在所述内腔体上的进出风口变径处，上下各8个，直径为160mm，所述泄爆口的材质为厚度为1mm的铝板，所述铝板表面通过圆心垂直划出十字划口，所述泄爆口采用硅胶密封垫与内腔体密封。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的冲洗盘是由26根φ14mm的不锈钢耐腐蚀喷水管连接而成，每根喷水管上均匀布置φ0.2-0.5mm的出水孔，孔中心间距为2-6mm，出水孔的出水流速范围为3-5m/s内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、交错排管式放电形式实现了在一个电源下连接多级反应管，且废气在放电区的过流速度可在3-6m/s，这使得操作维护便利、光电转化效率提高、装机体积大大减小。
2、耦合了紫外光以后，气体分子在紫外光作用下发生解离或激发，使反应体系中形成了带电粒子，增加了微放电数目，降低了气体击穿电压，放电更加均匀、容易和稳定，外施电压在6000-9000V即可满足放电要求，降低了能耗，节约了成本，同时也能延长电源的寿命。
3、耦合了紫外光以后，可明显改善结焦物问题，清洗次数可从一日多次减少至每周，甚至每月清洗一次，给运行维护带来了很大的便利。
4、耦合了紫外光以后，由于放电更稳定、结焦物明显改善、反应管清洗次数减少，故反应管的使用寿命可达到30000-50000小时以上。
5、耦合的紫外光可根据污染物的吸收特征进行选择不同波段的光，使得工程应用范围更广，净化效率更高。
6、废气分子受到高能电子、光子能量和一系列直接或间接的复杂协同反应，可使对污染物的净化分解效率提高30%以上。
7、安全性更高：合理配置泄爆口，确保事故状态下闪爆压力能够及时释放，不对设备主机及工艺管线造成损坏。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1 为本发明的结构示意图；
图2为本发明所述的冲洗盘的结构示意图；
图3为本发明所述的进风口处导流器的结构示意图；
图4为本发明所述的排管式放电介质排布及电极引出示意图
图5为本发明所述的排管式介质阻挡放电耦合准分子紫外辐射示意图；
图6为本发明所述的泄爆口的结构示意图；
图7为本发明所述的隔离变压器的结构示意图；
图中：1、进风口；2、泄爆口；2-1、铝板；2-2、十字划口；3、冲洗盘；3-1、出水口；3-2、喷水管；4、放电盘；4-1、反应管；4-1-1、放电介质；4-1-2、电极；4-1-3、电极引出线；4-1-4、放电区和气体通过区；4-1-5、低压气体；4-1-6、外层石英管；4-1-7、内层石英管；5、高压电源；5-1、隔离变压器；5-1-1、线圈；5-2、高压包；5-3、电源接口；6、水管；6-1、主管；6-2、电磁阀；6-3、支管；6-4、快装接头；6-5、金属软管；7、出风口；8、电源箱；9、导流器；9-1、圆锥环；10、内腔体；11、外框架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种工业废气治理装置，包括外框架11和内腔体10，所述外框架11内设置有所述内腔体10，所述外框架11的底部设置有电源箱8，所述电源箱8上设置有高压电源5，所述高压电源5内设置有隔离变压器5-1、高压包5-2和电源接口5-3，所述隔离变压器5-1上设置有线圈5-1-1，所述外框架11上设置有水管6，所述内腔体10的顶端设置有进风口1，所述进风口1的底部设置有导流器9，所述导流器9设置有圆锥环9-1，所述内腔体10内设置有所述冲洗盘3、放电盘4和泄爆口2，所述冲洗盘3内设置有出水口3-1和喷水管3-2，所述放电盘4内设置有反应管4-1，所述反应管4-1内设置有放电介质4-1-1、电极4-1-2、电极引出线4-1-3和放电区、气体通过区4-1-4和低压气体4-1-5，所述泄爆口2内设置有铝板2-1和十字划口2-2，所述内腔体10的底端设置有出风口7。所述外框架11是碳钢骨架材料喷塑而成的所述外框架11，所述内腔体10是不锈钢耐腐蚀材料制成的所述内腔体10。所述导流器9是由三层不同规格的圆锥环9-1自外而内均布而成。所述圆锥环9-1三层的规格分别为（φ400-600，40-60°）、（φ250-450，30-50°）、（φ100-270，30-40°）、（φ30-50，0°）。所述水管6是由主管6-1、支管6-3、快装接头6-4、金属软管6-5和电磁阀6-2组成，所述主管6-1管径为φ50mm；所述支管6-3管径为φ40mm，分为三段，可拆卸部分用所述快装接头6-4连接；所述支管6-3与所述冲洗盘3之间采用φ32mm的金属软管6-5连接；每根所述支管6-3底部设置有所述电磁阀6-2。所述隔离变压器5-1为匝数比1:1的两个线圈5-1-1组成的所述隔离变压器5-1。所述电源箱8工作电压为160-380V，工作频率在2~15kHz，工作电流3-6A。所述高压包5-2将电源箱8输出的电压160-220V提升至6000-16000V。所述反应管4-1是石英材料制成的所述反应管4-1，所述反应管4-1是石英材料制成的所述反应管4-1，所述反应管4-1分为外层石英管4-1-6和内层石英管4-1-7，所述低压气体4-1-5为稀有气体和卤素分子，产生的紫外光波长范围为185nm-253.7nm可调。所述放电介质的排布形式为排管式。所述泄爆口2设置在所述内腔体10上的进出风口变径处，上下各8个，直径为160mm，所述泄爆口2的材质为厚度为1mm的铝板2-1，所述铝板2-1表面通过圆心垂直划出十字划口2-2，所述泄爆口2采用硅胶密封垫与内腔体10密封。所述的冲洗盘3是由26根φ14mm的不锈钢耐腐蚀喷水管3-2连接而成，每根喷水管3-2上均匀布置φ0.2-0.5mm的出水孔，孔中心间距为2-6mm，出水孔的出水流速范围为3-5m/s内。所述外层石英管4-1-6直径为10-14mm，内层石英管4-1-7直径为3-8mm，长度为380-580mm。
使用时，本发明在不增加额外的装置前提下对放电的结构作出改变，形成两个放电区，一个放电区是这个气体通过区，即产生等离子体，另外一个是密闭的腔体，是个低压的空间，产生紫外光，紫外光同时射入到气体通过区，实现了等离子体与光同时作用的过程，达到多级净化的目的。
该种工业废气治理的新装置，交错排管式放电形式实现了在一个电源下连接多级反应管，且废气在放电区的过流速度可在3-6m/s，这使得操作维护便利、光电转化效率提高、装机体积大大减小。耦合了紫外光以后，气体分子在紫外光作用下发生解离或激发，使反应体系中形成了带电粒子，增加了微放电数目，降低了气体击穿电压，放电更加均匀、容易和稳定，外施电压在6000-9000V即可满足放电要求，降低了能耗，节约了成本，同时也能延长电源的寿命。可明显改善结焦物问题，清洗次数可从一日多次减少至每周，甚至每月清洗一次，给运行维护带来了很大的便利。由于放电更稳定、结焦物明显改善、反应管清洗次数减少，故反应管的使用寿命可达到30000-50000小时以上。可根据污染物的吸收特征进行选择不同波段的光，使得工程应用范围更广，净化效率更高。废气分子受到高能电子、光子能量和一系列直接或间接的复杂协同反应，可使对污染物的净化分解效率提高30%以上。安全性更高：合理配置泄爆口，确保事故状态下闪爆压力能够及时释放，不对设备主机及工艺管线造成损坏。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种工业废气治理装置，包括外框架(11)和内腔体(10)，其特征在于，所述外框架(11)内设置有所述内腔体(10)，所述外框架(11)的底部设置有电源箱(8)，所述电源箱(8)上设置有高压电源(5)，所述高压电源(5)内设置有隔离变压器(5-1)、高压包(5-2)和电源接口(5-3)，所述隔离变压器(5-1)上设置有线圈(5-1-1)，所述外框架(11)上设置有水管(6)，所述内腔体(10)的顶端设置有进风口(1)，所述进风口(1)的底部设置有导流器(9)，所述导流器(9)设置有圆锥环(9-1)，所述圆锥环(9-1)三层的规格分别为(φ400-600，40-60°)、(φ250-450，30-50°)、(φ100-270，30-40°)、(φ30-50，0°)，所述内腔体(10)内设置有冲洗盘(3)、放电盘(4)和泄爆口(2)，所述冲洗盘(3)内设置有出水口(3-1)和喷水管(3-2)，所述放电盘(4)内设置有反应管(4-1)，所述反应管(4-1)内设置有放电介质(4-1-1)、电极(4-1-2)、电极引出线(4-1-3)、放电区和气体通过区(4-1-4)和低压气体(4-1-5)，所述放电介质(4-1-1)的排布形式为排管式，放电形式为交错排管式，交错排管式放电形式实现了在一个电源下连接多级反应管，且废气在放电区的过流速度在3-6m/s，所述装置在不增加额外的装置前提下对放电的结构作出改变，形成两个放电区，一个放电区是气体通过区，即产生等离子体，另外一个是密闭的腔体，是个低压的空间，产生紫外光，紫外光同时射入到气体通过区，实现了等离子体与光同时作用的过程，达到多级净化，所述泄爆口(2)内设置有铝板(2-1)和十字划口(2-2)，所述铝板(2-1)表面通过圆心垂直划出十字划口(2-2)，所述泄爆口(2)采用硅胶密封垫与内腔体(10)密封，所述内腔体(10)的底端设置有出风口(7)。
2.根据权利要求1所述的一种工业废气治理装置，其特征在于，所述外框架(11)是碳钢骨架材料喷塑而成的所述外框架(11)，所述内腔体(10)是不锈钢耐腐蚀材料制成的所述内腔体(10)。
3.根据权利要求1所述的一种工业废气治理装置，其特征在于，所述导流器(9)是由三层不同规格的圆锥环(9-1)自外而内均布而成。
4.根据权利要求1所述的一种工业废气治理装置，其特征在于，所述水管(6)是由主管(6-1)、支管(6-3)、快装接头(6-4)、金属软管(6-5)和电磁阀(6-2)组成，所述主管(6-1)管径为φ50mm；所述支管(6-3)管径为φ40mm，分为三段，可拆卸部分用所述快装接头(6-4)连接；所述支管(6-3)与所述冲洗盘(3)之间采用φ32mm的金属软管(6-5)连接；每根所述支管(6-3)底部设置有所述电磁阀(6-2)。
5.根据权利要求1所述的一种工业废气治理装置，其特征在于，所述隔离变压器(5-1)为匝数比1:1的两个线圈(5-1-1)组成的所述隔离变压器(5-1)。
6.根据权利要求1所述的一种工业废气治理装置，其特征在于，所述高压包(5-2)将电源箱(8)输出的电压160-220V提升至6000-16000V。
7.根据权利要求1所述的一种工业废气治理装置，其特征在于，所述反应管(4-1)是石英材料制成的所述反应管(4-1)，所述反应管(4-1)分为外层石英管(4-1-6)和内层石英管(4-1-7)，所述低压气体(4-1-5)为稀有气体和卤素分子，产生的紫外光波长范围为185nm-253.7nm可调。
8.根据权利要求1所述的一种工业废气治理装置，其特征在于，所述泄爆口(2)设置在所述内腔体(10)上的进出风口变径处，上下各8个，直径为160mm，所述泄爆口(2)的材质为厚度为1mm的铝板(2-1)。
9.根据权利要求1所述的一种工业废气治理装置，其特征在于，所述的冲洗盘(3)是由26根φ14mm的不锈钢耐腐蚀喷水管(3-2)连接而成，每根喷水管(3-2)上均匀布置φ0.2-0.5mm的出水孔，孔中心间距为2-6mm，出水孔的出水流速范围为3-5m/s内。
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