CN105688618B - 一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器 - Google Patents

一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器 Download PDF

Info

Publication number
CN105688618B
CN105688618B CN201610031876.1A CN201610031876A CN105688618B CN 105688618 B CN105688618 B CN 105688618B CN 201610031876 A CN201610031876 A CN 201610031876A CN 105688618 B CN105688618 B CN 105688618B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plasma
gas
electricity
heat treatment
tail gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610031876.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105688618A (zh
Inventor
吴厚德
邱国峰
吕晃志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laurel Chain (taicang) Co Ltd
Original Assignee
Laurel Chain (taicang) Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laurel Chain (taicang) Co Ltd filed Critical Laurel Chain (taicang) Co Ltd
Priority to CN201610031876.1A priority Critical patent/CN105688618B/zh
Publication of CN105688618A publication Critical patent/CN105688618A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105688618B publication Critical patent/CN105688618B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D50/00—Combinations of methods or devices for separating particles from gases or vapours
    • B01D50/60—Combinations of devices covered by groups B01D46/00 and B01D47/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C9/00—Aliphatic saturated hydrocarbons
    • C07C9/02—Aliphatic saturated hydrocarbons with one to four carbon atoms
    • C07C9/04—Methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08—Production of synthetic natural gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器，所述的热处理废气电浆重组发电方法采用了如下的技术步骤：第一步：热处理设备的尾气生成；第二步：热处理设备的尾气预处理；第三步：将预处理后的尾气导入电浆重组反应器进行重组反应；第四步：将第三步制得的气体导入燃气发电机进行发电。本发明的有益效果在于：本发明基于工厂对于热处理废气能源化的目标，将现有传统处理技术‑‑废气燃烧取代为电浆重组处理技术，在常温条件下，采用低能耗之射频电浆，配合奈米金属触媒的采用，能有效将热处理废气重组为能源气体，再配合发电机的改良，将该气体连接至气体发电机进行发电，兼具低碳排放及能源化之效益。

Description

一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器
技术领域
本发明涉及一种热处理废气的处理方法，具体涉及一种热处理废气电浆重组发电的方法，和电浆重组反应器。
背景技术
热处理就是将钢铁或其他金属材料在固体状态下，加热至一定温度再予以冷却，以改变其物理和机械性质。而热处理的方法很多，通常以淬火、退火、回火三种为代表，主要是把金属或钢铁材料的常温组织，经由加热、冷却、浸浴等过程，改变为加工上需要的物理和机械性质，而处理的环境条件，主要由热处理炉内气体气氛与温度来控制，为求产品的稳定，处理期间必须将调好组成的气体，不间断的送入炉内，使其达到制程气氛的稳定，用量极大且成本极高，而其使用后的气体，虽然仍具有可燃性，因考虑对厂房的人员安全与环境的保护，至今无适当回收与储存方式，故需全数点火烧掉，也无形中造成了相当的燃料浪费。在环保意识抬头的今日，大量的热处理废气，能够藉由电浆重组技术将其转换成燃气发电机可用之燃料，本技术兼顾环保与节能，是未来节能产业技术发展的趋势，也能替未来的环境尽最大保护之力。
般来说，电浆广泛存在于自然界中，一般物质在标准的常温常压状态下，有固体、液体、气体等三态，若对于一气体分子加热至高温或与任一高能量粒子互相碰撞，造成气体的离子化、解离化、激发化并释放出能量，气体分子中的电子脱离原子核的束缚而自由活动，形成自由电子，形成一正负电荷、中性分子及自由基组成的集合体，即称为电浆，亦称为物质的第四态。电浆主要是经由碰撞来产生的，电子受到电场的加速而获得高能量，此电子在放电区内与气体分子互相碰撞，因电子质量远小于气体分子质量，故电浆内部属于非弹性碰撞，依原子的观点来看，内能的增加会使原子内的电子进行跃迁，能量若够大，电子由原子核中的束缚脱离出来，让原子形成电子与离子，碰撞中产生的电子继续与其他气体分子进行碰撞，如此的碰撞不断进行，造成系统内的气体分子崩溃。在压力低的环境下，平均自由径的数值较大，电子有较长的加速距离，并获得较大的能量。因此，欲提高电子动能，可增加电场强度或是提高平均自由径，故一般电浆会在高电压或低气压的环境下操作，先将设备腔体以帮浦抽气抽至一定的真空值，通入反应气体，并对反应气体进行放电至气体解离。而三种典型的电浆产生方式包括：以直流电源在两电极板间进行放电、以微波或射频源使气体分子电离、以金属丝加热后放出电子使气体电离。
电浆中激发后所生成的活性物种，降低了反应的活化能来增加反应速率，有别于其他化学反应因活化能过高而难以发生反应，藉由气体分子的解离与离子化来产生多样的活性自由基。其中电浆牵涉到许多不同的反应，当反应性气体在电浆放电区产生的多种活性物种等，与反应性气体发生碰撞并产生反应，最后在后辉光放电区结合成稳定分子，经由附着、重组反应把失去的电子平衡于离子化反应及去附着反应。
基于上述电浆之原理，在工业上的应用有表面清洁修饰、镀膜与表面改质、气体重组反应及环境污染物处理等，而其中最常见于气体重组反应的电浆类型如下：
(1)介电质放电(Dielectric-barrier discharge)：此放电系统在两同心圆玻璃管中进行气体放电，介电质放电原理大致相同，但种类繁多，简单来说可透过金属电极板将放电产生的热散发掉，主要运用于臭氧的生产；还可让放电发生在两介电质间，可防止放电电浆直接与电极板直接接触，故可通入腐蚀性气体且具有高纯度电浆等特性；若在介电质两边同时产生两种不同电浆。典型的介电质材料为石英、玻璃、陶瓷或是高分子材料等，并在两电极间产生许多微放电丝，这些放电丝随机分布在反应器中且时间仅有数微秒，类似高压的辉光放电。
(2)电晕放电(Corona discharge)：当一端电极(点状或线状电极)，与另一电极(板状或圆柱形电极)距离一定的距离以上，施于高电压将点状或线状电极附近形成强电场，在电极附近的气体分子中的电子受到一高能量撞击而游离，产生正电荷、负电荷等，此种现象称为电晕放电。电晕放电会依放电电极为带正负电来分类为正电晕及负电晕。电晕放电设备大多为两不对称性电极，点对面、线对面等，操作不当易产生电弧。
(3)电弧(Arc)放电：其重要特色为高电流相对于低电压，温度高，可达到局部热平衡。当电压提升至电流密度大于3.2 A/cm时，电极间会发生电子的热发射与场发射，让电浆内的电子来源不单是二次电子，当电流密度高于10 A/cm时，即为一种高能量的电浆。
(4)微波(Microwave)放电系统：主要是频率介在300 MHz~300 GHz间的电磁波，以固定频率的磁控管(magnetron)为主，就工业上规格2.45 GHz来说，从数百瓦到10 kW都有提供。隔绝器(isolator)是保护微波源不受到反射波的影响或破坏。方向耦合器则是整合电磁波能量及微波源的行进方向，并侦测微波入射及反射功率。匹配器(matching box)是用来调节电浆源输入的阻抗值，已得到最大的输入功率值。
(5)射频(radio frequency)放电系统：在直流电浆源中的电极给予一层绝缘物质，由于电荷的累积让表面电位下降，直到电流无法构成回路而无法继续作业，在应用上而受到限制。若使用交流电源时，电源是以正负相交的方式输入，故输入负电压所累积的正电荷可由正电压的电子来相互平衡，一般来说，射频功率以使用13.56 MHz或其倍频之频率。而常见的为电容耦合式射频电浆源，是在两平行电极板上施于射频电压加速电子，游离气体而产生电浆。腔体中的电子受到电场加速而获得能量(离子质量远大于电子质量，几乎感受不到电场的变化)，向腔体内部四处扩散，在扩散过程中也会与其他粒子进行碰撞，另外，较高能量的电子与中性气体分子进行碰撞发生游离反应，此反应会反覆的持续发生来产生更多的离子与电子等，以维持电浆状态。
在各种电浆重组反应中，最常见的反应气体为甲烷，其为天然气主要的成分，可直接供应于工业、家用及发电的燃料来源；在发电燃料上，甲烷可减缓能源短缺，减少燃煤发电，并降低燃煤发电对环境污染；且甲烷的氢碳比(H/C)为4，已大于煤炭的0.5及石油的2，此数据已说明甲烷经过燃烧所产生出的产物，其产物的含碳气体必少于石油及煤炭，未来，甲烷将成为能源的主要供应来源。
而随着对环保意识的重视，天然气的需求明显较以往增加，天然气作为燃料的经济效益也渐渐大于工业用燃料，若要进一步增进能源效应，可将天然气进一步重组制成甲烷，再进行相关应用，可大幅增进总热值，而此部分亦可配合电浆重组技术，再将甲烷转制成氢气，以提升总热值。整体而言，烷气的电浆重组产氢主要是利用电浆中的电子与活性物种等具有高能量粒子来进行碰撞，让烷气得以与高能量粒子相互碰撞裂解断键，产生甲烷及氢气。而反应器操作时，通常以N2、Ar等常用之载流气体作为引燃电浆之气体，主要原因是开始反应时先藉由N2或Ar原子核内电子来传递能量并进行碰撞。
在电浆重组甲烷转制氢气方面，现有技术平台多利用介电质放电或脉冲电晕电浆中的电子来冲击甲烷产生氢气及副产物，而本技术之发明主要配合低能耗射频电浆，可在常温低压环境，将烷气重组产制为甲烷与氢气。而反应腔体中不通入含氧原子之气体，可避免重组时二氧化碳及一氧化碳的生成。
另外，将触媒置于电浆反应器中，相较于单纯使用电浆重组之反应，对于甲烷转换率、氢气选择率、能量消耗等方面，皆有较佳的成果。但触媒会因为甲烷重组反应中所产生的碳而被遮蔽，进而受到影响并失去活性，利用射频电浆是减少碳生成的方法之一，于金属触媒存在下，可观察到射频电场效应可增加触媒活性、气体转换率及选择率、减少碳的生成及反应腔体所产生的热，而常见的触媒为过镀金属与贵重金属之奈米粒子。
发明内容
本发明旨在提供一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器，其主要针对钢材热处理厂内所使用的热处理连续炉与回转式淬火炉操作过程所产生之废气进行资源化--发电，本技术旨在将热处理设备所排放燃烧掉的废气进行电浆重组，并转化成可导入气体发电机再利用之气体，最终导入发电机引擎内进行发电，可以有效减少原来的废气排放问题，还可减低气体流量，进而能将原本浪费的热能，藉由发电机达到电能产制之回收再利用目的；本技术核心之低能耗常温电浆重组反应器，可将热处理制程尾气进一步能资源化，调整原来不易于导入气体发电机的混合气体组成，降低不适用于燃气引擎之碳氢化合物，进而转制成结构简单之甲烷及氢气，增进发电机之产电效益。而该电浆重组反应器是以低能耗之射频电浆源作为整体系统之核心元件，搭配适当的真空系统、温控系统、流量控制系统与触媒修饰发射电极，完成此燃气重组的工作，以利于气体发电机进行发电。
为了解决上述问题，本发明提供的热处理废气电浆重组发电方法采用了如下的技术步骤：
第一步：热处理设备的尾气生成：热处理设备的制程气体会因应各厂内的产品需求而调整，因此其制程尾气也会有所不同；
第二步：热处理设备的尾气预处理：对第一步产生的热处理设备尾气导入尾气预处理系统进行净化处理；
第三步：将预处理后的尾气导入电浆重组反应器进行重组反应：将上一步中进行预处理后的尾气导入电浆重组反应器，进行电浆重组，转制成结构简单的甲烷及氢气，以进行下一步的处理；
第四步：将第三步制得的气体导入燃气发电机进行发电：对于进行了第三步电浆重组后的热处理废气，由于大多数的碳氢化合物皆被电浆重组反应器转化成富含甲烷及氢气的可燃气体，直接将其导入燃气发电机进行发电。
优选的，所述第二步中尾气预处理系统包括鼓风机。
优选的，所述第二步中热处理设备的尾气是由热处理连续炉产生时，尾气需要结合水洗塔进行净化处理后即可进入第三步的处理。
优选的，所述第二步中热处理设备的尾气是由回转式淬火炉产生时，尾气首先用不锈钢球与PP不织布所组成之过滤器进行第一步净化处理，然后用水洗塔进行第二步净化处理后即可进入第三步的处理。
优选的，所述的电浆重组反应器，包括直流电源、冷却水系统、热电偶、涡轮分子泵、干式涡旋泵、匹配器、RF电源、电浆反应腔体，所述的电浆反应腔体的一侧安装有直流电源，所述的直流电源与阴极相连，所述的阴极安装在电浆反应腔体内侧，所述的阴极上安装有靶材，所述的电浆反应腔体的另一侧安装有RF电源和匹配器，所述的匹配器与阳极相连，所述的阳极上安装有基板，所述的电浆反应腔体通过阀门分别与涡轮分子泵和干式涡旋泵相连，所述的涡轮分子泵和干式涡旋泵通过阀门连接，所述的电浆反应腔体通过阀门与气体供应罐相连。
优选的，所述的电浆反应腔体由不锈钢制成。
优选的，所述的靶材和基材由不锈钢制成。
优选的，所述的靶材上覆盖奈米金属触媒。
优选的，所述的奈米金属触媒为钴、镍、钌、钯、铂中的任一种。
本发明的有益效果在于：本发明基于工厂对于热处理废气能源化的目标，将现有传统处理技术--废气燃烧取代为电浆重组处理技术，在常温条件下，采用低能耗之射频电浆，配合奈米金属触媒的采用，能有效将热处理废气重组为能源气体，再配合发电机的改良，将该气体连接至气体发电机进行发电，兼具低碳排放及能源化之效益。
附图说明
图1为本发明的工作原理图。
图2为本发明提供的电浆重组反应器的优选的实施例。
图3为本发明提供的第一个优选实施例中气体进电浆前后成分的比例图。
图4为本发明提供的第二个优选实施例中气体进电浆前后H2的比例图。
图5为本发明提供的第二个优选实施例中气体进电浆前后CH4的比例图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例和附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的热处理废气电浆重组发电方法的步骤和原理如下：
(1)热处理设备的尾气生成：
热处理设备的制程气体会因应各厂内的产品需求而调整，因此其制程尾气也会有所不同，但基本上之组成为：甲烷CH4、氮气N2、氢气H2、丙烷C3H8、一氧化碳CO、二氧化碳CO2、甲醇CH3OH、其他碳氢化合物CnHm，此尾气可用燃烧之工序进行处理，但仍会排放大量二氧化碳之温室气体；
(2)热处理设备的尾气预处理：
对于热处理连续炉，其尾气组成近似于上述，不需要复杂的前处理，结合水洗塔之前处理即可由鼓风机导入电浆重组；然而对于回转式淬火炉，因其尾气有较高之油气与碳颗粒，前处理需配合不锈钢球与PP不织布所组成之过滤器作为前置处理单元，再配合后端之水洗塔，即为完整之废气前处理平台，然后由鼓风机；
(3)将预处理后的尾气导入电浆重组反应器进行重组反应：
对于热处理连续炉与回转式淬火炉的制程废气，前处理完成后即可导入进行电浆重组，并转化成可透过气体发电机再利用之气体，可以有效减少原来的废气排放问题，进而转化成发电机可使用的气体，达到回收再利用的目的；而此一低能耗常温电浆重组反应器，旨在将热处理制程尾气进一步能资源化，调整原来不易于导入气体发电机的混合气体组成，降低不适用于燃气引擎之碳氢化合物，进而转制成结构简单之甲烷及氢气，增进发电机之产电效益；而该电浆重组反应器是以低能耗之射频电浆源作为整体系统之核心元件，操作之功率在50W-200W间，再搭配适当的真空系统，先将真空度调整至1 x10-5-5 x 10-5 atm间抽去杂气，再通氮气，控制真空度达5 x 10-3 atm以下，以提升电浆系统之转化效率，而温控系统则维持反应腔体在25-35度间，配合以钴、镍、钌、钯、铂等奈米金属触媒修饰导电碳布(电阻< 0.1Ω/cm2)，作为发射电极，可提升重组转化效能，最后，在流量控制部分，依据燃气发电机需求调整气体流量，以能发电之最高流速为原则，完成燃气重组的工作，以利于气体发电机进行发电；
(4)将上三步制得的气体导入燃气发电机进行发电：对于进行了第三步电浆重组后的热处理废气，由于大多数的碳氢化合物皆被电浆重组反应器转化成富含甲烷及氢气的可燃气体，直接将其导入燃气发电机进行发电；但因重组后的气体会产生1-50%氢气及<1%的一氧化碳，为了长期操作的基本需求，可针对燃气引擎进行修改，特别在含有氢气燃料的条件下，须针对高热值的燃气特性进行结构之补强，以增强发电机长期耐受性。
在本发明的一个优选的实施例中，所述的电浆重组反应器，见图2，包括直流电源1、冷却水系统2、热电偶3、涡轮分子泵4、干式涡旋泵10、匹配器7、RF电源8、电浆反应腔体9，所述的电浆反应腔体9的一侧安装有直流电源1，所述的直流电源1与阴极5相连，所述的阴极5安装在电浆反应腔体9内，所述的阴极9上安装有靶材，所述的电浆反应腔体9的另一侧安装有RF电源8和匹配器7，所述的匹配器7与阳极6相连，所述的阳极6上安装有基板，所述的电浆反应腔体9通过阀门11分别与涡轮分子泵4和干式涡旋泵10相连，所述的涡轮分子泵4和干式涡旋泵10通过阀门11连接，所述的电浆反应腔体9通过阀门11与气体供应罐12相连。
在本发明的一个优选的实施例中，所述的电浆反应腔体9由不锈钢制成。
在本发明的一个优选的实施例中，所述的靶材5和基板6由不锈钢制成。
在本发明的一个优选的实施例中，所述的靶材5上覆盖奈米金属触媒。
而本发明之核心为低能耗常温电浆重组设备，对于碳氢化合物而言，重组就是以电浆中的电子与活性物种等具有高能量粒子来进行碰撞，让碳氢化合物得以与高能量粒子相互碰撞裂解断键，进而衍生简单结构之主产物与少量副产物。而在不通入含氧原子之气体时，可避免温室气体二氧化碳及一氧化碳的生成，故大部分的碳基结构都会变成碳原子，沉积于反应腔体内。甲烷的重组行为见图1。
实施例一
低能耗常温电浆重组设备之操作实施例1如下：
a.将先将反应腔体抽至真空状态，达4X10-5atm(1 x10-5-5 x 10-5 atm间)
b.导入反应气体(丙烷C3H8及氮气N2)并控制好进气流量，确认油式帮浦输出的气体流量范围为20-200mL/min。
c.待反应腔体内气氛稳定后，达3X10-3atm，开启RF电浆源与匹配器，并控制匹配条件以达最佳功率，功率设定范围为50W-200W间。
d搜集反应气体样本，利用GC分析其各种成分比例并记录，见图3。
实施例二
低能耗常温电浆重组设备之操作实施例2如下：
a.将先将反应腔体抽至真空状态，达3.67 X 10-3 atm。
b.导入反应气体(甲烷CH4及氮气N2)并控制好进气流量，确认干式真空帮浦抽出的气体流量范围为20-200mL/min。
c.待反应腔体内气氛稳定达6X10-2atm后，开启RF电浆源与匹配器，并控制匹配条件以达最佳功率，功率设定范围为25W-125W间。
d搜集反应气体样本，利用GC分析各种电浆功率条件之氢气成分比例，并计算甲烷转换率，见图4和图5。

Claims (7)

1.一种热处理废气电浆重组发电方法，其特征在于：采用了如下的技术步骤：
第一步：热处理设备的尾气生成：热处理设备的制程气体会因应各厂内的产品需求而调整，因此其制程尾气也会有所不同；
第二步：热处理设备的尾气预处理：对第一步产生的热处理设备尾气导入尾气预处理系统进行净化处理；
第三步：将预处理后的尾气导入电浆重组反应器进行重组反应：将上一步中进行预处理后的尾气导入电浆重组反应器，进行电浆重组，转制成结构简单的甲烷及氢气，以进行下一步的处理；
第四步：将第三步制得的气体导入燃气发电机进行发电：对于进行了第三步电浆重组后的热处理废气，由于大多数的碳氢化合物皆被电浆重组反应器转化成富含甲烷及氢气的可燃气体，直接将其导入燃气发电机进行发电；所述的第二步中尾气预处理系统包括鼓风机；所述第二步中热处理设备的尾气是由热处理连续炉产生，尾气需要结合水洗塔进行净化处理后即可进入第三步的处理。
2.根据权利要求1所述的一种热处理废气电浆重组发电方法，其特征在于：所述第二步中热处理设备的尾气是由回转式淬火炉产生，尾气首先用不锈钢球与PP不织布所组成之过滤器进行第一步净化处理，然后用水洗塔进行第二步净化处理后即可进入第三步的处理。
3.根据权利要求1所述的一种热处理废气电浆重组发电方法，其特征在于：所述的第三步中的电浆重组反应器，包括直流电源、冷却水系统、热电偶、涡轮分子泵、干式涡旋泵、匹配器、RF电源、电浆反应腔体，所述的电浆反应腔体的一侧安装有直流电源，所述的直流电源与阴极相连，所述的阴极安装在电浆反应腔体内侧，所述的阴极上安装有靶材，所述的电浆反应腔体的另一侧安装有RF电源和匹配器，所述的匹配器与阳极相连，所述的阳极上安装有基板，所述的电浆反应腔体通过阀门分别与涡轮分子泵和干式涡旋泵相连，所述的涡轮分子泵和干式涡旋泵通过阀门连接，所述的电浆反应腔体通过阀门与气体供应罐相连。
4.根据权利要求3所述的一种热处理废气电浆重组发电方法，其特征在于：所述的电浆反应腔体由不锈钢制成。
5.根据权利要求3所述的一种热处理废气电浆重组发电方法，其特征在于：所述的靶材和基板由不锈钢制成。
6.根据权利要求3或5所述的一种热处理废气电浆重组发电方法，其特征在于：所述的靶材上覆盖奈米金属触媒。
7.根据权利要求6所述的一种热处理废气电浆重组发电方法，其特征在于：所述的奈米金属触媒为钴、镍、钌、钯、铂中的任一种。
CN201610031876.1A 2016-01-19 2016-01-19 一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器 Active CN105688618B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610031876.1A CN105688618B (zh) 2016-01-19 2016-01-19 一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610031876.1A CN105688618B (zh) 2016-01-19 2016-01-19 一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105688618A CN105688618A (zh) 2016-06-22
CN105688618B true CN105688618B (zh) 2018-12-11

Family

ID=56226352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610031876.1A Active CN105688618B (zh) 2016-01-19 2016-01-19 一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105688618B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107808967A (zh) * 2017-11-01 2018-03-16 安徽知之信息科技有限公司 一种新能源汽车用电浆产氢装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200934745A (en) * 2008-02-04 2009-08-16 Nat Univ Tsing Hua Carbon dioxide converts to useful organic products by using plasma technology
CN102057222A (zh) * 2007-02-27 2011-05-11 普拉斯科能源Ip控股公司毕尔巴鄂-沙夫豪森分公司 具有加工过的原料/焦炭转化和气体重组的气化系统
CN102261267A (zh) * 2010-05-25 2011-11-30 阳碁动力节能科技股份有限公司 电力供应系统和集合式住宅发电系统
KR20130035420A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 김선주 저온 플라즈마를 이용한 이산화탄소가스 분자구조 해리장치
CN103108831A (zh) * 2010-07-09 2013-05-15 生态技术有限公司 通过使用膜技术的合成气生产

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102057222A (zh) * 2007-02-27 2011-05-11 普拉斯科能源Ip控股公司毕尔巴鄂-沙夫豪森分公司 具有加工过的原料/焦炭转化和气体重组的气化系统
TW200934745A (en) * 2008-02-04 2009-08-16 Nat Univ Tsing Hua Carbon dioxide converts to useful organic products by using plasma technology
CN102261267A (zh) * 2010-05-25 2011-11-30 阳碁动力节能科技股份有限公司 电力供应系统和集合式住宅发电系统
CN103108831A (zh) * 2010-07-09 2013-05-15 生态技术有限公司 通过使用膜技术的合成气生产
KR20130035420A (ko) * 2011-09-30 2013-04-09 김선주 저온 플라즈마를 이용한 이산화탄소가스 분자구조 해리장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN105688618A (zh) 2016-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Qin et al. Status of CO2 conversion using microwave plasma
Tao et al. CH4–CO2 reforming by plasma–challenges and opportunities
Liu et al. CO2 conversion, utilisation and valorisation in gliding arc plasma reactors
CN101307422B (zh) 炉内气氛活化方法及其装置
CN104071747A (zh) 一种等离子体甲烷重整制备合成气的方法
CN101863455A (zh) 一种用于氨分解制氢的板式等离子体反应器
CN107801286A (zh) 一种基于介质阻挡放电预电离的微波等离子体激发系统
EP2707880A2 (en) Renewable energy production process with a device featuring resonant nano-dust plasma, a cavity resonator and an acoustic resonator
CN203571782U (zh) 等离子体解水制氢高效节能锅炉燃烧器
Budhraja et al. Plasma reforming for hydrogen production: Pathways, reactors and storage
CN105688618B (zh) 一种热处理废气电浆重组发电方法及电浆重组反应器
CN105221319A (zh) 一种用于点火和辅助燃烧的滑动放电反应器
Xin et al. Characteristics and pathways of hydrogen produced by pulsed discharge in ethanol-water mixtures
CN106168382B (zh) 集成式磁、电极选氢氧离子磁致气流助燃系统
Delikonstantis et al. Low-carbon footprint chemical manufacturing using plasma technology
Czylkowski et al. Hydrogen production by direct injection of ethanol microdroplets into nitrogen microwave plasma flame
CN103601150A (zh) 一种用于氨分解制氢的管-管式等离子体反应器
WO2002091505A2 (en) Microwave activation of fuel cell gases
US20210370273A1 (en) Method for preparing catalytic nanoparticles, catalyst surfaces, and/or catalysts
Li et al. A novel double dielectric barrier discharge reactor for toluene abatement: Role of different discharge zones and reactive species
Hansu The effect of dielectric barrier discharge cold plasmas on the electrochemical activity of Co–Cr–B based catalysts
CN110317636A (zh) 一种利用液相放电原位加氢提质重油原料的方法和装置
CN103011075A (zh) 等离子体解水制氢高效节能锅炉
CN100552867C (zh) 用于产生平板状等离子体的电子束发生装置
CN106185806A (zh) 一种利用等离子体转化甲烷的装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wu Houde

Inventor after: Qiu Guofeng

Inventor after: Lv Huangzhi

Inventor before: Wu Houde

Inventor before: Qiu Guofeng

Inventor before: Lv Huangming

COR Change of bibliographic data
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant