CN106102294A - 一种微孔介质阻挡等离子体反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微孔介质阻挡等离子体反应器，包括反应器壳体，反应器壳体上设置有气体进口、气体排出口，反应器壳体内设置有多层纳米陶瓷放电装置，以及与纳米陶瓷放电装置连接的等离子电源，多层纳米陶瓷放电装置处于气体进口与气体排出口之间，每层纳米陶瓷放电装置包括两个放电单元，在两个放电单元之间形成等离子体释放区域，两个放电单元之间的等离子体释放区域为宽度5mm—7mm供被处理气体通过的气体通道，气体通道内的被处理气体通过纳米陶瓷放电装置的放电处理后从气体排出口排出。本发明具有结构简单、能耗小、处理气体能力强、寿命长、放电均匀等优点。

Description

一种微孔介质阻挡等离子体反应器

技术领域

本发明涉及一种可用于汽车尾气、火电厂烟气、大气、室内空气及各种工业排气的气体净化的微孔介质阻挡等离子体反应器。

背景技术

低温等离子废气处理系统是一种较为有效的处理废气的净化手段，而介质阻挡等离子体反应器是将放电两级与绝缘介质隔离开，通电后产生等离子体的过程，结构形式多种多样，目前的反应器当高压电施加在介质两侧的电极上时会发生电极间的火花放电，使得等离子体放电局部化，不能达到介质阻挡等离子体反应器应有的均匀放电效果，故为了防止等离子体放电局部化，使用致密性介质(不存在气孔)来制造等离子体反应器似乎是必然的选择。

目前的一些介质阻挡等离子体反应器由于结构设计的缺陷，会导致以下一些问题：

1.由于放电部位设置的不合理，不能够高效均匀地将所产生的等离子体释放出来，且如果需要产生较多等离子体时，需要等等离子装置施加更大的电压、电流，造成电能的大量消耗，或者采用增加等离子装置放电装置的体积，以实现大面积均匀产生等离子的目的，但是需要大大增加设备制造成本和使用成本，且不适应推广使用。

2.现有介质阻挡等离子体放电装置由于放电部位设置的缺陷，在使用一段时间后，会造成放电极板的变形，影响放电极板的正常使用，缩短放电极板的使用寿命，同时也影响放电装置的放电效果及使用寿命，为了正常使用，需要频繁对放电极板进行更换和维护，增加了使用成本，且也降低了工作效率。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种结构设计合理，能够均匀产生等离子体以对进入气体进行高效处理的微孔介质阻挡等离子体反应器。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种微孔介质阻挡等离子体反应器，包括反应器壳体，反应器壳体上设置有气体进口、气体排出口，反应器壳体内设置有多层纳米陶瓷放电装置，以及与纳米陶瓷放电装置连接的等离子电源，多层纳米陶瓷放电装置处于气体进口与气体排出口之间，每层纳米陶瓷放电装置包括两个放电单元，在两个放电单元之间形成等离子体释放区域，两个放电单元之间的等离子体释放区域为宽度5mm—7mm供被处理气体通过的气体通道，气体通道内的被处理气体通过纳米陶瓷放电装置的放电处理后从气体排出口排出。

进一步地，所述放电单元包括放电极板、纳米陶瓷板，在纳米陶瓷板内设置有用于放置放电极板的容置腔，所述纳米陶瓷板设置有连通纳米陶瓷板外部与容置腔的若干微孔，所述放电极板上延伸出与等离子电源连接的接线端。

进一步地，所述纳米陶瓷板、放电极板为平板，所述容置腔开设于纳米陶瓷板的中心位置，放电极板设于容置腔后与纳米陶瓷板保持平行。

进一步地，所述放电极板密封嵌套于纳米陶瓷板的容置腔中。

进一步地，所述多层纳米陶瓷放电装置之间层层叠加设置。

进一步地，相邻纳米陶瓷板之间保持平行。

进一步地，多层纳米陶瓷放电装置通过连接装置连接成整体后装配于反应器壳体中。

采用了上述技术方案，反应器壳体内部装有多层纳米陶瓷放电装置，与等离子体电源相连接，通过气体进口与被处理气体连通，经过处理后的气体通过气体排出口排出等离子体反应器；纳米陶瓷放电装置中纳米陶瓷板具有微孔结构，孔径在1μm以下，使得当放电极板通电时，能够放电均匀，放电极板通过接线端与外部等离子电源相连；反应器壳体内通过纳米陶瓷板均匀放电产生等离子体，等离子体所拥有的高能电子与气体中分子碰撞时可产生一系列基元物化反应，在反应过程中会产生多种活性自由基和生态氧。活性自由基可以有效地破坏各种病毒、细菌中的核酸、蛋白质，使其不能正常的代谢和生物合成，从而致其死亡；生态氧能迅速将多种高分子异味气体分解或部分还原为低分子无害物质；同时，低温等离子体中还富含大量的正负离子，当气体通过等离子体区时正负离子会与气体中的粉尘发生碰撞，进而对小至亚微米量级的细微颗粒物进行有效的凝并去除。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)、由于本发明设置具有微孔结构的纳米陶瓷放电装置，能够将放电装置所产生的等离子体高效均匀的释放出来，因而仅需要使用更低的击穿电压和维持电压，使得反应器对放电电源的要求更低，节省了能耗；因而采用同样的电源设备能够产生等离子释放体积更大的等离子体反应器，有利于该装置发展成为便携式(体积小)大面积释放等离子的处理设备。

(2)、通过将多层纳米陶瓷放电装置进行叠加，且纳米陶瓷板具有微孔结构，放电均匀并且放电间距更大，这样每层纳米陶瓷放电装置中的两个纳米陶瓷板之间的距离能够扩大到5-7mm，相对于以前距离(3mm)，能够增加进入反应器内被处理气体的进入量，即本发明的气体处理能力更强，效率更高。

(3)、本发明中放电极板嵌在纳米陶瓷板内部，放电过程中不容易变形，放电均匀，使用寿命比较长，基本无需维护。

(4)、本发明采用层层叠加形式将多层纳米陶瓷放电装置进行组装，这样可以根据处理气量的大小，自由调整纳米陶瓷放电装置的数量，操作方便，结构简单。

综上所述，本发明具有结构简单、能耗小、处理气体能力强、寿命长、放电均匀等优点。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中多层纳米陶瓷放电装置组装在一起的结构示意图；

图3为本发明中单层纳米陶瓷放电装置的结构示意图；

图4为本发明中单个放电单元的立体结构示意图；

附图中：1为反应器壳体，2为气体进口，3为气体排出口，4为纳米陶瓷放电装置，5为法兰，6为放电单元，7为气体通道，8为放电极板，9为纳米陶瓷板，10为容置腔，11为接线端，12为上限位框，13为下限位框，14为连接架，15为绝缘块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

参见图1-4，一种微孔介质阻挡等离子体反应器，包括反应器壳体1，反应器壳体内部为密封的处理空间，反应器壳体上设置有气体进口2、气体排出口3，气体进口与气体排出口分别处于反应器壳体的上方、下方，便于外部需要处理的气体通过进入反应器壳体内且在反应器壳体内无需改变气流方向，保证气体流动的通畅，在对具有大颗粒杂质时，需要对进入本反应器中的被处理气体进行事先过滤处理，以避免颗粒杂质进入本反应器中；反应器壳体内设置有多层纳米陶瓷放电装置4，多层纳米陶瓷放电装置之间层层叠加设置。以及与纳米陶瓷放电装置连接为纳米陶瓷放电装置提供电的等离子电源，等离子电源装配在图1中的右侧法兰5处，可以从反应器壳体上方便的拆卸下来，便于定期的维护。

多层纳米陶瓷放电装置处于气体进口与气体排出口之间，从气体进口进入反应器壳体内需要经过纳米陶瓷放电装置才可以从气体排出口排出，每层纳米陶瓷放电装置包括两个放电单元6，两放电单元与等离子电源连接，在两个放电单元之间形成等离子体释放区域，当为两放电单元通电时，两放电单元之间形成放电并产生等离子体，产生的等离子体释放到两放电单元间的等离子体区域，两个放电单元之间的等离子体释放区域为宽度5mm或6mm或7mm供被处理气体通过的气体通道7，气体通道内的被处理气体通过纳米陶瓷放电装置的放电处理后从气体排出口排出，实施中，气体通道的方向与进入反应器壳体内的气流方向一致，以保证气体流动的通畅，也能够提升反应器对气体的处理效率。

其中，放电单元6包括放电极板8、纳米陶瓷板9，在纳米陶瓷板内设置有用于放置放电极板的容置腔10，容置腔略大于放电极板，只要够容纳放电极板即可，纳米陶瓷板设置有连通纳米陶瓷板外部与容置腔的若干微孔，放电极板上延伸出与等离子电源连接的接线端11，一个放电极板上对应一个接线端，两个放电极板上的接线端与等离子电源连接，这样在两个放电单元之间便会形成等离子体所产生的高压条件；在具体实施中，纳米陶瓷板上的微孔布满整个纳米陶瓷板，即至少在面对气体通道的一侧纳米陶瓷板上布满微孔，孔径在1μm以下，以避免因气孔的大小和数量而影响到介质阻挡等离子体反应器的使用，当介质上的气孔数量过多，则会通过气孔引起电极之间的火花放电，使得介质形同虚设，发挥不了应有的作用；而本发明中设置的微孔结构以及两个放电单元之间距离的设置，既能够避免火花放电，也能够满足产生充足等离子体的条件。实施中，两放电单元中的纳米陶瓷板之间通过设置绝缘块15形成间隔，间隔的大小即为气体通道，这样在需要不同宽度的气体通道时，更好不同尺寸的绝缘块就行。

纳米陶瓷板9、放电极板8为平板，容置腔开设于纳米陶瓷板的中心位置，放电极板设于容置腔后与纳米陶瓷板保持平行，相邻纳米陶瓷板之间保持平行。这样一是能够保证放电极板放电面积的最大化，二是能够保证放电极板放电所产生的介质与气体通道之间的距离一致，以使介质均匀的进入气体通道中对气体通道内的被处理气体进行处理，保证处理的效率以及效果。放电极板密封嵌套于纳米陶瓷板的容置腔中，在放电极板放置于容置腔后，可以采用绝缘体进行封装，只有接线端延伸到纳米陶瓷板外部与等离子体电源形成电连接。上面对纳米陶瓷板、放电极板限定为平板，并不是说只有采用平板方式才能够实现，当然也可以根据不同的需要设置成波浪形、曲面形等等，如果设置为非平板时，容置腔的尺寸则需要做适应性的调整，或者纳米陶瓷板设置成分体式。另外，为了增加放电面积，本发明中的纳米陶瓷板与放电极板设置成了矩形，当然也可以根据不同的需要设置其他形状。

多层纳米陶瓷放电装置通过连接装置连接成整体后装配于反应器壳体中。连接装置包括用于对多层叠加在一起的纳米陶瓷放电装置上端进行限位的上限位框12，以及对多层纳米陶瓷放电装置下端进行限位的下限位框13，上限位框与下限位框通过连接架14的连接形成整体，这样多层纳米陶瓷放电装置便能够被牢固的装配形成整体。上限位框与下限位框与构成整体的多层纳米陶瓷放电装置相适应。

Claims (7)

1.一种微孔介质阻挡等离子体反应器，其特征在于，包括反应器壳体，反应器壳体上设置有气体进口、气体排出口，反应器壳体内设置有多层纳米陶瓷放电装置，以及与纳米陶瓷放电装置连接的等离子电源，多层纳米陶瓷放电装置处于气体进口与气体排出口之间，每层纳米陶瓷放电装置包括两个放电单元，在两个放电单元之间形成等离子体释放区域，两个放电单元之间的等离子体释放区域为宽度5mm—7mm供被处理气体通过的气体通道，气体通道内的被处理气体通过纳米陶瓷放电装置的放电处理后从气体排出口排出。

2.根据权利要求1所述的一种微孔介质阻挡等离子体反应器，其特征在于，所述放电单元包括放电极板、纳米陶瓷板，在纳米陶瓷板内设置有用于放置放电极板的容置腔，所述纳米陶瓷板设置有连通纳米陶瓷板外部与容置腔的若干微孔，所述放电极板上延伸出与等离子电源连接的接线端。

3.根据权利要求2所述的一种微孔介质阻挡等离子体反应器，其特征在于，所述纳米陶瓷板、放电极板为平板，所述容置腔开设于纳米陶瓷板的中心位置，放电极板设于容置腔后与纳米陶瓷板保持平行。

4.根据权利要求2或3所述的一种微孔介质阻挡等离子体反应器，其特征在于，所述放电极板密封嵌套于纳米陶瓷板的容置腔中。

5.根据权利要求2所述的一种微孔介质阻挡等离子体反应器，其特征在于，所述多层纳米陶瓷放电装置之间层层叠加设置。

6.根据权利要求2所述的一种微孔介质阻挡等离子体反应器，其特征在于，相邻纳米陶瓷板之间保持平行。

7.根据权利要求1所述的一种微孔介质阻挡等离子体反应器，其特征在于，多层纳米陶瓷放电装置通过连接装置连接成整体后装配于反应器壳体中。