CN106334420A - 一种组合放电型低温等离子体反应器及空气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种组合放电型低温等离子体反应器，包括高阻抗绝缘管，所述高阻抗绝缘管外壁缠绕有零电位电极线圈；所述高阻抗绝缘管内两端分别设置放电螺杆；所述放电螺杆位于所述高阻抗绝缘管中部位置的一端连接有放电群针，两个所述放电群针针尖相对，上述结构组合形成组合放电结构。还公布了采用上述反应器的空气净化装置，包括箱体、多个组合放电型低温等离子体反应器、催化装置；所述箱体具有空气入口和空气出口，多个组合放电型低温等离子体反应器顺着空气流动方向并列设置，所述催化装置位于所述箱体内空气出口处，空气经所述催化装置后排出。本发明具有安全可靠、节能高效、外观大方、体积小成本低、维护简单无耗材等优点。
Description
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，特别是涉及一种组合放电型低温等离子体反应器及空气净化装置。
背景技术
随着全球低碳排放环保要求的不断提高，环保产业正在迅猛发展，各种环保技术同时得到快速提升。由于低温等离子体技术在降解颗粒物PM2.5、消减有机挥发气体TVOC、有毒有害气体甲醛、氮氧化物NOx、甲苯、二甲苯、消除病毒病菌以及各种异味等方面具有净化效率高、运行成本低、占地面积小、既节能又减排等优势，越来越多的低温等离子体技术被应用到各种环保设备之中。低温等离子体反应器是等温等离子体技术必不可少的重要装置，而产生低温等离子体的放电形式是低温等离子体反应器的关键技术。
低温等离子体反应器通常采用介质阻挡放电、电晕放电、辉光放电、射频放电等形式产生高能量电场电离气体得到氧等离子体，同时在放电反应过程中所产生的高能电子、臭氧、自由基等活性粒子的作用下，其物理化学反应将有害气体物质转化成无害气体物质。其反应原理是高能电子与污染物的分子发生非弹性碰撞，将放电能量迅速传递给污染物分子使其裂解激化，被高能电子裂解激化的污染物分子在臭氧和氧等离子体的作用下被氧化成CO2、CO和H2O等净化空气物质。
低温等离子体的净化过程和净化效率是由低温等离子体的放电结构形式决定的。常规的放电形式中，介质阻挡放电是在工频高压电二个电极中插一介质而形成、电晕放电由脉冲高频高压电连接二个有一定距离的电极而形成、辉光放电则是在板状电极的玻璃管内充入低压气体或蒸气，在两极间连接1000V电压而形成的。这些结构往往由于结构的零部件精度、输入电压与电极之间距离的匹配、反应器容器的密封程度、高压电连接结构的漏电系数、高频高压电的频率因高压放电影响系统稳定等难以掌控的原因，使产品存在净化效率不能得到稳定、同批量产品无法达到检测数据一致性、高频高压频率控制不当容易产生次声波、放电频率干扰其他仪器仪表的正常运行、净化装置不易清洗再生、生产效率不高等缺陷，影响了低温等离子体技术的应用范围。
发明内容
本发明目的在于针对现有的低温等离子体放电结构的缺陷，提供一种高性能、高效率、低能耗、低成本的组合放电型低温等离子体反应器及采用该组合放电型低温等离子体反应器的空气净化装置。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种组合放电型低温等离子体反应器，其特征在于：其包括高阻抗绝缘管，所述高阻抗绝缘管外壁缠绕有零电位电极线圈；所述高阻抗绝缘管内两端分别绝缘设置有放电螺杆；所述放电螺杆位于所述高阻抗绝缘管中部位置的一端连接有放电群针，两个所述放电群针针尖相对；上述结构组合形成组合放电结构。
其进一步特征在于：两根所述放电螺杆和群针分别连接直流高频正高压和直流高频负高压，高阻抗绝缘管零电位电极线圈连接地线，形成五个放电结构，五个放电结构同时放电，并产生组合电场及组合等离子场。
优选的：所述高阻抗绝缘管为石英玻璃管。
所述放电螺杆通过一个绝缘的三脚支架固定连接在所述高阻抗绝缘管上。
所述放电群针中的放电针尾部设置在连接板上，所述连接板固定连接在所述放电螺杆上。
一种采用上述组合放电型低温等离子体反应器的空气净化装置，其特征在于：其包括箱体、多个组合放电型低温等离子体反应器、催化装置；所述箱体具有空气入口和空气出口，多个组合放电型低温等离子体反应器顺着空气流动方向并列设置，所述催化装置位于所述箱体内空气出口处，空气经所述催化装置后排出。
其进一步特征在于：所述催化装置为TVOC催化装置和O3催化装置。
具体的：所述空气入口位于箱体顶部，空气出口位于箱体底部；所述组合放电型低温等离子体反应器垂直设置，上部的放电螺杆接正高压，下部的放电螺杆接负高压；所述催化装置位于下部的放电螺杆和空气出口之间。
所述组合放电型低温等离子体反应器为8个，分为两列均匀分布在所述箱体内。
本发明组合放电型低温等离子体反应器与现有技术相比具有以下优点：
1、四重正负介质阻挡放电、中段荷电场和离子场重合强力反应、五级净化。
2、高性能、高效率、低能耗、低成本。
3、结构紧凑体积小占地面积少。
4、提供高能量活性协同催化、提高净化效率。
5、不需滤网，降低维护成本。
6、连续运行时间长，反应管总成可单独取出清洗再生。
7、直流电安全电压运行。
8、避免直流高频高压的内耗而充分发挥等离子体发生电源的效率。
采用组合放电型低温等离子体反应器作为核心部件的各种空气净化和废气处理环保设备充分的净化效率和性价比使低温等离子体净化技术得到大范围的应用：家用高效净化型抽油烟机、家庭的客厅、房间、卫生间、厨房以及餐饮业排放、医院、车站、餐厅、影院、会议室等公共室内场合，各种乘用车车厢和各种工业废气处理、废水处理产生的废气等等。
附图说明
图 1 为组合放电型低温等离子体反应器示意图。
图 2 为空气净化装置内部结构示意图。
图 3 为图2中B-B剖面示意图。
图 4 为空气净化装置立体示意图。
具体实施方式
如图1所示一种组合放电型低温等离子体反应器，包括石英玻璃管2-1，所述石英玻璃管2-1外壁缠绕有零电位电极线圈2-2；所述石英玻璃管2-1内两端分别绝缘设置有正极放电螺杆2-3和负极放电螺杆2-6。所述正极放电螺杆2-3和负极放电螺杆2-6通过一个绝缘的三脚支架2-7固定连接在所述石英玻璃管2-1两端。
所述正极放电螺杆2-3和负极放电螺杆2-6位于所述石英玻璃管2-1中部位置的一端分别电连接有正极放电群针2-4和负极放电群针2-5，两个所述放电群针针尖相对，所述放电群针中的放电针尾部设置在连接板上，所述连接板2-8固定连接在所述放电螺杆上。
所述石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、正极放电螺杆2-3组成的第一重正极介质阻挡放电结构；所述石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、正极放电群针2-4组成的第二重正极介质阻挡放电结构；所述石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、正极放电群针2-4、负极放电群针2-5组成介质放电场中的重合放电结构；所述石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、负极放电群针2-5组成第一重负极介质阻挡放电结构；所述石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、负极放电螺杆2-6组成第二重负极介质阻挡放电结构。
如图2-4所示，一种采用上述组合放电型低温等离子体反应器2的空气净化装置，包括箱体3、多个组合放电型低温等离子体反应器2、催化装置4；所述箱体3具有空气入口1和空气出口5。所述空气入口1位于箱体3顶部，空气出口5位于箱体3底部；所述组合放电型低温等离子体反应器2垂直设置；所述催化装置4位于箱体3底部。
所述箱体3具有高阻抗密封特性，按照污染空气排放流量的大小设置组合放电型低温等离子体反应器2的数量，从而使反应器获得了更高能量的荷电场、更高能量的氧等离子场、更高能量的静电场。各组合放电型低温等离子体反应器2总成连接合理频率的直流高频高压等离子体发生电源，各电源接线处设置了耐高电压免击穿结构。
所述催化装置4为TVOC催化装置和O3催化装置。该降解TVOC的催化剂和降解O3臭氧的催化剂，控制了低温等离子体产生的臭氧排放，保证了净化装置的安全运行，降低了整机运行能耗，提高了净化装置的能效比以及大幅度减少了装置体积，降低了制造成本提高了生产效率。
本发明的工作原理如下：污染气体物质从空气入口1进入由石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、正极放电螺杆2-3组成的第一重正极介质阻挡放电结构，在第一级荷电场和第一级离子场中进行初级净化，继而进入由石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、正极放电群针2-4组成的第二重正极介质阻挡放电结构，此时第二级荷电场和第二级离子场进行次级净化，被高能量电子撞击电离后的极少数不可燃物质被正极群针2-4组成的静电场吸附收纳，被初步净化后的空气进入由石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、正极放电群针2-4、负极放电群针2-5组成介质放电场中的重合放电结构时，由于局部的电晕放电与正、负介质阻挡放电的重合电场产生了较大的自内向外的与空气流动方向相反的气压，减缓了空气流动速度，增加了空气在组合放电型低温等离子体反应器2内的净化时间，此时正极放电群针2-4、负极放电群针2-5组成的重合放电结构产生的高能量的第三级电子场和高能量的第三级离子场对污染空气进行中级净化，此时会产生一些O3臭氧向后流动，进入由石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、负极放电群针2-5组成第一重负极介质阻挡放电结构在第四级荷电场和第四级离子场中进行高级净化，一些在电子温度燃烧后的未燃尽物质被负极放电群针2-5组成的静电场吸附收纳，此时流入空气净化装置空气中的PM2.5、VOC、NOx、Co、甲醛、甲苯、有关病毒病菌等污染物质已被基本净化。当净化空气进入由石英玻璃管2-1、零位电极线圈2-2、负极放电螺杆2-6组成第二重负极介质阻挡放电结构后，第五级荷电场和第五级离子场对空气进行末级净化，前级净化成果在此得到了固化。同时，一些被五级荷电场和离子场氧化了的气体产生了少量如水蒸气HO2、二氧化碳CO2、臭氧O3等副产品，一些VOC氧化物需要催化还原，因此净化空气进入安装于空气出口5部位的蜂窝状催化装置4，相关的氧化催化物得到还原，臭氧O3得到降解，O3排放被控制在排放标准范围内，污染空气得到了完整净化。
Claims (9)
1.一种组合放电型低温等离子体反应器，其特征在于：其包括高阻抗绝缘管，所述高阻抗绝缘管外壁缠绕有零电位电极线圈；所述高阻抗绝缘管内两端分别设置有放电螺杆；所述放电螺杆位于所述高阻抗绝缘管中部位置的一端连接有放电群针，两个所述放电群针针尖相对；上述结构组合形成组合放电结构。
2.如权利要求1所述的组合放电型低温等离子体反应器，其特征在于：两根所述放电螺杆和群针分别连接直流高频正高压和直流高频负高压，高阻抗绝缘管零电位电极线圈连接地线，形成五个放电结构，五个放电结构同时放电，并产生组合电场及组合等离子场。
3.如权利要求1或2所述的组合放电型低温等离子体反应器，其特征在于：所述高阻抗绝缘管为石英玻璃管。
4.如权利要求1或2所述的组合放电型低温等离子体反应器，其特征在于：所述放电螺杆通过一个绝缘的三脚支架固定连接在所述高阻抗绝缘管上。
5.如权利要求1或2所述的组合放电型低温等离子体反应器，其特征在于：所述放电群针中的放电针尾部设置在连接板上，所述连接板固定连接在所述放电螺杆上。
6.一种采用如权利要求1-5任一项所述组合放电型低温等离子体反应器的空气净化装置，其特征在于：其包括箱体、多个组合放电型低温等离子体反应器、催化装置；所述箱体具有空气入口和空气出口，多个组合放电型低温等离子体反应器顺着空气流动方向并列设置，所述催化装置位于所述箱体内空气出口处，空气经所述催化装置后排出。
7.如权利要求6所述的空气净化装置，其特征在于：所述催化装置为TVOC催化装置和O3催化装置。
8.如权利要求6或7所述的空气净化装置，其特征在于：所述空气入口位于箱体顶部，空气出口位于箱体底部；所述组合放电型低温等离子体反应器垂直设置，上部的放电螺杆接正高压，下部的放电螺杆接负高压；所述催化装置位于下部的放电螺杆和空气出口之间。
9.如权利要求8所述的空气净化装置，其特征在于：所述组合放电型低温等离子体反应器为8个，分为两列均匀分布在所述箱体内。
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