CN106540505A

CN106540505A - 电子照射管以及voc废气处理装置

Info

Publication number: CN106540505A
Application number: CN201710063658.0A
Authority: CN
Inventors: 杨百忍; 张红梅; 王浩然; 许琦; 丁成
Original assignee: Yangcheng Institute of Technology
Current assignee: Yangcheng Institute of Technology; Yancheng Institute of Technology
Priority date: 2017-02-03
Filing date: 2017-02-03
Publication date: 2017-03-29

Abstract

本发明提供一种电子照射管以及VOC废气处理装置。具体而言，电子照射管通过设置电子照射核心机以及用于静电屏蔽的电子照射外管，并对电子束的运动采用分级加速，提高了电子束的能量，有效地提高了自由电子与VOC气体的反应效率。通过在电子照射外管的外壁设置冷却装置，有效地降低了电子照射外管内的温度，降低了热疲劳损耗，从而有利于后续的电子束与VOC气体反应的有效率，提高了废气处理的生产效率。本发明提供的VOC废气处理装置，采用上述电子照射管，进一步提高了废气处理的效率。

Description

电子照射管以及VOC废气处理装置

技术领域

本发明涉及废气处理领域，具体而言，涉及一种电子照射管以及VOC废气处理装置。

背景技术

VOC气体，即挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。现有的大多数采用的是生物发酵、热破坏或者吸附去除VOC废气。但是这些方法去除VOC废气步骤过于繁琐，且不能在线检测VOC废气处理结果，或者仅能进行单次检测。

随着工业化的发展，现代社会中的VOC废气污染越来越严重。现有技术中对这类有机废气的处理方法主要有燃烧法、催化氧化、冷凝吸附等，但是这些方法存在控制难度大、能耗高、要求气体纯度高等缺点。

电子束常见于处理NOx废气处理，通过电子束辐射将氮氧化物废气转化为硝酸烟雾，将含硫废气转化为硫酸烟雾，进而与喷淋的氨水反应得到硫酸铵与硝酸铵颗粒物，将有害气体转化为具有经济价值的化肥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子照射管，其能够用于电子束对VOC废气处理，提高自由电子与VOC气体的反应。

本发明的另一目的在于提供一种，其能够有效的去除VOC废气，该装置处理量大、维护方便安全且经济实惠。

本发明的实施例是这样实现的：

一种电子照射管，用于VOC废气处理，包括电子照射核心机以及用于静电屏蔽的电子照射外管，电子照射外管的中部连通有用于流通VOC废气的支管，电子照射外管套设于电子照射核心机外，电子照射外管的一端与电子照射核心机的一端胶封。

在本发明较佳的实施例中，电子照射核心机包括沿电子水平直线运输方向依次设置的瞄准极、用于发射自由电子的热阴极灯丝、初级加速极、用于聚焦电子束的聚焦线圈、瞄准线圈以及二级加速极。

在本发明较佳的实施例中，电子照射核心机包括沿电子水平直线运输方向依次设置的瞄准极、用于发射自由电子的热阴极灯丝、初级加速极、用于聚焦电子束的第一聚焦线圈、瞄准线圈、二级加速极以及第二聚焦线圈。

在本发明较佳的实施例中，电子照射管内设置多个电子照射核心机，支管为多根。

在本发明较佳的实施例中，热阴极灯丝为高功率灯丝。

在本发明较佳的实施例中，瞄准极为用于保持电子束的平行度的电磁透镜。

在本发明较佳的实施例中，聚焦线圈包括电磁铁、线圈以及控制系统，控制系统与电磁铁电磁连接，线圈沿电磁铁的轴向布置，并且形成环形线圈。

在本发明较佳的实施例中，用于静电屏蔽的电子照射外管的外壁上设置有用来降低电子照射外管内部的热量的冷却装置，冷却装置固定连接于电子照射外管的外壁上。

在本发明较佳的实施例中，电子照射核心机内包括沿电子运输方向依次设置的热阴极灯丝、初级加速极、二级加速极以及多个电子接收极。

一种VOC废气处理装置，包括电子照射管、过氧化氢蒸气泵、第一电磁阀、冲洗气泵、以及依次连接的冷阱、第一温湿度监测室、第二温湿度监测室、第二电磁阀、催化装置以及检测管；冷阱设置有第一废气进管，过氧化氢蒸气泵的出气口与第一温室度监测室连通，第二温湿度监测室与检测管的进气端之间还设有连通管，第一电磁阀设置于连通管上；冲洗气泵与检测管的进气端连通。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供的电子照射管通过设置电子照射核心机以及用于静电屏蔽的电子照射外管，并对电子束的运动采用分级加速，有效地提高了自由电子与VOC气体的反应。通过在电子照射外管的外壁设置冷却装置，有效地降低了电子照射外管内的温度，降低了热疲劳损耗，从而有利于后续的电子束与VOC气体反应的有效率，提高了废气处理的生产效率。

本发明提供的VOC废气处理装置，采用上述电子照射管，进一步提高了VOC废气处理的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的电子照射管的结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的电子照射管的结构示意图；

图3为本发明第三实施例提供的电子照射管的结构示意图；

图4为本发明第四实施例提供的VOC废气处理装置的结构示意图。

图标：100-电子照射管；110-电子照射核心机；120-电子照射外管；111-瞄准极；112-热阴极灯丝；113-初级加速极；114-第一聚焦线圈；115-瞄准线圈；116-二级加速极；130-支管；121-冷却装置；200-电子照射管；210-电子照射核心机；220-电子照射外管；211-瞄准极；212-热阴极灯丝；213-初级加速极；214-第一聚焦线圈；215-瞄准线圈；216-二级加速极；217-第二聚焦线圈；300-电子照射管；310-电子照射核心机；320-电子照射外管；311-热阴极灯丝；312-灯丝座；313-初级加速极；314-二级加速极；315-电子接收极；400-VOC废气处理装置；421-过氧化氢蒸气泵；410-第一电磁阀；420-冲洗气泵；422-电子照射管；430-冷阱；440-第一温湿度监测室；450-第二温湿度监测室；460-第二电磁阀；470-催化装置；480-检测管；431-第一废气进管；461-连通管。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本发明的实施例提供一种电子照射管100，其包括电子照射核心机110以及用于静电屏蔽的电子照射外管120。

在采用电子束处理VOC废气的过程中，电子照射管是非常重要的。电子束处理VOC有机废气时，当含有VOC的烟气在电子束的照射下，气体分子将发生电离和激发。当这些烟气接受电子束的辐射后，有99％以上的电子能量通常被烟气中的N₂、O₂、水蒸气和CO₂等主要成分吸收，直接产生或者通过电离分解产生主要初级活性自由基OH、N、H₂O、O和H等。初级活性粒子和次级电子与VOC反应，破坏CH、C＝C等化学键，发生一系列的链式反应。由于自由基O、OH等具有氢氧化能力，可以使碳氢化合物分解氧化，最终生成CO₂和H₂O。为了进一步提高电子与自由基O、OH等的结合能力。

具体地，电子照射核心机110是整个电子照射管100的最重要的部件，用于产生并输送自由电子。当废气进入到电子照射管100内，电子照射核心机110产生自由电子，与废气中的VOC气体发生反应，进而出去有机废气。

进一步地，电子照射核心机110包括沿电子水平直线运输方向依次设置的瞄准极111、热阴极灯丝112、初级加速极113、第一聚焦线圈114、瞄准线圈115以及二级加速极116。

热阴极灯丝112是用来产生电子，从而能够为后续的操作提供保障。具体地，热阴极灯丝112通电后，在高温的作用下，金属丝发射出自由电子。

需要说明的是，热阴极灯丝112是电子照射管非常重要的部分。热阴极灯丝112的性能的好坏，影响着其发出的自由电子的数量和质量。在本实施例中，优选地，热阴极灯丝112是采用高功率的灯丝，从而能够获得大通量的电子。

进一步地，瞄准极111是对热阴极灯丝112产生的自由电子进行作用力，使其能够沿预设的方向进行运动。在本实施例中，优选地，自由电子在瞄准极111的作用下沿水平方向运动。

需要说明的是，瞄准极111可以是利用电磁偏转设备使得电子束的发射瞄准的装置。在本实施例中，优选地，利用电磁透镜来保持电子束的平行度。

进一步地，初级加速极113是用来对从热阴极灯丝112产生并经过瞄准极111后水平运动地自由电子进行第一次加速的。当自由电子在瞄准极111的作用下沿水平方向运动，并到达初级加速极113，自由电子通过初级加速极113，从而获得更高的电子能量，运动到更远的距离，进而能够保证后续自由电子的与VOC气体的反应，提高了废气处理的效率，使得VOC气体的降低率提供。

进一步地，第一聚焦线圈114是将由热阴极灯丝112通电后高温的金属丝发射出自由电子，聚集为电子束的。当水平运动的自由电子，经过初级加速极113后，继续向前运动，此时到达第一聚焦线圈114。自由电子通过第一聚焦线圈114后，聚集得到电子束。

具体地，第一聚焦线圈114包括电磁铁、线圈以及控制系统(图未示)。线圈沿电磁铁的轴向布置，并且形成环形线圈。从而使得电磁铁产生相对于电子束轴对称的磁场。在本实施例中，优选地，控制系统与电磁铁电磁连接，通过控制直流电流，从而能够通过调节直流电流的大小，来调节电磁铁的线圈，进而调节电子束的直径的大小，更好地与VOC气体反应，提高废气处理的效率，降低VOC气体的含量。

应理解，在其他较优的实施例中，上述控制系统还可以是其他形式，凡能实现上述功能的，都应落在本发明的保护范围之内。

进一步地，瞄准线圈115是将经过第一聚焦线圈114得到电子束，进一步保持水平运动。当经过第一聚焦线圈114得到电子束后，电子束继续向前运动，此时到达瞄准线圈115。电子束通过瞄准线圈115保持水平运动方向。

进一步地，二级加速极116是将经过瞄准线圈115的电子束再次加速。当电子束通过瞄准线圈115后，保持水平运动方向继续向前运动，此时到达二级加速极116。电子束通过二级加速极116，进一步获得更大的动能。

如上所述，这种采用初级加速极113和二级加速极116，从而实现了对电子束的分级加速，分级提高电子的能量。进而避免了电子束在运动的过程中的能量的损耗。当电子束到达与VOC气体进行反应的位置时，仍然具有充足的能量，进而保证了电子束与VOC气体反应的有效率，提高了废气处理的生产效率。

请继续参照图1，电子照射外管120为电子与自由基O、OH等的结合反应提供必要的场所，以完成第一次处理。电子照射外管120的中部连通有用于流通VOC废气的支管130。电子照射外管120套设于电子照射核心机110外，电子照射外管120的一端与电子照射核心机110的一端胶封。

需要说明的是，上述电子照射外管120的形状是不限定的，可以选择长方体、圆柱体或者也可以根据实际的加工需要选择合适的尺寸。

进一步地，上述电子照射外管120的材料是不限定的，可以选择合金材料，优选地，在本实施例中，上述电子照射外管120的材料选用钛合金材料。

进一步地，在本实施例中，电子照射外管120内还设置冷却装置121。并且冷却装置121沿电子束的运动方向设置，冷却装置121固定连接于电子照射外管120上。相对于现有技术中的拆卸式的冷却块，冷却装置121加工更加的方便，并且连接的可靠性也更加的稳固。

承上所述，冷却装置121是这样工作的，当自由电子从热阴极灯丝112产生，并向前运动时，在电子照射外管120内产生了大量的热量，这些热量容易引发热疲劳，因此通过设置冷却装置121能够有效地防止电子照射外管120内因为过高的热量而引发损坏。

具体地，冷却装置121为设置在电子照射外管120外壁上的冷却水夹套。冷却水夹套具有进水口和出水口，使用时，通过进水口引入冷却水，从出水口流出，从而实现冷却水的循环，进而对电子照射外管120实现冷却降温，有效地降低了电子照射外管120内的温度，从而有利于后续的电子束与VOC气体反应的有效率，提高了废气处理的生产效率。

进一步地，电子照射管100内可以设置多个电子照射核心机110，并且连接多根支管130，从而进一步提高电子束与VOC气体反应的效率，提高废气处理的生产效率。

第二实施例

请参照图2，本实施例提供一种电子照射管200，包括电子照射核心机210以及用于静电屏蔽的电子照射外管220。其与第一实施例提供的电子照射管100的不同之处在于，电子照射核心机210除了包括沿电子水平直线运输方向依次设置的瞄准极211、热阴极灯丝212、初级加速极213、第一聚焦线圈214、瞄准线圈215、二级加速极216还包括第二聚焦线圈217。

并且为了使电子获得更高的能量，采用高压。另外，初级加速极213与二级加速极216之间的距离设置的更大，从而防止击穿空气，进而能够获得更佳的废气处理效果。第二聚焦线圈217的设置则是为了进一步保证电子在运动较长的距离时，依然能够保持水平直线运动。

第三实施例

请参照图3，本实施例提供一种电子照射管300，包括电子照射核心机310以及用于静电屏蔽的电子照射外管320。其与第一实施例提供的电子照射管100的不同之处在于，电子照射核心机310包括沿电子运输方向依次设置的热阴极灯丝311、初级加速极313、二级加速极314以及多个电子接收极315。

具体地，热阴极灯丝311沿电子照射管300的轴向设置，并且贯穿于整个电子照射管300。优选地，热阴极灯丝311设置于沿电子照射管300的轴向的中心线上。

进一步地，多个电子接收极315沿电子照射管300的轴向设置。优选地，多个电子接收极315沿电子照射管300的径向成对设置于热阴极灯丝311的两侧，且连接于电子照射外管320的内壁上。

进一步地，初级加速极313和二级加速极314均成对出现。依次沿电子照射管300的径向设置于热阴极灯丝311的两侧。

当热阴极灯丝311发射出自由电子时，在高压产生的电场中，初级加速极313对自由电子进行第一次加速，使得自由电子沿电子照射管300的径向运动，当自由电子到达二级加速极314时，对自由电子进行第二次加速，使得自由电子继续沿电子照射管300的径向运动，最终到达电子接收极315。在此过程中，电子沿径向运动，VOC废气沿电子照射管300的轴向进入，并且沿轴向运动。通过设置这种径向照射的方式，当废气沿轴向进入时，在相同的废气运动速度下，流量更大，废气处理的效果更佳。

需要说明的是，电子照射管300的管径足够大，在电子照射管300的沿径向的相对的两侧均设置有多个电子接收极315。热阴极灯丝311设置在电子照射管300的两端的中部，并且分别连接于对应的灯丝座312上。

第四实施例

请参照图4，本实施例提供一种VOC废气处理装置400，包括过氧化氢蒸气泵421、第一电磁阀410、冲洗气泵420、以及依次连接的冷阱430、第一温湿度监测室440、用于产生自由基的电子照射管422、第二温湿度监测室450、第二电磁阀460、催化装置470以及检测管480；冷阱430设置有第一废气进管431，过氧化氢蒸气泵421的出气口与第一温湿度监测室440连通，第二温湿度监测室450与检测管480的进气端之间还设有连通管461，第一电磁阀410设置于连通管461上；冲洗气泵420与检测管480的进气端连通。

上述用于产生自由基的电子照射管422可以选择第一实施例中的电子照射管100；或者第一实施例中的电子照射管200；或者第三实施例中的电子照射管300。

通过上述VOC废气处理装置，能够快速、简单的处理VOC废气，并根据VOC废气内有害物质的含量不同自动选择进行不同的处理，即若VOC废气通过电子照射管的初级处理已达标则无需进行后续处理，若初级处理不达标则再无需进行后续处理。增强了VOC废气处理装置的应用范围，增大了装置的处理量，提升了装置自动化的程度。同时，该装置结构简单、维护便利。

综上所述，本发明提供的电子照射管通过设置电子照射核心机以及用于静电屏蔽的电子照射外管，并对电子束的运动采用分级加速，有效地提高了自由电子与VOC气体的反应，提高了废气处理的效率，使得VOC气体的废气处理量提高。通过在电子照射外管的外壁设置冷却装置，有效地降低了电子照射外管内的温度，降低了热疲劳损耗，从而有利于后续的电子束与VOC气体反应的有效率，提高了废气处理的生产效率。本发明提供的VOC废气处理装置，采用上述电子照射管，进一步提高了废气处理的效率。

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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种电子照射管，用于VOC废气处理，其特征在于，包括电子照射核心机以及用于静电屏蔽的电子照射外管，所述电子照射外管的中部连通有用于流通所述VOC废气的支管，所述支管至少有一根，所述电子照射外管套设于所述电子照射核心机外，所述电子照射外管的一端与所述电子照射核心机的一端胶封。

2.根据权利要求1所述的电子照射管，其特征在于，所述电子照射核心机包括沿电子水平直线运输方向依次设置的瞄准极、用于发射自由电子的热阴极灯丝、初级加速极、用于聚焦电子束的第一聚焦线圈、瞄准线圈以及二级加速极。

3.根据权利要求1所述的电子照射管，其特征在于，所述电子照射核心机包括沿电子水平直线运输方向依次设置的瞄准极、用于发射自由电子的热阴极灯丝、初级加速极、用于聚焦电子束的第一聚焦线圈、瞄准线圈、二级加速极以及第二聚焦线圈。

4.根据权利要求2或3所述的电子照射管，其特征在于，所述电子照射管内设置多个电子照射核心机，所述支管为多根。

5.根据权利要求4所述的电子照射管，其特征在于，所述热阴极灯丝为高功率灯丝。

6.根据权利要求5所述的电子照射管，其特征在于，所述瞄准极为用于保持电子束的平行度的电磁透镜。

7.根据权利要求6所述的电子照射管，其特征在于，所述聚焦线圈包括电磁铁、线圈以及控制系统，所述控制系统与所述电磁铁电磁连接，所述线圈沿所述电磁铁的轴向布置，并且形成环形线圈。

8.根据权利要求7所述的电子照射管，其特征在于，所述电子照射外管的外壁上设置有用来降低所述电子照射外管内部的热量的冷却装置，所述冷却装置固定连接于所述电子照射外管的外壁上。

9.根据权利要求1所述的电子照射管，其特征在于，所述电子照射核心机内包括沿电子运输方向依次设置的热阴极灯丝、初级加速极、二级加速极以及多个电子接收极。

10.一种VOC废气处理装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电子照射管、过氧化氢蒸气泵、第一电磁阀、冲洗气泵、以及依次连接的冷阱、第一温湿度监测室、第二温湿度监测室、第二电磁阀、催化装置以及检测管；所述冷阱设置有第一废气进管，所述过氧化氢蒸气泵的出气口与所述第一温湿度监测室连通，所述第二温湿度监测室与所述检测管的进气端之间还设有连通管，所述第一电磁阀设置于所述连通管上；所述冲洗气泵与所述检测管的进气端连通。