CN107281912B - 一种多源斜插式等离子体气体处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多源斜插式等离子体气体处理装置，包括进气通道、减速腔、气体处理区、排气吸收装置和等离子体源，气体处理区的上端依次连有减速腔和进气通道，气体处理区的下端连有排气吸收装置；气体处理区包括若干个层式连接的气体处理腔，沿每个气体处理腔的周向设置若干排连通其腔体的等离子体源插入口，等离子体源插入口上设有等离子体源，其中，等离子体源的轴线与气体处理腔的中心轴所成的夹角为锐角。本发明在大流量的进气情况下，多个等离子体源同时工作，且各等离子体与待处理气体可以充分接触，大大提高了等离子体的气体处理效果和效率，具有结构简单，空间利率高，易维护和维修的优点。
Description
技术领域
本发明属于气体处理和大气净化技术领域，特别涉及一种多源斜插式等离子体气体处理装置。
背景技术
随着我国工业快速发展，全国范围内大气污染程度日趋严峻，大部分地区经常性的出现持续大范围雾霾天气。目前，主要的大气净化方法和技术主要有液体吸收法、吸附法、热氧化、生物处理法、冷凝法和等离子体技术，其中，等离子体技术实现大气净化的原理如下：
(1)通过碰撞，高能电子把能量传递给其他粒子，获得能量的其他粒子被激发，同时也有一些粒子被电离成活性基团；
(2)活性基团从高能激发态跃迁并产生紫外光，紫外光与有害气体成分发生反应从而使气体分子键断裂；
(3)活性粒子能够直接降解有机废气中的有害物质，并可与有机废气中所含其它分子作用并产生新的激发态物质，从而将有害物降解为二氧化碳和水等无害物质。
通过上述原理可以发现，等离子体技术进行大气净化的过程实际上是能量的传递和转换过程。目前的等离子气体处理装置，一般采用进气方向与等离子体炬焰成垂直或水平夹角。当进气方向与等离子体炬焰成垂直夹角时，等离子体能量利用高，但所能承受的气流量低，大流量情况时，甚至会出现等离子体炬焰被吹熄的问题，致使单位等离子体装置的平均处理速率较低；当进气方向与等离子体炬焰成水平夹角时，所能承受的气流量较大，但等离子体能量利用率低。
因此，现有技术为了提高气体处理量，一般采用大腔室内炬阵式排列多个等离子体同时工作来提高气体的处理速率，但由于空间内气体无法与等离子体充分接触，导致气体处理不充分，处理效果差的问题；和，为了提高气体的处理效果，一般采用多个等离子体炬阵式处理腔室串联、并联或串并联相结合的方式，即第一个等离子体炬阵处理腔室出来的气体通入第二炬阵式处理腔室再次进行处理，这样导致了气体处理装置体积大且结构复杂，维护成本很高。
发明内容
本发明提供一种多源斜插式等离子体气体处理装置，通过将多个等离子体源斜插于气体处理区的腔内，形成多源斜插式结构，通过该多源斜插式结构解决传统等离子装置中存在的气流速承受能力弱、处理效率低、效率差、结构复杂等问题。
本发明的技术方案如下：
一种多源斜插式等离子体气体处理装置，包括进气通道、减速腔、气体处理区、排气吸收装置和等离子体源，所述的气体处理区的上端依次连有所述的减速腔和所述的进气通道，所述的气体处理区的下端连有所述的排气吸收装置；
所述的气体处理区包括若干个层式连接的气体处理腔，沿每个所述的气体处理腔的周向设置若干排连通其腔体的等离子体源插入口，所述的等离子体源插入口上设有所述的等离子体源，其中，所述的等离子体源的轴线与所述的气体处理腔的中心轴所成的夹角为锐角；
待处理的气体沿所述的进气通道进入所述的减速腔，减速后进入所述的气体处理区，经多级所述的等离子体源处理，进入所述的排气吸收装置吸收处理后，排出至外界。
优选为，设置在所述的气体处理腔上的所述的等离子体源插入口，其相连两排之间为交叉排列设置。
优选为，每个所述的气体处理腔上设有一排所述的等离子体源插入口。
优选为，每一排设有2n+1个所述的等离子体源插入口。
优选为，所述的等离子体源的轴线与所述的气体处理腔的中心轴所成的夹角为30°～75°。
优选为，在所述的气体处理腔上设有支撑且可调整所述的等离子体源的轴线与所述的气体处理腔的中心轴所成夹角的等离子体源支撑件。
优选为，所述的排气吸收装置包括排气腔和吸收池，所述的排气腔的上端与所述的气体处理腔的下端相连，所述的排气腔的下端与所述的吸收池相连，在所述的排气腔的上部分沿其周向设有若干个排气孔，在所述的排气腔的下端沿其周向设有若干个排液口。
优选为，所述的气体处理腔的形状为圆柱形，并由若干个所述的气体处理腔层式连接组成圆柱形的所述的气体处理区。
优选为，所述的进气通道的形状为圆柱形，所述的减速腔的上端面和下端面均为圆形，其中，所述的减速腔上端面的直径等于所述的进气通道下端面的直径，所述的减速腔下端面的直径等于所述的气体处理腔上端面的直径。
优选为，所述的减速腔上端面的直径d1与所述的减速腔下端面的直径d2的关系为d2>4d1。
优选为，所述的等离子体源为炬焰类的等离子体源。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、本发明的一种多源斜插式等离子体气体处理装置，包括由若干个层式连接的气体处理腔组成的气体处理区，气体处理腔上设有交叉排列的等离子体源，其中，等离子体源的轴线与气体处理腔的中心轴所成的夹角为锐角，因此，等离体炬焰与进气方向成锐角，离子体炬焰不易被吹熄，可以大大提高离子体炬焰对气流量的耐受能力，提高装单位等离子体装置的平均处理速率；
二、本发明一种多源斜插式等离子体气体处理装置，采用多源环绕斜插入气体处理腔的结构，在处理气体过程中等离子体炬焰交叉分布于圆形的腔室截面，大大提高了腔室空间的利用率，同时也保证了待处理气体与炬焰充分接触，提高了气体的处理效果；
三、本发明的一种多源斜插式等离子体气体处理装置，若干个气体处理腔层式连接，中间无须没有额外的管路和过滤装置，且由于单个处理腔的处理效果较好，通常级联不需要超过三级；此外，单个处理腔结构简单，所以级联结构同样具有结构简单，安装方便的特点，使用过程中用户只需定期更换吸收池中的水或吸收液，清洗吸收池，维护简单，应用成本低等特点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明的一种多源斜插式等离子体气体处理装置的结构示意图；
图2为本发明的气体处理区与排气腔的结构示意图；
图3为实施例的一种多源斜插式等离子体气体处理装置的结构示意图；
图4为实施例的减速腔的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明的一种多源斜插式等离子体气体处理装置，包括进气通道1、减速腔2、气体处理区4、排气吸收装置5和等离子体源3，所述的气体处理区的上端4依次连有所述的减速腔2和所述的进气通道1，所述的气体处理区4的下端连有所述的排气吸收装置5；
所述的气体处理区4包括若干个层式连接的气体处理腔41，沿每个所述的气体处理腔41的周向设置若干排连通其腔体的等离子体源插入口6，所述的等离子体源插入口6上设有所述的等离子体源3，其中，所述的等离子体源3的轴线与所述的气体处理腔41的中心轴所成的夹角为锐角；
待处理的气体沿所述的进气通道1进入所述的减速腔2，利用流体力学原理，降低待处理气体在气体处理腔41中的流速，以确保了等离子体炬焰不会被吹灭，气体经减速后进入所述的气体处理区4，再经多级所述的等离子体源3分解处理，处理后进入所述的排气吸收装置5吸收处理，最后排出至外界。
其中，本发明的排气吸收装置5可选择气体通道与吸收塔相结合的方式，以实现气体分解产物的收集及吸收处理，但该结构较为复杂，难维护。因此，本发明优选将排气吸收装置5设置为以下结构形式：该排气吸收装置5包括排气腔51和吸收池52，所述的排气腔51的上端与所述的气体处理腔41的下端相连，所述的排气腔51的下端与所述的吸收池52相连，在所述的排气腔51的上部分沿其周向均匀地设有若干个排气孔53，用于排出经吸收池52处理后的气体，在所述的排气腔51的下端沿其周向均匀地设有若干个排液口54，用于清洗排气腔51内的分解产物，如图2所示；其中，吸收池52用于固定排气腔51和盛放吸收液，吸收液的放置量应以淹没排气孔53的4/5孔径为宜。
此外，在所述的气体处理腔41上还设有支撑且可调整所述的等离子体源3的轴线与所述的气体处理腔41的中心轴所成夹角的等离子体源支撑件7，该等离子体源支撑件7可根据待处理气体的成份、流速和处理效果等应用需求的不同，来进行调整；或，也可设置仅起支撑等离子体源3作用的等离子体源支撑件7。
所述的等离子体源3为炬焰类的等离子体源，如MPT源等。
本发明对进气通道1、减速腔2、气体处理区4、排气腔51和吸收池52的形状均不作限定，可为圆形、类圆形、类似的炬形或圆角矩形类腔体等形状，只要符合多个等离子体源环绕斜插式结构均可。
本实施例将上述部件腔体的形状优选为圆形或类圆形，因此，从整体形状来看，该多源斜插式等离子体气体处理装置的整体形状似圆柱形，如图3所示，其中，所述的气体处理区4包括两个层式连接的所述的气体处理腔41，即包括第一级气体处理腔411和第二级气体处理腔412，第一级气体处理腔411和第二级气体处理腔412大小和形状均相同，形状均为圆柱形，也因此，得到了圆柱形的所述的气体处理区4，同时，为了能和气体处理区4配合连接，所述的进气通道1的形状也设置为圆柱形，所述的减速腔2为类圆锥形，其上端面和下端面也均设置为圆形，所述的排气腔51也为圆柱形，进一步，所述的减速腔2上端面的直径等于所述的进气通道1下端面的直径，所述的减速腔2下端面的直径等于第一级气体处理腔411上端面的直径，所述的第二级气体处理腔412下端面的直径等于所述的排气腔51上端面的直径，所述的排气腔51的下端面固定在所述的吸收池52上。
所述的吸收池52在安装现场中直接由水泥筑建制得。
此外，为了保证减速腔2有效减速效果，所述的减速腔上端面的直径d1与所述的减速腔下端面的直径d2的关系为d2>4d1，如图4所示。
为了提高气体处理的效果，气体处理区4可由多个层式连接的气体处理腔41形成的一多级连接结构，两级之间可通过前一级的下端面与后一级的上端面实现连接，设置在气体处理区4上的若干排等离子体源3应优选均匀环绕斜插在气体处理腔41上，后一级上的等离子体源3可对前一级气体处理腔处理后的气体进行再次处理，以提高装置的空气处理效果。具体在气体处理区4上设置气体处理腔41的个数，本发明不作限定，可根据工况进行调整。
因此，本实施例设置在所述的气体处理腔41上的所述的等离子体源插入口6，其相连两排之间为交叉排列设置，每个所述的气体处理腔41上设有一排所述的等离子体源插入口6，每一排设有三个所述的等离子体源插入口6，所述的等离子体源3设在所述的等离子体源插入口6上，因此，形成了两排三个等离子体源3均匀环绕交叉斜插在所述的气体处理区4，其中，所述的等离子体源3的轴线与所述的气体处理腔4的中心轴所成的夹角为30°～75°，因此，保证了离子体炬焰不易被吹熄，可以大大提高离子体炬焰对气流量的耐受能力，提高装单位等离子体装置的平均处理速率。
综上，本发明的多源斜插式等离子体空气处理装置，包括进气通道、减速腔、气体处理区、排气吸收装置和等离子体源，等离子体源环绕斜插至气体处理区的内腔，并通过等离子体源支撑件支撑和调节插入的角度，待处理的气体进入气体处理区，经过等离子体炬焰的净化处理后，经吸收处理后，由排气口排出。
本发明采用多个等离子体源斜插至气体处理区的内腔，用等离子体焰炬对待处理气体进行净化处理，有效地避免了传统的单源等离子体气体处理量小、速度慢、处理不彻底等问题，因此，本发明在大流量的进气情况下，多个等离子体源同时工作，且各等离子体与待处理气体可以充分接触，大大提高了等离子体的气体处理效果和效率，具有结构简单，空间利率高，易维护和维修的优点。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种多源斜插式等离子体气体处理装置，其特征在于，包括进气通道、减速腔、气体处理区、排气吸收装置和等离子体源，所述的气体处理区的上端依次连有所述的减速腔和所述的进气通道，所述的气体处理区的下端连有所述的排气吸收装置；
所述的气体处理区包括若干个层式连接的气体处理腔，沿每个所述的气体处理腔的周向设置若干排连通其腔体的等离子体源插入口，所述的等离子体源插入口上设有所述的等离子体源，其中，所述的等离子体源的轴线与所述的气体处理腔的中心轴所成的夹角为锐角；
待处理的气体沿所述的进气通道进入所述的减速腔，减速后进入所述的气体处理区，经多级所述的等离子体源处理，进入所述的排气吸收装置吸收处理后，排出至外界；
所述的气体处理腔的形状为圆柱形，并由若干个所述的气体处理腔层式连接组成圆柱形的所述的气体处理区；所述的进气通道的形状为圆柱形，所述的减速腔的上端面和下端面均为圆形，其中，所述的减速腔上端面的直径等于所述的进气通道下端面的直径，所述的减速腔下端面的直径等于所述的气体处理腔上端面的直径。
2.根据权利要求1所述的多源斜插式等离子体气体处理装置，其特征在于，设置在所述的气体处理腔上的所述的等离子体源插入口，其相连两排之间为交叉排列设置。
3.根据权利要求2所述的多源斜插式等离子体气体处理装置，其特征在于，每个所述的气体处理腔上设有一排所述的等离子体源插入口。
4.根据权利要求3所述的多源斜插式等离子体气体处理装置，其特征在于，每一排设有2n+1个所述的等离子体源插入口。
5.根据权利要求1所述的多源斜插式等离子体气体处理装置，其特征在于，所述的等离子体源的轴线与所述的气体处理腔的中心轴所成的夹角为30°～75°。
6.根据权利要求5所述的多源斜插式等离子体气体处理装置，其特征在于，在所述的气体处理腔上设有支撑且可调整所述的等离子体源的轴线与所述的气体处理腔的中心轴所成夹角的等离子体源支撑件。
7.根据权利要求1所述的多源斜插式等离子体气体处理装置，其特征在于，所述的排气吸收装置包括排气腔和吸收池，所述的排气腔的上端与所述的气体处理腔的下端相连，所述的排气腔的下端与所述的吸收池相连，在所述的排气腔的上部分沿其周向设有若干个排气孔，在所述的排气腔的下端沿其周向设有若干个排液口。
8.根据权利要求1所述的多源斜插式等离子体气体处理装置，其特征在于，所述的减速腔上端面的直径d1与所述的减速腔下端面的直径d2的关系为d2>4d1。
9.根据权利要求1所述的多源斜插式等离子体气体处理装置，其特征在于，所述的等离子体源为炬焰类的等离子体源。
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