CN107754572A - 一种微波等离子体工业有机废气处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波等离子体工业有机废气处理系统，属于化工行业有机废气处理设备技术领域，包括一个与工业有机废气管道尺寸相匹配的外壳和固定在该外壳内呈圆周均布的多个相同的微波等离子体炬发生装置；各微波等离子体炬发生装置均包括依次连接的微波发生器、环形器和水负载、以及微波波导谐振腔，在微波波导谐振腔的微波电场幅值最大处设置一非金属微波放电管，该放电管垂直于所述微波波导谐振腔的轴向且下端口凸出于微波波导谐振腔，该放电管腔内固定设有放电金属丝；微波发生器靠近外壳中心设置，微波波导谐振腔末端与所述外壳固连。本系统利用微波产生的空气等离子体处理工业有机废气，具有总体效率高、流程短和节省成本等特点。
Description
技术领域
本发明属于化工行业有机废气处理设备技术领域，特别涉及一种微波等离子体工业有机废气处理系统。
背景技术
随着我国化学工业制造企业的规模不断发展，化工企业生产过程中产生和排放的废弃物黑厂多，特别是大量化工企业排放的工业有机废气没有经过处理排入到空气中，直接污染了大气质量，对全球气候及局部环境产生严重影响。
目前的化工产业废气的处理方式，主要包括热力燃烧、催化燃烧、吸收吸附、冷凝回收、生物处理及电晕放电等。而此类方式对于高浓度(一般高于1000g/m3)、大流量(一般高于100m3/h)、含有机高分子(尤其是含苯类的有机高分子)的有机废气处理效率并不高，也存在着成本高、反应时间长、以及处理温度过低产生二噁英等有害副产物的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种微波等离子体工业有机废气处理装置，本发明用于解决高浓度、大流量有机废气处理的问题，具有结构简易、紧凑，能模块化安装在废气管道之中，是一种实现废气处理工业化的可行装置。
本发明采用如下技术方案：
一种微波等离子体工业有机废气处理系统，包括一个与工业废气管道尺寸相匹配的外壳和固定在该外壳内呈圆周均布的多个相同的微波等离子体炬发生装置；各微波等离子体炬发生装置均包括依次连接的微波发生器、环形器和水负载、以及微波波导谐振腔，在微波波导谐振腔的微波电场幅值最大处设置一非金属微波放电管，该放电管垂直于所述微波波导谐振腔的轴向且下端口凸出于微波波导谐振腔，该放电管腔内固定设有放电金属丝；微波发生器靠近外壳中心设置，微波波导谐振腔末端与所述外壳固连。
本发明的特点及有益效果在于：
本系统利用微波产生的空气等离子体处理工业有机废气，具有总体效率高、流程短和节省成本等特点。
1、本系统可在常压下工作，用于解决高浓度、大流量的含有机化合物的工业废气问题。工业有机废气在微波产生的空气等离子体中，可直接被氧化分解为二氧化碳和水。本系统对工业有机废气的处理效率高达95％以上，尾气排放浓度达到GB16297-1996二级标准。
2、本系统结构简易、紧凑，多个微波等离子体炬发生装置以环形排列，实现了管道式模块化结构，便于安装在工业废气管道当中。
附图说明
图1是本发明整体结构俯视图；
图2是本发明中微波等离子体发生装置的结构示意图；
其中，10-微波等离子体炬发生装置，20-外壳，11-微波发生器，12-环形器和水负载，13-波导谐振腔，14-非金属微波放电管，15-放电金属丝。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明技术方案进一步说明如下：
本发明提出的一种微波等离子体工业有机废气处理系统，整体结构如图1所示，该系统固定安装在工业废气管道(一般为圆柱形)内，包括一个与工业废气管道尺寸相匹配的外壳20和固定在该外壳内呈圆周均布的多个(如3～12个不等)相同的微波等离子体炬发生装置10；各微波等离子体炬发生装置10均包括依次连接的微波发生器11(微波发生器的控制系统位于工业废气管道外部的控制室内，使用人员根据待处理的工业有机废气流量通过该控制系统调节微波发生器的功率，调节范围为0.1-30kW)、环形器和水负载12以及微波波导谐振腔13，在微波波导谐振腔13的微波电场幅值最大处设置一非金属微波放电管14，该放电管垂直于微波波导谐振腔13的轴向且下端口凸出于微波波导谐振腔13，该放电管腔内固定设有放电金属丝15；且微波发生器11靠近外壳中心(圆心)设置，微波波导谐振腔13末端与外壳20固连。
本发明各组成器件的具体实现方式及功能说明如下：
外壳20的尺寸与所安装的废气管道尺寸相匹配，采用不锈钢材料制成。本实施例采用圆形外壳，直径2m，与工业废气管道内壁焊接固定。
微波等离子体炬发生装置10的个数根据废气管道可处理的工业有机废气流量限制设置(本实施例按照1000m3/h计算，设有8个微波等离子体炬发生装置)；其中，微波发生器11的输出端与环形器和水负载12的输入端连接，环形器和水负载12的输出端与微波波导谐振腔13的输入端连接，微波发生器11采用磁控管、调速管、行波管、回旋管或者全固态微波源等常规的微波发生器件；环形器和水负载12采用标准波导环形器和水负载，对产生的微波进行保护；微波波导谐振腔13可采用铝、铜、不锈钢等金属材质的微波波导谐振腔，便于微波等离子体的激发；在微波波导谐振腔13的微波电场幅值最大处的上下表面均设置与非金属微波放电管14尺寸相匹配的通孔，在连接处非金属微波放电管14通过金属圈与微波波导谐振腔13密封连接，非金属放电管14可采用石英、陶瓷、玻璃等各类微波透射且耐高温材料制成，作为放电发生区域，用于产生和维持微波等离子。
本实施例的微波发生器11采用磁控管，微波波导谐振腔12采用铜质的矩形渐变波导谐振腔，非金属微波放电管14采用直径为40mm的石英石管、设置在距离微波波导谐振腔末端3.6cm处(按照四分之一的微波波导波长计算，本实施例微波波导波长为14.7cm)，放电金属丝15采用铜丝。
本实施例的具体工作流程为：
步骤1，根据待处理的工业有机废气流量将整个系统安装在废气管通路当中，当废气流量较大时，还可沿废气管道轴向间隔数米布置多个本系统；
步骤2，打开空气阀门(一般废气管道中均设有废气阀门，空气阀门)，在工业废气管道中通入空气；
步骤3，打开微波发生器，通过该微波发生器的控制系统调节微波源功率(输出功率连续可调，其调节范围为0.1-30kW)激发微波等离子体；
步骤4，打开废气阀门，进行有机废气的处理，经本系统处理后的工业有机废气转化为二氧化碳和水，处理效率高于95％，尾气排放浓度达到GB16297-1996二级标准。
Claims (5)
1.一种微波等离子体工业有机废气处理系统，其特征在于：包括一个与工业有机废气管道尺寸相匹配的外壳和固定在所述外壳内呈圆周均布的多个相同的微波等离子体炬发生装置；各微波等离子体炬发生装置均包括依次连接的微波发生器、环形器和水负载、以及微波波导谐振腔，在所述微波波导谐振腔的微波电场幅值最大处设置一非金属微波放电管，该放电管垂直于所述微波波导谐振腔的轴向且下端口凸出于所述微波波导谐振腔，该放电管腔内固定设有放电金属丝；所述微波发生器靠近外壳中心设置，微波波导谐振腔末端与所述外壳固连。
2.根据权利要求1所述的工业有机废气处理系统，其特征在于，所述微波发生器采用磁控管、调速管、行波管、回旋管或者全固态微波源中的任一种。
3.根据权利要求1所述的工业有机废气处理系统，其特征在于，所述非金属微波放电管设置在距离微波波导谐振腔末端3.6cm处。
4.根据权利要求2所述的微波等离子体废气处理装置，其特征在于，所述微波发生器的输出功率在0.1-30kW之间连续可调。
5.根据权利要求1所述的微波等离子体废气处理装置，其特征在于，所述微波等离子体炬发生装置的个数为3—12个。
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