CN109351140B - 一种热等离子体废气处理装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热等离子体废气处理装置，所述装置包括壳体、耐火材料防护层、热等离子体发生器、导流部、废气入口、废气出口和变径段，所述壳体沿水平方向设置，该壳体呈中空状，该壳体的水平两端设置废气入口、废气出口；所述壳体、变径段的内表面上均紧密设置耐火材料防护层；所述热等离子体发生器沿水平方向倾斜设置于靠近废气入口的壳体上，所述导流部设置于壳体的内壁上。本装置利用热等离子体发生器能够使被处理气体经过足够高温环境，从而对难分解物质进行深度处理，达到无害化的效果，提高反应效果，缩短反应时间，该装置可以应用于多种尾气排放的处理工况，特别适用于焚烧尾气的处理。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及废气处理去除气相污染物的设备，尤其是一种热等离子体废气处理装置及应用，特别地用于焚烧炉等尾气的处理。
背景技术
在废气治理领域，去除气相污染物的方法主要有：吸附法、吸收法和燃烧法。对于可燃气相污染物以及可以在高温分解的污染物，采用燃烧法较为广泛。
在焚烧炉等装置排放的尾气中，一般会含有较多的未燃尽物质，例如：一氧化碳、氢气、甲烷、二噁英等，根据排放标准以及现行治理规范，需要保持烟气处于高温一定时间，以保证其彻底氧化或分解。
当今常用的技术手段是采用二次燃烧的方法保证烟气在高温下的停留时间，以达到较为彻底分解的目的。二次燃烧所利用的装置为二燃室，通常选用常规燃料作为热源，如天然气、液化气等，常规燃料的正常燃烧温度能够达到1200℃，可以达到现行标准的要求，但这一温度，对于较难分解的物质，去除效果有限，较难完全分解。因此亟需一种新的相关的处理设备。
热等离子技术是一种能够产生高温的技术，可以将电能转化成热量集中的热能，其产生的热气温度可以达到3000℃至5000℃。在这样的温度下，一些难分解物质可以较为彻底地分解，例如二噁英等物质，从而达到较为彻底去除气相污染物的目的。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有消白技术的不足之处，提供一种热等离子体废气处理装置及应用，该装置利用热等离子体发生器能够使被处理气体经过足够高温环境，从而对难分解物质进行深度处理，达到无害化的效果，同时，本装置的导流部能够使废气形成反复掺混的效果，进而提高反应效果，缩短反应时间，该装置可以应用于多种尾气排放的处理工况，特别适用于焚烧尾气的处理。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种热等离子体废气处理装置，所述装置包括壳体、耐火材料防护层、热等离子体发生器、导流部、废气入口、废气出口和变径段，所述壳体沿水平方向设置，该壳体呈中空状，该壳体的水平两端设置废气入口、废气出口，所述废气入口、废气出口均通过变径段与壳体同轴相连接设置；
所述壳体、变径段的内表面上均紧密设置耐火材料防护层；所述热等离子体发生器沿水平方向倾斜设置于靠近废气入口的壳体上，该热等离子体发生器的输出端喷射出的热等离子气体的流向与废气的流向同向；
所述导流部设置于壳体的内壁上，该导流部能够使废气形成反复掺混的效果，提高反应效果，缩短反应时间。
而且，废气在壳体内瞬间能够被加热至1500℃以上温度，在热等离子发生器喷口处的温度能够达到3000℃以上，废气在高温下将废气中的气相污染物转化或破坏。
而且，所述热等离子体发生器依靠电作为能源，通过触发，在其阴阳两极间放电形成电弧，产生热等离子体；
或者，所述热等离子体发生器采用非转移弧电极、水冷结构、管式电极；或者，所述热等离子体发生器采用转移弧电极；
或者，所述热等离子体发生器在壳体上设置为一个或两个以上，且两个以上的热等离子体发生器并列布置或对称布置。
而且，所述壳体材质选用金属材料；或者，所述耐火材料防护层的材料为氧化锆或氧化铝；或者，所述壳体为长方体或圆柱体。
而且，所述装置在使用时，水平放置或竖直放置使用，竖直放置使用时，废气入口设置于底部。
而且，所述壳体的内部形状设计为使内部气体螺旋流动的导流方向，在侧壁或中心线设置导流板或挡块；
或者，所述壳体的内部形状设计为使内部气体折返流动的导流方向，在装置中设置使气体往返流动的导流板或挡块。
而且，所述壳体为长方体，所述废气入口和废气入口均为矩形开口，所述导流部为导流板，该导流板沿纵向设置，其纵向两端与壳体内侧壁紧密安装在一起，该导流板沿水平方向间隔多个，且设置于壳体内上、下相对的上壁和下壁上，设置于上壁和下壁上的导流板交叉设置，设置于上壁的导流板的下底面与壳体内底部间隔设置，设置于下壁的导流板的上表面与壳体内上表面间隔设置，且设置于上壁的导流板的下底面延伸至设置于下壁的导流板的上表面的下方；
靠近废气入口的壳体上沿纵向均布间隔设置一个或两个以上的热等离子体发生器。
而且，废气在壳体内停留时间大于2秒。
而且，所述壳体为圆柱体，所述废气入口和废气出口为矩形或圆形，所述导流部包括螺旋形导流板和锥台形挡块，所述螺旋形导流板同轴紧密安装在热等离子体发生器水平一侧的壳体内壁上，锥台形挡块通过支撑件同轴安装在壳体的圆柱轴线上，该锥台形挡块与螺旋形导流板内壁间隔设置，所述支撑件的一端与锥台形挡块连接设置，该支撑件的另一端与壳体内壁相连接设置；
靠近废气入口的壳体上沿圆周方向均布间隔对称设置一个或两个以上的热等离子体发生器。
如上所述的热等离子体废气处理装置在尾气排放的处理方面中的应用。
本发明取得的优点和积极效果是：
1、本装置包括壳体、耐火材料防护层、热等离子体发生器、导流部、废气入口、废气出口和变径段，待处理废气从废气入口进入装置，经过装置内等离子体高温环境进行处理，从废气出口排放至后续生产环节。本发明装置利用热等离子体发生器能够使被处理气体经过足够高温环境，从而对难分解物质进行深度处理，达到无害化的效果，同时，本装置的导流部能够使废气形成反复掺混的效果，进而提高反应效果，缩短反应时间。本发明装置利用热等离子技术，形成高温环境，去除难分解的气相污染物，该装置可以应用于多种尾气排放的处理工况，特别适用于焚烧尾气的处理。
2、本发明利用热等离子体发生器，产生一般燃烧不能达到的高温，从而对难分解物质进行彻底的热法处理，消除其污染性质。
3、本发明通过对装置内的流场进行调整，达到强烈的掺混效果，提高反应效果，缩短反应时间。
4、本发明装置可以针对挥发性有机物或二噁英等浓度较低的气体，将废气作为等离子发生器的工作气，从管状电极中流动，经过高温区域，可以瞬间分解有害成分，使所需的停留时间缩短。
附图说明
图l为本发明装置的一种结构连接半剖示意图；
图2为图1的A-A向的截面剖视图；
图3为本发明装置的另一种结构连接半剖示意图；
图4为图3的A-A向的截面剖视图。
具体实施方式
下面结合通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
本发明未具体详细描述的结构，均可以理解为本领域的常规结构。
一种热等离子体废气处理装置，如图1、图2、图3和图4所示，所述装置包括壳体1、耐火材料防护层2、热等离子体发生器3、导流部4、废气入口5、废气出口6和变径段7，所述壳体沿水平方向设置，该壳体呈中空状，该壳体的水平两端设置废气入口、废气出口，所述废气入口、废气出口均通过变径段与壳体同轴相连接设置；
所述壳体、变径段的内表面上均紧密设置耐火材料防护层；所述热等离子体发生器沿水平方向倾斜设置于靠近废气入口的壳体上，该热等离子体发生器的输出端喷射出的热等离子气体的流向与废气的流向同向；
所述导流部设置于壳体的内壁上，该导流部能够使废气形成反复掺混的效果，进而提高反应效果，缩短反应时间。
本装置包括壳体、耐火材料防护层、热等离子体发生器、导流部、废气入口、废气出口和变径段，待处理废气从废气入口进入装置，经过装置内等离子体高温环境进行处理，从废气出口排放至后续生产环节。本发明装置利用热等离子体发生器能够使被处理气体经过足够高温环境，从而对难分解物质进行深度处理，达到无害化的效果，同时，本装置的导流部能够使废气形成反复掺混的效果，进而提高反应效果，缩短反应时间。本发明装置利用热等离子技术，形成高温环境，去除难分解的气相污染物，该装置可以应用于多种尾气排放的处理工况，特别适用于焚烧尾气的处理。
在本实施例中，废气在壳体内瞬间能够被加热至1500℃以上温度，在热等离子发生器喷口处的温度能够达到3000℃以上，也就是说，本装置可以工作在1500℃以上的温度，废气在高温下将废气中的气相污染物转化或破坏。
在本实施例中，所述热等离子体发生器依靠电作为能源，通过一定条件的触发，在其阴阳两极间放电形成电弧，产生热等离子体。
本装置的壳体及耐火材料防护层可以加工成一定的形状，起到导流的作用，控制废气在装置内的流场及热场，从而使污染物去除的效率达到最优；
例如，所述壳体的内部形状设计为使内部气体螺旋流动的导流方向，在侧壁或中心线设置导流板或挡块；
或者，所述壳体的内部形状设计为使内部气体折返流动的导流方向，在装置中设置使气体往返流动的导流板或挡块。
在本实施例中，所述热等离子体发生器采用非转移弧电极、水冷结构、管式电极；或者，所述热等离子体发生器采用转移弧电极。
在本实施例中，所述壳体材质选用金属材料。
在本实施例中，所述耐火材料防护层可选用氧化锆、氧化铝等耐火材料。
在本实施例中，所述装置在使用时，可水平放置使用，也可竖直放置使用，竖直放置使用时，废气入口设置于底部。
在本实施例中，所述热等离子体发生器在壳体上设置为一个或两个以上，且两个以上的热等离子体发生器并列布置或对称布置。
在本实施例中，所述壳体为长方体或圆柱体。
在本实施例中，如图1和图2所示，所述壳体为长方体，所述废气入口和废气入口均为矩形开口，所述导流部为导流板，该导流板沿纵向设置，其纵向两端与壳体内侧壁紧密安装在一起，该导流板沿水平方向间隔多个，且设置于壳体内上、下相对的上壁和下壁上，设置于上壁和下壁上的导流板交叉设置，设置于上壁的导流板的下底面与壳体内底部间隔设置，设置于下壁的导流板的上表面与壳体内上表面间隔设置，且设置于上壁的导流板的下底面延伸至设置于下壁的导流板的上表面的下方；
靠近废气入口的壳体上沿纵向均布间隔设置一个或两个以上的热等离子体发生器，较优地，所述热等离子体发生器的数量设置为3个。
在本实施例中，废气在壳体内停留时间大于2秒。
上述结构的装置在使用时，待处理气体从废气入口进入装置，在导流板的作用下，改变气流方向及速度，形成折返流动的状态，靠近废气入口的壳体上沿纵向均布间隔设置多个热等离子体发生器，该等离子发生器与壁面成一定角度，其喷射出的热等离子气体与气体流动同向。废气经过热等离子体区域，瞬间被加热至1500℃以上温度，在热等离子发生器喷口处的温度可以达到3000℃以上。废气在壳体和导流板的共同作用下，继续沿流动方向做折返流动，形成反复掺混的效果，并停留足够长的时间，通常大于2秒。随后，废气经过废气出口排放至后续处理单元。
在本实施例中，如图3和图4所示，所述壳体为圆柱体，所述废气入口和废气出口为矩形或圆形，所述导流部包括螺旋形导流板41和锥台形挡块42，所述螺旋形导流板同轴紧密安装在热等离子体发生器水平一侧的壳体内壁上，锥台形挡块通过支撑件8同轴安装在壳体的圆柱轴线上，该锥台形挡块与螺旋形导流板内壁间隔设置，所述支撑件的一端与锥台形挡块连接设置，该支撑件的另一端与壳体内壁相连接设置；
靠近废气入口的壳体上沿圆周方向均布间隔对称设置一个或两个以上的热等离子体发生器，较优地，所述热等离子体发生器的数量设置为4个。
较优地，所述支撑件可以为耐火材料搭建的支撑件或带水冷耐热钢支撑件等，支撑件将锥台形挡块固定在壳体内壁上。
上述结构的装置在使用时，待处理气体从废气入口进入装置，在螺旋形导流板的作用下，形成螺旋行进的气流，靠近废气入口的壳体上沿圆周方向均布间隔设置多个热等离子体发生器，其喷射出的热等离子气体与废气流动同向，在旋转气流的作用下，废气达到较强的掺混效果，从而达到消除污染物的目的。
本发明装置可以针对挥发性有机物或二噁英等浓度较低的气体，将废气作为等离子发生器的工作气，从管状电极中流动，经过高温区域，可以瞬间分解有害成分，使所需的停留时间缩短。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (7)
1.一种热等离子体废气处理装置，其特征在于：所述装置包括壳体、耐火材料防护层、热等离子体发生器、导流部、废气入口、废气出口和变径段，所述壳体沿水平方向设置，该壳体呈中空状，该壳体的水平两端设置废气入口、废气出口，所述废气入口、废气出口均通过变径段与壳体同轴相连接设置；
所述壳体、变径段的内表面上均紧密设置耐火材料防护层；所述热等离子体发生器沿水平方向倾斜设置于靠近废气入口的壳体上，该热等离子体发生器的输出端喷射出的热等离子气体的流向与废气的流向同向；
所述导流部设置于壳体的内壁上，该导流部能够使废气形成反复掺混的效果，提高反应效果，缩短反应时间；
废气在壳体内瞬间能够被加热至1500℃以上温度，在热等离子发生器喷口处的温度能够达到3000℃以上，废气在高温下将废气中的气相污染物转化或破坏；
所述壳体为圆柱体，所述废气入口和废气出口为矩形或圆形，所述导流部包括螺旋形导流板和锥台形挡块，所述螺旋形导流板同轴紧密安装在热等离子体发生器水平一侧的壳体内壁上，锥台形挡块通过支撑件同轴安装在壳体的圆柱轴线上，该锥台形挡块设置在螺旋形导流板之间，所述支撑件的一端与锥台形挡块连接设置，该支撑件的另一端与壳体内壁相连接设置；
靠近废气入口的壳体上沿圆周方向均布间隔对称设置两个以上的热等离子体发生器。
2.根据权利要求1所述的热等离子体废气处理装置，其特征在于：所述热等离子体发生器依靠电作为能源，通过触发，在其阴阳两极间放电形成电弧，产生热等离子体。
3.根据权利要求1所述的热等离子体废气处理装置，其特征在于：所述壳体材质选用金属材料。
4.根据权利要求1所述的热等离子体废气处理装置，其特征在于：所述耐火材料防护层的材料为氧化锆或氧化铝。
5.根据权利要求1所述的热等离子体废气处理装置，其特征在于：所述装置在使用时，水平放置或竖直放置使用，竖直放置使用时，废气入口设置于底部。
6.根据权利要求1所述的热等离子体废气处理装置，其特征在于：废气在壳体内停留时间大于2秒。
7.如权利要求1至6任一项所述的热等离子体废气处理装置在尾气排放的处理方面中的应用。
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2018
- 2018-12-05 CN CN201811477682.XA patent/CN109351140B/zh active Active
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