CN111298608A - 一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，特征在于，该系统包括：双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统、气体均布子系统、焦油清洁子系统、紧急救火子系统；所述的双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统用于降解进入反应器的VOCs；所述的气体均布子系统用于分散进入反应装置的气体；所述的焦油清洁子系统用于清洁经等离子体降解后堆积于反应装置的焦油；所述的紧急救火子系统，用于出现紧急火情时放水救火。本发明提供的一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，解决了现有等离子体脱VOCs技术降解产物后处理困难的问题，同时提高了等离子体降解VOCs设备的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，属于废气处理技术领域。
背景技术
目前我国对VOCs的定义为：在某些特定条件下具有挥发性的有机化合物的统称，主要是非甲烷类总烃(如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、含氧有机物(如醛、酮、醚等)、含氮有机物、含硫有机物等。VOCs具有毒性和致癌性，是造成PM2.5的前体；进入大气层会发生消光化学发应，进一步导致臭氧层被破坏，对人体和环境的危害都极大。VOCs具有挥发性、成分复杂，目前对处理的工艺主要有：吸附法、吸收法、燃烧法，但均存在不少无可避免的问题，因此目前VOCs处理还需进一步改进技术。
开发新的处理技术来达到提高脱除率、减少成本、保证设备安全工作的目的，已成为VOCs降解技术发展的趋势。中较为典型的是等离子体降解技术，等离子体降解技术无法避免焦油的产生。但由于等离子体放电区域的限制，导致现有等离子体降解技术所涉及的系统对降解产物的后处理、因放电过程中局部高温导致火灾问题的解决都存在一定的困难。VOCs降解焦油多附着于反应器间隙，清洗困难，导致焦油堆积，且容易产生火灾隐患，所以在现有等离子体降解VOCs系统上改进，增加运行时的安全性，优化焦油处理的方式是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，该系统解决了现有等离子体脱除VOCs系统焦油后处理困难、焦油堆积带来火灾隐患的问题，并通过双介质的等离子体反应阵列，防止因等离子体放电而局部温度过高导致燃烧的问题。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，特征在于，该系统包括：双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统、气体均布子系统、焦油清洁子系统、紧急救火子系统；
所述的双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统用于降解进入反应器的VOCs；
所述的气体均布子系统用于分散进入反应装置的气体；
所述的焦油清洁子系统用于清洁经等离子体降解后堆积于反应装置的焦油；
所述的紧急救火子系统，用于出现紧急火情时放水救火。
其中，所述的双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统包括：等离子体反应器阵列、支撑装置；
所述的等离子体反应器阵列，包括3*3个等离子体单反应器；
支撑装置，包括固定框架和位于等离子体反应器阵列底部的上气体均布板。
该双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统提高能量注入密度，VOCs降解效率提高，避免了气体堆积，局部浓度过高带来的安全问题。
所述的双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统还包括：等离子体单反应器。
所述的等离子体单反应器包括：高压电极，包括十六根放电细丝，作为高压电极激发产生等离子体；每根放电细丝外壁均涂覆聚四氟乙烯涂层；高压电极通过三个固定环固定，呈内部中空的圆柱体；中空部分为空心钢管，空心钢管穿过固定环中心被固定；
高压电极通过绝缘子连在所述的等离子体反应器阵列上；
固定环外侧通过螺钉连接陶瓷管，陶瓷管内壁涂有聚四氟乙烯涂层；陶瓷管两端外侧通过螺钉连接高压支撑装置；高压支撑装置两端有螺眼，通过螺钉连接于固定框架；陶瓷管，作为等离子体单反应器的外壳，为具有耐高温及高介电常数的特种陶瓷，并作为等离子体放电的一个介质层；
聚四氟乙烯涂层，作为等离子体放电的另一个介质层。
优选地，所述的等离子体单反应器为线筒式反应器，放电方式为双介质阻挡丝状放电，包括高压电极，由16根放电细丝构成，放电细丝为钢丝，构成呈内部中空的圆柱体，作为高压电极激发产生等离子体；高压支撑装置，位于等离子体单反应器两端，用于将等离子体单反应器固定于所述的固定框架；固定环，嵌于等离子体单反应器内部，分别位于等离子单反应器的两端和中部，用于固定所述的16根钢丝，使间距固定，呈内部中空的圆柱体；陶瓷管，距钢丝4mm，作为等离子体单反应器的外壳，为具有耐高温及高介电常数的特种陶瓷，并作为等离子体放电的一个介质层；聚四氟乙烯涂层，涂覆于所述高压电极的外壁，以及涂覆于所述陶瓷管的内壁，作为等离子体放电的另一个介质层；降低了焦油在高压电极表面的附着力，减少了在等离子体降解过程中焦油在高压电极表面的堆积，使容易被高压清洗气冲洗干净，有效防止因焦油的堆积导致火灾出现。
优选地，所述等离子体单反应器、特种陶瓷管、聚四氟乙烯涂层为反应器的阻挡介质，高压电极通过绝缘子连在所述的等离子体单反应器；所述的等离子体单反应器的陶瓷管外壁上绕置有钢丝，该钢丝与所述交流高频的接地极连接。
交流高频电源与所述等离子体反应器阵列连接；示波器与所述等离子体反应器阵列和交流高频电源均连接用于监测所述等离子体反应器阵列的电特性参数和交流高频电源的电流信号。
进一步的，所述的气体均布子系统包括：所述的气体均布子系统包括：气体分布器、上喇叭口和下喇叭口、上气体均布板和下气体均布板、反应通道；
所述的气体分布器设有半径逐渐减小的折流板，用于分散进入反应装置的气体；气体分布器外壁设有VOCs进口，中心设有气体进口；
上喇叭口的上端口设有上圆形法兰，下端口设有上方形法兰；下喇叭口的下端口设有下圆形法兰，上端口设有下方形法兰；双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统的VOCs出口位于上喇叭口内；上方形法兰、下方形法兰分别与反应通道上下端连接；用于集中进入反应通道的气体；反应通道上设有观察窗；
下气体均布板设置在双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统底部，与所述的气体分布器相连，用于进一步分散进入双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统的气体；所述的上气体均布板设置在等离子体反应器阵列下部，用于支撑等离子体反应器阵列，同时起到分散气流的作用。
该气体均布子系统优化了气流分布，使反应器负载均匀，不易出现焦油大量堆积于单个DBD反应器内部的情况，从气流分布的角度降低了起火的可能性。
所述的焦油清洁子系统包括：空心钢管、高压喷头、扰流片、空气泵；
所述的空心钢管连接于所述的等离子体反应器阵列，用于连通气源，以及作为高压放高压电极，激发产生等离子体；
空心钢管外壁开钻孔，通过螺钉将高压喷头连接在外壁；高压喷头将所述的空心钢管所蓄高压清洗气喷出，清洁附着于高压电极表面的焦油；
所述的扰流片安装在空心钢管外壁，用于增加气体湍流程度；
所述的空气泵位于反应通道外侧的长方体箱，与所述空心钢管相连，用于提供高压清洗气，定期清洗高压电极表面堆积的焦油。
每个空心钢管附有20个高压喷头，分五圈，一圈四个，用于将所述的空心钢管所蓄的高压清洗气喷出，清洁所述等离子体单阵列内部高压电极表面附着的焦油；扰流片，位于所述空气管两端，用于增加气体湍流程度，使等离子体充分与主流体进行混合，增加分散程度，以促进传质及化学反应的发生；以及增加气体在放电区域的停留时间；空气泵，用于提供清洗空气。
该焦油清洁子系统提供了一种便捷、价廉、安全的后产物处理方式，可及时有效地除去焦油，减少焦油堆积问题。
所述的紧急救火子系统包括：水箱，位于气体均布子系统的反应通道外侧，用于蓄水，并与传感器相连接，当出现火情时，打开水闸用大量水淹没反应器，进行救火；
烟雾探测器，显示器设于所述水箱的外侧，探头设于气体均布子系统的反应通道内，用于监测双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统内火灾情况；
传感器与烟雾探测器、高压电源、水箱相连，当接受到烟雾探测器传来的火灾信号，传感器切断高压电源，并同时打开水闸放水救火。
水箱，用于蓄水，并与传感器相连接，当出现火情时，用大量水淹没反应器，进行救火；烟雾探测器，探头设于所述的反应通道，用于监测火情；传感器，与烟雾探测器、高压电源、水闸相连，当接受到烟雾探测器传来的火灾信号，传感器切断高压电源，并同时打开水闸放水救火。
该紧急救火子系统可时刻监测反应装置内情况，出现火灾时第一时间自动触发水箱救火，减少火灾带来的损失。
该用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统的主要功能为：VOCs从气体均布子系统进入，通过双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统被降解，随后焦油清洁子系统进行清洁。对VOCs降解过程中紧急救火子系统对反应通道进行监控，当出现火情时开始自动救火。
本发明提供的一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，解决了现有等离子体脱VOCs技术降解产物后处理困难的问题，同时提高了等离子体降解VOCs设备的安全性，具有以下优点：
(1)本发明的系统及方法通过引入焦油清洁子系统，解决了现有等离子体脱VOCs技术难以处理降解焦油的问题，简化了工艺；
(2)本发明的系统通过等离子体脱除VOCs子系统，利用钢丝-陶瓷管-聚四氟乙烯涂层，实现双介质阻挡放电，增加等离子体的能量密度，提高VOCs将降解率和降解范围。此外，聚四氟乙烯涂层对高压电极表面和陶瓷管内壁涂覆后降低两者的表面粗糙度，使得焦油的附着力降低，容易被高压清洗气冲洗干净，降低因焦油堆积带来的实验风险。
(3)同时从放电形式、气流分布、高压电极材料改进以及最终的起火预防部分全方面的杜绝了DBD反应器起火的可能，最大限度的避免了由于安全事故带来的损失。
附图说明
图1为本发明的爆炸示意图；
图2为本发明外部结构示意图；
图3为本发明的等离子体单反应器的结构示意图；
图4为本发明气体分布器结构示意图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
如图1和图2所示，一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，特征在于，该系统包括：双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统、气体均布子系统、焦油清洁子系统、紧急救火子系统；
所述的双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统用于降解进入反应器的VOCs；
所述的气体均布子系统用于分散进入反应装置的气体；
所述的焦油清洁子系统用于清洁经等离子体降解后堆积于反应装置的焦油；
所述的紧急救火子系统，用于出现紧急火情时放水救火。
VOCs从气体均布子系统进入，通过双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统被降解，随后焦油清洁子系统进行清洁。对VOCs降解过程中紧急救火子系统对反应通道进行监控，当出现火情时开始自动救火。
所述的双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统包括：等离子体反应器阵列9、支撑装置；
所述的等离子体反应器阵列9，包括3*3个等离子体单反应器；
支撑装置，包括固定框架8和位于等离子体反应器阵列9底部的上气体均布板7。
如图3所示，所述的等离子体单反应器的高压电极22通过绝缘子与所述的交流电源相连，所述的等离子体单反应器包括：高压电极22，包括十六根放电细丝，作为高压电极激发产生等离子体；放电细丝为16根钢丝，长750mm，直径2mm，等距离固定于等离子体单反应器内部的固定环25，构成内部中空的圆柱体；
每根放电细丝外壁均涂覆聚四氟乙烯涂层27；高压电极22通过三个固定环25固定，呈内部中空的圆柱体；中空部分为空心钢管26，空心钢管26穿过固定环25中心被固定；
高压电极22通过绝缘子4连在所述的等离子体反应器阵列9上；
固定环25外侧通过螺钉连接陶瓷管28，陶瓷管28内壁涂有聚四氟乙烯涂层27；陶瓷管28两端外侧通过螺钉连接高压支撑装置21；高压支撑装置两端有螺眼，通过螺钉连接于固定框架8；陶瓷管28，作为等离子体单反应器的外壳，为具有耐高温及高介电常数的特种陶瓷，并作为等离子体放电的一个介质层；陶瓷管28外侧壁上缠绕钢丝，直径为0.5mm，钢丝以均匀且不致密的方式缠绕，缠绕间隔为10mm，连接地线。该等离子体单反应器的放电区域位于接地钢丝缠绕的陶瓷管28与通电的16根放电细丝之间。
聚四氟乙烯涂层27，作为等离子体放电的另一个介质层。
等离子体单反应器选用线筒式反应器，放电方式选用介质阻挡丝状放电，以获得较大的放电区域，使放电现象明显且容易观察。该线筒式介质阻挡反应器的介质为特种陶瓷管和聚四氟乙烯涂层。陶瓷管28为特种陶瓷管，长750mm，内径65mm，外径80mm；聚四氟乙烯涂层所涉区域包括：放电细丝外壁，以及陶瓷管28内壁，厚度均为3mm。中，涂覆于陶瓷管内壁的聚四氟乙烯涂层与钢丝间隔1mm。
交流高频电源要求提供电压为30kV～50kV，频率为10kHz的电压，以满足DBD反应器放电的要求。将50Hz的交流电经过升频电路和升压电路转变为DBD放电所需的交流电，电源为正负极脉冲电源。
所述的气体均布子系统包括：所述的气体均布子系统包括：气体分布器16、上喇叭口2和下喇叭口14、上气体均布板7和下气体均布板11、反应通道13；
如图4所示，所述的气体分布器16设有半径逐渐减小的折流板29，用于分散进入反应装置的气体；气体分布器16外壁设有VOCs进口20，中心设有气体进口30；
上喇叭口2的上端口设有上圆形法兰1，下端口设有上方形法兰3；下喇叭口14的下端口设有下圆形法兰15，上端口设有下方形法兰12；双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统的VOCs出口17位于上喇叭口2内；上方形法兰3、下方形法兰12分别与反应通道13上下端连接；用于集中进入反应通道13的气体；反应通道13上设有观察窗10；
下气体均布板11设置在双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统底部，与所述的气体分布器16相连，用于进一步分散进入双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统的气体；所述的上气体均布板7设置在等离子体反应器阵列9下部，用于支撑等离子体反应器阵列9，同时起到分散气流的作用。
VOCs从气体分布器16的VOCs进口20进入，通过气体分布器16直径不同折流板29，最终以均匀分布形态进入所述的等离子单反应器，以保证9根等离子体单反应器负载量均衡，避免局部气体集中导致的安全隐患；反应通道13，可使气体集中，提高气体与等离子体单反应器的接触概率。
所述的焦油清洁子系统包括：空心钢管26、高压喷头24、扰流片23、空气泵；
所述的空心钢管26连接于所述的等离子体反应器阵列9，用于连通气源，以及作为高压放高压电极，激发产生等离子体；
空心钢管26外壁开钻孔，通过螺钉将高压喷头24连接在外壁；高压喷头24将所述的空心钢管26所蓄高压清洗气喷出，清洁附着于高压电极27表面的焦油；
所述的扰流片23安装在空心钢管26外壁，用于增加气体湍流程度；
所述的空气泵位于反应通道13外侧的长方体箱6，与所述空心钢管26相连，用于提供高压清洗气，定期清洗高压电极27表面堆积的焦油。
焦油清洁子系统用于清洗反应器内经降解堆积与高压电极的焦油，提高安全性，与双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统相连，具体连在等离子体单反应器中空内部。所述的空心钢管26长800mm，内径10mm，外径15mm；高压清洗气通过绝缘子与空心钢管连接，将高压清洗气通入。
所述的紧急救火子系统包括：水箱5，位于气体均布子系统的反应通道13外侧，用于蓄水，并与传感器相连接，当出现火情时，打开水闸用大量水淹没反应器，进行救火；
烟雾探测器，显示器设于所述水箱5的外侧，探头设于气体均布子系统的反应通道13内，用于监测双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统内火灾情况；
传感器与烟雾探测器、高压电源、水箱5相连，当接受到烟雾探测器传来的火灾信号，传感器切断高压电源，并同时打开水闸放水救火。
本发明的一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统的工作原理，具体如下：
首先，气量为3600m3/h的工业VOCs从底部VOCs进口20，通过气体分布器16间隙依次减小的通道得到分散，再以均匀状态进入下喇叭口14得到集中，进一步进入上气体均布板7和下气体均布板11，气体再次得到均衡。
随后，VOCs均匀进入等离子体反应器阵列9，等离子体反应器阵列9中的9个等离子体单反应器同时工作，通过双介质阻挡放电，实现对VOCs的降解。经VOCs多数以CO2和H2O的形式经上喇叭口2集中后通过VOCs出口17，进入大气。少数降解副产物焦油堆积在高压电极表面，但由于聚四氟乙烯的不沾性，难以附着在等离子体单反应器内高压电极表面。
对VOCs降解过程中，烟雾探测器始终监测反应器情况，当出现火情时将信号传给传感器，水箱15水闸打开放水救火。
最终，在等离子体反应器阵列9工作一段时间后，打开空气泵，接通位于等离子体单反应器中空内部的空心钢管26，随后高压喷头24利用空心钢管26内的高压清洗气，将沉积在聚四氟乙烯涂层27的焦油及时除去，以避免焦油堵塞反应通道13产生火灾隐患。
在对中一台等离子体降解VOCs装置进行清洗作业前，将底部通入气体分布器16的气路、高压线、接地线连接至另一相同的等离子体降解VOCs装置，形成串联式VOCs处理装置，既可避免反应装置尾气浓度瞬时过高带来的安全问题，又保证了不因清洗作业干扰VOCs降解的正常进行。
首先，气量为3600m3/h的工业VOCs进入第一台等离子体降解VOCs装置开始降解，VOCs从底部VOCs进口20，通过气体分布器16间隙依次减小的通道得到分散，再以均匀状态进入下喇叭口14得到集中，进一步进入上气体均布板7和下气体均布板11，气体再次得到均衡。
随后，VOCs均匀进入等离子体反应器阵列9，等离子体反应器阵列9中的9个等离子体单反应器同时工作，通过双介质阻挡放电，实现对VOCs的降解。经VOCs多数以CO2和H2O的形式经上喇叭口2集中后通过VOCs出口，进入大气。少数降解副产物焦油堆积在高压电极表面，但由于聚四氟乙烯的不沾性，难以附着在等离子体单反应器内高压电极表面。
对VOCs降解过程中，烟雾探测器始终监测反应器情况，当出现火情时将信号传给传感器，水箱水闸打开放水救火。
最终，在等离子体反应器阵列工作一段时间后，切断电源，将VOCs进气气路连通至另一台等离子体降解VOCs装置的气体分布器16；将等离子体高压电极、接地极分别拆卸至另一台等离子体降解VOCs装置，确保无安全隐患后打开电源，继续对VOCs进行降解；再打开第一台等离子体降解VOCs装置的空气泵，向等离子体单反应器中空内部的空心钢管26通入清洗气，随后高压喷头24利用空心钢管26内的高压清洗气，将沉积在聚四氟乙烯涂层27的焦油及时除去，以避免焦油堵塞反应通道13产生火灾隐患。
综上所述，本发明的一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统实现双介质阻挡放电，增加等离子体的能量密度，提高VOCs将降解率和降解范围。通过引入焦油自清洁系统，解决了现有等离子体脱除VOCs系统焦油后处理困难、焦油堆积带来火灾隐患的问题，避免了因等离子体放电因局部温度过高导致燃烧的问题出现，同时从气流分布的改进降低DBD反应器起火的可能，最大限度的避免了由于安全事故带来的损失。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (6)
1.一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，特征在于，该系统包括：双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统、气体均布子系统、焦油清洁子系统、紧急救火子系统；
所述的双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统用于降解进入反应器的VOCs；
所述的气体均布子系统用于分散进入反应装置的气体；
所述的焦油清洁子系统用于清洁经等离子体降解后堆积于反应装置的焦油；
所述的紧急救火子系统，用于出现紧急火情时放水救火。
2.根据权利要求1中所述的一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，特征在于，所述的双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统包括：等离子体反应器阵列(9)、支撑装置；
所述的等离子体反应器阵列(9)，包括3*3个等离子体单反应器；
支撑装置，包括固定框架(8)和位于等离子体反应器阵列(9)底部的上气体均布板(7)。
3.根据权利要求2中所述的一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，特征在于，所述的等离子体单反应器包括：
高压电极(22)，包括十六根放电细丝，作为高压电极激发产生等离子体；每根放电细丝外壁均涂覆聚四氟乙烯涂层(27)；高压电极(22)通过三个固定环(25)固定，呈内部中空的圆柱体；中空部分为空心钢管(26)，空心钢管(26)穿过固定环(25)中心被固定；
高压电极(22)通过绝缘子(4)连在所述的等离子体反应器阵列(9)上；
固定环(25)外侧通过螺钉连接陶瓷管(28)，陶瓷管(28)内壁涂有聚四氟乙烯涂层(27)；陶瓷管(28)两端外侧通过螺钉连接高压支撑装置(21)；高压支撑装置两端有螺眼，通过螺钉连接于固定框架(8)；陶瓷管(28)，作为等离子体单反应器的外壳，为具有耐高温及高介电常数的特种陶瓷，并作为等离子体放电的一个介质层；
聚四氟乙烯涂层(27)，作为等离子体放电的另一个介质层。
4.根据权利要求1中所述的一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，特征在于，所述的气体均布子系统包括：
所述的气体均布子系统包括：气体分布器(16)、上喇叭口(2)和下喇叭口(14)、上气体均布板(7)和下气体均布板(11)、反应通道(13)；
所述的气体分布器(16)设有半径逐渐减小的折流板(29)，用于分散进入反应装置的气体；气体分布器(16)外壁设有VOCs进口(20)，中心设有气体进口(30)；
上喇叭口(2)的上端口设有上圆形法兰(1)，下端口设有上方形法兰(3)；下喇叭口(14)的下端口设有下圆形法兰(15)，上端口设有下方形法兰(12)；双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统的VOCs出口(17)位于上喇叭口(2)内；上方形法兰(3)、下方形法兰(12)分别与反应通道(13)上下端连接；用于集中进入反应通道(13)的气体；反应通道(13)上设有观察窗(10)；
下气体均布板(11)设置在双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统底部，与所述的气体分布器(16)相连，用于进一步分散进入双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统的气体；所述的上气体均布板(7)设置在等离子体反应器阵列(9)下部，用于支撑等离子体反应器阵列(9)，同时起到分散气流的作用。
5.根据权利要求1中所述的一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，特征在于，所述的焦油清洁子系统包括：空心钢管(26)、高压喷头(24)、扰流片(23)、空气泵；
所述的空心钢管(26)连接于所述的等离子体反应器阵列(9)，用于连通气源，以及作为高压放高压电极，激发产生等离子体；
空心钢管(26)外壁开钻孔，通过螺钉将高压喷头(24)连接在外壁；高压喷头(24)将所述的空心钢管(26)所蓄高压清洗气喷出，清洁附着于高压电极(27)表面的焦油；
所述的扰流片(23)安装在空心钢管(26)外壁，用于增加气体湍流程度；
所述的空气泵位于反应通道(13)外侧的长方体箱(6)，与所述空心钢管(26)相连，用于提供高压清洗气，定期清洗高压电极(27)表面堆积的焦油。
6.根据权利要求1中所述的一种用于等离子体降解VOCs装置的自清洁防火系统，特征在于，所述的紧急救火子系统包括：
水箱(5)，位于气体均布子系统的反应通道(13)外侧，用于蓄水，并与传感器相连接，当出现火情时，打开水闸用大量水淹没反应器，进行救火；
烟雾探测器，显示器设于所述水箱(5)的外侧，探头设于气体均布子系统的反应通道(13)内，用于监测双介质阻挡放电等离子体降解VOCs子系统内火灾情况；
传感器与烟雾探测器、高压电源、水箱(5)相连，当接受到烟雾探测器传来的火灾信号，传感器切断高压电源，并同时打开水闸放水救火。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1445826A (zh) * | 2002-03-18 | 2003-10-01 | 东京毅力科创株式会社 | 清洗等离子加工装置的方法 |
| US20050133927A1 (en) * | 2003-03-21 | 2005-06-23 | Rosocha Louis A. | Field-enhanced electrodes for additive-injecton non-thermal plasma (NTP) processor |
| CN101835336A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 江苏大学 | 一种双介质阻挡放电低温等离子体发生器 |
| CN102179145A (zh) * | 2011-04-01 | 2011-09-14 | 浙江工商大学 | 等离子体催化协同治理VOCs的反应器 |
| CN102553409A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-11 | 山东派力迪环保工程有限公司 | 一种耦合式介质阻挡放电等离子体处理有机异味废气的装置 |
| CN105498483A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-04-20 | 山东派力迪环保工程有限公司 | Ddbd等离子体异味治理装置 |
| CN105749744A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-07-13 | 浙江中泰环保股份有限公司 | 一种填充式低温等离子体协同吸附催化VOCs净化装置 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1445826A (zh) * | 2002-03-18 | 2003-10-01 | 东京毅力科创株式会社 | 清洗等离子加工装置的方法 |
| US20050133927A1 (en) * | 2003-03-21 | 2005-06-23 | Rosocha Louis A. | Field-enhanced electrodes for additive-injecton non-thermal plasma (NTP) processor |
| CN101835336A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 江苏大学 | 一种双介质阻挡放电低温等离子体发生器 |
| CN102179145A (zh) * | 2011-04-01 | 2011-09-14 | 浙江工商大学 | 等离子体催化协同治理VOCs的反应器 |
| CN102553409A (zh) * | 2012-03-06 | 2012-07-11 | 山东派力迪环保工程有限公司 | 一种耦合式介质阻挡放电等离子体处理有机异味废气的装置 |
| CN105498483A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-04-20 | 山东派力迪环保工程有限公司 | Ddbd等离子体异味治理装置 |
| CN105749744A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-07-13 | 浙江中泰环保股份有限公司 | 一种填充式低温等离子体协同吸附催化VOCs净化装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张汝栋: "《体育设施建设指南》", 31 March 2005 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113475754A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-10-08 | 南京工业大学 | 一种清除二手烟的防飞灰式等离子体烟灰缸 |
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