CN1328486C - 用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明利用低温等离子体净化与催化剂净化之间的协同净化功能，利用低温等离子体产生的高能活性物质提高催化剂的反应活性，降低催化剂的起燃温度，拓宽催化剂的操作窗口，提高转化率的原理设计了一种用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，包括壳体、蜂窝载体催化剂、低温等离子体发生装置，其特征是蜂窝载体催化剂安装在壳体的出气端中，低温等离子体发生装置主要由脉冲发生器和放电组件组成，其中放电组件安装在壳体的进气端中，脉冲发生器的正极与正极杆相连，脉冲发生器的负极与负极杆相连。
Description
技术领域
本发明涉及一种有害气体净化器，尤其是一种用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器。
背景技术
众所周知，汽车尾气已成为城市空气污染的主要来源，为此，世界各国均对车辆尾气的排放作了严格规定，因此，如何能够使机动车尾气达标排放是目前的研究热点。汽车排放尾气在所难免，最好的办法就是在尾气排入大气之前对其做相应的处理，减少有害成份，最大限度地保护环境。目前对于汽车尾气处理的主要手段是利用催化剂对排出的尾气进行处理，使之达标排放。汽车上采用的催化器主要为三元催化转化器，摩托车上使用的主要为氧化型催化转化器，它们均存在如下缺点：(1)冷启动性能差，因为在发动机冷启动阶段时的催化剂还未达到起燃温度，不能有效地净化尾气；(2)转化效果受过量空气系数(燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量/完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量)影响大，催化剂只有在很窄的窗口运行时(即过量空气系数在1附件)才能够同时有效的催化净化尾气，混合气过稀或过浓都不利于尾气的净化。这也正是我们所常见的汽车发动时尾气较大、刺激性气味较重、排放不达标的主要原因，对此，现有的催化器类尾气处理装置均无法加以解决，因此，解决车辆冷启动阶段的尾气超标问题和扩大催化剂催化净化操作窗口是解决尾气污染保护环境的当务之急。
发明内容
本发明的目的是利用低温等离子体净化与催化剂净化之间的协同净化功能，利用低温等离子体产生的高能活性物质提高催化剂的反应活性，降低催化剂的起燃温度，拓宽催化剂的操作窗口，提高转化率的原理而设计的一种用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器。
本发明的技术方案是：
一种用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，包括壳体、蜂窝载体催化剂、低温等离子体发生装置，其特征是蜂窝载体催化剂安装在壳体的出气端中，低温等离子体发生装置主要由脉冲发生器和放电组件组成，其中放电组件安装在壳体的进气端中，脉冲发生器的正极与正极杆相连，脉冲发生器的负极与放电组件中的放电负极相连，正极杆与放电组件中的放电杆相连。
本发明还采取了以下技术措施：
所述的蜂窝载体催化剂或为陶瓷蜂窝载体催化剂、或为金属蜂窝载体催化剂，其蜂窝状通孔的轴线与壳体的轴线同向。
所述的放电组件主要由放电杆、放电杆支撑环、绝缘管、放电负极组成，放电杆上涂覆有催化剂，绝缘管安装在壳体内腔中，放电负极安装在壳体内腔壁与绝缘管外壁之间，放电杆支撑环安装在绝缘管中，放电杆的二端支承在各自的放电杆支撑环上，放电杆伸出绝缘管外的一端与脉冲发生器的正极相连，放电负极与脉冲发生器的负极相连。
所述的放电杆伸出绝缘管外的一端上安装有弹簧片，弹簧片与正极杆的一端相接触，正极杆嵌套在绝缘柱中，绝缘柱穿过壳体壁并固定在壳体壁上，正极杆的另一端与脉冲发生器的正极相连。
所述的绝缘柱为陶瓷绝缘柱。
所述的放电负极由箔状金属外层、内层和位于箔状金属外层、内层之间的波纹状金属网组成。箔状金属外层与壳体的内壁相接触，箔状金属内层与绝缘管的外侧相接触。
所述的箔状金属外层、内层为铜箔内层、铜箔外层。
所述的绝缘管为石英管，放电杆支撑环为石英环。
所述的脉冲发生器的负极与负极杆的一端相连，负极杆的另一端固定在壳体的外表面上，放电负极通过壳体与负极杆相连。。
所述的壳体为不锈钢壳体，放电杆为涂覆有催化剂的不锈钢放电杆。
本发明的有益效果：
本发明充分发挥了低温等离子体净化与催化剂净化之间的协同净化功能，通过将两者有机的结合，利用低温等离子体发生装置产生的高能活性物质提高催化剂的反应活性，降低了催化剂的起燃温度，拓宽了催化剂的操作窗口，提高了转化率。整体式低温等离子体催化反应器可广泛用于机动车尾气净化、烟气净化、有机废气净化等方面领域，同时具有结构简单，制造方便的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的放电负极的结构及安装位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示。
一种用于汽车尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，包括不锈钢壳体1、金属蜂窝载体催化剂2、低温等离子体发生装置，金属蜂窝催化剂2安装在不锈钢壳体1的出气端B中，低温等离子体发生装置主要由自制的脉冲发生器3(放电电压12kV，放电频率20kHz，功率30W)和安装在不锈钢壳体1的进气端A中的放电组件组成，放电组件主要由不锈钢放电杆4、放电杆石英支撑环5、6、石英绝缘管7、放电负极8组成，不锈钢放电杆4上涂覆有催化剂；石英绝缘管7安装在不锈钢壳体1的内腔中，放电负极8安装在壳体1的内腔壁与石英绝缘管7的外壁之间，放电杆石英支撑环5、6安装在石英绝缘管7的二端中，不锈钢放电杆4的二端支承在各自的放电杆石英支撑环5、6上，不锈钢放电杆4伸出石英绝缘管7外的一端上安装有弹簧片9，弹簧片9与正极杆10的一端相接触，弹簧片9焊接在不锈钢放电杆4上；正极杆10通过压紧弹簧片9，从而将线路接通，这样做优点在于二者之间是柔性连接，可避免振动或挤压造成的线路不畅通；此外正极杆10嵌套在陶瓷绝缘柱11中，陶瓷绝缘柱11穿过壳体1的壳壁并固定在壳壁上，正极杆10的另一端与脉冲发生器3的正极相连，脉冲发生器3的负极与负极杆12相连，负极杆12固定在不锈钢壳体1的外表面上。
具体实施时金属蜂窝载体催化剂2还可用陶瓷蜂窝载体催化剂代替，不论是金属蜂窝载体催化剂1还是陶瓷蜂窝载体催化剂，其蜂窝状通孔的轴线与壳体1的轴线同向(平行)，若采用金属蜂窝载体催化剂则可将其焊接在不锈钢壳体1出气端内部并与石英绝缘管7的一端相接抵，若采用陶瓷蜂窝载体催化剂则可通过膨胀衬垫将其固定在不锈钢壳体1的出气端内部并与石英绝缘管7的一端相接抵。
本实施例的放电负极8由铜箔外层13、内层14和位于铜箔外层、内层13、14之间的波纹状金属网15组成。铜箔外层13与不锈钢壳体1的内壁相接触，铜箔内层14与石英绝缘管7的外侧相接触。更进一步地说是铜箔外层13的外表面与不锈钢壳体1的内壁相接触，铜箔内层14的内表面与石英绝缘管7的外侧相接触，而波纹状金属网15分别与铜箔外层13的内表面及铜箔内层14的外表面相接触。
本实施例所使用的催化剂可为尾气处理用常规催化剂。
本发明的工作过程为：
汽车启动时，脉冲发生器3即开始工作，在低温等离子体发生器内产生大量的自由基和准分子，如OH、O、NO等，它们的化学性质非常活跃，很容易和尾气中的污染组分如CO、HC及NOx发生反应，使催化剂迅速起燃，从而达到降低催化剂起燃温度的目的，同时由于低温等离子体发生器产生的自由基能促进催化剂的催化反应过程，降低了单纯依靠催化剂的催化反应条件要求，扩大了催化剂的操作窗口，可显著提高尾气催化净化的效果。该装置不仅可用来处理机动车尾气，还可处理烟气和其它有机废气，具有优越的环保性能，净化效率高、能耗低、无二次污染。
Claims (9)
1、一种用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，包括壳体、蜂窝载体催化剂、低温等离子体发生装置，其特征是蜂窝载体催化剂安装在壳体的出气端中，低温等离子体发生装置主要由脉冲发生器和放电组件组成，其中放电组件安装在壳体的进气端中，脉冲发生器的正极与正极杆相连，脉冲发生器的负极与放电组件中的放电负极相连，正极杆嵌套在陶瓷绝缘柱中，陶瓷绝缘柱穿过壳体的壳壁并固定在壳壁上，正极杆穿过陶瓷绝缘柱后伸入壳体中并与放电组件中的放电杆相连。
2、根据权利要求1所述的用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，其特征是所述的蜂窝载体催化剂为陶瓷蜂窝载体催化剂或金属蜂窝载体催化剂，其蜂窝状通孔的轴线与壳体的轴线同向。
3、根据权利要求1所述的用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，其特征是所述的放电组件主要由放电杆、放电杆支撑环、绝缘管、放电负极组成，放电杆上涂覆有催化剂，绝缘管安装在壳体内腔中，放电负极安装在壳体内腔壁与绝缘管外壁之间，放电杆支撑环安装在绝缘管中，放电杆的二端支承在各自的放电杆支撑环上，放电杆伸出绝缘管外的一端与脉冲发生器的正极相连。
4、根据权利要求3所述的用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，其特征是放电杆伸出绝缘管外的一端上安装有弹簧片，弹簧片与正极杆的一端相接触，正极杆嵌套在绝缘柱中，绝缘柱穿过壳体壁并固定在壳体壁上，正极杆的另一端与脉冲发生器的正极相连。
5、根据权利要求3所述的用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，其特征是所述的放电负极由箔状金属外层、内层和位于箔状金属外层、内层之间的波纹状金属网组成，箔状金属外层与壳体的内壁相接触，箔状金属内层与绝缘管的外侧相接触。
6、根据权利要求5所述的用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，其特征是所述的箔状金属外层、内层为铜箔内层、铜箔外层。
7、根据权利要求3所述的用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，其特征是所述的绝缘管为石英管，放电杆支撑环为石英环。
8、根据权利要求1所述的用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，其特征是脉冲发生器的负极与负极杆相连，负极杆固定在壳体的外表面上，放电负极通过壳体与负极杆相连。
9、根据权利要求1所述的用于尾气净化的整体式低温等离子体催化反应器，其特征是所述的壳体为不锈钢壳体，放电杆为不锈钢放电杆。
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