CN1352620A - 电晕放电反应器 - Google Patents

Abstract

一种电晕放电反应器组件,其中各反应器腔体沿垂直方向且分多对串联设置。

Description

电晕放电反应器

本发明涉及一种借助于电晕放电处理其中的物质或者在气相中所携带的物质进行反应的反应器。

相当大的努力都放在开发采用电晕放电激活方式的气相处理技术上。当与主机相邻的局部电场超过气态介质的击穿电压时，将会在气态介质中出现电晕放电。某些已有的电晕放电反应器包括一个带有气态介质入口和出口的腔体，一个轴向内电极和围绕内电极的圆柱形外电极。在这种反应器内的放电包含从内电极向外电极延伸的由电子雪崩产生的电子流。为了有效地处理流过反应器的气态介质，需要尽可能地产生电晕电子流，因为就处理气态介质而论，任何不含这种电子流的空间都是死区。

在一种已知的电晕放电反应器中，中心电极呈电线形式。然而，在中心电线电极型的电晕放电反应器中，电场的迅速降低意味着由电子雪崩产生的电子流的分布对电线的位置非常敏感。这种现象限制了被处理气体介质穿过反应器的效率。

现有的中心电极电晕放电反应器直径都是几厘米，长度几十厘米。为了处理合理体积的气体，需要提高流速，由于空气动力效应，以及待处理介质在反应器腔体中的短暂的停留时间，反过来又增加了中心电极的机械不稳定性。因此，现有的电晕放电反应器在效率上都有局限性。

其它电晕放电反应器，参见例如我们早期的英国专利2 282 738、美国专利5 041 145、美国专利5 268 151或美国专利4 966 666，都使用了直径较大的中心电极。这尤其减少了相同电压时，中心电极区域的电场梯度，但是仍然存在着如果维持有效的电晕放电，内电极与外电极之间间距的局限。由于气体的流动阻力过大，仅仅依靠增加电晕放电反应器的长度，还不能有效地解决这一问题。此外，电晕放电反应器以脉冲方式运行，能量脉冲穿过中心电极所需的时间，是另一个限制电晕放电反应器长度的因素。

英国专利申请2008369A公开了一种臭氧发生器，包括数个平行的放电腔体，每个腔体都有一个中心电线电极。该电线的末端支承在两个栅极上，有一个普通馈电线与之相连，使用中，要施加直流电压。

当该装置以直流模式运行时，没有考虑到交流电的分配效应。

英国专利1 589 394公开了一种臭氧发生器，它包括多个平行的电晕放电腔，能产生直流脉冲、交流脉冲或两者混合脉冲的电源，但是该专利没有试图在强度或者时间上均衡电源在各放电腔体上的分布。

美国专利4495043公开了一种臭氧发生器，其中多个臭氧发生腔与产生脉冲信号的交流电源相连。然而，臭氧发生腔不是同时或连续运行，而是以交流脉冲模式顺序运行，每个脉冲的持续时间都与生成臭氧的气体穿过相应的臭氧发生腔的脉冲时间有关，并且将脉冲之间的间隔施加在给定的臭氧发生腔，以便在下一个脉冲施加在该臭氧发生腔之前，从该腔体中清除由一个脉冲生成的臭氧。

该专利主要涉及电源的设计。根本没有阐述臭氧发生腔之间的电连接问题。

美国专利5009858公开了一种臭氧发生器，其中在多个与普通电源并联运行的腔体中，通过无声放电生产臭氧。但是该专利根本没有讨论臭氧生成腔与另一个臭氧生成腔之间的电连接关系，显然，臭氧生成腔以连续交流模式运行。

本发明的目的是提供一种改进的通过电激活形式，处理气态介质的电晕放电反应器。

术语气态介质包括一种或多种呈悬浮颗粒或细小的分散在气相中的固体物质形式的介质。

根据本发明，提供了一种处理气态介质的电晕放电反应器组件，它包括一个入口和一个出口，位于入口和出口之间的并与之相连的多个垂直安装的电晕放电反应器腔体，每个电晕放电反应器都有一个圆柱形的外电极部件和一个轴向的内电极部件，还包括一个与反应器腔体的内电极靠近设置、垂直排列且直接连接的高压脉冲电源，每个高压脉冲电源在待处理气态介质穿过反应器腔体时，都能在待处理气态介质中产生足以激发电晕放电的脉冲电压，还包括均衡穿过反应器腔体的待处理气态介质流量的部件，一个与每个高压脉冲电源相连低压电源，以及一个适于控制低压电源启动，使高压脉冲电源以预定的瞬时关系，给电晕放电反应器腔体施加一个高压脉冲的的控制单元。

在本发明的一个特定实施方式中，反应器两个一组分多组串联设置在入口和出口之间，均衡穿过反应器腔体的待处理气态介质流量的部件包括一个位于每对反应器腔体之间的流量控制部件。

流量控制部件的一种简单形式是校准的孔板。

由于电晕放电反应器是有电磁干扰的设备，因此优选地至少给电晕放电反应器腔体设置电磁屏蔽。

下面将参照附图通过实施例详细描述本发明的内容。

图1是本发明一种实施方式的透视图。

图2是图1所示实施方式的前视图。

图3是图1所示实施方式中电晕放电反应器腔体的纵剖面图。

下面参照图1和2，电晕放电反应器组件1包括一个入口2和一个出口3。在入口2和出口3之间有10个电晕放电反应器腔体4(下面还会描述)，这10个反应器腔体两个一组构成五组反应器腔体4，串联在入口2和出口3之间。一对反应器腔体中的每一个反应器腔体4都与管5相连，管5的终端用连接法兰6相连。孔板7夹在连接法兰6之间，并用作连接法兰6之间的垫圈。在反应器1的组件中设置带有孔的孔板7，用以均衡在反应器1中流过反应器腔体4的待处理气体介质的流量。如果需要，还可以用可调节阀如闸阀代替孔板7，以便监测每对反应器腔体4的气体流速，和/或反应器腔体4的处理效率，并且改变反应器腔体4中的流速，以便优化整个反应器1的气体介质处理效率。每个反应器腔体4的下方设置有高压脉冲电源8，它与每个反应器腔体4中央电极的伸出部分9直接相连。连接在反应器腔体4和高压脉冲电源8之间的伸出部分9分别穿过带有绝缘套管中的入口2和出口3，该绝缘套管通过密封套圈10固定在入口2和出口3上。反应器腔体4和高压脉冲电源8密封在金属罩11中，以减少反应器1运行时，来自反应器1的电磁噪音的干扰。在本发明的该实施方式中，金属罩11是安装在支架12上的，且密封的菱形金属板。

高压脉冲电源8与控制单元13相连，控制单元13将来自低压电源的启动脉冲施加给高压脉冲电源8，并使高压脉冲电源8以预定的瞬时关系(通常是同时的)，借助于伸出部分9给反应器腔体4的中央电极施加高压脉冲。

参照附图3，每个反应器腔体4都由一个外圆柱壳301和一个同轴的外电极组件303组成，在外圆柱壳内有一个轴向的中央电极组件302。反应器腔体4的壳301分别有一个顶部法兰304和一个底部法兰305。顶部法兰304使与法兰306相连的反应器腔体4与连接每对反应器腔体4的管5相连。底部法兰305使反应器腔体4与法兰307相连，并由此使反应器腔体4适合安装在入口或出口3上。在法兰304、306和法兰305、307之间，分别设置有上部中央电极支柱308和下部中央电极支柱309。

下部中央电极支柱309还用于安装外电极组件303。上部和下部电极支柱308、309中设置有气流整流孔310，它们由既绝缘又具有足够柔性的材料制成，并且还用作法兰对304、306和305、307之间的垫圈。在气体温度高达大约300℃时，用作电极支柱308、309的合适材料是聚四氟乙烯。

内电极组件302由众所周知的HASTELLOY C合金制成的管311组成，其上安装有许多盘312，盘312之间被和313隔开，盘312和管313两者都是由HASTELLOY C制成。盘312的直径大于间隔管313的直径。最下方的盘312设置在绝缘套管315上端的套圈314之上，而在内电极组件302的伸出部分9穿过入口2或出口3时，绝缘套管315环绕该伸出部分9。借助于用聚四氟乙烯制成的定位插口316，使内电极组件302的上端设置在上部电极支柱308中。

外电极组件303也由许多用管318隔开的盘317组成，用12个规则间距的杆319和螺母320将其安装并紧固在一起。整个外电极组件301也是用HASTELLOYC合金制成的。

反应器腔体4在垂直方向的这种布局以及与高压脉冲电源8的直接连接，不仅具有很高的电效率，而且还不会在反应器腔体4，尤其是在反应器腔体4的中央电极302上施加弯曲应力，以便确保不会改变内、外电极组件302、303的盘312和317之间的间隙。

多对反应器腔体4的串联连接减少了连接反应器所需的面积，并且还可以使入口2和出口3靠近设置，由此便于运行。

本发明不限于以上详细描述的实施例。例如，它只描述了十个电晕放电反应器腔体4的一种布局。应当知道，根据所需的运行性能，可采用多于或少于10个反应器腔体。同样，本申请只描述了使用HASTELLOY C的内电极302，但是根据运行所需电极的气态环境，还可以使用其它金属或金属合金。

Claims (5)

1、一种处理气态介质的电晕放电反应器组件，包括一个入口(2)和一个出口(3)，其特征在于还包括位于入口和出口(2；3)之间的并与之相连的多个垂直安装的电晕放电反应器腔体(4)，每个电晕放电反应器都有一个圆柱形的外电极部件(303)和一个轴向的内电极部件(302)，还包括一个与反应器腔体的内电极(302)垂直排列设置且直接连接的高压脉冲电源(8)，每个高压脉冲电源(8)在待处理气态介质穿过相关的反应器腔体时，都能在待处理气态介质中产生足以激发电晕放电的脉冲电压，还包括均衡穿过反应器腔体的待处理气态介质流量的部件(7)，一个与每个高压脉冲电源(8)相连低压电源，以及一个适于控制低压电源启动，使高压脉冲电源(8)以预定的瞬时关系，给电晕放电反应器腔体施加一个高压脉冲的的控制单元(13)。

2、如权利要求1所述的电晕放电反应器，其特征在于反应器腔体分多对串联设置，均衡穿过反应器腔体的待处理气态介质流量的部件(7)包括一个位于每对反应器腔体之间的流量控制部件。

3、如权利要求2所述的电晕放电反应器，其特征在于流量控制部件包括校准的孔板。

4、如权利要求2所述的电晕放电反应器，其特征在于流量控制部件包括调节阀门。

5、如上述权利要求1-4中任一权利要求所述的电晕放电反应器，其特征在于至少给反应器腔体和与之相连的高压脉冲电源(8)设置电磁屏蔽。

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