CN200984492Y - 同轴式电激活自由基源气体净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种同轴式电激活自由基源气体净化装置。包括设有出气口，进气口、排水口、电源接入口和辅助气体进气口的壳体，壳体内的上下板架间至少装有一个同轴式等离子体发生器；同轴式离子体发生器的中空电晕极固定于筒状绝缘壳体的同轴中心，筒状金属网接地极固定于筒状绝缘壳体的内表面，中空电晕极接电源正极，金属网接地极接地，中空电晕极的两端分别与电晕极支架相连通，下端电晕极支架与辅助气体进气口连通，电源接入口与高压电源连接。在常温常压下产生稳定的大电晕区域，产生大量自由基等具有高活性粒子对高速流过反应器的有害气态污染物进行氧化或还原高效深度降解，工艺条件要求低、工艺流程简单、能耗低，不产生二次污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境保护技术领域，尤其是涉及一种同轴式电激活自由基源气体净化装置。
背景技术
随着工业的迅速发展，大量废气排入环境致使污染日益严重。一些成分较简单、降解性较好、浓度较高的工业废气都可通过组合传统工艺而得以处理。但对于低浓度高毒性大流量废气，如VOCs，恶臭气体等，传统工艺如焚烧法、吸收法、吸附法以及生物法都有一些难以克服的缺点，如效率低，能耗大，费用高或处理周期长，容易产生二次污染等。因此，探求有效处理低浓高毒有机废气的技术正成为国内外学术界的研究热点。近年来新兴的低温等离子体技术以其低能耗、高效率、应用范围广等一系列优点受到普遍的重视，其中电激活自由基源为一种简单、高效的产生等离子体的方法，正在研究并广泛应用于气体净化领域。
低温等离子体中的化学反应主要是通过气体放电产生的高能电子激发来完成的。低温等离子体内部富含电子、离子、自由基和激发态分子。其中高能电子与气体分子(原子)发生非弹性碰撞，将能量转化为基态分子(原子)的内能，发生激发、离解和电离等一系列过程，使气体处于活化状态，产生化学性质及其活泼的·OH、·H、·O、·N等自由基，我们又把这一过程称为电激活自由基。而这一过程能耗并不高，这为一些需要很大活化能的反应如气体中难降解污染物的去除提供了理想途径。
目前国内外等离子体气体处理技术存在的主要问题有：放电区域小导致等离子体氧化和还原能力都比较弱；大多需在气体压或高温环境中进行工艺条件要求高；处理装置规模小，难以处理大流量的污染物；某些放电方式能耗较高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，该装置利用电激活自由基源产生低温等离子体，通过氧化或还原过程对低浓度、大流量的VOCs及恶臭气体、SOx、NOx、室内空气污染物：苯、甲醛等多种气态污染物有较高的处理效率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，包括上端设有出气口，下端设有进气口、排水口、电源接入口和辅助气体进气口的壳体，壳体内的上下板架间至少装有一个同轴式等离子体发生器；所述的同轴式离子体发生器的中空电晕极固定于筒状绝缘壳体的同轴中心，筒状金属网接地极固定于筒状绝缘壳体的内表面，中空电晕极接电源正极，金属网接地极接地，中空电晕极的上端与上端金属中空管电晕极支架相连通，中空电晕极的下端与下端金属中空管电晕极支架相连通，下端金属中空管电晕极支架与辅助气体进气口连通，电源接入口与高压电源连接。
所述的壳体内的上下板架间装有一排至少两个以上的同轴式等离子体发生器；下端金属中空管电晕极支架与辅助气体进气口连通。
所述的壳体内的上下板架间并排装有至少两排以上每排至少两个的同轴式等离子体发生器；每一排下端金属中空管电晕极支架分别经多通管后与辅助气体进气口连通。
所述每根金属中空管电晕极支架(同板架之间用绝缘支架支撑固定；所述板架为上下两块，分别固定于壳体，板架上开均布圆孔；所述每个筒状绝缘壳体上端外表面粘有绝缘支撑圈用于将筒状绝缘壳体悬挂于开有圆孔的板架上端；所述圆孔的个数等于装置内包含同轴式等离子体发生器的个数，圆孔的孔径大于筒状绝缘壳体的筒径小于绝缘支撑圈的直径。
所述的同轴式等离子体发生器的排数及每排的个数由所处理气体的污染物成分、流量与气体处理要求达到的处理效率决定。
所述的进气口为两个，装在装置下部的左右两侧。
所述的中空电晕极表面均布中空的金属喷嘴，中空的金属喷嘴与中空电晕极相连通，中空的金属喷嘴在中空电晕极的径向呈圆周等角度均布，而在轴向等间距或多螺旋结构分布。
所述的同轴式电激活自由基源气体净化装置为一个单独气体处理单元，或数个单元串联，即第一个单独气体处理单元的出气口分为两路，进入第二个单独气体处理单元的远离排水口一端的两侧进气口，而第二个单独气体处理单元的靠近排水口一端的出气口分为两路，接第三个单独气体处理单元的靠近排水口一端的两个进气口，而第三个单独气体处理单元的远离排水口一端的出气口分为两路再接第四个单独气体处理单元的远离排水口一端的两侧进气口，依此类推。
本实用新型具有的有益效果是：可以在常温常压下产生稳定的大电晕区域，产生大量自由基等具有高活性粒子对高速流过反应器的有害气态污染物进行氧化或还原高效深度降解，工艺条件要求低、工艺流程简单、能耗低，不产生二次污染；其独特的喷嘴电极结构可用于向电晕区域投加催化剂，进一步提高处理效率；多个反应器并联与多级处理单元串联相结合，可满足不同气体处理量的需求。
附图说明
图1是同轴式电激活自由基源气体净化装置结构主视图；
图2是同轴式电激活自由基源气体净化装置结构左视图；
图3是同轴式电激活自由基源气体净化装置结构俯视图；
图4是高压电源结构示意图；
图5是装置正面外形图；
图6是电晕极结构图及剖视放大图；
图7是三单元串联分别供电同轴式电激活自由基源气体净化装置示意图。
图中1.绝缘支架，2.绝缘支撑圈，3.板架，4.电晕极，5.金属网接地极，6.筒状绝缘壳体，7.绝缘软管，8.进气口，9.多通管，10.辅助气体进气口，11.排水口，12.壳体，13.出气口，14.电源接入口，15.金属喷嘴，16.同轴式等离子体发生器，17.单独气体处理单元，18.金属中空管电晕极支架，19.高压电源，20.高压防护罩。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型包括上端设有出气口13，下端设有进气口8、排水口11、电源接入口14和辅助气体进气口10的壳体12，壳体12内的上下板架3间至少装有一个同轴式等离子体发生器16；所述的同轴式离子体发生器16的中空电晕极4固定于筒状绝缘壳体6的同轴中心，筒状金属网接地极5固定于筒状绝缘壳体6的内表面，中空电晕极4接电源正极，金属网接地极5接地，中空电晕极4的上端与上端金属中空管电晕极支架18相连通，中空电晕极4的下端与下端金属中空管电晕极支架18相连通，下端金属中空管电晕极支架18与辅助气体进气口10连通，电源接入口14与高压电源19前端的圆形高压防护罩20对接。
所述的排水口11平时封住，定期打开放水。
所述的壳体12内的上下板架3间装有一排至少两个以上的同轴式等离子体发生器16。
如图3所示，所述的壳体12内的上下板架3间并排装有至少两排以上每排至少两个的同轴式等离子体发生器16；每一排下端金属中空管电晕极支架18分别经多通管9后与辅助气体进气口10连通；所述的辅助气体为具有催化活性的过渡金属溶液或其氧化物、氧气、氮气、空气、水蒸气中至少一种，辅助气体从辅助气体进气口10进入，依次通过多通管9绝缘软管7、金属中空管18、电晕极4，从电晕极4表面的金属喷嘴15喷出。
如图2所示，所述每根金属中空管电晕极支架18同板架3之间用绝缘支架1支撑固定；所述板架3为上下两块，分别固定于壳体12，板架3上开均布圆孔；所述每个筒状绝缘壳体6上端外表面粘有绝缘支撑圈2用于将筒状绝缘壳体6悬挂于开有圆孔的板架3上端；所述圆孔的个数等于装置内包含同轴式等离子体发生器16的个数，圆孔的孔径大于筒状绝缘壳体6的筒径小于绝缘支撑圈2的直径。
所述的同轴式等离子体发生器16的排数及每排的个数由所处理气体的污染物成分、流量与气体处理要求达到的处理效率决定。
所述的进气口8为两个，装在装置下部的左右两侧，提高进气均匀性。
如图6所示，所述的中空电晕极4表面均布中空的金属喷嘴15，中空的金属喷嘴15与中空电晕极4相连通，中空的金属喷嘴15在中空电晕极4的径向呈圆周等角度均布，而在轴向等间距或多螺旋结构分布。
如图7所示，所述的同轴式电激活自由基源气体净化装置为一个单独气体处理单元17，或数个单元串联，即第一个单独气体处理单元17的出气口分为两路，进入第二个单独气体处理单元17的远离排水口11一端的两侧进气口，而第二个单独气体处理单元17的靠近排水口11一端的出气口分为两路，接第三个单独气体处理单元17的靠近排水口11一端的两个进气口，而第三个单独气体处理单元17的远离排水口11一端的出气口分为两路再接第四个单独气体处理单元17的远离排水口11一端的两侧进气口，依此类推。
所述装置内部对污染物的降解过程为氧化反应或还原反应。
所述装置在工业废气、烟道气、室内空气的净化过程中应用。
实施例1：
单级多组同轴式电激活自由基源气体净化装置(如图1，2，3，4所示)对污染物的氧化反应脱除。装置壳体12内包含10排，每排5个同轴式等离子体发生器16。气体由下端两侧进气口8进入壳体12，经过每个同轴式等离子体发生器16中电晕极4与接地极5之间的空腔等离子体电晕区处理后，从出气口13排出。辅助自由基源气体为水蒸气和氧气，经过辅助气体进气口10进入，依次通过十通管9绝缘软管7、金属中空管18、电晕极4，从电晕极4表面的金属喷嘴15喷出，在电晕区内在电晕作用下被激活为大量高活性的自由基，达到增强污染物的处理效率的目的。
气源中分别含有恶臭污染物硫化氢H2S及挥发性有机污染物苯C6H6，甲苯C6H5-CH3。处理气量50m3/h-2500m3/h，实验条件和测试结果如表1所示：
表1.硫化氢H2S，苯C6H6，甲苯C6H5-CH3的检测结果
| 气体种类 | 压力KPa | 温度℃ | 入口气体浓度mg/m3 | 峰值电压KV | 电源输出功率KW | 出口气体浓度mg/m3 | 气体流量m3/h | 脱除效率％ |
| H2S | 101 | 25 | 150 | 25 | 1.27 | 未检出 | 50 | 100 |
| H2S | 101 | 25 | 150 | 25 | 1.27 | 30 | 2500 | 80.5 |
| C6H6 | 101 | 25 | 63 | 25 | 1.27 | 9.5 | 50 | 85.0 |
| C6H6 | 101 | 25 | 63 | 25 | 1.27 | 21.5 | 2500 | 65.8 |
| C6H5-CH3 | 101 | 25 | 355 | 25 | 1.27 | 25 | 50 | 92.9 |
| C6H5-CH3 | 101 | 25 | 355 | 25 | 1.27 | 106 | 2500 | 70.1 |
其中，硫化氢H2S的氧化产物主要为二氧化硫SO2，苯C6H6，甲苯C6H5-CH3的氧化产物主要为二氧化碳CO2和水H2O。硫化氢H2S的测定方法采用硝酸银比色法(GB/T16027-1995)，苯C6H6，甲苯C6H5-CH3的测定采用气相色谱法。
实施例2：
单级多组同轴式电激活自由基源气体净化装置(如图1～6所示)对污染物的还原反应脱除。气源中分别含有二氧化硫SO2、二氧化氮NO2、等氧化性气态污染物。处理气量50m3/h，其它实验条件与实施例1相同，测得SO2脱除率为70％，NO2脱除率为30％，反应产物主要为硫磺S和氮气N2。
实施例3：
三级串联分别供电同轴式电激活自由基源气体净化装置(如图7所示)脱除室内空气污染物。气源中主要含有污染物苯(C6H6)、甲醛(HCOH)等气态污染物。实验条件和测试结果如表2所示。
实施例4：
三单元合并集中供电同轴式电激活自由基源气体净化装置(如图7所示其中三电源分别供电改为单电源集中供电)脱除室内空气污染物。气源中主要含有污染物苯(C6H6)、甲醛(HCOH)等气态污染物。实验条件和测试结果如表2所示。
表2.苯(C6H6)，甲醛(HCOH)的检测结果
| 装置类型 | 气体种类 | 压力KPa | 温度℃ | 入口气体浓度mg/m3 | 峰值电压KV | 电源输出功率KW | 出口气体浓度mg/m3 | 气体流量m3/h | 脱除效率％ |
| 三级串联分别供电 | C6H6 | 101 | 25 | 10 | 25 | 1.27×3 | 0.21 | 10000 | 97.9 |
| 三级串联分别供电 | HCOH | 101 | 25 | 10 | 25 | 1.27×3 | 0.12 | 10000 | 98.8 |
| 三级合并集中供电 | C6H6 | 101 | 25 | 10 | 25 | 4.02 | 0.18 | 10000 | 98.2 |
| 三级合并集中供电 | HCOH | 101 | 25 | 10 | 25 | 4.02 | 0.11 | 10000 | 98.9 |
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，其特征在于：包括上端设有出气口(13)，下端设有进气口(8)、排水口(11)、电源接入口(14)和辅助气体进气口(10)的壳体(12)，壳体(12)内的上下板架(3)间至少装有一个同轴式等离子体发生器(16)；所述的同轴式离子体发生器(16)的中空电晕极(4)固定于筒状绝缘壳体(6)的同轴中心，筒状金属网接地极(5)固定于筒状绝缘壳体(6)的内表面，中空电晕极(4)接电源正极，金属网接地极(5)接地，中空电晕极(4)的上端与上端金属中空管电晕极支架(18)相连通，中空电晕极(4)的下端与下端金属中空管电晕极支架(18)相连通，下端金属中空管电晕极支架(18)与辅助气体进气口(10)连通，电源接入口(14)与高压电源(19)连接。
2.根据权利要求1所述的一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，其特征在于：所述的壳体(12)内的上下板架(3)间装有一排至少两个以上的同轴式等离子体发生器(16)；下端金属中空管电晕极支架(18)与辅助气体进气口(10)连通。
3.根据权利要求1所述的一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，其特征在于：所述的壳体(12)内的上下板架(3)间并排装有至少两排以上每排至少两个的同轴式等离子体发生器(16)；每一排下端金属中空管电晕极支架(18)分别经多通管(9)后与辅助气体进气口(10)连通。
4.根据权利要求2或3所述的一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，其特征在于：所述每根金属中空管电晕极支架(18)同板架(3)之间用绝缘支架(1)支撑固定；所述板架(3)为上下两块，分别固定于壳体(12)，板架(3)上开均布圆孔；所述每个筒状绝缘壳体(6)上端外表面粘有绝缘支撑圈(2)用于将筒状绝缘壳体(6)悬挂于开有圆孔的板架(3)上端；所述圆孔的个数等于装置内包含同轴式等离子体发生器(16)的个数，圆孔的孔径大于筒状绝缘壳体(6)的筒径小于绝缘支撑圈(2)的直径。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，其特征在于：所述的同轴式等离子体发生器(16)的个数、排数及每排的个数由所处理气体的污染物成分、流量与气体处理要求达到的处理效率决定。
6.根据权利要求1所述的一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，其特征在于：所述的进气口(8)为两个，装在装置下部的左右两侧。
7.根据权利要求1所述的一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，其特征在于：所述的中空电晕极(4)表面均布中空的金属喷嘴(15)，中空的金属喷嘴(15)与中空电晕极(4)相连通，中空的金属喷嘴(15)在中空电晕极(4)的径向呈圆周等角度均布，而在轴向等间距或多螺旋结构分布。
8.根据权利要求1所述的一种同轴式电激活自由基源气体净化装置，其特征在于：所述的同轴式电激活自由基源气体净化装置为一个单独气体处理单元(17)，或数个单元串联，即第一个单独气体处理单元(17)的出气口分为两路，进入第二个单独气体处理单元(17)的远离排水口(11)一端的两侧进气口，而第二个单独气体处理单元(17)的靠近排水口(11)一端的出气口分为两路，接第三个单独气体处理单元(17)的靠近排水口(11)一端的两个进气口，而第三个单独气体处理单元(17)的远离排水口(11)一端的出气口分为两路再接第四个单独气体处理单元(17)的远离排水口(11)一端的两侧进气口，依此类推。
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| CN 200620140282 CN200984492Y (zh) | 2006-11-23 | 2006-11-23 | 同轴式电激活自由基源气体净化装置 |
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| CN107998849A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-08 | 青岛旭日环保科技有限公司 | 一种低温等离子废气净化装置 |
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