CN201726583U

CN201726583U - 等离子体放电电极、以及具备该电极的恶臭气体处理装置

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Publication number: CN201726583U
Application number: CN2010202694688U
Authority: CN
Inventors: 陈刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2020-07-09

Abstract

本实用新型涉及等离子体放电电极以及具备该电极的有机废气及恶臭气体处理装置。本实用新型的等离子体放电电极为齿板式结构，由金属板和多片平行排列的金属齿片以相互垂直的方式构成，其中，金属板作为接地端，金属齿片作为放电端，并且金属齿片为四面锯齿状结构。该金属齿片为带有通孔的不锈钢齿片，通过该通孔由金属螺纹棒串接所述金属齿片，在上述金属螺纹棒外套有绝缘套管。利用本实用新型，能够提供一种具有高活性等离子产生率、低能耗、低成本、性能稳定的等离子体放电电极以及恶臭气体处理装置。

Description

等离子体放电电极、以及具备该电极的恶臭气体处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种恶臭气体处理技术，具体地涉及利用等离子体脉冲放电进行恶臭气体处理的等离子体放电电极以及恶臭气体处理装置。

背景技术

随着人们生活水准的提高，公众对提高环境质量的要求也日益增强，有机废气及恶臭污染已成为当前我国城镇居民投诉最强烈的环境问题之一，一些发达国家已经制定了相关的环保法律，严格控制这些气态污染物的排放，我国也把有机废气及恶臭发生源作为一个主要的评价对象，并采取了各种措施防止臭气的扩散。

在绝对温度不为零的任何气体中，总存在一定成分的原子电离。由宇宙射线或热灯丝产生的一定数量的初级电子在外部激励源的电场中获能，当其能量高于气体原子的电离能时，电子与原子间的非弹性碰撞将导致气体电离。当气体的电离率足够大时，中性粒子的物理性质开始退居次要地位，整个系统受带电粒子支配，此时电离的气体即为等离子体。

非平衡态等离子体通常采用辉光放电、电晕放电、介电阻挡放电、微波放电和射频放电产生。非平衡态低温等离子体技术则利用其中的高能电子参与形成的物理、化学反应过程。

利用等离子体中的大量活性粒子对于有毒、有害、难降解环境污染物进行直接的分解去除，如有毒化学溶剂的降解，温室气体的去除，以及SO_x和NO_x的处理，还有其它如烃类和卤代烃等污染物的降解是一种新型的方法。通过前沿陡峭、脉宽窄(纳秒级)的高压脉冲电晕放电，在常温常压下获得非平衡等离子体，能产生大量高能电子和O、OH等活性粒子，这些高能活性粒子具有极强的离子能量，可将含硫化合物和其它烃类、醇类氧化成二氧化碳和水，对有机废气及恶臭中的有机物分子进行中和分解，使污染物最终转化为无害物质。有机物在等离子体中的降解机理，主要有下面几个过程：

在高能电子作用下，强氧化性自由基O、OH、HO₂的产生；

有机物分子受到高能电子碰撞被激发，及原子键断裂形成小碎片基团和原子；

O、OH、HO₂与激发原子、有机物分子、破碎的基团、其他自由基等发生一系列反应，有机物分子最终被氧化降解为CO、CO₂、H₂O。

从除臭机理上分析，主要发生以下反应：

H₂S+O₂、O₂ ^-、O₂ ⁺→SO₃+H₂O

NH₃+O₂、O₂ ^-、O₂ ⁺→NO_x+H₂O

VOC_s+O₂、O₂ ^-、O₂ ⁺→SO₃+CO₂+H₂O

从上述反应来看，恶臭组分经过处理后，最终转变为SO₂、NO_x、CO₂、H₂O等小分子，由于产物的浓度极低，均能被周边的大气所接受，因此无二次污染。

由于等离子体反应器的影响因素较多，如电源、放电极性、放电电极与反应器外筒的材质及形状大小等，因此，传统的等离子体反应器存在等离子产生率低、能耗高、成本高、性能不稳定等的多种问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于，改进传统等离子体放电电极的不足之处以提供一种具有高活性等离子产生率、低能耗、低成本、性能稳定的等离子体放电电极以及具备该等离子体放电电极的恶臭气体处理装置。

本实用新型的等离子体放电电极，其特征在于，所述等离子体放电电极为齿板式结构，所述等离子体放电电极由金属板和多片平行排列的金属齿片以相互垂直的方式构成。

优选地，所述金属板作为接地端，所述金属齿片作为放电端

优选地，所述金属齿片为四面锯齿状矩形结构。

优选地，所述金属齿片为带有通孔的不锈钢齿片，通过所述通孔由金属螺纹棒串接所述金属齿片，在上述金属螺纹棒外套有绝缘套管。

优选地，所述金属板和所述金属齿片之间利用绝缘构件进行连接，所述绝缘构件的击穿电压在15kV以上。

优选地，所述绝缘构件包括：绝缘子；与所述绝缘子耦合的绝缘螺母；和具有通孔的绝缘支架，其中，所述绝缘子和所述绝缘螺母穿过所述绝缘支架上的通孔连接所述金属板和金属齿片。

优选地，所述金属齿片齿间距为1～20mm，锯齿高度为2～6mm，锯齿尖角为45度～80度。

优选地，所述金属板和所述金属齿片为垂直组合排列，所述金属齿片和所述金属板的间距为10～60mm。

优选地，所述绝缘构件为“U”字型、“工”字型、“凹”字型中的任意一种。

本实用新型的恶臭气体处理装置，其特征在于，具备以上所述的等离子体放电电极。

根据本实用新型的等离子体放电电极，反应的有效面和容积大，能够得到充分的放电反应，由此，能够更高效地降解有机废气和恶臭气体。

根据本实用新型的等离子体放电电极，在高频脉冲电源的作用下，能产生脉冲宽度小于100ns，电压大于2kV～60kV的高频高压脉冲，激发空气中的氧气，形成大量等离子体，而且整个电极工作时处于无火花放电的高效电晕放电下，效率高。与普通的筒式等离子体放电电极相比较，电极的设计结构简单、可加工性强、工作稳定可靠，抗腐蚀，而且单位体积下的放电性能稳定、等离子体产生量高，能够达到了工业实用的规模，具有广阔的应用前景。

因此，本实用新型的等离子体放电电极以及具备该等离子体放电电极的恶臭气体处理装置具有活性等离子体产率高、能量效率高、使用寿命长、运行稳定性高等的优势。

附图说明

图1是本实用新型的等离子体放电电极结构的正视图。

图2是本实用新型的等离子体放电电极的结构的放大图。

图3是本实用新型的等离子体放电电极的金属齿片的放大示意图。

图4(a)、(b)分别表示本实用新型的等离子体放电电极的绝缘子第一实施方式的主视图、右视图。

图5(a)、(b)、(c)分别表示本实用新型的等离子体放电电极的绝缘子第二实施方式的左视图、主视图、右视图。

图6(a)、(b)分别表示本实用新型的等离子体放电电极的绝缘螺母第一实施方式的主视图、右视图。

图7(a)、(b)、(c)分别表示本实用新型的等离子体放电电极的绝缘螺母的第一实施方式的左视图、主视图、右视图。

图8为(a)、(b)本实用新型的等离子体放电电极的一实施方式的绝缘支架的主视图、右视图。

具体实施方式

图1是本实用新型的等离子体放电电极结构的正视图。图2是本实用新型的等离子体放电电极的结构的放大图。

如图1、2所示，本实用新型的等离子体放电电极为齿板式结构，其中，该等离子体放电电极由金属板1和多片金属齿片2以相互垂直的方式构成。金属齿片2和金属板1为垂直组合排列，金属齿片2和金属板1之间利用绝缘构件4进行连接固定。

这里，金属齿片2具备设置于其上的通孔。通过该通孔用金属螺纹棒5串接连接多个金属齿片2。同时，在金属螺纹棒5外套有绝缘套管3，以使得每个齿片2之间相互隔离。这里，绝缘套管3可以采用陶瓷管。

图3是本实用新型的等离子体放电电极的金属齿片2的放大示意图。在图3中，金属齿片2为四面锯齿状的结构。作为一个示例，相邻的两锯齿间的间隔例如可以设定为1～20mm，锯齿高度例如可以设定为2mm～6mm，锯齿角度可以例如设定为45度～80度。相邻的金属齿片2之间的间隔距离可以为10～50mm。该金属齿片2可以采用不锈钢制成的齿片。

另外，作为绝缘构件4的材料，一般可以采用耐腐蚀、耐高压、耐电弧、阻燃的绝缘材料，或选择性进行防污闪涂料表面处理后的材料。另外，绝缘构件4可以由电玉粉压制而成，其中，绝缘构件4的击穿电压达15KV以上，由此能够达到绝缘和抗腐蚀的作用。

绝缘构件4由绝缘子、与绝缘子耦合的绝缘螺母以及具有通孔的绝缘支架构成。绝缘子和绝缘螺母穿过所述绝缘支架上的通孔连接固定金属齿片2和金属板1。

这里，为了更清晰地说明绝缘子和绝缘螺母的形状，在图4(a)、(b)、图5(a)、(b)、(c)、图6(a)、(b)以及图7(a)、(b)、(c)中进行了具体的示意。

其中，在图4(a)、(b)中表示了本实用新型的等离子体放电电极的绝缘子的第一实施方式的主视图、右视图。在图5(a)、(b)、(c)中表示了本实用新型的等离子体放电电极的绝缘子的第二实施方式的左视图、主视图、右视图。与该图4(a)、(b)和图5(a)、(b)、(c)所示的绝缘子分别对应，在图6(a)、(b)中分别了表示本实用新型的等离子体放电电极的绝缘螺母的第一实施方式的主视图、右视图，在图7(a)、(b)、(c)中分别表示了本实用新型的等离子体放电电极的绝缘螺母的第二实施方式的左视图、主视图、右视图。

另外，关于绝缘支架，其结构可以为“U”字型、“工”字型、“凹”字型等的任意形状。在图8为(a)、(b)中表示了本实用新型的等离子体放电电极的一实施方式的绝缘支架的主视图、右视图。

本实用新型的等离子体放电电极的金属齿片2的数量能够根据处理有机废气及恶臭气体浓度和风量进行配置。一般在工作状态下，利用本实用新型的等离子体放电电极，能够产生脉冲宽度小于100ns、电压2kV～60KV、频率1kHz～20kH这的高频高压脉冲。

这样，在利用本实用新型的等离子体放电电极所产生的高频高压脉冲下，能够产生大量等离子体，这些等离子体能够有效降解有机废气及恶臭，例如能够将硫化氢、氨气、甲硫醇、苯系物等恶臭物质氧化分解成SO_x、CO₂、H₂O等无臭并且对大气环境危害较小的分子。

特别地，在本实用新型中，由于密集排布的齿板式的放电结构，可以保证单位放电面积下较高的等离子体产生量，由此，能够极高效地去除恶臭污染物。

例如，将本实用新型的等离子体放电电极与传统的筒式放电电极相比，可以具有以下显著的优势：

(1)产生量高：等离子体产生数是同等容积线筒式放电电极所产生的2～5倍；

(2)能耗低：是同等处理效率的传统放电电极能耗的约1/10-1/20；

(3)处理效率高：有机污染物去除率较线筒式处理装置提高20％～50％。

另一方面，本实用新型还提供了一种恶臭气体处理装置。该恶臭气体处理装置具备上述本实用新型的等离子体放电电极。

以上对本实用新型的各个实施方式进行了具体描述。最后，应当说明的是，以上各具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制。尽管参照上述具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，而在不脱离本实用新型的技术方案的精神下，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种等离子体放电电极，其特征在于，

所述等离子体放电电极为齿板式结构，

所述等离子体放电电极由金属板和多片平行排列的金属齿片以相互垂直的方式构成。

2.如权利要求1所述的等离子体放电电极，其特征在于，

所述金属板作为接地端，所述金属齿片作为放电端。

3.如权利要求2所述的等离子体放电电极，其特征在于，

所述金属齿片为四面锯齿状结构，所述锯齿的齿尖指向所述金属板。

4.如权利要求2所述的等离子体放电电极，其特征在于，

所述金属齿片为带有通孔的不锈钢齿片，通过所述通孔由金属螺纹棒串接所述金属齿片，在上述金属螺纹棒外套有绝缘套管。

5.如权利要求2所述的等离子体放电电极，其特征在于，

所述金属板和所述金属齿片之间利用绝缘构件进行连接，所述绝缘构件的击穿电压在15kV以上。

6.如权利要求5所述的等离子体放电电极，其特征在于，

所述绝缘构件包括：

绝缘子；

与所述绝缘子耦合的绝缘螺母；和

具有通孔的绝缘支架，

其中，所述绝缘子和所述绝缘螺母穿过所述绝缘支架上的通孔连接所述金属板和金属齿片。

7.如权利要求3所述的等离子体放电电极，其特征在于，

所述金属齿片齿间距为1～20mm，锯齿高度为2～6mm，锯齿尖角为45度～80度。

8.如权利要求3所述的等离子体放电电极，其特征在于，

所述金属板和所述金属齿片为垂直组合排列，所述金属齿片和所述金属板的间距为10～60mm。

9.如权利要求6所述的等离子体放电电极，其特征在于，

所述绝缘构件为“U”字型、“工”字型、“凹”字型中的任意一种。

10.一种恶臭气体处理装置，其特征在于，

具备权利要求1～9所述等离子体放电电极。