CN203507791U - 双介质低温螺旋等离子体废气净化机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种双介质低温螺旋等离子体废气净化机，其技术特点是：包括除湿器、静电除尘器、并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器和风机，所述的除湿器的输入端与有害气体收集系统相连接，除湿器的输出端与静电除尘器相连接，该静电除尘器的输出端与并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器相连接，并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器通过风机将处理后的烟气排出。本实用新型设计合理，采用双介质阻挡螺旋等离子体放电产生电子能量高，低温等离子体密度大，将其应用于恶臭气体治理，具有反应速度块、处理效果好、运行费用低廉、无二次污染、运行稳定、操作简便、即开即用、应用范围广泛等优点，符合国家的节能减排政策。
Description
技术领域
本实用新型属于烟气净化技术领域，尤其是一种双介质低温螺旋等离子体废气净化机。
背景技术
随着现代工业和城市建设的发展和汽车数量的激增,大气污染已经成为日益严重的全球性问题，其来源主要为各种燃烧炉烟气(特别是燃煤锅炉烟气)和机动车尾气。燃烧产生的烟尘、SO2、CO2、NOX、汞等重金属是我国大气污染的主要特征。主要由SO2排放所致的硫酸型酸雨污染危害面积达国土面积30％以上，全国因此每年损失上千亿元。目前SO2污染已成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素，控制其污染势在必行。我国中小型燃煤锅炉(220t/h以下)因其数量多、范围广、治理难度大及投资限制等诸多因素成为控制SO2排放的老大难。另外由于多年来我国燃煤大气污染物的治理的重点是烟尘、SO2，的控制，而针对氮、细微颗粒物、重金属汞等污染物的控制还没有全面展开，导致我国氮、汞等其他污染物排放量大幅增加，对生态环境造成了严重影响，针对我国严峻的大气污染治理形势。
目前，对中小型燃煤锅炉污染治理通常采用单一污染物的控制策略，以除尘和二氧化硫治理为为主治理目标，包括燃烧前、燃烧中(炉内脱硫)及燃烧后(FGD)脱硫3种方式，最常用和最有效的脱硫处理方式是燃烧后脱硫处理方式，即对锅炉燃烧后产生的烟气进处理，通过各种方式将烟气中的SO2脱除，按脱硫过程中是否加水和脱硫产物的干湿状态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法3种工艺。上述简易脱硫方法的共同特点是设备少、流程短、操作简单、维护方便、投资少、运行费用低，一般除尘效70％一90％，脱硫效率30％～85％，基本能够满足所使用地区的当地排放标准。但由于系统不完整、出现了不少问题，诸如结垢、堵塞、烟气带水造成风机及烟道腐蚀、脱硫产物不处理直接排放造成二次污染等一系列问题。
综上所述，现有的烟气处理装置通常只能对烟气中的单一污染物进行处理，造成处理效率低、成本高等问题，传统的吸附和低效的处理方式已远远不能满足环境保护的需求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、效率高、成本低且节能环保的双介质低温螺旋等离子体废气净化机。
本实用新型解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种双介质低温螺旋等离子体废气净化机，包括除湿器、静电除尘器、并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器和风机，所述的除湿器的输入端与有害气体收集系统相连接，除湿器的输出端与静电除尘器相连接，该静电除尘器的输出端与并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器相连接，并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器通过风机将处理后的烟气排出。
而且，所述的双介质低温螺旋等离子反应器包括机壳、瓷介质棒、接地电极和阳电极，所述机壳的中部为圆筒状且两端分别设有进气端和出气端，所述瓷介质棒通过两个安装支架轴向安装在机壳内的中部，所述的接地电极以螺旋方式绕装在圆筒状机壳的表面上，所述的阳电极安装在瓷介质棒上，接地电极与阳电极连接到陡前沿纳秒脉冲电源的输出端上，该陡前沿纳秒脉冲电源由高压交流电源、高压直流电源和交直流耦合电路连接构成。
而且，所述机壳由高纯度氧化铝瓷介质制成；所述瓷介质棒由高纯度氧化铝瓷介质制成。
而且，所述的交直流耦合电路由隔交滤波电感L1、抗短路电感L2和隔直耦合电容C1构成，高压交流电源的一端连接隔交滤波电感L1，高压直流电源的一端连接隔直耦合电容C1，隔交滤波电感L1和隔直耦合电容C1的另一端共同连接到抗短路电感L2上，该抗短路电感L2的另一端与阳电极相连接，高压交流电源、高压直流电源的另一端共同与接地电极相连接。
而且，所述的高压交流电源包括依次连接的三相全控整流电路、三相全控逆变电路和谐振升压电路。
而且，所述的高压直流电源包括依次连接三相全控整流电路、三相全控逆变电路、谐振升压电路和高频高压硅堆整流电路。
本实用新型的优点和积极效果是：
本实用新型设计合理，采用双介质阻挡螺旋等离子体放电产生电子能量高，低温等离子体密度大，达到常用等离子技术（电晕放电）的1500倍，几乎可以和所有的恶臭气体分子作用，将其应用于恶臭气体治理，具有反应速度块、处理效果好、运行费用低廉、无二次污染、运行稳定、操作简便、即开即用、应用范围广泛等优点，符合国家的节能减排政策。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为双介质低温螺旋等离子反应器的结构示意图；
图3为陡前沿纳秒脉冲电源的电路方框图；
图4为高压交流电源的原理图；
图5是高压直流电源的原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。
一种双介质低温螺旋等离子体废气净化机，如图1所示，包括除湿器、静电除尘器、并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器和风机，所述的除湿器的输入端与有害气体收集系统相连接，除湿器的输出端与静电除尘器相连接，该静电除尘器的输出端与并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器相连接，并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器通过风机将处理后的烟气排出。
如图2所示，每个双介质低温螺旋等离子反应器包括机壳2、瓷介质棒6、接地电极3和阳电极4，所述机壳由高纯度氧化铝瓷介质制成，该机壳的中部为圆筒状且两端分别设有进气端1和出气端7，所述瓷介质棒由高纯度氧化铝瓷介质制成，该瓷介质棒通过两个安装支架5轴向安装在机壳内的中部，所述的接地电极以螺旋方式绕装在圆筒状机壳的表面上，所述的阳电极安装在瓷介质棒上，接地电极与阳电极连接到陡前沿纳秒脉冲电源的输出端上。
如图3所示，陡前沿纳秒脉冲电源由高压交流电源、高压直流电源和交直流耦合电路连接构成，该交直流耦合电路由隔交滤波电感L1、抗短路电感L2和隔直耦合电容C1构成。高压交流电源的一端连接隔交滤波电感L1，高压直流电源的一端连接隔直耦合电容C1，隔交滤波电感L1和隔直耦合电容C1的另一端共同连接到抗短路电感L2上，该抗短路电感L2的另一端与双介质低温等离子反应器上的阳电极相连接，高压交流电源、高压直流电源的另一端共同连接到双介质低温等离子反应器上的接地电极上。双介质低温等离子反应器的等效模型为电阻R和电容C的并联，隔直耦合电容C1用于将所产生的交流高压耦合至反应器两端，同时隔除高压直流电源对交流电源的影响。隔交滤波电感L1用作对高压整流后的直流进行滤波，同时隔除交流电源对直流电源的影响；抗短路电感L2用于防止短路发生。
如图4所示，高压交流电源包括依次连接的三相全控整流电路、三相全控逆变电路和谐振升压电路，高压交流电源首先将380V的三相工频交流电经过三相全控整流电路，并通过由滤波电抗器L和支撑电容C组成的LC滤波电路变成可调的直流，然后，通过由两个IPM组成的高频变单相桥式逆变电路逆变成高频交流，再通过高频变压器进行升压，产生高频高压交流电源。该高压交流电源电路采用串联谐振升压的工作方式，相对于直流利用变压器进行升压，可减小变压器的匝比，降低变压器的初级电流。当反应器放电出现短路时，变压器的初级电流将会很大，很容易对开关管造成破坏，从而使电路的可靠性降低。为此，串联谐振电感LS不仅能起到谐振作用，同时还能在负载短路时，起到限制初级短路电流大小的作用，从而提高了电路工作的可靠性。如图5所示，高压直流电源包括依次连接三相全控整流电路、三相全控逆变电路、谐振升压电路和高频高压硅堆整流电路，直流电源与交流电源相比，在谐振升压电路（高频变压器）的输出端增加了高频高压硅堆整流电路，从而得到了高压直流输出。
陡前沿纳秒脉冲电源通过交直流叠加电源取代交流电源，提高了放电密度，放电密度是电晕放电的1500倍，同时直流组分又是维持螺旋等离子体源（产生螺旋磁力线）的必要条件，从而保证了双介质低温等离子反应器。
本实用新型的工作过程为：异味气体由有害气体收集系统收集后，经除湿器及静电除尘进行预处理，除水、除尘后进入双介质低温螺旋等离子体反应区，在高能电子的作用下，使异味分子受激发，带电粒子或分子间的化学键被打断，同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH自由基、活性氧等强氧化性物质，这些强氧化性物质也会与异味分子反应，使其分解，从而促进异味消除，净化后的气体经风机排出。
本实用新型具有以下技术特点：
⑴该双介质阻挡螺旋等离子体放电产生电子能量高，低温等离子体密度大，达到常用等离子技术（电晕放电）的1500倍，几乎可以和所有的恶臭气体分子作用。
⑵该技术反应速度快，气体通过反应区的速度达到5-15米/秒，即达到很好的处理效果，其他技术气体通过反应区的速度0.01米/秒都很难达到该的处理效果。
⑶气体通过部分，全部采用陶瓷、石英、不锈钢等防腐蚀材料，电极与废气不直接接触，根本上解决了低温等离子体技术设备腐蚀问题；其他技术是气体与电极直接接触，电极在3个月或1年内会造成严重腐蚀，即使通过的气体没有腐蚀性，自身所产生的臭氧也会把电极造成腐蚀。
⑷该主机为成套工业废气处理装置，前面配有专用祛湿器、静电集尘器，能有效去除废气中的水分和粉尘，操作简单。
⑸自动化程度高，设备启动、停止十分迅速，随用随开，对于部分化工生产的不连续性，可以在生产时开启，不生产的间隙停止运行，大量的节约能源。
⑹运行成本较低，比常用的蓄热式燃烧炉RTO节约运行费用5-8倍，每立方米气量运行费用仅为0.3～0.9分钱，部分高浓度废气可以通过空气稀释后用该技术处理。
⑺应用范围广阔，基本不受气温和污染物成分的影响，对恶臭异味的臭气浓度有良好的分解作用，恶臭异味的去除率达80-98%，处理后的气体臭气浓度达到国家标准。
⑻该技术处理工业废气技术不是水洗技术，是通过高能量等离子体对污染物的直接击穿和直接轰击，使分子链断裂，并非污染物的转移。
⑼以非甲烷总烃为例，用色谱法检测，非甲烷总烃去除率也许只有45%，但恶臭异味的去除率达93%。这是因为非甲烷总烃经过处理后，部分分子变成小分子，用色谱法检测时，依然表现为非甲烷总烃；恶臭异味的去除率高，表明实际已经分解了93%以上的污染物质，因为分解后的物质也有部分有异味。
⑽解决二恶英污染问题，该技术对二恶英这个世界难题，已经是成熟工艺，因为二恶英类物质含有氯，多数是亲电子基团，更容易被电子轰击。
需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
Claims (6)
1.一种双介质低温螺旋等离子体废气净化机，其特征在于：包括除湿器、静电除尘器、并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器和风机，所述的除湿器的输入端与有害气体收集系统相连接，除湿器的输出端与静电除尘器相连接，该静电除尘器的输出端与并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器相连接，并联在一起的双介质低温螺旋等离子反应器通过风机将处理后的烟气排出。
2.根据权利要求1所述的双介质低温螺旋等离子体废气净化机，其特征在于：所述的双介质低温螺旋等离子反应器包括机壳、瓷介质棒、接地电极和阳电极，所述机壳的中部为圆筒状且两端分别设有进气端和出气端，所述瓷介质棒通过两个安装支架轴向安装在机壳内的中部，所述的接地电极以螺旋方式绕装在圆筒状机壳的表面上，所述的阳电极安装在瓷介质棒上，接地电极与阳电极连接到陡前沿纳秒脉冲电源的输出端上，该陡前沿纳秒脉冲电源由高压交流电源、高压直流电源和交直流耦合电路连接构成。
3.根据权利要求2所述的双介质低温螺旋等离子体废气净化机，其特征在于：所述机壳由高纯度氧化铝瓷介质制成；所述瓷介质棒由高纯度氧化铝瓷介质制成。
4.根据权利要求2或3所述的双介质低温螺旋等离子体废气净化机，其特征在于：所述的交直流耦合电路由隔交滤波电感L1、抗短路电感L2和隔直耦合电容C1构成，高压交流电源的一端连接隔交滤波电感L1，高压直流电源的一端连接隔直耦合电容C1，隔交滤波电感L1和隔直耦合电容C1的另一端共同连接到抗短路电感L2上，该抗短路电感L2的另一端与阳电极相连接，高压交流电源、高压直流电源的另一端共同与接地电极相连接。
5.根据权利要求4所述的双介质低温螺旋等离子体废气净化机，其特征在于：所述的高压交流电源包括依次连接的三相全控整流电路、三相全控逆变电路和谐振升压电路。
6.根据权利要求4所述的双介质低温螺旋等离子体废气净化机，其特征在于：所述的高压直流电源包括依次连接三相全控整流电路、三相全控逆变电路、谐振升压电路和高频高压硅堆整流电路。
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