CN207287078U - 一种高密度等离子体废气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高密度等离子体废气处理装置，包括内管、外壳和电源，所述内管包括金属管、热丝、温度检测片，金属管外表面设有左旋的导流螺纹，热丝缠绕于导流螺纹上；所述外壳包括绝缘管、金属网、气体入口、气体出口，气体入口和气体出口均为中空圆盘，内管穿过中空部位，中空圆盘外侧连接绝缘管，绝缘管外部包裹一层金属网，高压放电电源连接在金属网上；所述电源包括高压放电电源和低压加热电源，高压放电电源连接在金属管和金属网上，低压加热电源连接在热丝两端。本实用新型能够产生高密度的等离子体，并同时进行DBD放电和Corona放电，对VOCs废气进行处理，有效地增加了可处理的VOCs的种类和提高了处理效率。

Description

一种高密度等离子体废气处理装置

技术领域

本实用新型涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种高密度等离子体废气处理装置。

背景技术

随着社会的发展及环保意识的增强，人们对自己生活环境的空气质量的要求也越来越高。但城市工业化的发展、城镇化建设步伐的加快及基础设施的建设，也造成空气污染也愈加严重，加之空调使用范围日益增加，空气内循环更容易让有害气体对健康造成损害。空气污染的评价指标一般包括易挥发的有机物质(VOCs，如甲醛、甲苯、二甲苯等)、可吸入颗粒物(PM2.5、PM10)、臭氧含量、空气菌落总数，易挥发的有机物质(VOCs，如甲醛、甲苯、二甲苯等)是空气污染中重要的组成部分，其主要成分为烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃及低沸点的多环芳烃等，VOCs一般都存在易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂、处理难度大的特点。

在目前的工业生产中，石油化工、喷漆、农药、电子、印刷、橡胶、造纸、纤维、塑胶、医药等行业都可能产生VOCs，需要配套相应的设备来进行清除作业，目前清除VOCs主要的方法主要是如下几种：1、冷凝回收法，2、吸附法，3、直接燃烧法，4、催化燃烧法，5、吸收法，6、纳米微电解氧化法，7、热力燃烧法，8、高能UV光解法等。

通过放电产生等离子体来去除空气中VOCs污染，是目前处理效果较好的方式之一，主要方式有辉光放电(Glow放电)、电晕放电(Corona放电)和介质阻挡放电(DBD放电)、微波放电和射频放电等，放电后产生等离子体，等离子体中包含有大量高能电子、离子、激发态分子和自由基，这些活性粒子的能量高于气体分子的键能，它们和气体中的VOCs分子发生频繁的碰撞，使烃分子发生断键解离而形成许多短碳链的自由基碎片，这些自由基碎片之间相互反应，生成了短碳链的小分子烃而发生降解，当反应中有氧存在时，氧分子与烃类断键解离后生成的自由基碎片发生反应，将它们氧化成碳的氧化物而使烃类氧化分解，另外，氧气分子与等离子体中的高能电子碰撞产生激发态的氧分子和原子，这些强氧化性的粒子与烃分子及其解离的自由基碎片发生反应，使挥发性烃氧化分解，从而将挥发性有机物直接分解为无害分子；但目前国内外投产设备中，大都使用单一的电离方式，这种方式产生等离子体浓度有限，对VOCs处理效果不尽人意，不能满足工业生产的需求。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型设计出一种高密度等离子体废气处理装置置。

本实用新型的技术方案如下：

一种高密度等离子体废气处理装置，包括内管、外壳和电源，所述内管包括金属管、热丝、温度检测片，金属管外表面设有左旋的导流螺纹，热丝缠绕于导流螺纹上；所述外壳包括绝缘管、金属网、气体入口、气体出口，气体入口和气体出口均为中空圆盘，内管穿过中空部位，中空圆盘外侧连接绝缘管，绝缘管外部包裹一层金属网，高压放电电源连接在金属网上；所述电源包括高压放电电源和低压加热电源，高压放电电源连接在金属管和金属网上，低压加热电源连接在热丝两端。

所述高压放电电源和低压加热电源分别与外部高压电源输出相连接，调节外部电源，让金属网绝缘管和金属管间产生所需放电电流，放电工作。

所述热丝在通电后，低温加热电源对热丝进行加热，被加热后的热丝会释放出大量高能热电子，高能热电子在高压电场环境中做无规则运动，对周围的气体分子进行高频率的撞击，大大提高等离子体的电离效率，同时显著提高等离子体密度，进而提高废气的处理效率。

所述金属管和绝缘管在高压放电电源的作用下，产生介质阻挡放电(DBD放电)；所述金属管导流螺纹和金属丝在高压放电电源的作用下，产生电晕放电(Corona放电)；DBD放电和Corona放电共同作用，使等离子体密度进一步增加，提高了污染气体的处理效率，同时DBD放电和Corona放电分别有各自更擅长处理的污染气体，两者共同作用也发挥了DBD放电和Corona放电各自的优势，拓宽了处理气体的种类，提高了处理效率。

优选的，所述气体入口的重口圆盘上有一圈通环，通环内侧比外侧直径小，通环壁面与内管夹角为45度。如此设计，使通过气体入口进入装置的空气贴近内管，沿内管的导流螺纹旋转前进，增加被处理时间。

优选的，所述绝缘管材料为石英、陶瓷等。

优选的，所述金属管材料为铜、铝、不锈钢等。

优选的，所述金属管为中空薄壁管，金属管外侧中部设有温度检测片，在装置温度过高时，金属管内部可通入冷却水进行降温。

优选的，所述气体入口和气体出口还设有气体传感器，可检测进出废气的VOCs含量。

根据上述技术方案，本实用新型的使用步骤如下：

1.开机，系统进行自检，确认无故障后调节装置所需电压，开启低温加热电源，加热热丝；

2.送入含VOCs废气，通过气体入口时检测废气所含VOCs量，反馈到控制系统，根据处理所需时间，调节送入废气速度；

3.开启高压放电电源，DBD电离、Corona电离、热电子电离模式共同作用，处理废气中的VOCs，空气到达气体出口；

4.气体出口处检测VOCs含量，若达到处理要求后，可通过气体出口，若未达到处理要求，则关闭气体出口，同时减少或停止入口处废气输入，直到达到要求再重新开启；

5.在温度检测片检测到装置温度超过设定值时，金属管内部通入冷却水，对装置进行降温；

6.重复前述操作，直到完成废气处理。

本实用新型的优点在于：

1.本套装置采用DBD放电和Corona放电两种模式，两种模式各自都有更擅长的VOCs种类，有效地增加了可处理的VOCs的种类和处理效率；

2.本套装置采用高能热电子进行废气处理，高能热电子释放的电子浓度数倍于高压电离，极大地提高了等离子体的产生效率；

3.和常规放电方式相比，本套装置能释放出数倍与常规装置的高能热电子，高能热电子的无规则运动使等离子体、活性基团的密度成倍提高，有效地提升了污染气体的分解效率；

4.一定程度的气体螺旋导流增加了气体运动的路径，增加了气体在等离子体中运动的距离，提高了气体的处理效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的控制电路连接图；

图3是本实用新型对三氯乙烯的处理效果图；

图4是本实用新型对甲苯的处理效果图。

图中所示：1为金属管，2为热丝，3为金属网，4为绝缘管，5为高压放电电源，6为低压加热电源，7为气体入口，8气体出口，9为冷却水入口，10为冷却水出口，11为温度检测片,12为控制系统。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本实用新型做详细的说明，但不限于此。

如图1所示，一种高密度等离子体废气处理装置，包括内管、外壳和电源，所述内管包括金属管1、热丝2、温度检测片12、高压放电电源5，金属管1外表面设有左旋的导流螺纹，热丝2缠绕于导流螺纹上；所述外壳包括绝缘管4、金属网3、气体入口7、气体出口8，气体入口7和气体出口8均为中空圆盘，内管穿过中空部位，中空圆盘外侧连接绝缘管4，绝缘管4外部包裹一层金属网3，高压放电电源连接在金属网3上；所述电源包括高压放电电源5和低压加热电源6，高压放电电源5连接在金属管1和金属网3上，低压加热电源6连接在热丝2两端。

实施例、

如图1、图2所示，在本套装置使用过程中，首先打开装置的控制系统并接通电源，调节装置所需电压，开启低温加热电源6，加热热丝2；当热丝2加热到一定温度后，送入含VOCs废气，通过气体入口7时检测废气所含VOCs量，反馈到控制系统，根据处理所需时间，调节送入废气速度，废气在通过气体入口7时，因气体入口7形状向内，高速通入的废气会被导向金属管1，并且通过金属管1上的导流螺纹形成螺旋前进，增加在装置内的时间；气体通入后开启高压放电电源5，DBD电离、Corona电离、热电子电离模式共同作用，产生大量等离子体，共同处理空气中的VOCs，被处理后的废气到达气体出口8，在气体出口8处检测VOCs含量，若检测指标达到处理要求后，废气可通过气体出口8排出，若未达到处理要求，则关闭气体出口8，直到达到要求再重新开启；在处理过程中，如果开启了低温加热电源6，则同时开启温度检测片12，当检测到装置温度超过设定值时，金属管1内部通入冷却水，从冷却水入口9进入，自冷却水出口10排出，循环流动对装置进行降温。

将本实用新型实施例1提供的装置进行处理性能测试：

性能测试1，实验对象采用一种主要由三氯乙烯(Trichloroethene)构成的VOCs气体，实验样本采用浓度和去除效果如表1所示：

表1

如图3所示，随着三氯乙烯的浓度增加，本套装置处理效果没有明显的下降。能够高效处理空气中的VOCs，且处理能力较对比产品1和2处理能力更强。

性能测试2，实验对象采用一种主要由甲苯(Toluene)构成的VOCs气体，实验样本采用浓度和去除效果如表2所示：

表2

如图4所示，随着甲苯的浓度增加，本套装置处理效果没有明显的下降。能够高效处理空气中的VOCs，且处理能力较对比产品1和2处理能力更强。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，本实用新型并不局限于上述方式，在不脱离本实用新型原理的前提下，还能进一步改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种高密度等离子体废气处理装置，包括内管、外壳和电源，其特征在于，所述内管包括金属管、热丝、温度检测片，金属管外表面设有左旋的导流螺纹，热丝缠绕于导流螺纹上；所述外壳包括绝缘管、金属网、气体入口、气体出口，气体入口和气体出口均为中空圆盘，内管穿过中空部位，中空圆盘外侧连接绝缘管，绝缘管外部包裹一层金属网，高压放电电源连接在金属网上；所述电源包括高压放电电源和低压加热电源，高压放电电源连接在金属管和金属网上，低压加热电源连接在热丝两端；所述高压放电电源和低压加热电源分别与外部高压电源输出相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高密度等离子体废气处理装置，其特征在于，所述气体入口的重口圆盘上有一圈通环，通环内侧比外侧直径小，通环壁面与内管夹角为45度。

3.根据权利要求1所述的一种高密度等离子体废气处理装置，其特征在于，所述绝缘管材料为陶瓷。

4.根据权利要求1所述的一种高密度等离子体废气处理装置，其特征在于，所述金属管材料为不锈钢。

5.根据权利要求1所述的一种高密度等离子体废气处理装置，其特征在于，所述金属管为中空薄壁管，金属管外侧中部设有温度检测片，在装置温度过高时，金属管内部可通入冷却水进行降温。

6.根据权利要求1所述的一种高密度等离子体废气处理装置，其特征在于，所述气体入口和气体出口设有气体传感器。