CN210495842U - 一种等离子负压放电处理高浓度voc工业废气装置 - Google Patents

Abstract

一种等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，属于空气净化技术领域。包括放电仓（16）和真空泵（13），放电仓（16）上方设置有气体入口，放电仓（16）下方设置气体出口，气体出口连接真空泵（13），所述放电仓（16）中设置有外电极（6）和内电极（7），外电极（6）为环状，内电极（7）位于外电极（6）的圆心位置，且外电极（6）靠近内电极（7）的表面为光滑圆环面，内电极（7）为柱状，外电极（6）与内电极（7）分别连接中高频交流电源（28）。放电更均匀，通过真空泵实现负压，内电极（7）与外电极（6）之间无介质阻挡，极与极之间放电距离大，风阻小，耗能低，可处理高浓度VOC废气，净化效果好。

Description

一种等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置

技术领域

一种等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，属于空气净化技术领域。

背景技术

等离子体的用途非常广泛，从我们的日常生活到工业、农业、环保、军事、医学、宇航、能源方面，涉及环保领域的工业废气VOC的高浓度处理、工业和民用材料的改性、医院手术室及医疗器械及药厂的药用器材的消毒杀菌、室内的空气净化、农副产品的消毒等，它都有非常重要的应用价值。

常压下，设备处理VOC工业废气，当废气中的VOC浓度达到爆炸极限，外加废气中的氧气含量在10%以上时候，切在一个相对密闭的空间内，当等离子体开启后，其氧化反应过于迅速，并形成链式反应，反应不可控，瞬间产生大量氧化后的热量，二氧化碳和不完全的反应的物质。因为空间受到限制，废气受热膨胀，容易发生爆炸，造成人员伤亡，和设备损坏，现有的设备只能处理低浓度的VOC工业废气。

等离子放电类型很多，目前市场通常用的有电晕针尖放电、双介质阻挡放电、单介质放电技术，这些都是在常压下放电，而且只局限在两极间距离在0.3~20mm范围内放电。电晕针尖放电一般为直流脉冲阳极与阴极之间产生电场，然后在针尖上产生一个点或无数个点的辉光放电，其电子能量极其有限，电晕针尖放电技术通常用在除尘除油烟处理等领域。双介质阻挡放电和单介质放电技术应用于工业废气处理是我们在1997年开始研究的一项新技术，单介质技术由于放电子密度不够大而不被应用。双介质阻挡放电有两种方式，套管式介质阻挡放电和排极式介质阻挡放电，目前我们国内在环保领域中广泛应用于工业废气处理的是排极式双介质阻挡放电，它的结构原理为两极用绝缘介质覆盖，两极之间并保持一定距离，然后在两极上供给足够的交流电压，最后发生绝缘介质击穿放电，废气流经放电区域时，电子把废气的分子链打开形成另一种物质，以达到高毒、有异味变为无毒、无异味目的。以上的技术的缺点在于能耗高、热量高、风阻大、频率低，原因主要体现在四个方面：1、两电极上覆盖的介质一般采用无机材料，有石英玻璃和陶瓷之类的，在实际应用中为考虑机械强度和使用寿命，一般设计介质厚度为1~2mm之间，介质越厚，介电常数越大，同时供给在两极之间的电压也越高，耗能也越大，发温也越高。2、双介质阻挡放电或是单介质放电一般都是常压下放电，尤其是应用在工业废气处理中，废气成分复杂、水气大，所以大部分电子能量消耗在水气上，能量得不到有效利用，也会造成能耗增大。3、介质阻挡放电都应用于常压放电，由于受空气中的氧气和水的影响造成极与极之间的电子或离子运动间距得不到延长，所以放电距离做不大，一般只能控制在0.3~20mm之间，放电距离越小风阻越大，通风量越小，因而应用受到限制。4、介质阻挡放电属荣性放电，即双介质电极等同于一个电容器，放电面积（电极面积）越大电容量也越大，电容量越大充放电时间越长，且它 与电源升压变压器线圈形成一个LC电路，所以放电效率做不高，一般频率设定在3.5~6Hz范围内，放电频率越低，空气流经放电区域时受到的电子能量有限，净化处理效果越不理想。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在负压下，两电极之间无介质阻挡，能处理高浓度的VOC工业废气，大间距中频放电或高频放电的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：包括放电仓和真空泵，所述放电仓上部设置有气体入口，放电仓下部设置气体出口，气体出口连接真空泵，所述放电仓中设置有外电极和内电极，外电极为环状，内电极位于外电极的圆心位置，且外电极的内表面为光滑的圆环面，内电极为柱状，外电极与内电极之间能够均匀放电，外电极与内电极分别连接中高频交流电源。

优选的，所述内电极为空心圆柱体，外电极内设循环水通道，内电极的内腔流过冷却水实现冷却，所述外电极内的循环水通道流过冷却水实现冷却。

优选的，所述内电极内的空腔连通回水管和进水管，回水管套设在进水管外，回水管通过内电极固定法兰与放电仓的侧壁固定连接，内电极固定法兰连接有三通接头，进水管从三通接头的主管中穿过，回水管与三通接头的支管连通，回水管外设有内电极绝缘层。

优选的，所述三通接头的主管和支管均连接绝缘水管，绝缘水管长度大于等于7m。

优选的，所述外电极内的循环水通道一端与外电极进水管连通，另一端与外电极回水管连通，外电极进水管和外电极回水管穿过放电仓且通过外电极固定法兰固定与放电仓固定连接，外电极进水管、外电极回水管与外电极固定法兰之间设有外电极绝缘体。

优选的，所述外电极进水管和外电极回水管均连接绝缘水管，绝缘水管长度大于等于7m。

优选的，所述放电仓内壁上设置有支架，支架上安装绝缘支柱，外电极安装在绝缘支柱上且与放电仓的内壁间隔设置。

优选的，所述放电仓内水平设置有微孔均流板，微孔均流板位于外电极上方。

优选的，在所述气体出口设置升高管，升高管置入放电仓内，升高管上部侧壁上设有多个通孔，升高管下端连接排气管道，排气管道上设有排气阀和真空泵。

优选的，所述的气体入口连接进气管道，进气管道上设有流量计和进气阀。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、通过真空泵，使放电仓处于负压状态，放电发生在负压条件下，两电极之间无介质阻挡， 耗能低，温度低；气体中水分减少，消耗在水气上的电子能量减少，使得能量利用率提高， 相对的耗能降低。放电发生在负压条件下，空气中的氧气和水气减少，极与极之间的电子或离子运动时受到的影响减弱，运动距离延长，使得放电距离增大，放电距离可在20mm 到 600mm 之间，即极与极之间的距离增大，使极与极之间的通风量增大，提高了处理效率。同时，负压状态下，高浓度的VOC工业废气中的环境含氧量降低，在处理高浓度VOC工业废气时不会发生爆炸，可处理高浓度VOC废气，效率高。没有介质阻隔，两极之间不在形成电容结构，所以可以施加中高频交流电，放电频率提高，产生的电子能量提高，外电极为环状，且外电极靠近内电极的表面为柱面，内电极为柱状，内电极与外电极之间的放电更均匀，空气流经放电区域时的净化处理效果更为理想。

2、内电极连通进水管和回水管，外电极内设循环水通道，并连通外电极进水管和外电极回水管，内通循环水冷却，对外电极和内电极及时降温，避免温度过高，破坏装置。

3、三通接头的主管和支管连接绝缘水管，外电极进水管和外电极回水管连接绝缘水管，绝缘水管长度大于等于7m时，在通电时水电阻足够大，不会短路。

4、气体出口设置升高管，升高管置入放电仓内，升高管置入部分的上半段设有多个通孔，避免废气中的固体杂质堵塞升高管，进而堵塞排气通道。

5、回水管外侧设置有内电极绝缘层，避免回水管对无介质外电极放电，节约电能。

附图说明

图1为本等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置的整体结构示意图。

图2为内电极和外电极的侧视图。

图3为图1中A处的放大图。

图4为内电极和外电极的俯视图。

其中：1、进气管道 2、流量计 3、进气阀 4、压力表 5、微孔均流板 6、外电极 7、内电极 8、进水管 9、回水管 10、内电极绝缘层 11、升高管 12、视口 13、真空泵 14、绝缘支柱 15、支架 16、放电仓 17、排气阀 18、排气管道 19、仓体支架 20、外电极固定法兰 21、外电极绝缘体 22、外电极进水管 23、外电极回水管 24、三通接头 25、内电极固定法兰26、分隔板 27、循环水通道 28、交流电源。

具体实施方式

图1~3是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~3对本实用新型做进一步说明。

参照图1~2，等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，包括放电仓16，放电仓16上方开设有气体入口，气体入口连接进气管道1，进气管道1上设有流量计2和进气阀3，控制检测进入放电仓16的气体量。气体出口设置升高管11，升高管11置入放电仓16内，升高管11上部侧壁上设有多个通孔，升高管11的下端连接排气管道18，排气管道18上设有排气阀17和真空泵13。放电仓16上设置有压力表4和视口12，内电极7为空心圆柱状，内电极7内的空腔连通回水管9和进水管8，回水管9套设在进水管8外且进水管8伸入内电极7空腔内，回水管9的外侧设有一层内电极绝缘层10，回水管9通过内电极固定法兰25固定在放电仓16上，回水管9的材质为导电材料，内电极绝缘层10设置在回水管9与放电仓16之间，内电极固定法兰25上安装有三通接头24，三通接头24位于放电仓16外且三通接头24的主管与进水管8连接，回水管9与三通接头24的支管连通，三通接头24的主管和支管均连接绝缘水管且绝缘水管的长度大于等于7m，外电极6为环状，内电极7位于外电极6的圆心位置，外电极6内设循环水通道27，循环水通道27连通外电极进水管22和外电极回水管23，外电极进水管22和外电极回水管23穿过放电仓16且通过外电极固定法兰20固定在放电仓16上，外电极进水管22、外电极回水管23与外电极固定法兰20之间设有外电极绝缘体21，外电极绝缘层21将外电极回水管23、外电极进水管22与放电仓16分隔开。放电仓16内壁上安装有支架15，支架15上安装有绝缘支柱14，外电极6安装在支架15上，外电极6与放电仓16内壁间隔设置，外电极6与气体入口之间安装微孔均流板5，内电极绝缘层10通过固定法兰与微孔均流板5固定，放电仓16为罐体或其他本领域常见的形状，放电仓16通过仓体支架19固定在地面上。

参照图3~4，外电极6内竖直设置有分隔板26，分隔板26一侧的循环水通道27连通外电极进水管22，另一侧的循环水通道27连通外电极回水管23，外电极进水管22材质为导电材料，交流电源28分别连接回水管9和外电极进水管22，交流电源28一端通过回水管9与内电极7连接，交流电源28另一端通过外电极进水管22与外电极6连接，外电极进水管22和外电极回水管23均连接绝缘水管，回水管9连接绝缘水管，绝缘水管长度大于等于7m，在通电时，绝缘水管足够长，水电阻大，不会发生短路。

在使用该等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置处理废气时，通过流量计2、进气阀3、压力表4和真空泵13，使放电仓16处于负压状态，废气经进气管道1进入放电仓16，进过内电极7与外电极6之间无介质阻挡，内电极7与外电极6的放电距离大，内电极7为柱状，外电极6靠近内电极7的一侧端面为柱面，内电极7与外电极6之间放电均匀，电子把废气的分子链打开形成另一种物质，以达到高毒、有异味的气体转变为无毒、无异味的气体，负压状态下，处理高浓度的VOC工业废气时，由于装置内环境含氧量降低，不会发生爆炸，可处理高浓度的VOC工业废气，净化效率高，净化效果好，净化后的气体经过升高管11上的通孔通过排气管道18排出。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：包括放电仓（16）和真空泵（13），所述放电仓（16）上部设置有气体入口，放电仓（16）下部设置气体出口，气体出口连接真空泵（13），所述放电仓（16）中设置有外电极（6）和内电极（7），外电极（6）为环状，内电极（7）位于外电极（6）的圆心位置，且外电极（6）的内表面光滑设置，内电极（7）为柱状，外电极（6）与内电极（7）分别连接中高频交流电源（28）。

2.根据权利要求1所述的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：所述内电极（7）为空心圆柱体，外电极（6）内设循环水通道（27），内电极（7）的内腔流过冷却水实现冷却，所述外电极（6）内的循环水通道流过冷却水实现冷却。

3.根据权利要求2所述的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：所述内电极（7）内的空腔连通回水管（9）和进水管（8），回水管（9）套设在进水管（8）外，回水管（9）通过内电极固定法兰（25）与放电仓（16）的侧壁固定连接，内电极固定法兰（25）连接有三通接头（24），进水管（8）从三通接头（24）的主管中穿过，回水管（9）与三通接头（24）的支管连通，回水管（9）外设有内电极绝缘层（10）。

4.根据权利要求3所述的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：所述三通接头（24）的主管和支管均连接绝缘水管，绝缘水管长度大于等于7m。

5.根据权利要求2所述的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：所述外电极（6）内的循环水通道（27）一端与外电极进水管（22）连通，另一端与外电极回水管（23）连通，外电极进水管（22）和外电极回水管（23）穿过放电仓（16）且通过外电极固定法兰（20）固定与放电仓（16）固定连接，外电极进水管（22）、外电极回水管（23）与外电极固定法兰（20）之间设有外电极绝缘体（21）。

6.根据权利要求5所述的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：所述外电极进水管（22）和外电极回水管（23）均连接绝缘水管，绝缘水管长度大于等于7m。

7.根据权利要求1所述的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：所述放电仓（16）内壁上设置有支架（15），支架（15）上安装绝缘支柱（14），外电极（6）安装在绝缘支柱（14）上且与放电仓（16）的内壁间隔设置。

8.根据权利要求1所述的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：所述放电仓（16）内水平设置有微孔均流板（5），微孔均流板（5）位于外电极（6）上方。

9.根据权利要求1所述的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：在所述气体出口设置升高管（11），升高管（11）置入放电仓（16）内，升高管（11）上部侧壁上设有多个通孔，升高管（11）下端连接排气管道（18），排气管道（18）上设有排气阀（17）和真空泵（13）。

10.根据权利要求1所述的等离子负压放电处理高浓度VOC工业废气装置，其特征在于：所述的气体入口连接进气管道（1），进气管道（1）上设有流量计（2）和进气阀（3）。

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