CN212166996U - 一种基于微波的等离子式尾气处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于微波的等离子式尾气处理装置，属于微波应用技术领域，包括反应腔、至少一个的微波等离子炬和至少一个的尾气进管；微波等离子炬用于喷射火焰并使待处理尾气分解；微波等离子炬包括屏蔽外壳、金属进管、金属出管、石英管、压缩波导和微波源；金属进管固定在屏蔽外壳顶部；金属进管侧表面上设有至少一个的工作进气管；工作进气管用于输入工作气体；金属出管固定在屏蔽外壳底部；石英管衔接金属进管和金属出管；屏蔽外壳上设有馈口；微波源通过压缩波导连接在馈口上。本实用新型的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，利用微波产生等离子体分解废气，具有使用寿命长，处理效率高，节约能源等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于微波应用技术领域，具体地说涉及一种基于微波的等离子式尾气处理装置。
背景技术
低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，当外加电压达到气体的放电电压时，气体被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高，但重粒子温度很低，整个体系呈现低温状态，所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。
但是采用外加电压达到气体的放电产生等离子体的方式，需要经常更换电极，电极两端产生高压，等离子体要轰击电极，造成电极受损，使设备的使用寿命变短，另外，相同功率下电极方式比微波方式处理效率更低。利用微波产生和维持等离子体来分解废气的效率更高，主要是因为微波频率高，光量子能量高，所以相同功率下产生的电子浓度高，因此处理废气的效率更高。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种基于微波的等离子式尾气处理装置，拟解决现有电极式等离子体设备处理废气的寿命短，处理效率低等问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于微波的等离子式尾气处理装置，包括反应腔、至少一个的微波等离子炬和至少一个的尾气进管；所述尾气进管用于向反应腔内输送待处理尾气；所述微波等离子炬用于喷射火焰并使待处理尾气分解；所述微波等离子炬包括屏蔽外壳、金属进管、金属出管、石英管、压缩波导和微波源；所述金属进管固定在屏蔽外壳顶部；所述金属进管侧表面上设有至少一个的工作进气管；所述工作进气管用于输入工作气体；所述金属出管固定在屏蔽外壳底部；石英管衔接金属进管和金属出管；所述屏蔽外壳上设有馈口；所述微波源通过压缩波导连接在馈口上；所述馈口用于向石英管输入微波。由上述结构可知，所述尾气进管用于向反应腔内输送待处理尾气；所述微波等离子炬用于喷射火焰并使待处理尾气分解；屏蔽外壳一般采用金属外壳，减少微波泄漏；工作气体从金属进管侧表面的工作进气管进到金属进管内并流向金属出管；金属进管本身也承担着微波抑制器的作用。金属出管也承担着微波抑制器的作用。所述石英管衔接金属进管和金属出管，使输入管内的气体无法进入屏蔽外壳。石英管可以向下伸出金属出管，这样的话火焰就是从石英管下部分喷出；石英管没有向下伸出金属出管，则火焰就是从金属出管喷出。压缩波导提高了微波源进入微波的能量密度，提高了产生等离子体的效率。工作气体一般选用氮气或氩气；废气例如半导体行业CVD设备采用scrubber处理的废气；石英管可透过微波，微波频率高，光量子能量高，可以使工作气体产生高浓度电子，分解废气，另外由于等离子体温度也高，也促进废气的分解；由于相同功率下采用微波产生等离子体，其电子浓度高，因此处理废气的效率更高。另外，由于舍弃了电极，不需要更换电极，寿命更高，节约资源。
进一步的，所述反应腔顶部盖有盖板；所述微波等离子炬和尾气进管设在盖板上。
进一步的，所述盖板下方设有漏斗；所述微波等离子炬有一个，且微波等离子炬喷射火焰位于漏斗中心的上方；所述尾气进管有若干个，并均匀环绕火焰设置，使尾气进管进入的待处理尾气经过漏斗汇集在漏斗中心和火焰反应。由上述结构可知，所有的尾气通过漏斗汇集在火焰中心，火焰和尾气充分接触分解，提高废气分解效率。
进一步的，所述微波等离子炬有一个，尾气进管有若干个，尾气进管以微波等离子炬喷射火焰为中心均匀环绕火焰设置；所述尾气进管的出口均对着火焰中心，使尾气进管进入的待处理尾气和火焰反应。由上述结构可知，尾气进管可以做成斜管或者弯管，使尾气进管的出口均对着火焰中心，火焰和尾气充分接触分解，提高废气分解效率。
进一步的，所述尾气进管有一个，微波等离子炬有若干个，微波等离子炬喷射火焰以尾气进管为中心均匀环绕火焰设置；所述微波等离子炬喷射火焰均对着尾气进管的出口中心，使尾气进管进入的待处理尾气和火焰反应。由上述结构可知，尾气量比较大时，可以采用多组火焰来分解废气，这有利于降低微波源的功率，降低成本。但微波等离子炬喷射火焰均对着尾气进管的出口中心，如果石英管向下伸出金属出管，这样的话火焰就是从石英管下部分喷出，只要把石英管下部分变成斜管或者弯管对着尾气进管的出口中心即可；石英管没有向下伸出金属出管，则火焰就是从金属出管喷出，只需要将金属出管下部分变成斜管或者弯管对着尾气进管的出口中心即可。
进一步的，所述工作进气管在金属进管内输入的工作气体运动形式为螺旋前进式。由上述结构可知，工作进气管中心线可以倾斜向下，并偏离金属进管的中心线，沿着金属进管内壁进行进气，这样工作气体就会沿着金属进管内壁开始螺旋向下流动，这有利于通过工作气体带走金属进管、金属出管和石英管的热量，使设备更耐用，散热更好。
进一步的，还包括打火器；所述打火器用于从金属进管顶部伸入，产生尖端放电。由上述结构可知，打火器可以从金属进管伸入，进行产生尖端放电，瞬间激发等离子体产生，然后从金属进管拿走，这有利于降低微波源的功率，节约成本。
进一步的，所述微波从馈口输入经过石英管中心后至屏蔽外壳内壁反射，该屏蔽外壳内壁至石英管中心的距离为0.5*n+0.25倍波长，n为非负整数。由上述结构可知，该尺寸使得石英管中心电场最强，提高了产生等离子体的效率。
进一步的，所述工作进气管有两个，并均匀环绕在金属进管上。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型公开了一种基于微波的等离子式尾气处理装置，包括反应腔、至少一个的微波等离子炬和至少一个的尾气进管；微波等离子炬用于喷射火焰并使待处理尾气分解；微波等离子炬包括屏蔽外壳、金属进管、金属出管、石英管、压缩波导和微波源；金属进管固定在屏蔽外壳顶部；金属进管侧表面上设有至少一个的工作进气管；工作进气管用于输入工作气体；金属出管固定在屏蔽外壳底部；石英管衔接金属进管和金属出管；屏蔽外壳上设有馈口；微波源通过压缩波导连接在馈口上。本实用新型的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，利用微波产生等离子体分解废气，具有使用寿命长，处理效率高，节约能源等特点。
附图说明
图1是本实用新型微波等离子炬整体结构示意图；
图2是本实用新型金属进管俯视结构示意图；
图3是本实用新型第一种结构示意图；
图4是本实用新型第二种结构示意图；
图5是本实用新型第一、二种结构俯视示意图；
图6是本实用新型第三种结构俯视示意图；
附图中：1-屏蔽外壳、2-工作进气管、3-金属进管、4-金属出管、5-石英管、6-打火器、7-压缩波导、8-微波源、9-反应腔、10-微波等离子炬、11-尾气进管、12-漏斗。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型进一步详细说明，但是本实用新型不局限于以下实施例。
实施例一：
见附图1、2、3、5。一种基于微波的等离子式尾气处理装置，包括反应腔9、至少一个的微波等离子炬10和至少一个的尾气进管11；所述尾气进管11用于向反应腔9内输送待处理尾气；所述微波等离子炬10用于喷射火焰并使待处理尾气分解；所述微波等离子炬10包括屏蔽外壳1、金属进管3、金属出管4、石英管5、压缩波导7和微波源8；所述金属进管3固定在屏蔽外壳1顶部；所述金属进管3侧表面上设有至少一个的工作进气管2；所述工作进气管2用于输入工作气体；所述金属出管4固定在屏蔽外壳1底部；石英管5衔接金属进管3和金属出管4；所述屏蔽外壳1上设有馈口；所述微波源8通过压缩波导7连接在馈口上；所述馈口用于向石英管5输入微波。由上述结构可知，所述尾气进管11用于向反应腔9内输送待处理尾气；所述微波等离子炬10用于喷射火焰并使待处理尾气分解；屏蔽外壳1一般采用金属外壳，减少微波泄漏；工作气体从金属进管3侧表面的工作进气管2进到金属进管3内并流向金属出管4；金属进管3本身也承担着微波抑制器的作用。金属出管4也承担着微波抑制器的作用。所述石英管5衔接金属进管3和金属出管4，使输入管内的气体无法进入屏蔽外壳1。石英管5可以向下伸出金属出管4，这样的话火焰就是从石英管5下部分喷出；石英管5没有向下伸出金属出管4，则火焰就是从金属出管4喷出。压缩波导7提高了微波源8进入微波的能量密度，提高了产生等离子体的效率。工作气体一般选用氮气或氩气；废气例如半导体行业CVD设备采用scrubber处理的废气；石英管5可透过微波，微波频率高，光量子能量高，可以使工作气体产生高浓度电子，分解废气，另外由于等离子体温度也高，也促进废气的分解；由于相同功率下采用微波产生等离子体，其电子浓度高，因此处理废气的效率更高。另外，由于舍弃了电极，不需要更换电极，寿命更高，节约资源。
所述反应腔9顶部盖有盖板；所述微波等离子炬10和尾气进管11设在盖板上。
所述盖板下方设有漏斗12；所述微波等离子炬10有一个，且微波等离子炬10喷射火焰位于漏斗12中心的上方；所述尾气进管11有若干个，并均匀环绕火焰设置，使尾气进管11进入的待处理尾气经过漏斗12汇集在漏斗12中心和火焰反应。由上述结构可知，所有的尾气通过漏斗12汇集在火焰中心，火焰和尾气充分接触分解，提高废气分解效率。
所述工作进气管2在金属进管3内输入的工作气体运动形式为螺旋前进式。由上述结构可知，工作进气管2中心线可以倾斜向下，并偏离金属进管3的中心线，沿着金属进管3内壁进行进气，这样工作气体就会沿着金属进管3内壁开始螺旋向下流动，这有利于通过工作气体带走金属进管3、金属出管4和石英管5的热量，使设备更耐用，散热更好。
还包括打火器6；所述打火器6用于从金属进管3顶部伸入，产生尖端放电。由上述结构可知，打火器6可以从金属进管3伸入，进行产生尖端放电，瞬间激发等离子体产生，然后从金属进管3拿走，这有利于降低微波源的功率，节约成本。
所述微波从馈口输入经过石英管5中心后至屏蔽外壳1内壁反射，该屏蔽外壳1内壁至石英管5中心的距离为0.5*n+0.25倍波长，n为非负整数。由上述结构可知，该尺寸使得石英管5中心电场最强，提高了产生等离子体的效率。
所述工作进气管2有两个，并均匀环绕在金属进管3上。
实施例二：
见附图1、2、4、5。一种基于微波的等离子式尾气处理装置，包括反应腔9、至少一个的微波等离子炬10和至少一个的尾气进管11；所述尾气进管11用于向反应腔9内输送待处理尾气；所述微波等离子炬10用于喷射火焰并使待处理尾气分解；所述微波等离子炬10包括屏蔽外壳1、金属进管3、金属出管4、石英管5、压缩波导7和微波源8；所述金属进管3固定在屏蔽外壳1顶部；所述金属进管3侧表面上设有至少一个的工作进气管2；所述工作进气管2用于输入工作气体；所述金属出管4固定在屏蔽外壳1底部；石英管5衔接金属进管3和金属出管4；所述屏蔽外壳1上设有馈口；所述微波源8通过压缩波导7连接在馈口上；所述馈口用于向石英管5输入微波。由上述结构可知，所述尾气进管11用于向反应腔9内输送待处理尾气；所述微波等离子炬10用于喷射火焰并使待处理尾气分解；屏蔽外壳1一般采用金属外壳，减少微波泄漏；工作气体从金属进管3侧表面的工作进气管2进到金属进管3内并流向金属出管4；金属进管3本身也承担着微波抑制器的作用。金属出管4也承担着微波抑制器的作用。所述石英管5衔接金属进管3和金属出管4，使输入管内的气体无法进入屏蔽外壳1。石英管5可以向下伸出金属出管4，这样的话火焰就是从石英管5下部分喷出；石英管5没有向下伸出金属出管4，则火焰就是从金属出管4喷出。压缩波导7提高了微波源8进入微波的能量密度，提高了产生等离子体的效率。工作气体一般选用氮气或氩气；废气例如半导体行业CVD设备采用scrubber处理的废气；石英管5可透过微波，微波频率高，光量子能量高，可以使工作气体产生高浓度电子，分解废气，另外由于等离子体温度也高，也促进废气的分解；由于相同功率下采用微波产生等离子体，其电子浓度高，因此处理废气的效率更高。另外，由于舍弃了电极，不需要更换电极，寿命更高，节约资源。
所述反应腔9顶部盖有盖板；所述微波等离子炬10和尾气进管11设在盖板上。
所述微波等离子炬10有一个，尾气进管11有若干个，尾气进管11以微波等离子炬10喷射火焰为中心均匀环绕火焰设置；所述尾气进管11的出口均对着火焰中心，使尾气进管11进入的待处理尾气和火焰反应。由上述结构可知，尾气进管11可以做成斜管或者弯管，使尾气进管11的出口均对着火焰中心，火焰和尾气充分接触分解，提高废气分解效率。
所述工作进气管2在金属进管3内输入的工作气体运动形式为螺旋前进式。由上述结构可知，工作进气管2中心线可以倾斜向下，并偏离金属进管3的中心线，沿着金属进管3内壁进行进气，这样工作气体就会沿着金属进管3内壁开始螺旋向下流动，这有利于通过工作气体带走金属进管3、金属出管4和石英管5的热量，使设备更耐用，散热更好。
还包括打火器6；所述打火器6用于从金属进管3顶部伸入，产生尖端放电。由上述结构可知，打火器6可以从金属进管3伸入，进行产生尖端放电，瞬间激发等离子体产生，然后从金属进管3拿走，这有利于降低微波源的功率，节约成本。
所述微波从馈口输入经过石英管5中心后至屏蔽外壳1内壁反射，该屏蔽外壳1内壁至石英管5中心的距离为0.5*n+0.25倍波长，n为非负整数。由上述结构可知，该尺寸使得石英管5中心电场最强，提高了产生等离子体的效率。
所述工作进气管2有两个，并均匀环绕在金属进管3上。
实施例三：
见附图1、2、6。一种基于微波的等离子式尾气处理装置，包括反应腔9、至少一个的微波等离子炬10和至少一个的尾气进管11；所述尾气进管11用于向反应腔9内输送待处理尾气；所述微波等离子炬10用于喷射火焰并使待处理尾气分解；所述微波等离子炬10包括屏蔽外壳1、金属进管3、金属出管4、石英管5、压缩波导7和微波源8；所述金属进管3固定在屏蔽外壳1顶部；所述金属进管3侧表面上设有至少一个的工作进气管2；所述工作进气管2用于输入工作气体；所述金属出管4固定在屏蔽外壳1底部；石英管5衔接金属进管3和金属出管4；所述屏蔽外壳1上设有馈口；所述微波源8通过压缩波导7连接在馈口上；所述馈口用于向石英管5输入微波。由上述结构可知，所述尾气进管11用于向反应腔9内输送待处理尾气；所述微波等离子炬10用于喷射火焰并使待处理尾气分解；屏蔽外壳1一般采用金属外壳，减少微波泄漏；工作气体从金属进管3侧表面的工作进气管2进到金属进管3内并流向金属出管4；金属进管3本身也承担着微波抑制器的作用。金属出管4也承担着微波抑制器的作用。所述石英管5衔接金属进管3和金属出管4，使输入管内的气体无法进入屏蔽外壳1。石英管5可以向下伸出金属出管4，这样的话火焰就是从石英管5下部分喷出；石英管5没有向下伸出金属出管4，则火焰就是从金属出管4喷出。压缩波导7提高了微波源8进入微波的能量密度，提高了产生等离子体的效率。工作气体一般选用氮气或氩气；废气例如半导体行业CVD设备采用scrubber处理的废气；石英管5可透过微波，微波频率高，光量子能量高，可以使工作气体产生高浓度电子，分解废气，另外由于等离子体温度也高，也促进废气的分解；由于相同功率下采用微波产生等离子体，其电子浓度高，因此处理废气的效率更高。另外，由于舍弃了电极，不需要更换电极，寿命更高，节约资源。
所述反应腔9顶部盖有盖板；所述微波等离子炬10和尾气进管11设在盖板上。
所述尾气进管11有一个，微波等离子炬10有若干个，微波等离子炬10喷射火焰以尾气进管11为中心均匀环绕火焰设置；所述微波等离子炬10喷射火焰均对着尾气进管11的出口中心，使尾气进管11进入的待处理尾气和火焰反应。由上述结构可知，尾气量比较大时，可以采用多组火焰来分解废气，这有利于降低微波源8的功率，降低成本。但微波等离子炬10喷射火焰均对着尾气进管11的出口中心，如果石英管5向下伸出金属出管4，这样的话火焰就是从石英管5下部分喷出，只要把石英管5下部分变成斜管或者弯管对着尾气进管11的出口中心即可；石英管5没有向下伸出金属出管4，则火焰就是从金属出管4喷出，只需要将金属出管4下部分变成斜管或者弯管对着尾气进管11的出口中心即可。
所述工作进气管2在金属进管3内输入的工作气体运动形式为螺旋前进式。由上述结构可知，工作进气管2中心线可以倾斜向下，并偏离金属进管3的中心线，沿着金属进管3内壁进行进气，这样工作气体就会沿着金属进管3内壁开始螺旋向下流动，这有利于通过工作气体带走金属进管3、金属出管4和石英管5的热量，使设备更耐用，散热更好。
还包括打火器6；所述打火器6用于从金属进管3顶部伸入，产生尖端放电。由上述结构可知，打火器6可以从金属进管3伸入，进行产生尖端放电，瞬间激发等离子体产生，然后从金属进管3拿走，这有利于降低微波源的功率，节约成本。
所述微波从馈口输入经过石英管5中心后至屏蔽外壳1内壁反射，该屏蔽外壳1内壁至石英管5中心的距离为0.5*n+0.25倍波长，n为非负整数。由上述结构可知，该尺寸使得石英管5中心电场最强，提高了产生等离子体的效率。
所述工作进气管2有两个，并均匀环绕在金属进管3上。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于微波的等离子式尾气处理装置，其特征在于：包括反应腔(9)、至少一个的微波等离子炬(10)和至少一个的尾气进管(11)；所述尾气进管(11)用于向反应腔(9)内输送待处理尾气；所述微波等离子炬(10)用于喷射火焰并使待处理尾气分解；所述微波等离子炬(10)包括屏蔽外壳(1)、金属进管(3)、金属出管(4)、石英管(5)、压缩波导(7)和微波源(8)；所述金属进管(3)固定在屏蔽外壳(1)顶部；所述金属进管(3)侧表面上设有至少一个的工作进气管(2)；所述工作进气管(2)用于输入工作气体；所述金属出管(4)固定在屏蔽外壳(1)底部；石英管(5)衔接金属进管(3)和金属出管(4)；所述屏蔽外壳(1)上设有馈口；所述微波源(8)通过压缩波导(7)连接在馈口上；所述馈口用于向石英管(5)输入微波。
2.根据权利要求1所述的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，其特征在于：所述反应腔(9)顶部盖有盖板；所述微波等离子炬(10)和尾气进管(11)设在盖板上。
3.根据权利要求2所述的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，其特征在于：所述盖板下方设有漏斗(12)；所述微波等离子炬(10)有一个，且微波等离子炬(10)喷射火焰位于漏斗(12)中心的上方；所述尾气进管(11)有若干个，并均匀环绕火焰设置，使尾气进管(11)进入的待处理尾气经过漏斗(12)汇集在漏斗(12)中心和火焰反应。
4.根据权利要求2所述的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，其特征在于：所述微波等离子炬(10)有一个，尾气进管(11)有若干个，尾气进管(11)以微波等离子炬(10)喷射火焰为中心均匀环绕火焰设置；所述尾气进管(11)的出口均对着火焰中心，使尾气进管(11)进入的待处理尾气和火焰反应。
5.根据权利要求2所述的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，其特征在于：所述尾气进管(11)有一个，微波等离子炬(10)有若干个，微波等离子炬(10)喷射火焰以尾气进管(11)为中心均匀环绕火焰设置；所述微波等离子炬(10)喷射火焰均对着尾气进管(11)的出口中心，使尾气进管(11)进入的待处理尾气和火焰反应。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，其特征在于：所述工作进气管(2)在金属进管(3)内输入的工作气体运动形式为螺旋前进式。
7.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，其特征在于：还包括打火器(6)；所述打火器(6)用于从金属进管(3)顶部伸入，产生尖端放电。
8.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，其特征在于：所述微波从馈口输入经过石英管(5)中心后至屏蔽外壳(1)内壁反射，该屏蔽外壳(1)内壁至石英管(5)中心的距离为(0.5*n+0.25)倍波长，n为非负整数。
9.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种基于微波的等离子式尾气处理装置，其特征在于：所述工作进气管(2)有两个，并均匀环绕在金属进管(3)上。
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| CN202020168994.9U CN212166996U (zh) | 2020-02-14 | 2020-02-14 | 一种基于微波的等离子式尾气处理装置 |
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| CN202020168994.9U CN212166996U (zh) | 2020-02-14 | 2020-02-14 | 一种基于微波的等离子式尾气处理装置 |
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| CN114477197A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-05-13 | 瓮福（集团）有限责任公司 | 一种微波等离子体炬制备白炭黑的方法 |
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- 2020-02-14 CN CN202020168994.9U patent/CN212166996U/zh active Active
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