CN213433846U - 用于处理废气的等离子放电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于处理废气的等离子放电装置，包括多个接地放电管和多个高压放电管，各接地放电管平行间隔排布形成接地放电管排，各高压放电管平行间隔排布形成高压放电管排；接地放电管排布置在高压放电管排下游，且两者平行间隔布置，之间形成放电间隙，并且，接地放电管排与高压放电管排的各放电管一一错开，这样设置能够有效降低气流的压降，同时促进了废气与放电间隙等离子体的充分接触。还包括催化介质，催化介质与接地放电管的介电基材复合后经高温煅烧一体化成型，形成接地放电管的介电套管，这样设置使等离子发生和催化降解一体化，提升了装置的能量利用率、废气降解效果和运行稳定性，且不会增大装置的占地面积。

Description

用于处理废气的等离子放电装置

技术领域

本实用新型涉及废气处理技术领域，特别是涉及一种用于处理废气的等离子放电装置。

背景技术

废气排放时，需要对其中的有害物质(包括挥发性有机物，即VOCs)进行脱除，以确保符合排放标准。等离子降解是一种常用的VOCs治理技术，采用的装置是等离子放电装置，等离子放电装置包括高压放电部和接地放电部，高压放电部和接地放电部之间形成放电间隙，降解机理是：

通电后，废气流经放电间隙时，废气中的背景气体被击穿，产生高能电子和OH·、O·自由基以及O3等具有强氧化性的物质，这些物质与废气中的有害物质分子发生碰撞和氧化反应，促进有害物质分子降解。

为了提升VOCs降解效果，通常将等离子降解技术与催化降解技术结合，催化降解技术采用催化介质催化有害物质分子的氧化降解反应。根据催化介质的设置位置的不同可分为两种，一种是一段式等离子放电装置，一种是二段式等离子放电装置。

一段式等离子放电装置在放电间隙内设置催化介质层，这种等离子放电装置能够充分利用等离子产生的瞬态活性物质，但是不能使催化介质充分发挥催化作用，而且压降损失大。

二段式等离子放电装置在等离子放电部下游单独设置催化介质模块，这种等离子放电装置能够使催化介质充分发挥催化作用，但是，不能充分利用等离子产生的瞬态活性物质，能量利用率较低，而且压降损失大、占地面积大。

可见，这两种等离子放电装置各有弊端，仍均有改进空间。有鉴于此，对等离子放电装置作进一步的改进，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于处理废气的等离子放电装置，所述等离子放电装置包括接地放电部和高压放电部，所述接地放电部包括多个接地放电管，各所述接地放电管平行间隔排布形成接地放电管排；所述高压放电部包括多个高压放电管，各所述高压放电管平行间隔排布形成高压放电管排；所述接地放电管排布置在所述高压放电管排下游，且两者平行间隔布置，之间形成放电间隙，并且，所述接地放电管排的放电管与所述高压放电管的放电管一一错开。

本方案将高压放电部和接地放电部设置为管排式结构，高压放电管排和接地放电管排之间为放电间隙，气流从高压放电管排的管间间隔流入放电间隙内，然后从接地放电管排的管间间隔流出，期间，高压放电管和接地放电管对气流起到导流作用，从而能够有效降低气流的压降损失，同时促进了气流与放电间隙等离子体的充分接触。

进一步的，所述等离子放电装置还包括催化介质，所述催化介质环绕设置在所述接地放电管外周，使所述接地放电管一周均有所述催化介质。

本方案将催化介质环绕设置在接地放电管外周，使接地放电管一周均有催化介质，这样，部分催化介质位于放电间隙内，部分催化介质位于接地放电部下游，因此既能够充分利用等离子产生的瞬态活性物质，能量利用率高，还能够使催化介质充分发挥催化作用，而且，不需要设置单独的催化介质模块，因而不会增大占地面积。

可选地，所述接地放电管包括接地金属电极管和紧套在所述接地金属电极管外的介电套管，所述介电套管的材质是高温多孔介电材质，所述催化介质复合在所述高温多孔介电材质中，以与所述高温多孔介电材质高温煅烧一体化成型。

本方案通过将催化介质与高温多孔介电材料复合经高温煅烧一体化成型，使催化介质成为多孔介电材质的一部分，促进了等离子发生和催化降解一体化过程，既可以充分利用低温等离子体能量，同时介电材质的多孔结构提升了催化介质与废气接触的有效面积，延长了瞬态活性基团的停留时间，可以提升VOCs的催化降解效率，另外，高温煅烧一体化成型过程可有效避免催化剂局部升温产生的破坏问题，从而提升介电材质整体结构的热稳定性。

可选地，所述介电套管包括依次间隔布置的多个套管段；或者，所述介电套管为网状套管。

可选地，各所述高压放电管等间隔排布，各所述接地放电管也等间隔排布，且相邻所述高压放电管的间隔距离以及相邻所述接地放电管的间隔距离的范围均为15mm-45mm。

可选地，所述高压放电管排和所述接地放电管排的间隔距离的范围为5mm-10mm。

可选地，所述接地放电管通过接地引线接地，所述高压放电管通过高压引线连接高压交流电源，所述接地引线和所述高压引线的引出方向相反。

可选地，所述高压放电管包括高压金属电极管和紧套在所述高压金属电极管外的阻挡介质套管，所述阻挡介质套管的两端塞装绝缘塞，所述高压金属电极管位于两个所述绝缘塞之间。

可选地，所述等离子放电装置还包括脉冲喷吹部件，用于间歇喷吹所述高压放电管排和所述接地放电管排。

可选地，所述脉冲喷吹部件的喷嘴设置在所述高压放电管排上游和所述接地放电管排下游100mm-200mm处。

附图说明

图1为本实用新型提供的等离子放电装置的简示图；

图2为接地放电管一种实施例的示意图；

图3为接地放电管另一种实施例的示意图；

图4为高压放电管的剖视图。

附图标记说明如下：

1接地放电管，11接地金属电极管，12介电套管，121套管段，13接地引线；

2高压放电管，21高压金属电极管，22阻挡介质套管，23绝缘塞，24高压引线；

3放电间隙。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明。

如图1所示，该等离子放电装置包括接地放电部和高压放电部。接地放电部包括多个接地放电管1，各个接地放电管1平行间隔排布形成接地放电管排。高压放电部包括多个高压放电管2，各个高压放电管2平行间隔排布形成高压放电管排。

接地放电管排布置在高压放电管排下游，所谓下游是相对废气流向而言的，换言之，应用过程中，废气自高压放电管排流向接地放电管排。

接地放电管排和高压放电管排平行间隔布置，两者之间的间隔空间形成放电间隙3，并且接地放电管1的放电管与高压放电管2的放电管一一错开，也就是说，每根接地放电管1对应布置在两根高压放电管2的管间间隔下游。通电时，高压极放电管排向接地极放电管排放电，放电间隙3内产生强电场，废气气流流经放电间隙3时气体介质发生击穿形成等离子体并产生强氧化物质，强氧化物质对废气气流中的有害物质分子进行氧化降解。

以往的等离子放电装置的高压放电部和接地放电部均为板式结构，放电间隙3形成在高压放电板和接地放电板之间，气流需先绕流由电极、阻挡介质和催化剂涂层等形成的矩形叠加层之后沿放电板板面流动，这种非流线型结构存在气流压降损失大的问题。

相比而言，本方案，将高压放电部和接地放电部设置为管排式结构，放电间隙3形成在高压放电管排和接地放电管排之间，气流从高压放电管排的管间间隔流入放电间隙3内，然后从接地放电管排的管间间隔流出，期间，高压放电管2和接地放电管1对气流起到导流作用，从而能够有效降低气流的压降损失，同时保证废气与放电间隙等离子体的充分接触。

具体的，高压放电管2和接地放电管1的外周面优选设置为流线形表面，比如圆柱面或者椭圆柱面等，这样，高压放电管2和接地放电管1具有较好的导流性能，能够更有效地降低气流的压降损失。

具体的，各个高压放电管2和各接地放电管1均优选等间隔排布，相邻高压放电管2的间隔距离以及相邻接地放电管1的间隔距离范围优选15mm-45mm，这样，能够更有效地降低气流的压降损失。

进一步的，该等离子放电装置还设置有用于催化氧化降解反应的催化介质，催化介质环绕设置在接地放电管1外周，使接地放电管1一周均有催化介质。具体的，催化介质可以采用以下方式(但不局限于以下方式)设置在接地放电管1外周：将催化介质涂覆在接地放电管1外周，形成催化介质涂层；将催化介质做成筒状，套在接地放电管1外周；将催化介质与接地放电管1的自身材质复合在一起。

以往的等离子放电装置，将催化介质设置在放电间隙3内，或者将催化介质以单独模块的形式设置在接地放电部下游。设置在放电间隙3内能够充分利用等离子体产生的瞬态活性物质，能量利用率高，但是不能使催化介质充分发挥催化作用。设置在接地放电部下游能够使催化介质充分发挥催化作用，但是不能充分利用等离子产生的瞬态活性物质，能量利用率低，且单独模块形式的催化介质会增大装置的占地面积。

相比而言，本方案将催化介质环绕设置在接地放电管1外周，使接地放电管1一周均有催化介质，这样，部分催化介质位于放电间隙3内，部分催化介质位于接地放电部下游，因此既能够充分利用等离子产生的瞬态活性物质，能量利用率高，还能够使催化介质充分发挥催化作用，而且，不需要设置单独的催化介质模块，因而不会增大占地面积。

具体的，高压放电管排和接地放电管排的间隔距离范围优选5mm-10mm，这样，环绕设置在接地放电管1外周的催化介质与废气的接触效果好，从而能够更好地发挥催化作用。

具体的，如图2所示，接地放电管1包括接地金属电极管11和紧套在接地金属电极管11外的介电套管12。

优选的，介电套管12的材质是高温多孔介电材质，具体可以是多孔碳纤维材质，当然不局限于此。催化介质复合在高温多孔介电材质中，与高温多孔介电材质进行高温煅烧一体化成型，具体通过浸渍法复合，当然也可采用其他复合方法。这样设置有以下三方面优势：

第一方面，使催化介质成为了介电套管12的一部分，促进了等离子发生和催化降解一体化过程，从而不需要在放电间隙3内单独设置催化介质和介电材质，避免了催化介质和介电材质单独设置在放电间隙3内产生相互干扰致使对等离子放电状态造成不利影响的问题。

第二方面，介电材质的多孔结构增加了催化介质与废气的有效接触面积，等离子产生的瞬态活性基团在催化介质表面或孔内的停留时间延长了，因而能够提升废气降解效果。

第三方面，由于催化介质与高温多孔介电材质经高温煅烧一体化成型，催化介质的热稳定性得以提升，避免了催化介质局部升温过快导致高压放电管2损坏致使装置运行稳定性不好的问题，提升了装置的运行稳定性。

具体的，图2中，复合有催化介质的介电套管12包括多个套管段121，各套管段121间隔布置。图3中，复合有催化介质的介电套管12为网状套管。这两种结构的介电套管12能够进一步加强接地金属电极管11的沿面放电效果，从而能够促进催化介质的极化效果，使催化介质的催化性能得以提升，从而能够进一步提升废气降解效果。

具体的，接地金属电极管11的长度范围优选600mm-1500mm，材质可以为耐腐蚀的不锈钢材质，当然也可以选用其他金属材质，壁厚范围优选0.5mm-5mm。介电套管12的壁厚范围优选0.2mm-0.5mm，这样，介电套管12占据放电间隙3的空间较小，可以有效降低介电材质对等离子放电状态的负面影响。

具体的，如图2所示，接地金属电极管11的一端引出接地引线13，应用时，接地金属电极管11通过接地引线13接地。

具体的，如图4所示，高压放电管2包括高压金属电极管21和紧套在高压金属电极管21外的阻挡介质套管22，通过设置阻挡介质套管22，提升了高压放电管2的放电电压并能够使等离子体沿阻挡介质套管22的管壁均匀地分布在放电间隙3内。

阻挡介质套管22的两端塞装绝缘塞23，高压金属电极管21位于两个绝缘塞23之间，以防止局部放电。一个绝缘塞23上开设引线孔，高压金属电极管21的一端引出高压引线24，高压引线24从绝缘塞23上的引线孔引出，应用时，高压金属电极管21通过高压引线24连接高压交流电源。可以使高压引线24和接地引线13的引出方向相反，也就是说，高压引线24如果从高压金属电极管21的左端引出的话，则接地引线13从接地金属电极管11的右端引出，这样可以防止高压引线24和接地引线13之间发生放电现象。

具体的，高压金属电极管21的长度范围优选600mm-1500mm，材质可以为不锈钢、黄铜等导电性能良好的金属材质，外径范围优选10mm-30mm，壁厚范围优选0.05mm-0.5mm。

具体的，阻挡介质套管22的材质可以为玻璃、石英、陶瓷等。阻挡介质套管22的外径范围优选为15mm-40mm，更优选与接地金属电极管11的外径相同。阻挡介质套管22的壁厚范围优选为0.5mm-5mm。

具体的，高压引线24和接地引线13的材质可以为铜、铝等。绝缘塞23的材质可以为硅胶或其他耐200℃以上的具有电绝缘性能的材质。

进一步的，该等离子放电装置还设置有脉冲喷吹部件(图中未示出)，用于间歇喷吹高压放电管排和接地放电管排，以防止管排上出现颗粒沉积。

具体的，脉冲喷吹部件的喷嘴设置在高压放电管排上游和接地放电管排下游100mm-200mm处。这样，喷吹效果好，而且不会侵占放电间隙3的空间。

综上所述，本方案提出的等离子放电装置具有气流压降损失低、能量利用率高、占地面积小、降解效果好、运行稳定等优势。

以上对本实用新型所提供的用于处理废气的等离子放电装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于处理废气的等离子放电装置，所述等离子放电装置包括接地放电部和高压放电部，其特征在于，所述接地放电部包括多个接地放电管(1)，各所述接地放电管(1)平行间隔排布形成接地放电管排；所述高压放电部包括多个高压放电管(2)，各所述高压放电管(2)平行间隔排布形成高压放电管排；所述接地放电管排布置在所述高压放电管排下游，且两者平行间隔布置，之间形成放电间隙(3)，并且，所述接地放电管排的放电管与所述高压放电管排的放电管一一错开。

2.根据权利要求1所述的等离子放电装置，其特征在于，所述等离子放电装置还包括催化介质，所述催化介质环绕设置在所述接地放电管(1)外周，使所述接地放电管(1)一周均有所述催化介质。

3.根据权利要求2所述的等离子放电装置，其特征在于，所述接地放电管(1)包括接地金属电极管(11)和紧套在所述接地金属电极管(11)外的介电套管(12)，所述介电套管(12)的材质是高温多孔介电材质，所述催化介质复合在所述高温多孔介电材质中，以与所述高温多孔介电材质高温煅烧一体化成型。

4.根据权利要求3所述的等离子放电装置，其特征在于，所述介电套管(12)包括依次间隔布置的多个套管段(121)；或者，所述介电套管(12)为网状套管。

5.根据权利要求1-4任一项所述的等离子放电装置，其特征在于，各所述高压放电管(2)等间隔排布，各所述接地放电管(1)也等间隔排布，且相邻所述高压放电管(2)的间隔距离以及相邻所述接地放电管(1)的间隔距离的范围均为15mm-45mm。

6.根据权利要求1-4任一项所述的等离子放电装置，其特征在于，所述高压放电管排和所述接地放电管排的间隔距离的范围为5mm-10mm。

7.根据权利要求1-4任一项所述的等离子放电装置，其特征在于，所述接地放电管(1)通过接地引线(13)接地，所述高压放电管(2)通过高压引线(24)连接高压交流电源，所述接地引线(13)和所述高压引线(24)的引出方向相反。

8.根据权利要求1-4任一项所述的等离子放电装置，其特征在于，所述高压放电管(2)包括高压金属电极管(21)和紧套在所述高压金属电极管(21)外的阻挡介质套管(22)，所述阻挡介质套管(22)的两端塞装绝缘塞(23)，所述高压金属电极管(21)位于两个所述绝缘塞(23)之间。

9.根据权利要求1-4任一项所述的等离子放电装置，其特征在于，所述等离子放电装置还包括脉冲喷吹部件，用于间歇喷吹所述高压放电管排和所述接地放电管排。

10.根据权利要求9所述的等离子放电装置，其特征在于，所述脉冲喷吹部件的喷嘴设置在所述高压放电管排上游和所述接地放电管排下游100mm-200mm处。

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