CN215197584U - 一种增强型等离子体废气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种增强型等离子体废气处理装置，包括：进气口、等离子体放电区、交流电场处理区、等离子体放电电极、交流电极、出气口，进气口设置于等离子体放电区的一端，等离子体放电区的另一端与交流电场处理区的一端连接，交流电场处理区的另一端设置出气口，等离子体放电电极设置于等离子体放电区的内部，交流电极设置于交流电场处理区的内部。也就是说，本实用新型废气先在等离子体放电区内进行断键以及荷电、再在交流电场处理区内进行带电分子、带电离子、带电原子等以及带电粉尘、带电颗粒物等之间的电凝并处理，从而将产生的符合排放标准的气体经由出气口排出，结构简单、易操作、成本低、可靠性高，在环保领域具有广泛应用。

Description

一种增强型等离子体废气处理装置

技术领域

本实用新型属于废气处理技术领域，涉及但不限于一种增强型等离子体废气处理装置。

背景技术

目前，考虑到等离子体是具有高位能动能的气体团，等离子体的总带电量是中性，借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子已不再被束缚于原子核，而成为高位能高动能的自由电子。因此，利用等离子体处理废气越来越成为热门研究方向。

现有等离子体处理废气装置，包括集装箱、活性炭吸附壳体组件、等离子反应器、配电箱和立柱，集装箱的前侧设置有集装箱门，且集装箱的后侧安装集装箱检修门，集装箱的左侧开设有进口法兰，集装箱的内部安装有引风机，且引风机的末端连接活性炭吸附壳体组件，活性炭吸附壳体组件的末端连接等离子反应器，且等离子反应器的外侧安装等离子电源，集装箱的右侧安装有空调，且空调的下方设置有配电箱。

然而，由于现有技术废气只能在经过活性炭吸附处理后才能进行等离子体处理，使得等离子体处理废气后容易产生细颗粒粉尘，从而导致等离子体处理废气的效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术在等离子体处理废气过程中存在的不足，提供一种增强型等离子体废气处理装置，以解决现有技术废气在经过活性炭吸附处理和等离子体处理后产生细颗粒粉尘而导致的等离子体处理废气的效率不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种增强型等离子体废气处理装置，所述装置包括：进气口、等离子体放电区、交流电场处理区、等离子体放电电极、交流电极、出气口；

其中，所述进气口设置于所述等离子体放电区的一端，所述等离子体放电区的另一端与所述交流电场处理区的一端连接，所述交流电场处理区的另一端设置所述出气口，所述等离子体放电电极设置于所述等离子体放电区的内部，所述交流电极设置于所述交流电场处理区的内部。

可选的，所述等离子体放电电极的方向为所述进气口的风道方向，所述等离子体放电电极的方向与所述交流电极的方向垂直。

可选的，所述等离子体放电区和所述交流电场处理区为一个增强型等离子体废气处理单元时，所述装置包括多个所述增强型等离子体废气处理单元，并且所述多个所述增强型等离子体废气处理单元串联设置或者并联设置。

可选的，所述等离子体放电电极包括金属网阴极和金属板阳极，并且所述金属网阴极和所述金属板阳极之间的间距为4mm-60cm。

可选的，所述金属网阴极为带针尖金属网，所述金属板阳极为多孔金属板，所述金属网阴极外接负压电源，所述金属板阳极接地。

可选的，所述金属网阴极为带针尖金属网时所述带针尖金属网上包括多个针尖，且每个所述针尖为耐高温金属针。

可选的，所述交流电极的数量为多个且多个所述交流电极设置在所述交流电场处理区的内部。

可选的，所述多个所述交流电极均匀间隔分布在所述交流电场处理区的内部，并且所述多个所述交流电极分别与所述进气口的风道方向垂直。

可选的，所述交流电极的数量为多个时每个所述交流电极分别为金属板，且相邻所述交流电极的极性不同。

可选的，所述交流电场处理区外接交流电源，所述交流电源的电压为110Vac-4000Vac，所述交流电源的频率为10Hz-300MHz。

本实用新型的有益效果是：一种增强型等离子体废气处理装置，包括：进气口、等离子体放电区、交流电场处理区、等离子体放电电极、交流电极、出气口；其中，所述进气口设置于所述等离子体放电区的一端，所述等离子体放电区的另一端与所述交流电场处理区的一端连接，所述交流电场处理区的另一端设置所述出气口，所述等离子体放电电极设置于所述等离子体放电区的内部，所述交流电极设置于所述交流电场处理区的内部。也就是说，本实用新型废气先在等离子体放电区内等离子体放电电极的作用下进行断键以及荷电、再在交流电场处理区内交流电极的作用下进行带电分子、带电离子、带电原子等以及带电粉尘、带电颗粒物等之间的电凝并处理，从而将产生的符合排放标准的干净气体经由出气口排出，也可进一步将电凝并后产生的大尺寸颗粒物、大尺寸粉尘等大尺寸有机物杂质进行除尘处理，以此实现对废气进行高效且快速处理的目的，解决了现有技术废气在经过活性炭吸附处理和等离子体处理后产生细颗粒粉尘而导致的等离子体处理废气的效率不高的问题，大大提高了废气的净化处理效率，具有结构简单、易操作、成本低、可靠性高、可连续运行的优点，在环保领域具有广泛应用，从而也大大提高了增强型等离子体废气处理装置的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的增强型等离子体废气处理装置示意图。

图标：1-进气口、2-等离子体放电区、3-交流电场处理区、4-出气口、21-金属网阴极、22-金属板阳极、23-负压电源、31-交流电极、32-交流电源。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

这里，对本实用新型中的相关名词进行解释：

等离子体：等离子体是由带电的正粒子、负粒子(包括正离子、负离子、电子、自由基和活性基团等)组成的集合体，其中正电荷和负电荷电量相等，故称等离子体，它们在宏观上呈电中性。等离子体由电子、离子、自由基和中性粒子所组成，是导电的流体，总体上保持电中性。

等离子体废气处理原理：空气中的气体分子在负高压直流电源的作用下被电离，产生大量的电子、活性自由基、原子、激发态分子等粒子，他们具有较高的反应活性。高压直流的作用下，产生的高能电子与空气中的气体分子或原子发生非弹性碰撞引发自由基，自由基和废气分子结合反应，从而达到对废气进行净化处理的目的。

高频交变电场增强原理，处于高频交变电场时，脉冲产生的激荡同时波及到荷电细颗粒物与气体分子，致使两者可以生成共振现象，从而使得细颗粒物发生富集，富集的产生会使细颗粒物出现非等浓度区域，被叫作富集区。在这个区域内，使得细颗粒物的浓度大大提升，这样能够使粒子间的碰撞概率大幅度增强，只要在低频电场的凝并公式中乘上富集区细颗粒物浓度增加的倍数即可。

图1为本实用新型一实施例提供的增强型等离子体废气处理装置示意图。下面结合图1，对本实用新型实施例所提供的增强型等离子体废气处理装置进行详细说明。

图1为本实用新型一实施例提供的增强型等离子体废气处理装置示意图，如图1所示，该增强型等离子体废气处理装置，包括：进气口1、等离子体放电区2、交流电场处理区3、出气口4、等离子体放电电极(图1中未示出)、金属网阴极21、金属板阳极22、负压电源23、交流电极31、交流电源32。

其中，进气口1设置于等离子体放电区2的一端，等离子体放电区2的另一端与交流电场处理区3的一端连接，交流电场处理区3的另一端设置出气口4，等离子体放电电极设置于等离子体放电区2的内部，交流电极31设置于交流电场处理区3的内部。

本实用新型实施例中，等离子体放电电极的方向可以为进气口1的风道方向，等离子体放电电极的方向可以与交流电极31的方向垂直。

可选的，等离子体放电电极和交流电极3可以为两组电极且依次排列，可防止相互干扰，也即顺着进气口1的风道方向为等离子体放电电极，垂直于等离子体放电电极的方向为交流电极31。示例性的，等离子体放电区2可以为等离子体断键荷电区。

本实用新型实施例中，等离子体放电区2和交流电场处理区3为一个增强型等离子体废气处理单元时，所述装置可以包括多个增强型等离子体废气处理单元，多个增强型等离子体废气处理单元可以串联设置或者并联设置。

可选的，多个增强型等离子体废气处理单元可以通过串联或者并联的方式形成更大规模的废气处理装置。

可选的，等离子体放电区2可以是由等离子体放电电极构成的腔体，且该腔体可以被绝缘隔离，以此避免高压伤人。

本实用新型实施例中，等离子体放电电极可以包括金属网阴极21和金属板阳极22，并且金属网阴极21和金属板阳极22之间的间距可以为4mm-60cm。

可选的，金属网阴极21可以为带针尖金属网，金属板阳极22可以为多孔金属板，金属网阴极21可以外接负压电源23，金属板阳极22可以接地。

示例性的，多孔金属板的孔径可以小于5mm，负压电源23的电压可以为-4kV～-60kV。并且，通过设置带针尖金属网作为金属网阴极21、设置多孔金属板作为金属板阳极22可以提高废气在等离子体放电区2内的分布均匀性。

可选的，金属网阴极21为带针尖金属网时带针尖金属网上可以包括多个针尖，且每个针尖可以分别为耐高温金属针。

需要说明的是，在金属网阴极21外接负压电源23且金属网阳极22接地的作用下可产生等离子体，等离子体是高能电子且能量很大，可以对废气进行断键以及荷电处理，比如将废气中的有机废气分子进行断键，且对断键后产生的分子、离子以及废气中的粉尘、颗粒物等有机物杂质进行荷电，从而得到带电原子、带电离子、带电分子等以及带电粉尘、带电颗粒物等。

本实用新型实施例中，交流电极31的数量可以为多个且多个交流电极31可以设置在交流电场处理区3的内部。

可选的，多个交流电极31可以均匀间隔分布在交流电场处理区3的内部，并且多个交流电极31可以分别与进气口1的风道方向垂直。

示例性的，相邻交流电极31之间的间距可参见北京建筑大学王曦的论文《高压脉冲电场中细颗粒物凝并的实验研究》第17页-第18页的记载。此处不再赘述。

需要说明的是，交流电源32的频率可以超过10Hz，并且交流电源32产生的电场的频率值大于10kHz后，细颗粒物的凝并效果也会显著增加，这是因为处于高频交变电场中，脉冲产生的激荡同时波及到荷电细颗粒物与气体分子，致使两者可以生成共振现象，使得细颗粒物发生富集，细颗粒物的相对富集使得其浓度大大提升，从而增大了细颗粒物之间的碰撞频率，也即经由等离子体放电区2处理后产生的带电分子、带电离子、带电原子等以及带电颗粒物、带电粉尘等进入交流电场处理区3内时都能够在交流电极31外接交流电源32时产生的交流电场作用下相互之间进行电凝并，以此使得废气中的微小粉尘、微小颗粒物等带电后在交流电场中不仅相互之间可以凝并，也能够与较大带电颗粒物、较大带电粉尘等进行凝并，避免了微小粉尘、微小颗粒物等处理不彻底或无法处理导致的随气流排出的弊端，并且由于交流电源32是高频交流电源，因此所产生的交流电场更能大大提高带电分子、带电离子、带电原子等以及带电粉尘、带电颗粒物等之间的碰撞次数以及碰撞频率，使得细微粉尘、细微颗粒等也能够通过电凝并增大尺寸，从而使得后续除尘处理变得更加容易，从而也大大提高了废气处理效率。

可选的，交流电极31的数量为多个时每个交流电极31可以分别为金属板，且相邻交流电极31的极性不同。

可选的，交流电场处理区3可以外接交流电源32，交流电源32的电压可以为110Vac-4000Vac，交流电源32的频率可以为10Hz-300MHz。

需要说明的是，交流电场处理区3外接的交流电源32可以为高频交流电源，交流电极31在高频交流电源的作用下可产生高频交变电场，高频交变电场能够大大加剧带电分子、带电离子、带电离子等以及带电粉尘、带电颗粒物等的运动幅度，使其相互之间的碰撞次数和碰撞频率也大大增加，从而也大大提高了电凝并效果。

本实用新型实施例中，所述装置包括多个增强型等离子体废气处理单元时，每个增强型等离子体废气处理单元中的金属网阴极21都可以集中连接至负压电源23，每个交流电场处理区中的交流电极31也都可以集中连接至交流电源32。

本实用新型实施例中，在负压电源23的作用下，两个极性不同的电极之间(也即金属网阴极21和金属板阳极22之间)产生放电等离子体。

需要说明的是，在金属网阴极21外接负压电源23、金属板阳极22接地的作用下产生等离子体，等离子体本身是高能电子，对废气中的有机废气分子进行断键的同时对分子、离子、原子等以及粉尘、颗粒物等进行荷电，并让荷电后的带电分子、带电离子、带电原子等以及带电粉尘、带电颗粒物等在高频交流电场作用下快速且剧烈运动，使其相互之间进行电凝并，从而实现将废气处理为无污染气体的目的。其中，废气可以包括VOCs、氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳等有机废气分子以及粉尘、颗粒物等有机物杂质。

可选的，可以在出气口4处连接除尘单元，比如湿法除尘单元，以对电凝并处理后形成的大尺寸粉尘、大尺寸颗粒等进行吸附处理，从而得到符合排放标准且不产生二次污染的干净气体。

可选的，出气口4处可以设置风机，风机可以用于向外抽风，并将处理后产生的干净气体经由出气口4排出。

需要说明的是，所述装置还包括传感器和控制器，传感器可以用于检测出气口4处当前气体中有机废气分子的浓度和/或当前气体中有机物杂质的尺寸，控制器可以根据传感器检测的浓度和/或尺寸调整负压电源23的大小和/或交流电源32的大小，以此高效且快速实现废气处理。

本实用新型实施例中，废气经由进气口1进入等离子体放电区2内，等离子体放电区2内的金属网阴极21外接负压电源23且金属板阳极22接地时产生等离子体，且等离子体会对废气进行断键且荷电处理，产生带电分子、带电离子、带电原子等以及带电粉尘、带电颗粒物等后进入交流电场处理区3内，且带电分子、带电离子、带电原子等以及带电粉尘、带电颗粒物等在交流电极31外接交流电压32的作用下产生的高频交流电场中进行剧烈运动，使其相互之间的碰撞次数和碰撞频率大大增加，从而得到大尺寸有机物杂质，比如大尺寸颗粒物、大尺寸粉尘等，然后将产生的干净气体经由出气口4排出的同时可以对大尺寸有机物杂质进行除尘处理，以此实现对废气的高效且快速处理。

其中，干净气体可以包括一氧化氮、二氧化碳、水蒸气等其它符合排放标准且不会产生二次污染的气体。

本实用新型实施例中公开的，一种增强型等离子体废气处理装置，包括：进气口、等离子体放电区、交流电场处理区、等离子体放电电极、交流电极、出气口；其中，所述进气口设置于所述等离子体放电区的一端，所述等离子体放电区的另一端与所述交流电场处理区的一端连接，所述交流电场处理区的另一端设置所述出气口，所述等离子体放电电极设置于所述等离子体放电区的内部，所述交流电极设置于所述交流电场处理区的内部。也就是说，本实用新型废气先在等离子体放电区内等离子体放电电极的作用下进行断键以及荷电、再在交流电场处理区内交流电极的作用下进行带电分子、带电离子、带电原子等以及带电粉尘、带电颗粒物等之间的电凝并处理，从而将产生的符合排放标准的干净气体经由出气口排出，也可进一步将电凝并后产生的大尺寸颗粒物、大尺寸粉尘等大尺寸有机物杂质进行除尘处理，以此实现对废气进行高效且快速处理的目的，解决了现有技术废气在经过活性炭吸附处理和等离子体处理后产生细颗粒粉尘而导致的等离子体处理废气的效率不高的问题，大大提高了废气的净化处理效率，具有结构简单、易操作、成本低、可靠性高、可连续运行的优点，在环保领域具有广泛应用，从而也大大提高了增强型等离子体废气处理装置的使用寿命。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述装置包括：进气口(1)、等离子体放电区(2)、交流电场处理区(3)、等离子体放电电极、交流电极(31)、出气口(4)；

其中，所述进气口(1)设置于所述等离子体放电区(2)的一端，所述等离子体放电区(2)的另一端与所述交流电场处理区(3)的一端连接，所述交流电场处理区(3)的另一端设置所述出气口(4)，所述等离子体放电电极设置于所述等离子体放电区(2)的内部，所述交流电极(31)设置于所述交流电场处理区(3)的内部。

2.根据权利要求1所述的增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述等离子体放电电极的方向为所述进气口(1)的风道方向，所述等离子体放电电极的方向与所述交流电极(31)的方向垂直。

3.根据权利要求1所述的增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述等离子体放电区(2)和所述交流电场处理区(3)为一个增强型等离子体废气处理单元时，所述装置包括多个所述增强型等离子体废气处理单元，并且所述多个所述增强型等离子体废气处理单元串联设置或者并联设置。

4.根据权利要求1所述的增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述等离子体放电电极包括金属网阴极(21)和金属板阳极(22)，并且所述金属网阴极(21)和所述金属板阳极(22)之间的间距为4mm-60cm。

5.根据权利要求4所述的增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述金属网阴极(21)为带针尖金属网，所述金属板阳极(22)为多孔金属板，所述金属网阴极(21)外接负压电源(23)，所述金属板阳极(22)接地。

6.根据权利要求5所述的增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述金属网阴极(21)为带针尖金属网时所述带针尖金属网上包括多个针尖，且每个所述针尖为耐高温金属针。

7.根据权利要求1所述的增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述交流电极(31)的数量为多个且多个所述交流电极(31)设置在所述交流电场处理区(3)的内部。

8.根据权利要求7所述的增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述多个所述交流电极(31)均匀间隔分布在所述交流电场处理区(3)的内部，并且所述多个所述交流电极(31)分别与所述进气口(1)的风道方向垂直。

9.根据权利要求7所述的增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述交流电极(31)的数量为多个时每个所述交流电极(31)分别为金属板，且相邻所述交流电极(31)的极性不同。

10.根据权利要求8所述的增强型等离子体废气处理装置，其特征在于，所述交流电场处理区(3)外接交流电源(32)，所述交流电源(32)的电压为110Vac-4000Vac，所述交流电源(32)的频率为10Hz-300MHz。

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