CN220918680U - 一种非热等离子体降解VOCs的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种非热等离子体降解VOCs的设备，涉及环境工程技术领域，包括箱体，箱体内部具有容纳空间，两端具有贯穿该容纳空间的进气口和出气口，箱体两端进气口和出气口外侧分别设置有天圆地方管，箱体上靠近进气口的位置设有用于存放高压电源的高压电源箱，箱体内部靠近进气口的位置设置有等离子体反应器，在箱体内部等离子体反应器靠近箱体出气口的一侧设置有抽屉式的块状催化剂装填箱，通过块状催化剂装填箱将固定方形块状催化剂固定于等离子体反应器的后方。本实用新型在放电腔体内和等离子体反应器末端设置块状催化材料，提高系统整体的废弃去除效率和能量利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种非热等离子体降解VOCs的设备。
背景技术
现阶段，挥发性有机物(VOCs)污染排放对大气环境影响越发突出。VOCs是形成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的重要前体物，对气候变化有着重要的影响。
低温等离子体是除固、液、气之外物质的第四态，当外加电压达到气体击穿电压时，电子在外加电场的作用下获得能量，与周围气体分子发生碰撞并使气体分子发生电离，从而产生电子、离子、原子及自由基在内的大量具有极高化学活性的粒子混合体，在低温等离子体反应器中，废气分子与粒子混合体中的高能粒子发生一系列的物理、化学反应，最终转化为CO2和H2O等物质，从而达到净化废气的目的。
目前，工业中常见的低温等离子体设备大多为DDBD阵管式等离子体或后置式的DDBD等离子体催化反应器，反应效率低下，能耗高，同时在降解VOCs过程中会产生其他副产物，未经处理则会对环境造成二次污染，所产生的气溶胶还会堵塞末端催化模块，造成催化剂失活，加大设备维护和运营成本。
现有低温等离子体反应装置处理效率较低，能耗较高，不能满足目前工业应用的需求。
实用新型内容
为了解决现有技术中低温等离子体反应装置处理效率较低，能耗较高，的技术问题，本实用新型提供一种介质阻挡放电非热等离子体反应装置；
本实用新型提供的一种非热等离子体降解VOCs的设备采用如下的技术方案:
一种非热等离子体降解VOCs的设备，包括箱体，箱体内部具有容纳空间，两端具有贯穿该容纳空间的进气口和出气口，箱体两端进气口和出气口外侧分别设置有天圆地方管，箱体上靠近进气口的位置设有用于存放高压电源的高压电源箱，其中，箱体内部靠近进气口的位置设置有等离子体反应器，在箱体内部等离子体反应器靠近箱体出气口的一侧设置有抽屉式的块状催化剂装填箱，通过块状催化剂装填箱将固定方形块状催化剂固定于等离子体反应器的后方。
进一步的，等离子体反应器包括若干单层管状结构，以及两个用于固定若干单层管状结构的固定盖板。
进一步的，单层管状结构包括介质筒，在介质筒中心位置设置有放电电极；介质筒外侧设置有接地电极，接地电极与介质筒外表面相互贴紧，放电电极的中心轴线与介质筒中心轴线重合，介质筒、放电电极和接地电极组合形成放电腔体。
进一步的，放电电极与介质筒的半径差为3mm至40mm。
进一步的，固定盖板上设置有定位卡槽和连接通孔，固定盖板上的定位卡槽内固定安装有电极定位架。
进一步的，放电电极与电极定位架固定连接，放电腔体内通过电极定位架固定安装有块状催化剂。
进一步的，放电电极通过固定电极定位架进行中心定位使得放电电极的中心轴线与介质筒的中心轴线重合。
进一步的，块状催化剂为锰基催化剂，通过蜂窝陶瓷或金属泡沫进行搭载。
进一步的，固定盖板一表面内侧安装有电极定位套，电极定位套远离固定盖板的一侧端面上设置有接地电极定位架，接地电极通过电极定位套和接地电极定位架固定于介质筒外表面的上，放电电极两端尾部穿过固定电极定位架固定连接有反应器阳极板。
进一步的，等离子体反应器为九筒并联的方式设置，由九个放电腔体组合而成，通过两个固定盖板进行固定，通过接地电极定位架与反应器阳极板使九个放电腔体并联。
综上所述，本实用新型的有益效果为：
本实用新型在放电腔体内和等离子体反应器末端设置块状催化材料，提高系统整体的废弃去除效率和能量利用率，放电腔体内的催化材料可以充分利用反应器中产生的自由基，对VOCs废气分子做深度氧化，同时利用反应器产生的热量，提高催化活性，逃逸的O3被等离子体反应器末端催化材料捕捉后进一步与VOCs气体分子反应，从而提高整体去除效率，降低能耗；
本实用新型与现有DDBD相比，降低O3和NOx等副产物的生成量，通过块状催化材料利用反应器中产生的O3及其他物质与NOx发生一系列的反应，从而降低NOx与O3的生成量；
本实用新型的等离子体反应器放电区域大于常见的DDBD阵管式反应器，更适合处理大风量低浓度VOCs废气。
附图说明
图1为本实用新型立体结构示意图；
图2为本实用新型主视图示意图；
图3为本实用新型等离子体反应器立体图示意图；
图4为本实用新型固定盖板主视图示意图；
图5为本实用新型固定电极定位架主视图示意图。
如图：1-天圆地方管；2-等离子体反应器；3-块状催化剂装填箱；4-高压电源箱；5-箱体；21-接地电极定位架；22-接地电极；23-固定盖板；24-放电电极；25-反应器阳极板；26-固定电极定位架；27-块状催化剂；28-介质筒；31-定位卡槽；32-连接通孔；33-电极定位套。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
实施例：如图1、图2、图3、图4、图5所示的一种非热等离子体降解VOCs的设备。
如图1和图2所示的一种非热等离子体降解VOCs的设备，用于低浓度大风量的VOCs降解，包括箱体5，箱体5内部具有容纳空间，两端具有贯穿该容纳空间的进气口和出气口，箱体5两端进气口和出气口外侧分别设置有天圆地方管1，箱体5上靠近进气口的位置设有用于存放高压电源的高压电源箱4，箱体5内部靠近进气口的位置设置有等离子体反应器2，在箱体5内部等离子体反应器2靠近箱体5出气口的一侧设置有抽屉式的块状催化剂装填箱3，通过块状催化剂装填箱3将固定方形块状催化剂27固定于等离子体反应器2的后方。
如图1和图3所示，等离子体反应器2包括若干单层管状结构，以及两个用于固定若干单层管状结构的固定盖板23，单层管状结构包括介质筒28，在介质筒28中心位置设置有放电电极24，放电电极24为不锈钢棒、铜棒、钨棒中的一种；介质筒28外侧设置有接地电极22，接地电极22材质为铜箔、不锈钢网，铁丝网中的一种，接地电极22与介质筒28外表面相互贴紧，放电电极24的中心轴线与介质筒28中心轴线重合，介质筒28、放电电极24和接地电极22组合形成放电腔体；作为优选的，放电电极24与介质筒28的半径差为3mm至40mm；介质筒28材质优选为玻璃管、石英管、陶瓷管中的一种。
如图3-图5所示，固定盖板23上设置有定位卡槽31和连接通孔32，电极定位架26固定在固定盖板23上的定位卡槽31内，放电电极24与电极定位架26固定连接，块状催化剂27装填于放电腔体内由固定电极定位架26进行位置固定。放电电极24通过固定电极定位架26进行中心定位使得放电电极24的中心轴线与介质筒28的中心轴线重合。作为优选的，块状催化剂27为锰基催化剂，通过蜂窝陶瓷或金属泡沫进行搭载。
固定盖板23一表面内侧安装有电极定位套33，电极定位套33远离固定盖板23的一侧端面上设置有接地电极定位架21，接地电极22通过电极定位套33和接地电极定位架21固定于介质筒28外表面的外表面上，放电电极24两端尾部穿过固定电极定位架26与反应器阳极板25固定连接。
使用时，高压电源为交流电源，与接地电极定位架21、反应器阳极板25相连形成闭环链接，废气从进气口进入，分别依次流经头部的天圆地方管1、等离子体反应器2、块状催化剂装填箱3及尾部天圆地方管，最终从出气口排出。
如图3所示等离子体反应器为九筒并联的方式设置，由九个放电腔体组合而成，通过两个固定盖板23进行固定，通过接地电极定位架21与反应器阳极板25使九个放电腔体并联
本实用新型的工作原理如下：
将含有VOCs废气经过滤后经过箱体进气口部位天圆地方管1进入等离子体反应器2，通过固定盖板23对废气气流进行整流后进入放电腔体内，等离子体反应器2中放电腔体内部在高压电场的作用下将产生大量的高能电子，高能电子与放电腔体内部的气体分子发生作用，废气中VOCs废气分子与其他气体分子中的化学键发生断裂，同时产生大量的羟基自由基、活性氧进一步与VOCs气体分子发生反应，当VOCs废气分子流经放电腔体中的块状催化剂27时，块状催化剂27表面的多孔结构会产生吸附作用，对VOCs废气分子进行吸附，同时块状催化剂27表面的活性组分还将充分利用放电腔体中的活性基团、臭氧等物质对VOCs废气分子及NOx气体进行深度氧化，经处理后，部分VOCs分子与臭氧随气流进入块状催化剂装填箱3内，块状催化剂装填箱3内部装填的锰基催化剂对废气分子与臭氧进一步捕捉，锰基催化剂利用副产物臭氧对废气分子进行深度氧化后经箱体出气口的天圆地方管排出。上述等离子体反应器的放电区域大于常见的DDBD阵管式反应器，更适合处理大风量低浓度VOCs废气。
本实用新型在放电腔体内和等离子体反应器末端设置块状催化材料，提高系统整体的废弃去除效率和能量利用率，放电腔体内的催化材料可以充分利用反应器中产生的自由基，对VOCs废气分子做深度氧化，同时利用反应器产生的热量，提高催化活性，逃逸的O3被等离子体反应器末端催化材料捕捉后进一步与VOCs气体分子反应，从而提高整体去除效率，降低能耗。
本实用新型与现有DDBD相比，降低O3和NOx等副产物的生成量，通过块状催化材料利用反应器中产生的O3及其他物质与NOx发生一系列的反应，从而降低NOx与O3的生成量。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本实用新型提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种非热等离子体降解VOCs的设备，包括箱体(5)，箱体(5)内部具有容纳空间，两端具有贯穿该容纳空间的进气口和出气口，箱体(5)两端进气口和出气口外侧分别设置有天圆地方管(1)，箱体(5)上靠近进气口的位置设有用于存放高压电源的高压电源箱(4)，其特征在于，箱体(5)内部靠近进气口的位置设置有等离子体反应器(2)，在箱体(5)内部等离子体反应器(2)靠近箱体(5)出气口的一侧设置有抽屉式的块状催化剂装填箱(3)，通过块状催化剂装填箱(3)将固定方形块状催化剂(27)固定于等离子体反应器(2)的后方。
2.根据权利要求1所述的一种非热等离子体降解VOCs的设备，其特征在于，等离子体反应器(2)包括若干单层管状结构，以及两个用于固定若干单层管状结构的固定盖板(23)。
3.根据权利要求2所述的一种非热等离子体降解VOCs的设备，其特征在于，单层管状结构包括介质筒(28)，在介质筒(28)中心位置设置有放电电极(24)；介质筒(28)外侧设置有接地电极(22)，接地电极(22)与介质筒(28)外表面相互贴紧，放电电极(24)的中心轴线与介质筒(28)中心轴线重合，介质筒(28)、放电电极(24)和接地电极(22)组合形成放电腔体。
4.根据权利要求3所述的一种非热等离子体降解VOCs的设备，其特征在于，放电电极(24)与介质筒(28)的半径差为3mm至40mm。
5.根据权利要求4所述的一种非热等离子体降解VOCs的设备，其特征在于，固定盖板(23)上设置有定位卡槽(31)和连接通孔(32)，固定盖板(23)上的定位卡槽(31)内固定安装有电极定位架(26)。
6.根据权利要求5所述的一种非热等离子体降解VOCs的设备，其特征在于，放电电极(24)与电极定位架(26)固定连接，放电腔体内通过电极定位架(26)固定安装有块状催化剂(27)。
7.根据权利要求5所述的一种非热等离子体降解VOCs的设备，其特征在于，放电电极(24)通过固定电极定位架(26)进行中心定位使得放电电极(24)的中心轴线与介质筒(28)的中心轴线重合。
8.根据权利要求6所述的一种非热等离子体降解VOCs的设备，其特征在于，块状催化剂(27)为锰基催化剂，通过蜂窝陶瓷或金属泡沫进行搭载。
9.根据权利要求8所述的一种非热等离子体降解VOCs的设备，其特征在于，固定盖板(23)一表面内侧安装有电极定位套(33)，电极定位套(33)远离固定盖板(23)的一侧端面上设置有接地电极定位架(21)，接地电极(22)通过电极定位套(33)和接地电极定位架(21)固定于介质筒(28)外表面的上，放电电极(24)两端尾部穿过固定电极定位架(26)固定连接有反应器阳极板(25)。
10.根据权利要求9所述的一种非热等离子体降解VOCs的设备，其特征在于，等离子体反应器(2)为九筒并联的方式设置，由九个放电腔体组合而成，通过两个固定盖板(23)进行固定，通过接地电极定位架(21)与反应器阳极板(25)使九个放电腔体并联。
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