專利名稱：一種處理柴油機有害排放的低溫等離子體輔助催化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體凈化處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是一種處理柴油機有害排放的低
溫等離子體發(fā)生器裝置。
背景技術(shù)：
目前，用于柴油機排放后處理領(lǐng)域的低溫等離子體發(fā)生器結(jié)構(gòu)是等離子體電源、 等效電容、高壓電極、介質(zhì)層和低壓電極組成。將高壓電極接等離子體變頻交流電源，低 壓電極接地，介質(zhì)材料置于兩電極之間，這樣兩電極間隙內(nèi)沿介質(zhì)表面會出現(xiàn)均勻、穩(wěn)定的 介質(zhì)阻擋放電現(xiàn)象。介質(zhì)阻擋放電方法處理柴油機有害排放需要較高的電離度、氣相區(qū) 內(nèi)有足夠的能量密度、氣體組分在等離子體氣相區(qū)內(nèi)有較長的滯留時間，介質(zhì)材料穩(wěn)定工 作和裝置本身抗震效果好等要求。該技術(shù)在廢氣處理領(lǐng)域日益得到廣泛研究，中國專利 CN200410014135提供一種處理揮發(fā)性有機物(VOCs)的低溫等離子體技術(shù)，適用于揮發(fā)性 有機物(VOCs)處理的低溫等離子體技術(shù)。其技術(shù)由進氣口、等離子體反應(yīng)器、脈沖電源和 出氣口組成。給脈沖電源通電，揮發(fā)性有機物(VOCs)從進氣口進入高頻高壓氣體放電等離 子體發(fā)生器，在其中與活性粒子發(fā)生氧化、降解反應(yīng)而得到處理，從出氣口排出。但是該技 術(shù)不適于處理柴油機的主要有害排放氣體NO,以及顆粒物。中國專利CN 03236574提供一 種新型的常壓射頻冷等離子體發(fā)生器，其結(jié)構(gòu)包括噴槍、射頻電源、供氣源。該裝置可以在 大氣壓下產(chǎn)生低溫、大面積、由射頻低電壓擊穿電離的，穩(wěn)定放電的冷等離子體束流，在清 洗、殺菌、消毒等領(lǐng)域的得到了廣泛應(yīng)用。但是該裝置產(chǎn)生的射頻等離子體流為開放式，適 合處理物體上的孔、槽和凹陷部位，且能量密度比較低，不適于處理大流量的柴油機排放氣 體組分。中國專利CN 200510095093提供一種吸附-低溫等離子體同步脫硫脫硝裝置。該 裝置由煙氣脫硫脫硝反應(yīng)器、風(fēng)機、濃硫酸池、纖維除霧器順序串聯(lián)所組成；其中，煙氣脫硫 脫硝反應(yīng)器由兩個相同的吸附-低溫等離子體反應(yīng)器并聯(lián)連接構(gòu)成。通過兩個低溫等離子 體反應(yīng)器交替使用，可以有效處理煙氣中的二氧化硫和氮氧化物。但是該裝置適用于處理 流速較慢的工業(yè)煙氣，而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，不適于處理高流速多組分的柴油機廢 氣。中國專利CN 200810235539提供一種蜂窩狀介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體發(fā)生器裝置， 該裝置結(jié)構(gòu)包括殼體，復(fù)合高壓電極、石英介質(zhì)、蜂窩狀排列的低壓電極和催化腔，以及殼 體外側(cè)的進氣口 ，位于催化腔底部的排氣口 。該技術(shù)可以保證低溫等離子體發(fā)生器在柴油 機排氣臺架試驗研究工作中安全可靠運行，抗震性能較好，但是氣體組分在等離子體氣相 反應(yīng)區(qū)內(nèi)的滯留時間比較短，化學(xué)反應(yīng)不是很充分。 低溫等離子體系中含有大量的高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有強氧化性的自 由基體等活性物種。在氣相化學(xué)反應(yīng)過程中，這些活性基體可以和CO、HC、NOx和PM等污染 物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將之轉(zhuǎn)化為無害或者低害的氣體。目前設(shè)計的低溫等離子體發(fā)生器多適 用于工業(yè)脫硫脫銷，空氣凈化，以及靜態(tài)模擬氣體凈化試驗。在實際應(yīng)用中如何有效延長氣 體組分在等離子體氣相反應(yīng)區(qū)內(nèi)的滯留時間，提高廢氣的轉(zhuǎn)化效率，從而將該技術(shù)成功應(yīng) 用于柴油機后處理凈化領(lǐng)域，還需要進一步的研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是有效延長氣體組分在等離子體氣相反應(yīng)區(qū)內(nèi)的滯留時間，提高
轉(zhuǎn)化效率等問題，提供一種處理柴油機有害排放的低溫等離子體輔助催化裝置，能夠有效
延長氣體組分在等離子體氣相區(qū)內(nèi)的滯留時間，能量利用率高，并且放電穩(wěn)定。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是低溫等離子體放電區(qū)內(nèi)設(shè)有有一個復(fù)合高壓電極；
該復(fù)合高壓電極包括一高壓電極棒，高壓電極棒下面用螺栓連接一金屬圓盤，圓盤底部連
接3根或3根以上的導(dǎo)電金屬棒組成復(fù)合高壓電極，其中導(dǎo)電金屬棒位于金屬圓盤底部呈
圓形排列。高壓電極棒外層為一陶瓷管，用于防止放電時候產(chǎn)生爬電現(xiàn)象以保證使用安全
性。該種結(jié)構(gòu)在放電過程中會產(chǎn)生大量活性自由基團與柴油機有害排氣進行化學(xué)反應(yīng)，不
僅可以促進化學(xué)反應(yīng)，還可以使通常條件下難以產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)得以迅速發(fā)生，增強了去
除柴油機有害排放的有效性。3根或3根以上導(dǎo)電金屬棒設(shè)置為徑向圓形排列分布在與排
氣方向平行的截面上，這種結(jié)構(gòu)提高了排氣組分在等離子體氣相反應(yīng)區(qū)內(nèi)的滯留時間，能
量利用率高，增強了有害氣體組分的轉(zhuǎn)化效率。試驗表明該裝置可以有效提高柴油機顆粒
排放轉(zhuǎn)化效率達60%以上，輔助還原型催化劑后N0X轉(zhuǎn)化效率達82. 5%左右，且對應(yīng)于柴
油機增加的燃油消耗率在5%以內(nèi)。 所述的一種處理柴油機有害排放的低溫等離子體輔助催化裝置，其中催化腔內(nèi)置 入還原型催化劑，可以有效將通過等離子體氣相區(qū)內(nèi)的氮氧化物氣體轉(zhuǎn)化為氮氣排出。催 化腔與聚四氟乙烯板采用螺栓連接，這樣在實際應(yīng)用過程中，可以抵抗柴油機排氣劇烈震 動的影響，起到抗震穩(wěn)定工作的效果，保證工作的可靠性和準確性。 本發(fā)明的有益效果是，可以有效延長氣體組分在等離子體氣相反應(yīng)區(qū)內(nèi)的滯留時 間，保證等離子體活性基體與柴油機有害排放組分充分進行化學(xué)反應(yīng)，提高有害氣體組分 的轉(zhuǎn)化效率。另外還可以通過定期更換連接組件來保證低溫等離子體輔助催化裝置的工作 性能。該種結(jié)構(gòu)不僅適用于靜態(tài)模擬氣體試驗研究，也適用于實際柴油機臺架試驗研究。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的低溫等離子體放電部分結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的復(fù)合高壓電極圖。 圖中，l.進氣部件；2.導(dǎo)電金屬棒；3.殼體；4.催化腔；5.排氣部件；6.康銅低 壓電極；7.聚四氟乙烯板；8.復(fù)合高壓電極；9.陶瓷管；10.石英玻璃皿；11.石英玻璃管； 12.電極棒；13.螺栓；14.金屬圓盤；15.螺栓。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進一步說明。 本發(fā)明處理柴油機有害排放的低溫等離子體輔助催化裝置通過復(fù)合高壓電極8 連接變壓變頻等離子體電源和康銅低壓電極6接地來產(chǎn)生低溫等離子體放電。電極棒12 外層為陶瓷管9，下面連金屬圓盤14，圓盤置于槽狀石英玻璃皿10內(nèi)，石英介質(zhì)外是不銹鋼外殼，這樣可以為石英介質(zhì)提供良好的抗震性能，石英介質(zhì)可以定期更換以保證低溫等離 子體發(fā)生器穩(wěn)定的工作性能，并使得低溫等離子體發(fā)生器壽命得以提高。本發(fā)明采用3根 或3根以上導(dǎo)電金屬棒作為高壓電極，這樣由進氣部件1進入低溫等離子體發(fā)生器內(nèi)的氣 體經(jīng)過低溫等離子放電氣相區(qū)后從這些管子里排出，這種結(jié)構(gòu)可以有效延長氣體組分在等 離子體氣相反應(yīng)區(qū)內(nèi)的滯留時間，提高有害氣體組分的轉(zhuǎn)化效率。排氣部件5上方加工一 空腔結(jié)構(gòu)為在降低柴油機有害排放應(yīng)用過程中安放催化劑用。整體結(jié)構(gòu)采用不銹鋼外殼， 保證了低溫等離子體發(fā)生器穩(wěn)定工作，也增強了低溫等離子體發(fā)生器的抗震性能并使得其 使用壽命得以提高。
權(quán)利要求
一種處理柴油機有害排放的低溫等離子體輔助催化裝置，包括殼體，導(dǎo)電金屬棒(2)、催化腔(4)、復(fù)合高壓電極(8)、石英玻璃皿(10)和低壓電極，其特征在于，所述殼體為不銹鋼外殼；所述導(dǎo)電金屬棒(2)采用圓形排列結(jié)構(gòu)導(dǎo)電金屬棒(2)與一金屬圓盤(14)連接，導(dǎo)電金屬棒位于金屬圓盤(14)底部呈圓形排列；所述復(fù)合高壓電極(8)采用復(fù)合結(jié)構(gòu)電極棒(12)外層為陶瓷管(9)，下面連金屬圓盤(14)，金屬圓盤(14)置于槽狀石英玻璃皿(10)內(nèi)；所述低壓電極為康銅低壓電極(6)，由康銅薄片組成，由引線引出后接地。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理柴油機有害排放的低溫等離子體輔助催化裝置，其 特征在于，所述催化腔(4)通過螺栓和聚四氟乙烯板(7)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理柴油機有害排放的低溫等離子體輔助催化裝置，其 特征在于，所述導(dǎo)電金屬棒(2)由3根以上金屬棒組成，徑向方向與氣流方向一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理柴油機有害排放的低溫等離子體輔助催化裝置，其 特征在于，所述石英玻璃管3根以上，沿金屬圓盤截面垂直方向呈圓形分布。
全文摘要
本發(fā)明為一種處理柴油機有害排放的低溫等離子體輔助催化裝置，包括殼體，殼體，導(dǎo)電金屬棒(2)，催化腔(4)，排氣部件(5)，復(fù)合高壓電極(8)、石英玻璃皿(10)和康銅低壓電極(6)。復(fù)合高壓電極(8)采用復(fù)合結(jié)構(gòu)電極棒(12)外層為陶瓷管(9)，下面采用螺栓(13)連接一金屬圓盤(14)，導(dǎo)電金屬棒位于金屬圓盤底部呈圓形分布。康銅低壓電極(6)由康銅薄片組成，分別有引線引出后接地。本發(fā)明使低溫等離子體發(fā)生器在工作中，氣體組分在等離子體氣相反應(yīng)區(qū)內(nèi)有較長的滯留時間，有利于活性基體與有害排放組分充分進行化學(xué)反應(yīng)，增加了能量利用率，提高了化學(xué)反應(yīng)的選擇性，從而增加了廢氣的轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號B01D53/94GK101703890SQ20091023228
公開日2010年5月12日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者劉志楠, 李小華, 王軍, 王攀, 蔡憶昔 申請人:江蘇大學(xué)