專利名稱：等離子廢氣處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢氣處理技術(shù)，具體涉及一種基于低溫等離子體技術(shù)的等離子廢氣處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
低溫等離子體體技術(shù)是一種新的物質(zhì)改性及深度氧化工藝。低溫等離子體是通過氣相、液相放電產(chǎn)生的高能電子，形成電子雪崩，由此引起局部電子高溫，直接作用于有害物分子化學(xué)鍵，同時在放電場產(chǎn)生· 0H、· H、· O、O3等強氧化性物質(zhì)對有害物質(zhì)進行改性及深度氧化，從而達到低成本、高效化治理惡臭氣體及廢氣的效果。目前，常用的低溫等離子體技術(shù)有輝光放電、直流高壓脈沖放電、介質(zhì)阻擋放電，低溫等離子體法廣泛用于惡臭氣體、廢氣及廢水處理領(lǐng)域。較常規(guī)的工藝相比，低溫等離子體技術(shù)的明顯優(yōu)勢有應(yīng)用范圍廣、工藝結(jié)構(gòu)簡單、處理效率高，能耗低、具有殺菌、除臭、滅菌效果等。雖然輝光放電、介質(zhì)阻擋放電在廢氣、惡臭氣體處理具有一定的應(yīng)用，但是輝光放電屬于低氣壓放電，難于連續(xù)化生產(chǎn)、生產(chǎn)成本高，因此無法廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，目前只限于實驗室、燈光照明產(chǎn)品和半導(dǎo)體工業(yè)等；直流高壓脈沖放電，屬于電暈放電，目前主要欠缺可靠的窄脈沖直流高壓電源及高效的等離子體放電反應(yīng)器；介質(zhì)阻擋放電因為介質(zhì)容易堵塞和污染，引起爬電現(xiàn)象，導(dǎo)致放電回路短路，而且壓力損失較大。以上技術(shù)雖具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，但是在應(yīng)用中也顯現(xiàn)出各自的技術(shù)缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種等離子廢氣處理系統(tǒng)，利用高壓窄脈沖等離子技術(shù)來實現(xiàn)廢氣或惡臭氣體處理的工業(yè)化應(yīng)用。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案—種等離子廢氣處理系統(tǒng)，包括前處理系統(tǒng)、直流高壓脈沖電源、氧化還原劑添加系統(tǒng)、直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、組鹽捕集系統(tǒng)、催化和氧化觸媒系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，其中，前處理系統(tǒng)對收集到含有粉塵、水、汽、惡臭氣體、廢氣的混合物進行氣水、氣塵分離，并將處理后的廢氣依次輸入至直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、催化和氧化觸媒系統(tǒng)；直流高壓脈沖電源輸入標準交流電壓，輸出大于5麗的脈沖功率，以滿足直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定作業(yè)需求；直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)由直流高壓脈沖電源提供放電電壓，產(chǎn)生大量強氧化活性粒子以及活性粒子、強紫外線、高溫空泡，用于廢氣中有機物的瞬間氧化；氧化還原劑添加系統(tǒng)在直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)放電場添加氧化還原劑，將廢氣中的有害物通過分子化學(xué)鍵斷鏈，分子重組為無機鹽結(jié)晶析出，并通過組鹽捕集系統(tǒng)收集析出的無機鹽結(jié)晶；催化和氧化觸媒系統(tǒng)與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)相連，接收強氧化活性粒子和廢氣，并進一步進行深度氧化反應(yīng)，使得廢氣中大部分的大分子有機物或環(huán)狀有機物降解為小分子有機物或二氧化碳和水；排氣系統(tǒng)與催化和氧化觸媒系統(tǒng)相連，用于尾氣排放。還包括主控制系統(tǒng)，分別與上述各系統(tǒng)連接，通過嵌入式控制方式進行自動控制。所述直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)由若干個組合式線筒式機構(gòu)單元并聯(lián)組成，其中，其負極為金屬或金屬合金組合式圓筒，正極為貫穿于金屬或金屬合金組合式圓筒中央的合金金屬絲。所述組合式線筒式機構(gòu)單元為垂直安裝或水平安裝，并且保證負極組合式圓筒接地。采用本發(fā)明的等離子廢氣處理系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點I、通過直流高壓脈沖電源滿足直流高壓窄脈沖等離子體的工作穩(wěn)定需求。2、采用組合式線筒式機構(gòu)的直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)，由于中間無阻擋，壓力損耗極小，通過的氣、水流量大，運行成本低。并且在放電過程中，高能電子高速朝一個方向運動，減少電子相互作用的損耗，金屬離子向正極富集，生成無機鹽類物質(zhì)，以達到除去廢氣及惡臭氣體中有害物的目的。3、直接利用直流高壓窄脈沖放電產(chǎn)生的03、0、OH、H202等活性物質(zhì)，還能夠殺菌除臭設(shè)備，并且不需要臭氧發(fā)生器等附加裝置，直接降低了運行成本。4、通過催化和氧化觸媒系統(tǒng)與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)的疊加使用，深度氧化，效果優(yōu)化于單獨使用或無機組合處理效果，提高去除惡臭及廢氣的功效。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
本發(fā)明進行詳細說明圖1是本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)的原理框圖。圖2是本發(fā)明的組合式線筒式機構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明的廢氣處理系統(tǒng)主要包括前處理系統(tǒng)001、主控制系統(tǒng)002、直流高壓脈沖電源003、氧化還原劑添加系統(tǒng)004、直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)005、組鹽捕集系統(tǒng)006、催化和氧化觸媒系統(tǒng)007和排氣系統(tǒng)008，其中，前處理系統(tǒng)001對收集到含有粉塵、水、汽、惡臭氣體、廢氣等混合物進行氣水、氣塵分離，并將處理后的廢氣依次輸入至直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)005、催化和氧化觸媒系統(tǒng)
007；直流高壓脈沖電源003輸入標準交流電壓(220V或者380V的交流電壓)，通過電磁能和AC/DC模塊及控制系統(tǒng)等快速疊加的等離子體核心模塊多重組合，輸出大于5MW的脈沖功率，從而能夠滿足直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)005的持續(xù)穩(wěn)定作業(yè)需求；直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)005由002直流高壓脈沖電源提供放電電壓，在直流高壓窄脈沖放電場產(chǎn)生的高能電子的作用下，產(chǎn)生大量如· 0H、· O、O3> H2O2等強氧化活性粒子以及斷裂有害物質(zhì)分子化學(xué)鍵的有機自由基等活性粒子、強紫外線、高溫空泡。特別是· 0H、· O的強氧化性和化學(xué)反應(yīng)活性，可用于廢氣中有機物的瞬間氧化；
通過氧化還原劑添加系統(tǒng)004在直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)005放電場添加NH3、S、NO等氧化還原劑，將廢氣中的N0x、S0x等有害物通過分子化學(xué)鍵斷鏈，分子重組為無機鹽結(jié)晶析出，通過組鹽捕集系統(tǒng)006，收集析出的無機鹽結(jié)晶；催化和氧化觸媒系統(tǒng)007與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)005相連，接收強氧化活性粒子和廢氣，并進一步進行深度氧化反應(yīng)，使得廢氣中大部分的大分子有機物或環(huán)狀有機物降解為小分子有機物或二氧化碳和水，用于尾氣排放。上述反應(yīng)通式如下
θ+02 — 20+θθ+02 — O2 +2θe+H20 — OH+H+eH2S+02、O2' O2+ — S03+H20NH3+02、O2' O2+ — N0x+H20V0Cs+02、O2' O2+ — C02+H20而排氣系統(tǒng)008與催化和氧化觸媒系統(tǒng)007相連，將反應(yīng)處理后達到排放要求的尾氣進行排放。另外，該還處理系統(tǒng)包括主控制系統(tǒng)002，分別與上述各系統(tǒng)連接，通過嵌入式控制方式進行自動控制，無需專人看管。而上述直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)是由如圖2中所示的若干個組合式線筒式機構(gòu)單元I并聯(lián)組成，其中，其負極2 (接地電極)為金屬或金屬合金組合式圓筒，正極3 (放電電極)為貫穿于金屬或金屬合金圓筒中央的合金金屬絲，氧化還原劑添加通道將兩組放電筒連接起來，氧化還原劑添加口為了氧化還原劑添加通道中部，圖2中的4為氧化還原劑添加口，5為絕緣端子。由于該放電單位中間無阻擋，壓力損耗極小，通過的氣流量大，運行成本低。另外，每個所述組合式線筒式機構(gòu)單元I可采用垂直安裝或水平安裝，并且保證負極圓筒接地良好。下面對本發(fā)明進行具體舉例說明實施例I、垃圾滲濾液臭氣處理。除臭系統(tǒng)硫化氫入口濃度變化狀況。測試期間臭氣峰值19ppm，年平值約為5. 2ppm。采用一種惡臭及廢氣處理系統(tǒng)，功率為2千瓦，直流電壓32000V，放電頻率360次/秒，氣流速度50M3/min，臭氣快速通過一種惡臭及廢氣處理系統(tǒng)后，臭氣強度大大降低，感官無臭味。實施例2、某農(nóng)藥廠廢氣，主要成分三乙胺30ppm、正丁醇80ppm、甲苯120ppm。采用一種廢氣及惡臭氣體直流高壓窄脈沖等離子體處理系統(tǒng)，功率2千瓦，直流電壓48000V，放電頻率400次/秒，氣流速度40M3/min，臭氣快速通過一種惡臭及廢氣處理系統(tǒng)后，臭氣強度大大降低，感官無臭味。處理后臭氣濃度測定，三乙胺O. 5ppm、正丁醇5ppm、甲苯lOppm。實施例3、某制藥廠廢氣，排放時間為2h/d,主要成份甲醇60ppm、氨lOOppm、二甲基甲砜75ppm。采用一種惡臭及廢氣處理系統(tǒng)，功率2千瓦，直流電壓40000V，放電頻率600次/秒，氣流速度50M3/min，臭氣快速通過一種惡臭及廢氣處理系統(tǒng)后，臭氣強度大大降低。處理后臭氣濃度測定，甲醇4ppm、氨5ppm、甲苯5. 5ppm。綜上所述，本發(fā)明的等離子廢氣處理系統(tǒng)具有以下幾個優(yōu)點1、放電系統(tǒng)采用線筒式結(jié)構(gòu)，杜絕了阻擋介質(zhì)放電等離子體因堵塞、污染引起放電系統(tǒng)的爬電，不會造成放電回路的短路現(xiàn)象，放電系統(tǒng)使用壽命長；2、系統(tǒng)無添加物，不會造成二次污染；3、自動化程度高，無需專人看管；4、運行穩(wěn)定，可24小時運行，且不受放置環(huán)境影響；5、窄脈沖上升沿快(100ns左右)，占空比小；6、耗電量小,處理成本低；7、惡臭及廢氣處理量大；8、結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，如處理3000_5000M3/h風量VOC氣體和惡臭氣體裝置，占地僅3-5M2，非常適合工業(yè)化應(yīng)用。但是，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種等離子廢氣處理系統(tǒng)，其特征在 包括前處理系統(tǒng)、直流高壓脈沖電源、氧化還原劑添加系統(tǒng)、直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、組鹽捕集系統(tǒng)、催化和氧化觸媒系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，其中， 前處理系統(tǒng)對收集到含有粉塵、水、汽、惡臭氣體、廢氣的混合物進行氣水、氣塵分離，并將處理后的廢氣依次輸入至直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、催化和氧化觸媒系統(tǒng)； 直流高壓脈沖電源輸入標準交流電壓，輸出大于5麗的脈沖功率，以滿足直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定作業(yè)需求； 直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)由直流高壓脈沖電源提供放電電壓，產(chǎn)生大量強氧化活性粒子以及活性粒子、強紫外線、高溫空泡，用于廢氣中有機物的瞬間氧化； 氧化還原劑添加系統(tǒng)在直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)放電場添加氧化還原劑，將廢氣中的有害物通過分子化學(xué)鍵斷鏈，分子重組為無機鹽結(jié)晶析出，并通過組鹽捕集系統(tǒng)收集析出的無機鹽結(jié)晶； 催化和氧化觸媒系統(tǒng)與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)相連，接收強氧化活性粒子和廢氣，并進一步進行深度氧化反應(yīng)，使得廢氣中大部分的大分子有機物或環(huán)狀有機物降解為小分子有機物或二氧化碳和水； 排氣系統(tǒng)與催化和氧化觸媒系統(tǒng)相連，用于尾氣排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子廢氣處理系統(tǒng)，其特征在 還包括主控制系統(tǒng)，分別與上述各系統(tǒng)連接，通過嵌入式控制方式進行自動控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子廢氣處理系統(tǒng)，其特征在 所述直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)由若干個組合式線筒式機構(gòu)單元并聯(lián)組成，其中，其負極為金屬或金屬合金組合式圓筒，正極為貫穿于金屬或金屬合金組合式圓筒中央的合金金屬絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子廢氣處理系統(tǒng)，其特征在 所述組合式線筒式機構(gòu)單元為垂直安裝或水平安裝，并且保證負極組合式圓筒接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子廢氣處理系統(tǒng)，包括前處理系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、直流高壓脈沖電源、氧化還原劑添加系統(tǒng)、直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、組鹽捕集系統(tǒng)、催化和氧化觸媒系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，通過前處理系統(tǒng)對氣水、氣塵處理，直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)產(chǎn)生強氧化活性物質(zhì)，并與廢氣中的有機物進行反應(yīng)，將其瞬間氧化，分子重組，使得大分子有機物變成小分子有機物或二氧化碳和水，達到排放標準。
文檔編號B01D53/32GK102614762SQ20121012107
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者杭鵬志, 王立鋒, 王雪勤 申請人:上海萬強科技開發(fā)有限公司