基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置及方法，裝置包括殼體、電極板、放電管、高壓電極和接地電極，所述殼體包括上殼體、主殼體和下殼體，所述主殼體內(nèi)錯(cuò)列布設(shè)有4～200排放電管，每排包括6～20根放電管；所述放電管與主殼體兩端通過(guò)多孔板固定；所述高壓電極設(shè)置放電管中并位于放電管中心，上殼體下端部與下殼體上端部各固定設(shè)有一電極板，高壓電極通過(guò)兩端電極板分別并聯(lián)固定；所述放電管外包設(shè)有接地電極；所述放電管內(nèi)布設(shè)有蜂窩狀吸附劑，吸附劑上負(fù)載有催化劑。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了低溫等離子體、催化劑、吸附劑三者的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)多種污染性氣體協(xié)同處理，凈化徹底，二次污染少，可以達(dá)到最佳處理與最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果。
【專利說(shuō)明】基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及道路隧道空氣中污染性氣體的一種凈化處理裝置及方法，特別是涉及一種基于協(xié)同催化吸附的多管并聯(lián)式低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于隧道是個(gè)半封閉空間，其內(nèi)的空氣污染物不易擴(kuò)散，隧道內(nèi)污染物會(huì)逐漸積累。隧道內(nèi)空氣污染物的主要來(lái)源是機(jī)動(dòng)車的尾氣排放，機(jī)動(dòng)車尾氣成分非常復(fù)雜，所含空氣污染物達(dá)數(shù)百種之多，主要包括:一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx，主要指NO、N02)、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs，主要是烯烴和芳香烴)、碳?xì)浠衔?HC)和顆粒物等。當(dāng)隧道內(nèi)空氣污染物濃度過(guò)大時(shí)，會(huì)對(duì)長(zhǎng)期接觸隧道的工作人員的身體健康造成危害，乘客也會(huì)感到不適，同時(shí)危及行車安全。
[0003]現(xiàn)有隧道空氣污染治理常利用通風(fēng)換氣法將隧道內(nèi)污染空氣直接排出洞外。此法工程造價(jià)高，長(zhǎng)隧道需借助豎井、斜井分隔通風(fēng)區(qū)段，其土建成本和井內(nèi)大功率風(fēng)機(jī)運(yùn)營(yíng)成本明顯增加；此外，其凈化效率低(僅15%左右)，風(fēng)機(jī)數(shù)量多，工作時(shí)間長(zhǎng)，年運(yùn)行費(fèi)用高；同時(shí)，通風(fēng)法的本質(zhì)是轉(zhuǎn)移污染物到大氣，加重了局部大氣污染，對(duì)周邊環(huán)境和居民健康造成持續(xù)性危害。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)道路隧道氣態(tài)空氣污染物的凈化方法主要有以下4種:(1)Ν0χ凈化設(shè)備，此法忽略了 CO、VOCs, HC等污染物的處理，設(shè)備本體成本高，催化劑和負(fù)載物的使用周期短、更換頻繁。(2) CO常溫催化氧化-NOx吸附/催化的分步凈化法，此法將C0、N0x分開(kāi)處理，系統(tǒng)龐雜、成本較高。(3)納米材料催化/吸附有害物質(zhì)，此法凈化效率較高，對(duì)不同污染物都有一定處理效果，但成本很高，所用整體式催化劑的制備與維護(hù)技術(shù)難度大。
[4]能凈化廢氣的土壤凈化系統(tǒng)，此法利用土壤中的微生物空氣進(jìn)行過(guò)濾，節(jié)省環(huán)保，但不易檢測(cè)和控制，處理周期較長(zhǎng)。
[0005]低溫等離子體技術(shù)具有常溫下即可直接分解污染物、凈化較徹底、使用范圍廣、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)。等離子體技術(shù)凈化污染物的原理為:在外加電場(chǎng)的作用下，放電產(chǎn)生的大量攜能電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發(fā)，然后便引發(fā)了一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單小分子，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒無(wú)害或低毒無(wú)毒物質(zhì)，從而使污染物得以降解去除。因其電離后產(chǎn)生的電子平均能量在I?10eV，適當(dāng)控制反應(yīng)條件，可使一般情況下難以實(shí)現(xiàn)或速度很慢的化學(xué)反應(yīng)變快。
[0006]現(xiàn)有等離子體處理氣態(tài)污染物的方法要么只能處理小流量污染物，要么放電條件難以達(dá)到，使其在隧道中難以得到應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，針對(duì)隧道中空氣污染物濃度低、流量大、組分多的特點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種協(xié)同催化吸附的多管并聯(lián)式低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置及方法。[0008]一種基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，所述裝置包括殼體、電極板、放電管、高壓電極和接地電極，所述殼體包括上殼體、主殼體和下殼體，所述主殼體內(nèi)錯(cuò)列設(shè)有4?200排放電管,每排包括6?20根放電管；所述放電管與主殼體兩端通過(guò)多孔板固定，所述高壓電極設(shè)置在放電管中并位于放電管中心；上殼體下端部與下殼體上端部各固定設(shè)有一電極板，高壓電極通過(guò)兩端電極板分別并聯(lián)固定；所述放電管外包設(shè)有接地電極；所述放電管內(nèi)布設(shè)有蜂窩狀吸附劑，吸附劑上負(fù)載有催化劑；所述上殼體上端設(shè)有進(jìn)氣口，下殼體下端設(shè)有出氣口，主殼體左側(cè)上端部設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，主殼體右側(cè)下端部設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口。
[0009]優(yōu)選的，所述放電管與多孔板之間通過(guò)密封件密封。密封件可以采用密封環(huán)、密封圈等。
[0010]優(yōu)選的，所述高壓電極與高壓電極線相連，接地電極與接地電極線相連，上殼體上部開(kāi)設(shè)有用于引出高壓電極線的第一孔體，主殼體上部開(kāi)設(shè)有用于引出接地電極線的第二孔體。
[0011]優(yōu)選的，所述放電管的長(zhǎng)度為600?3000mm，所述放電管內(nèi)形成放電區(qū)域，所述放電區(qū)域總長(zhǎng)為500?2000mm。
[0012]優(yōu)選的，所述上殼體、下殼體的形狀分別為錐形或筒形，上殼體、下殼體與主殼體之間分別采用法蘭連接，連接處設(shè)有絕緣密封圈。方便拆卸，密封性能好。
[0013]優(yōu)選的，所述高壓電極采用直徑為3?20mm，長(zhǎng)度為690?2400mm的長(zhǎng)直電極棒，高壓電極由上下兩個(gè)電極板固定，達(dá)到并聯(lián)的效果；所述接地電極由寬度為I?10mm，厚度0.8?2.5mm的金屬帶在放電管上纏繞而成。
[0014]優(yōu)選的，所述放電管長(zhǎng)度為630?2000mm,外徑為30?200mm,壁厚為5?10mm。作為介質(zhì)阻擋放電的放電介質(zhì)。
[0015]優(yōu)選的，所述催化劑、吸附劑的填充長(zhǎng)度為放電管長(zhǎng)度的1/6?1/5。
[0016]優(yōu)選的，所述高壓電極、接地電極及電極板的材質(zhì)為不銹鋼、銅或鋁中的一種；放電管材質(zhì)為石英玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯或剛玉等中的一種；多孔板及殼體材質(zhì)為有機(jī)玻璃、不銹鋼或聚四氟乙烯中的一種；所述吸附劑采用沸石或氧化鋁，催化劑采用釩、鎢、鉬中的一種。
[0017]吸附劑形狀可為蜂窩狀，吸附劑可增加污染物停留時(shí)間，加強(qiáng)低溫等離子體對(duì)污染物的處理作用；且在合理能量密度下，低溫等離子體會(huì)改變吸附劑表面性質(zhì)，使其長(zhǎng)時(shí)間保持活性，實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)。所述催化劑可用釩、鎢、鉬等活性組分附著在吸附劑載體上，等離子體可在催化劑表面形成羥基自由基，達(dá)到低溫等離子體與催化劑協(xié)同工作的效果，實(shí)現(xiàn)了污染物無(wú)害化處理，提高脫除效率。
[0018]本發(fā)明冷卻介質(zhì)可以采用冷卻水或冷空氣。
[0019]一種基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化方法，包括下述步驟:
(1)將帶有污染性氣體的隧道空氣進(jìn)行除塵；
(2)經(jīng)步驟(I)后的氣體經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入隧道空氣凈化裝置，在放電管的放電區(qū)域發(fā)生反應(yīng)；其中，所述裝置包括殼體、電極板、放電管、高壓電極和接地電極，所述殼體包括上殼體、主殼體和下殼體，所述主殼體內(nèi)錯(cuò)列設(shè)有4?200排放電管,每排包括6?20根放電管；所述放電管與主殼體兩端通過(guò)多孔板固定，所述高壓電極設(shè)置在放電管中并位于放電管中心；上殼體下端部與下殼體上端部各固定設(shè)有一電極板，高壓電極通過(guò)兩端電極板分別并聯(lián)固定；所述放電管外包設(shè)有接地電極；所述放電管內(nèi)布設(shè)有蜂窩狀吸附劑，吸附劑上負(fù)載有催化劑；所述上殼體上端設(shè)有進(jìn)氣口，下殼體下端設(shè)有出氣口，主殼體左側(cè)上端部設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，主殼體右側(cè)下端部設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口 ；
(3)反應(yīng)后的氣體通過(guò)出氣口排出隧道空氣凈化裝置。
[0020]將帶有污染性氣體的隧道空氣經(jīng)除塵后通過(guò)進(jìn)氣管道從進(jìn)氣口進(jìn)入裝置，在放電管內(nèi)的放電區(qū)域發(fā)生反應(yīng)，氣體放電過(guò)程中產(chǎn)生大量高能電子、自由基等活性因子作用，污染物在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到脫除污染物的目的。活性離子和自由基氣體放電時(shí)，一些高能激發(fā)粒子向下躍遷產(chǎn)生紫光。當(dāng)光子或電子的能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度時(shí)，會(huì)形成具有很強(qiáng)活性的電子空穴對(duì)，光生空穴具有很強(qiáng)的捕獲電子能力，可在催化劑表面形成羥基自由基，從而進(jìn)一步除去污染物。吸附劑可延長(zhǎng)污染物停留時(shí)間。吸附劑將污染物吸附后，低溫等離子體與污染物作用將其除去。從而使吸附劑脫附，即使其再生，實(shí)現(xiàn)吸附劑吸附一脫附的循環(huán)過(guò)程。其中，催化劑可激發(fā)等離子體內(nèi)產(chǎn)生新的活性物質(zhì)，等離子體可以擴(kuò)大催化劑活性組分分布，吸附劑延長(zhǎng)污染物停留時(shí)間，加強(qiáng)低溫等離子體作用，且等離子體會(huì)改變吸附劑表面性質(zhì)，使其長(zhǎng)時(shí)間保持活性。同時(shí)，催化劑負(fù)載到吸附劑上，吸附劑的吸附作用加強(qiáng)了催化劑對(duì)污染物的催化效果。三者實(shí)現(xiàn)了協(xié)同作用的效果O
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)本裝置實(shí)現(xiàn)了低溫等離子體、催化劑、吸附劑三者的協(xié)同工作，在常溫常壓下就可以快速處理污染物；凈化徹底，當(dāng)能量密度超過(guò)60J/L時(shí)各污染物脫除效率均接近100% ;二次污染少，產(chǎn)物為C02、H20、N2等安全產(chǎn)物；相同輸入能量密度下，采用多管并聯(lián)結(jié)構(gòu)相比于單管增加了低溫等離子體中各種活性因子與空氣污染物的接觸面積，使二者的有效碰撞機(jī)會(huì)增多，能量利用效率提高，污染物脫除效率也相應(yīng)提高10%左右；
(2)本裝置與普通套管式相比，系統(tǒng)風(fēng)阻大大降低，能處理大流量污染物；且多管并聯(lián)結(jié)構(gòu)可根據(jù)污染空氣流量、濃度，調(diào)整阻擋介質(zhì)管的排數(shù)、每排阻擋介質(zhì)管根數(shù)及阻擋介質(zhì)管間距，使低溫等離子體產(chǎn)生的強(qiáng)度與待處理的污染空氣相匹配，達(dá)到最佳處理與最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效果；
(3)本裝置克服傳統(tǒng)技術(shù)處理污染物單一化缺陷，實(shí)現(xiàn)多種污染性氣體(C0、N0x、V0Cs、HC等)協(xié)同處理，通過(guò)調(diào)整放電條件、輸入能量、催化劑、吸附劑種類及比例適應(yīng)多種環(huán)境；
(4)將等離子技術(shù)應(yīng)用于隧道中，取得良好效果；由于隧道內(nèi)空氣污染物濃度低及MNTP對(duì)低濃度污染物有獨(dú)特處理效果的特點(diǎn)，使MNTP保持在較低能耗水平；經(jīng)本裝置處理后的空氣重新排入隧道，在化學(xué)處理的同時(shí)物理稀釋，起到良好的處理效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0025]實(shí)施例1
參照?qǐng)D1，圖2，一種基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，所述裝置包括殼體、電極板8、放電管4、高壓電極5和接地電極6，所述殼體包括上殼體2、主殼體I和下殼體3，所述主殼體I內(nèi)錯(cuò)列布設(shè)有4?200排放電管4,每排包括6?20根放電管；所述放電管4與主殼體I兩端通過(guò)多孔板7固定；所述多孔板7與放電管4之間通過(guò)密封件11密封，采用的密封件為密封環(huán)。
[0026]上殼體2下端部與下殼體3上端部各固定設(shè)有一電極板8,放電管4的中心位置精確布置高壓電極5，并由兩端各一塊電極板8分別并聯(lián)固定。所述放電管4外包設(shè)有接地電極6 ;所述放電管4內(nèi)布設(shè)有蜂窩狀吸附劑，吸附劑上負(fù)載有催化劑；所述上殼體2上端設(shè)有進(jìn)氣口 9，下殼體3下端設(shè)有出氣口 10，所述上、下殼體的形狀為錐形或筒形，上、下殼體與主殼體之間分別采用法蘭12連接，方便拆卸，連接處設(shè)有絕緣密封圈。主殼體I左側(cè)上端部設(shè)有冷卻介質(zhì)出口 14，主殼體I右側(cè)下端部設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口 13。
[0027]所述高壓電極4與高壓電極線相連，接地電極6與接地電極線相連，上殼體2上部開(kāi)設(shè)有用于引出高壓電極線的第一孔體15，主殼體I上部開(kāi)設(shè)有用于引出接地電極線的第二孔體16。
[0028]所述放電管的長(zhǎng)度為600?2000mm,外徑為30?200mm,壁厚為5?IOmm ;所述放電管內(nèi)形成放電區(qū)域，所述放電區(qū)域總長(zhǎng)為500?2000mm。所述高壓電極采用直徑為3?20mm,長(zhǎng)度為690?2400mm的長(zhǎng)直電極棒。高壓電極由上下兩個(gè)電極板固定，達(dá)到多管并聯(lián)的效果。所述接地電極由寬度為I?10mm，厚度0.8?2.5mm的金屬帶在放電管上纏繞而成。所述催化劑、吸附劑填充滿放電管的1/6?1/5長(zhǎng)度。
[0029]電極及電極板可由不銹鋼、銅、鋁等材料制成；放電管可由石英玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯或剛玉等材料制成；多孔板及殼體材料可由有機(jī)玻璃、不銹鋼或聚四氟乙烯等材料制成。所述吸附劑可用沸石、氧化鋁等，形狀可為蜂窩狀。吸附劑可增加污染物停留時(shí)間，力口強(qiáng)低溫等離子體對(duì)污染物的處理作用；且在合理能量密度下，低溫等離子體會(huì)改變吸附劑表面性質(zhì)，使其長(zhǎng)時(shí)間保持活性，實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)。所述催化劑可用釩、鶴、鉬等活性組分附著在吸附劑載體上。等離子體可在催化劑表面形成羥基自由基，達(dá)到低溫等離子體與催化劑協(xié)同工作的效果，實(shí)現(xiàn)了污染物無(wú)害化處理，提高脫除效率。
[0030]實(shí)施例2
參照?qǐng)D1，圖2，一種基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，所述裝置包括殼體、電極板8、放電管4、高壓電極5和接地電極6，所述殼體包括上殼體2、主殼體I和下殼體3，所述主殼體I內(nèi)錯(cuò)列布設(shè)有5排放電管4，每排包括12根放電管；所述放電管4與主殼體I兩端通過(guò)多孔板7固定；所述多孔板7與放電管4之間通過(guò)密封件11密封，采用的密封件為密封環(huán)。
[0031 ] 上殼體2下端部與下殼體3上端部各固定設(shè)有一電極板8,放電管4的中心位置精確布置高壓電極5，并由兩端各一塊電極板8分別并聯(lián)固定。所述放電管4外包設(shè)有接地電極6 ;所述放電管4內(nèi)布設(shè)有蜂窩狀吸附劑，吸附劑上負(fù)載有催化劑；所述上殼體2上端設(shè)有進(jìn)氣口 9，下殼體3下端設(shè)有出氣口 10，所述上、下殼體的形狀為錐形，上、下殼體與主殼體之間分別采用法蘭12連接，方便拆卸，連接處設(shè)有絕緣密封圈。主殼體I左側(cè)上端部設(shè)有冷卻介質(zhì)出口 14，主殼體I右側(cè)下端部設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口 13。
[0032]所述高壓電極4與高壓電極線相連，接地電極6與接地電極線相連，上殼體2上部開(kāi)設(shè)有用于引出高壓電極線的第一孔體15，第一孔體15位于上殼體縱向中心線上，主殼體I上部開(kāi)設(shè)有用于引出接地電極線的第二孔體16，第二孔體16位于主殼體縱向中心線上。
[0033]所述放電管的長(zhǎng)度為710mm,外徑為50mm,壁厚為7mm ;所述放電管內(nèi)形成放電區(qū)域，所述放電區(qū)域總長(zhǎng)為610mm。所述高壓電極采用直徑為5mm，長(zhǎng)度為790mm的長(zhǎng)直電極棒。高壓電極由上下兩個(gè)電極板固定，達(dá)到多管并聯(lián)的效果。所述接地電極由寬度為3_，厚度1.2mm的金屬帶在放電管上纏繞而成。所述催化劑、吸附劑的填充長(zhǎng)度為放電管長(zhǎng)度的 1/5。
[0034]電極及電極板采用不銹鋼材料制成；放電管由石英玻璃制成；多孔板及殼體材料由有機(jī)玻璃制成。所述吸附劑采用形狀為蜂窩狀的沸石，所述催化劑的活性組分為釩，并將其附載在沸石上。吸附劑可增加污染物停留時(shí)間，加強(qiáng)低溫等離子體對(duì)污染物的處理作用；且在合理能量密度下，低溫等離子體會(huì)改變吸附劑表面性質(zhì)，使其長(zhǎng)時(shí)間保持活性，實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)；等離子體可在催化劑表面形成羥基自由基，達(dá)到低溫等離子體與催化劑協(xié)同工作的效果，實(shí)現(xiàn)了污染物無(wú)害化處理，提高脫除效率。
[0035]實(shí)施例3
參照?qǐng)D1，圖2，一種基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，所述裝置包括殼體、電極板8、放電管4、高壓電極5和接地電極6，所述殼體包括上殼體2、主殼體I和下殼體3，所述主殼體I內(nèi)錯(cuò)列布設(shè)有192排放電管4，每排包括6根放電管；所述放電管4與主殼體I兩端通過(guò)多孔板7固定；所述多孔板7與放電管4之間通過(guò)密封件11密封，采用的密封件為密封環(huán)。
[0036]上殼體2下端部與下殼體3上端部各固定設(shè)有一電極板8,放電管4的中心位置精確布置高壓電極5，并由兩端各一塊電極板8分別并聯(lián)固定。所述放電管4外包設(shè)有接地電極6 ;所述放電管4內(nèi)布設(shè)有蜂窩狀吸附劑，吸附劑上負(fù)載有催化劑；所述上殼體2上端設(shè)有進(jìn)氣口 9，下殼體3下端設(shè)有出氣口 10，所述上、下殼體的形狀為錐形或筒形，上、下殼體與主殼體之間分別采用法蘭12連接，方便拆卸，連接處設(shè)有絕緣密封圈。主殼體I左側(cè)上端部設(shè)有冷卻介質(zhì)出口 14，主殼體I右側(cè)下端部設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口 13。
[0037]所述高壓電極4與高壓電極線相連，接地電極6與接地電極線相連，上殼體2上部開(kāi)設(shè)有用于引出高壓電極線的第一孔體15，主殼體I上部開(kāi)設(shè)有用于引出接地電極線的第二孔體16。
[0038]所述放電管的長(zhǎng)度為1910mm，外徑為190mm，壁厚為9mm ;所述放電管內(nèi)形成放電區(qū)域，所述放電區(qū)域總長(zhǎng)為1900_。所述高壓電極采用直徑為17_，長(zhǎng)度為2000mm的長(zhǎng)直電極棒。高壓電極由上下兩個(gè)電極板固定，達(dá)到多管并聯(lián)的效果。所述接地電極由寬度為7_，厚度2.1mm的金屬帶在放電管上纏繞而成。所述催化劑、吸附劑填充滿放電管的1/6長(zhǎng)度。
[0039]電極及電極板選用的材料為銅；放電管選用的材料為剛玉；多孔板及殼體選用的材料為聚四氟乙烯。所述吸附劑采用氧化鋁，所述催化劑的活性組分為鉬，并將其附載在氧化鋁上。吸附劑可增加污染物停留時(shí)間，加強(qiáng)低溫等離子體對(duì)污染物的處理作用；且在合理能量密度下，低溫等離子體會(huì)改變吸附劑表面性質(zhì)，使其長(zhǎng)時(shí)間保持活性，實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)；等離子體可在催化劑表面形成羥基自由基，達(dá)到低溫等離子體與催化劑協(xié)同工作的效果，實(shí)現(xiàn)了污染物無(wú)害化處理，提高脫除效率。
[0040]實(shí)施例4
一種協(xié)同催化吸附的多管并聯(lián)式低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化方法，包括下述步
驟:
(1)將帶有污染性氣體的隧道空氣進(jìn)行除塵；
(2)經(jīng)步驟(I)后的氣體經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入隧道空氣凈化裝置，在放電管的放電區(qū)域發(fā)生反
應(yīng)；
(3)反應(yīng)后的氣體通過(guò)出氣口排出隧道空氣凈化裝置。
[0041]將帶有污染性氣體的隧道空氣經(jīng)除塵后通過(guò)進(jìn)氣管道從進(jìn)氣口進(jìn)入裝置，在阻擋介質(zhì)管內(nèi)的放電區(qū)發(fā)生反應(yīng)，氣體放電過(guò)程中產(chǎn)生大量高能電子、自由基等活性因子作用，污染物在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到脫除污染物的目的?；钚噪x子和自由基氣體放電時(shí)，一些高能激發(fā)粒子向下躍遷產(chǎn)生紫光。當(dāng)光子或電子的能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度時(shí)，會(huì)形成具有很強(qiáng)活性的電子空穴對(duì)，光生空穴具有很強(qiáng)的捕獲電子能力，可在催化劑表面形成羥基自由基，從而進(jìn)一步除去污染物。吸附劑可延長(zhǎng)污染物停留時(shí)間。吸附劑將污染物吸附后，低溫等離子體與污染物作用將其除去。從而使吸附劑脫附，使其再生，實(shí)現(xiàn)吸附劑吸附-脫附的循環(huán)過(guò)程。其中，催化劑可激發(fā)等離子體內(nèi)產(chǎn)生新的活性物質(zhì)，等離子體可以擴(kuò)大催化劑活性組分分布，吸附劑延長(zhǎng)污染物停留時(shí)間，加強(qiáng)低溫等離子體作用，且等離子體會(huì)改變吸附劑表面性質(zhì)，使其長(zhǎng)時(shí)間保持活性。同時(shí)，催化劑負(fù)載到吸附劑上，吸附劑的吸附作用加強(qiáng)了催化劑對(duì)污染物的催化效果。三者實(shí)現(xiàn)了協(xié)同作用的效果O
[0042]實(shí)施例5
現(xiàn)有公路隧道通風(fēng)方式主要有三種:縱向通風(fēng)、橫向通風(fēng)和半橫向通風(fēng)。對(duì)現(xiàn)有隧道，可以針對(duì)不同通風(fēng)系統(tǒng)把本發(fā)明裝置置于送排風(fēng)道或通風(fēng)井中，與已有風(fēng)機(jī)配合使用；采取抽風(fēng)法，在風(fēng)機(jī)的抽力下將隧道內(nèi)污染空氣經(jīng)本發(fā)明裝置處理后排出清潔空氣，有效控制隧道空氣污染物的危害。
[0043]對(duì)于單孔隧道，可以在行車主道旁建造獨(dú)立的專用側(cè)線通道，以減少新風(fēng)的需求量和風(fēng)機(jī)、風(fēng)井?dāng)?shù)量，達(dá)到減小污染物對(duì)隧道外部環(huán)境影響的目的。把本發(fā)明裝置布置在隧道側(cè)線內(nèi)，將隧道行車主道內(nèi)60%?70%的風(fēng)量引入側(cè)線可減少總需風(fēng)量，風(fēng)機(jī)數(shù)量減少50%?70%。在除塵裝置和后置風(fēng)機(jī)的配合下，布置于側(cè)線內(nèi)的凈化裝置把空氣污染物除去后，基本達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而排入行車主道起到物理稀釋的作用。
[0044]實(shí)施例6
對(duì)于雙孔隧道，由于雙孔隧道是兩路并行的單向隧道，隧道內(nèi)新風(fēng)從進(jìn)洞到出洞過(guò)程中，與車輛排出的污染物不斷混合積累。在一個(gè)單向隧道內(nèi)污染物濃度順著行車方向升高，到隧道末端達(dá)到最大值。我們利用雙孔隧道兩路并行的特點(diǎn)，在隧道兩個(gè)三等分點(diǎn)處設(shè)置橫向通道，內(nèi)置除塵裝置、本發(fā)明裝置、風(fēng)機(jī)。以左線為例，在接近出口三等分處，帶有氣態(tài)污染物的空氣在風(fēng)機(jī)作用下先后經(jīng)過(guò)除塵裝置、本發(fā)明裝置凈化后通入右線接近入口三等分處。右線同理進(jìn)行相同過(guò)程。在風(fēng)機(jī)及隧道中間多組射流風(fēng)機(jī)作用下，隧道中間最少1/3長(zhǎng)度部分形成一個(gè)大循環(huán)，有效利用凈化后空氣，稀釋了中間段的污染物，減少了出口段的污染物積累。此外，在出口 1/3段可設(shè)輔助風(fēng)道，每50?100米設(shè)置一組橫向通風(fēng)的軸流風(fēng)機(jī)(輔風(fēng)機(jī))，當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)出污染氣體濃度超標(biāo)時(shí)，輔風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，配合主風(fēng)機(jī)工作，將輔助風(fēng)道污染空氣傳送到橫向通道中，處理后匯入大循環(huán)。輔風(fēng)機(jī)解決了大循環(huán)不能處理出口段污染空氣的問(wèn)題，隧道整段除污效果顯著。對(duì)特長(zhǎng)隧道，可以每隔1000米設(shè)置一個(gè)橫向通道，有效解決長(zhǎng)隧道通風(fēng)量大、污染物積累嚴(yán)重、風(fēng)井?dāng)?shù)量多、通風(fēng)成本高等問(wèn)題。
【權(quán)利要求】
1.一種基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，其特征在于:所述裝置包括殼體、電極板、放電管、高壓電極和接地電極,所述殼體包括上殼體、主殼體和下殼體,所述主殼體內(nèi)錯(cuò)列設(shè)有4?200排放電管,每排包括6?20根放電管；所述放電管與主殼體兩端通過(guò)多孔板固定，所述高壓電極設(shè)置在放電管中并位于放電管中心；上殼體下端部與下殼體上端部各固定設(shè)有一電極板，高壓電極通過(guò)兩端電極板分別并聯(lián)固定；所述放電管外包設(shè)有接地電極；所述放電管內(nèi)布設(shè)有蜂窩狀吸附劑，吸附劑上負(fù)載有催化劑；所述上殼體上端設(shè)有進(jìn)氣口，下殼體下端設(shè)有出氣口，主殼體左側(cè)上端部設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，主殼體右側(cè)下端部設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，其特征在于:所述放電管與多孔板之間通過(guò)密封件密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，其特征在于:所述高壓電極與高壓電極線相連，接地電極與接地電極線相連，上殼體上部開(kāi)設(shè)有用于引出高壓電極線的第一孔體，主殼體上部開(kāi)設(shè)有用于引出接地電極線的第二孔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，其特征在于:所述放電管的長(zhǎng)度為600?3000_，所述放電管內(nèi)形成放電區(qū)域，所述放電區(qū)域總長(zhǎng)為500?2000mmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，其特征在于:所述上殼體、下殼體的形狀分別為錐形或筒形，上殼體、下殼體與主殼體之間分別采用法蘭連接，連接處設(shè)有絕緣密封圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，其特征在于:所述高壓電極采用直徑為3?20mm，長(zhǎng)度為690?2400mm的長(zhǎng)直電極棒；所述接地電極由寬度為I?10mm，厚度0.8?2.5mm的金屬帶在放電管上纏繞而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，其特征在于:所述放電管長(zhǎng)度為630?2000mm,外徑為30?200mm,壁厚為5?10mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，其特征在于:所述催化劑、吸附劑的填充長(zhǎng)度為放電管長(zhǎng)度的1/6?1/5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化裝置，其特征在于:所述高壓電極、接地電極及電極板的材質(zhì)為不銹鋼、銅或鋁中的一種；放電管材質(zhì)為石英玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯或剛玉等中的一種；多孔板及殼體材質(zhì)為有機(jī)玻璃、不銹鋼或聚四氟乙烯中的一種；所述吸附劑采用沸石或氧化鋁，催化劑采用釩、鎢、鉬中的一種。
10.一種基于低溫等離子技術(shù)的隧道空氣凈化方法，其特征在于包括下述步驟: (1)將帶有污染性氣體的隧道空氣進(jìn)行除塵； (2)經(jīng)步驟(I)后的氣體進(jìn)入隧道空氣凈化裝置，在放電管的放電區(qū)域發(fā)生反應(yīng)； 其中，所述裝置包括殼體、電極板、放電管、高壓電極和接地電極，所述殼體包括上殼體、主殼體和下殼體，所述主殼體內(nèi)錯(cuò)列設(shè)有4?200排放電管,每排包括6?20根放電管；所述放電管與主殼體兩端通過(guò)多孔板固定，所述高壓電極設(shè)置在放電管中并位于放電管中心；上殼體下端部與下殼體上端部各固定設(shè)有一電極板，高壓電極通過(guò)兩端電極板分別并聯(lián)固定；所述放電管外包設(shè)有接地電極；所述放電管內(nèi)布設(shè)有蜂窩狀吸附劑，吸附劑上負(fù)載有催化劑；所述上殼體上端設(shè)有進(jìn)氣口，下殼體下端設(shè)有出氣口，主殼體左側(cè)上端部設(shè)有冷卻介質(zhì)出口，主殼體右側(cè)下端部設(shè)有冷卻介質(zhì)進(jìn)口 ；(3)反應(yīng)后 的氣體通過(guò)出氣口排出隧道空氣凈化裝置。
【文檔編號(hào)】B01D53/62GK103432901SQ201310332709
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】高翔, 鄭成航, 駱仲泱, 岑可法, 倪明江, 黃鐵豪, 操凱霖, 李存杰, 施正倫, 周勁松, 方夢(mèng)祥, 程樂(lè)鳴, 王勤輝, 王樹榮, 余春江 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)