雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機，其技術(shù)特點是：包括除濕器、靜電除塵器、并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器和風(fēng)機，所述的除濕器的輸入端與有害氣體收集系統(tǒng)相連接，除濕器的輸出端與靜電除塵器相連接，該靜電除塵器的輸出端與并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器相連接，并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器通過風(fēng)機將處理后的煙氣排出。本實用新型設(shè)計合理，采用雙介質(zhì)阻擋螺旋等離子體放電產(chǎn)生電子能量高，低溫等離子體密度大，將其應(yīng)用于惡臭氣體治理，具有反應(yīng)速度塊、處理效果好、運行費用低廉、無二次污染、運行穩(wěn)定、操作簡便、即開即用、應(yīng)用范圍廣泛等優(yōu)點，符合國家的節(jié)能減排政策。
【專利說明】雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煙氣凈化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)和城市建設(shè)的發(fā)展和汽車數(shù)量的激增，大氣污染已經(jīng)成為日益嚴(yán)重的全球性問題，其來源主要為各種燃燒爐煙氣(特別是燃煤鍋爐煙氣)和機動車尾氣。燃燒產(chǎn)生的煙塵、S02、C02、N0x、汞等重金屬是我國大氣污染的主要特征。主要由SO2排放所致的硫酸型酸雨污染危害面積達(dá)國土面積30%以上，全國因此每年損失上千億元。目前SO2污染已成為制約我國經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，控制其污染勢在必行。我國中小型燃煤鍋爐(220t/h以下)因其數(shù)量多、范圍廣、治理難度大及投資限制等諸多因素成為控制SO2排放的老大難。另外由于多年來我國燃煤大氣污染物的治理的重點是煙塵、SO2，的控制，而針對氮、細(xì)微顆粒物、重金屬汞等污染物的控制還沒有全面展開，導(dǎo)致我國氮、汞等其他污染物排放量大幅增加，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，針對我國嚴(yán)峻的大氣污染治理形勢。
[0003]目前，對中小型燃煤鍋爐污染治理通常采用單一污染物的控制策略，以除塵和二氧化硫治理為為主治理目標(biāo)，包括燃燒前、燃燒中(爐內(nèi)脫硫)及燃燒后(FGD)脫硫3種方式，最常用和最有效的脫硫處理方式是燃燒后脫硫處理方式，即對鍋爐燃燒后產(chǎn)生的煙氣進處理，通過各種方式將煙氣中的SO2脫除，按脫硫過程中是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕狀態(tài)，煙氣脫硫又可分為濕法、半干法和干法3種工藝。上述簡易脫硫方法的共同特點是設(shè)備少、流程短、操作簡單、維護方便、投資少、運行費用低，一般除塵效70% — 90%，脫硫效率30%?85%，基本能夠滿足所使用地區(qū)的當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)。但由于系統(tǒng)不完整、出現(xiàn)了不少問題，諸如結(jié)垢、堵塞、煙氣帶水造成風(fēng)機及煙道腐蝕、脫硫產(chǎn)物不處理直接排放造成二次污染等一系列問題。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有的煙氣處理裝置通常只能對煙氣中的單一污染物進行處理，造成處理效率低、成本高等問題，傳統(tǒng)的吸附和低效的處理方式已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足環(huán)境保護的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、效率高、成本低且節(jié)能環(huán)保的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機。
[0006]本實用新型解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機，包括除濕器、靜電除塵器、并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器和風(fēng)機，所述的除濕器的輸入端與有害氣體收集系統(tǒng)相連接，除濕器的輸出端與靜電除塵器相連接，該靜電除塵器的輸出端與并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器相連接，并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器通過風(fēng)機將處理后的煙氣排出。[0008]而且，所述的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器包括機殼、瓷介質(zhì)棒、接地電極和陽電極，所述機殼的中部為圓筒狀且兩端分別設(shè)有進氣端和出氣端，所述瓷介質(zhì)棒通過兩個安裝支架軸向安裝在機殼內(nèi)的中部，所述的接地電極以螺旋方式繞裝在圓筒狀機殼的表面上，所述的陽電極安裝在瓷介質(zhì)棒上，接地電極與陽電極連接到陡前沿納秒脈沖電源的輸出端上，該陡前沿納秒脈沖電源由高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路連接構(gòu)成。
[0009]而且，所述機殼由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成；所述瓷介質(zhì)棒由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成。
[0010]而且，所述的交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容Cl構(gòu)成，高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感LI，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容Cl，隔交濾波電感LI和隔直耦合電容Cl的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同與接地電極相連接。
[0011]而且，所述的高壓交流電源包括依次連接的三相全控整流電路、三相全控逆變電路和諧振升壓電路。
[0012]而且，所述的高壓直流電源包括依次連接三相全控整流電路、三相全控逆變電路、諧振升壓電路和聞頻聞壓娃堆整流電路。
[0013]本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:
[0014]本實用新型設(shè)計合理，采用雙介質(zhì)阻擋螺旋等離子體放電產(chǎn)生電子能量高，低溫等離子體密度大，達(dá)到常用等離子技術(shù)(電暈放電)的1500倍，幾乎可以和所有的惡臭氣體分子作用，將其應(yīng)用于惡臭氣體治理，具有反應(yīng)速度塊、處理效果好、運行費用低廉、無二次污染、運行穩(wěn)定、操作簡便、即開即用、應(yīng)用范圍廣泛等優(yōu)點，符合國家的節(jié)能減排政策。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為陡前沿納秒脈沖電源的電路方框圖；
[0018]圖4為高壓交流電源的原理圖；
[0019]圖5是高壓直流電源的原理圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述。
[0021]一種雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機，如圖1所示，包括除濕器、靜電除塵器、并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器和風(fēng)機，所述的除濕器的輸入端與有害氣體收集系統(tǒng)相連接，除濕器的輸出端與靜電除塵器相連接，該靜電除塵器的輸出端與并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器相連接，并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器通過風(fēng)機將處理后的煙氣排出。
[0022]如圖2所示，每個雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器包括機殼2、瓷介質(zhì)棒6、接地電極3和陽電極4，所述機殼由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成，該機殼的中部為圓筒狀且兩端分別設(shè)有進氣端I和出氣端7，所述瓷介質(zhì)棒由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成，該瓷介質(zhì)棒通過兩個安裝支架5軸向安裝在機殼內(nèi)的中部，所述的接地電極以螺旋方式繞裝在圓筒狀機殼的表面上，所述的陽電極安裝在瓷介質(zhì)棒上，接地電極與陽電極連接到陡前沿納秒脈沖電源的輸出端上。
[0023]如圖3所示，陡前沿納秒脈沖電源由高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路連接構(gòu)成，該交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容Cl構(gòu)成。高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感LI，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容Cl，隔交濾波電感LI和隔直耦合電容Cl的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與雙介質(zhì)低溫等離子反應(yīng)器上的陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同連接到雙介質(zhì)低溫等離子反應(yīng)器上的接地電極上。雙介質(zhì)低溫等離子反應(yīng)器的等效模型為電阻R和電容C的并聯(lián)，隔直耦合電容Cl用于將所產(chǎn)生的交流高壓耦合至反應(yīng)器兩端，同時隔除高壓直流電源對交流電源的影響。隔交濾波電感LI用作對高壓整流后的直流進行濾波，同時隔除交流電源對直流電源的影響；抗短路電感L2用于防止短路發(fā)生。
[0024]如圖4所示，高壓交流電源包括依次連接的三相全控整流電路、三相全控逆變電路和諧振升壓電路，高壓交流電源首先將380V的三相工頻交流電經(jīng)過三相全控整流電路，并通過由濾波電抗器L和支撐電容C組成的LC濾波電路變成可調(diào)的直流，然后，通過由兩個IPM組成的高頻變單相橋式逆變電路逆變成高頻交流，再通過高頻變壓器進行升壓，產(chǎn)生高頻高壓交流電源。該高壓交流電源電路采用串聯(lián)諧振升壓的工作方式，相對于直流利用變壓器進行升壓，可減小變壓器的匝比，降低變壓器的初級電流。當(dāng)反應(yīng)器放電出現(xiàn)短路時，變壓器的初級電流將會很大，很容易對開關(guān)管造成破壞，從而使電路的可靠性降低。為此，串聯(lián)諧振電感LS不僅能起到諧振作用，同時還能在負(fù)載短路時，起到限制初級短路電流大小的作用，從而提高了電路工作的可靠性。如圖5所示，高壓直流電源包括依次連接三相全控整流電路、三相全控逆變電路、諧振升壓電路和高頻高壓硅堆整流電路，直流電源與交流電源相比，在諧振升壓電路(高頻變壓器)的輸出端增加了高頻高壓硅堆整流電路，從而得到了高壓直流輸出。
[0025]陡前沿納秒脈沖電源通過交直流疊加電源取代交流電源，提高了放電密度，放電密度是電暈放電的1500倍，同時直流組分又是維持螺旋等離子體源(產(chǎn)生螺旋磁力線)的必要條件，從而保證了雙介質(zhì)低溫等離子反應(yīng)器。
[0026]本實用新型的工作過程為:異味氣體由有害氣體收集系統(tǒng)收集后，經(jīng)除濕器及靜電除塵進行預(yù)處理，除水、除塵后進入雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體反應(yīng)區(qū)，在高能電子的作用下，使異味分子受激發(fā)，帶電粒子或分子間的化學(xué)鍵被打斷，同時空氣中的水和氧氣在高能電子轟擊下也會產(chǎn)生OH自由基、活性氧等強氧化性物質(zhì)，這些強氧化性物質(zhì)也會與異味分子反應(yīng)，使其分解，從而促進異味消除，凈化后的氣體經(jīng)風(fēng)機排出。
[0027]本實用新型具有以下技術(shù)特點:
[0028]⑴該雙介質(zhì)阻擋螺旋等離子體放電產(chǎn)生電子能量高，低溫等離子體密度大，達(dá)到常用等離子技術(shù)(電暈放電)的1500倍，幾乎可以和所有的惡臭氣體分子作用。
[0029]⑵該技術(shù)反應(yīng)速度快，氣體通過反應(yīng)區(qū)的速度達(dá)到5-15米/秒，即達(dá)到很好的處理效果，其他技術(shù)氣體通過反應(yīng)區(qū)的速度0.01米/秒都很難達(dá)到該的處理效果。[0030]⑶氣體通過部分，全部采用陶瓷、石英、不銹鋼等防腐蝕材料，電極與廢氣不直接接觸，根本上解決了低溫等離子體技術(shù)設(shè)備腐蝕問題；其他技術(shù)是氣體與電極直接接觸，電極在3個月或I年內(nèi)會造成嚴(yán)重腐蝕，即使通過的氣體沒有腐蝕性，自身所產(chǎn)生的臭氧也會把電極造成腐蝕。
[0031]⑷該主機為成套工業(yè)廢氣處理裝置，前面配有專用祛濕器、靜電集塵器，能有效去除廢氣中的水分和粉塵，操作簡單。
[0032](5)自動化程度高，設(shè)備啟動、停止十分迅速，隨用隨開，對于部分化工生產(chǎn)的不連續(xù)性，可以在生產(chǎn)時開啟，不生產(chǎn)的間隙停止運行，大量的節(jié)約能源。
[0033](6)運行成本較低，比常用的蓄熱式燃燒爐RTO節(jié)約運行費用5-8倍，每立方米氣量運行費用僅為0.3?0.9分錢，部分高濃度廢氣可以通過空氣稀釋后用該技術(shù)處理。
[0034](7)應(yīng)用范圍廣闊，基本不受氣溫和污染物成分的影響，對惡臭異味的臭氣濃度有良好的分解作用，惡臭異味的去除率達(dá)80-98%，處理后的氣體臭氣濃度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0035](8)該技術(shù)處理工業(yè)廢氣技術(shù)不是水洗技術(shù)，是通過高能量等離子體對污染物的直接擊穿和直接轟擊，使分子鏈斷裂，并非污染物的轉(zhuǎn)移。
[0036](9)以非甲烷總烴為例，用色譜法檢測，非甲烷總烴去除率也許只有45%，但惡臭異味的去除率達(dá)93%。這是因為非甲烷總烴經(jīng)過處理后，部分分子變成小分子，用色譜法檢測時，依然表現(xiàn)為非甲烷總烴；惡臭異味的去除率高，表明實際已經(jīng)分解了 93%以上的污染物質(zhì)，因為分解后的物質(zhì)也有部分有異味。
[0037](W)解決二惡英污染問題，該技術(shù)對二惡英這個世界難題，已經(jīng)是成熟工藝，因為二惡英類物質(zhì)含有氯，多數(shù)是親電子基團，更容易被電子轟擊。
[0038]需要強調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機，其特征在于:包括除濕器、靜電除塵器、并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器和風(fēng)機，所述的除濕器的輸入端與有害氣體收集系統(tǒng)相連接，除濕器的輸出端與靜電除塵器相連接，該靜電除塵器的輸出端與并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器相連接，并聯(lián)在一起的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器通過風(fēng)機將處理后的煙氣排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機，其特征在于:所述的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子反應(yīng)器包括機殼、瓷介質(zhì)棒、接地電極和陽電極，所述機殼的中部為圓筒狀且兩端分別設(shè)有進氣端和出氣端，所述瓷介質(zhì)棒通過兩個安裝支架軸向安裝在機殼內(nèi)的中部，所述的接地電極以螺旋方式繞裝在圓筒狀機殼的表面上，所述的陽電極安裝在瓷介質(zhì)棒上，接地電極與陽電極連接到陡前沿納秒脈沖電源的輸出端上，該陡前沿納秒脈沖電源由高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路連接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機，其特征在于:所述機殼由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成；所述瓷介質(zhì)棒由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機，其特征在于:所述的交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容Cl構(gòu)成，高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感LI，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容Cl，隔交濾波電感LI和隔直耦合電容Cl的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同與接地電極相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機，其特征在于:所述的高壓交流電源包括依次連接的三相全控整流電路、三相全控逆變電路和諧振升壓電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙介質(zhì)低溫螺旋等離子體廢氣凈化機，其特征在于:所述的高壓直流電源包括依次連接三相全控整流電路、三相全控逆變電路、諧振升壓電路和高頻高壓硅堆整流電路。
【文檔編號】B01D53/32GK203507791SQ201320657298
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】高志遠(yuǎn), 高強 申請人:天津市英格環(huán)保科技有限公司