本發(fā)明涉及一種緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置，屬于廢氣處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷提高，工業(yè)廢氣排放加劇，空氣污染嚴(yán)重，環(huán)境質(zhì)量惡化成為日益突出的問(wèn)題。其中工業(yè)廢氣風(fēng)量大、組分復(fù)雜、復(fù)合污染給人們的生活、健康帶來(lái)嚴(yán)重影響，《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》中也明確了廢氣處理相關(guān)要求，廢氣處理成為改善環(huán)境的緊迫任務(wù)。傳統(tǒng)的廢氣處理方法有物理吸附法、化學(xué)洗滌法、光催化分解法、生物處理法等，然而這些傳統(tǒng)的廢氣處理方法均存在運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高、設(shè)備及運(yùn)行管理要求高、占地面積大、凈化效率不高、極易產(chǎn)生二次污染、易受污染物濃度及溫度影響等缺點(diǎn)。氣體放電低溫等離子體空間中富含的電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和自由基都是極為活潑的化學(xué)反應(yīng)物，與有害氣體分碰撞、激發(fā)、解離使其降解、無(wú)二次污染，大氣壓非平衡等離子體技術(shù)作為一種新型廢氣處理方法引起了廣泛關(guān)注。如何從結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)一種等離子體產(chǎn)生效率高、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)低成本的等離子體廢氣處理發(fā)生裝置顯得尤為重要。

目前用于廢氣處理的反應(yīng)器主要有三種結(jié)構(gòu)形式。第一種為電暈放電結(jié)構(gòu)，通過(guò)電暈放電對(duì)廢氣進(jìn)行預(yù)處理。正如專利cn201815229u中所述，由六邊形蜂巢狀反應(yīng)室，電暈線，外殼，支架、和電暈線卡組成的電暈放電結(jié)構(gòu)對(duì)廢氣中的大顆粒物質(zhì)、液滴進(jìn)行吸附脫除以實(shí)現(xiàn)預(yù)氧化。電暈放電反應(yīng)器能夠處理大流速的廢氣并吸附其中的較大懸浮顆粒物質(zhì)，但是處理后的廢氣中依然殘留有分子量級(jí)的廢氣。為了進(jìn)一步除去廢氣中廢氣分子達(dá)到深度凈化廢氣的目的，研究人員和工程師采用了介質(zhì)阻擋結(jié)構(gòu)的廢氣處理裝置，正如專利cn203971712u中所述，通過(guò)將相鄰放電電極組件交錯(cuò)排布實(shí)現(xiàn)管外等離子體介質(zhì)阻擋放電，使等離子體與廢氣充分接觸進(jìn)行氧化分解從而實(shí)現(xiàn)深度處理。為了更大提高廢氣處理效率又設(shè)計(jì)了多級(jí)串聯(lián)的分段式結(jié)構(gòu)，通過(guò)多級(jí)組合對(duì)廢氣進(jìn)行預(yù)處理與深度處理，獲得更好的凈化效果。正如專利cn204247045u中所述通過(guò)電暈與介質(zhì)阻擋放電兩級(jí)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的預(yù)氧化與深度處理極大提高了廢氣處理效率，但多級(jí)廢氣處理裝置存在占地面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、更換成本高、需要多個(gè)電源同時(shí)驅(qū)動(dòng)多級(jí)反應(yīng)器的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)一種處理高效、裝置結(jié)構(gòu)緊湊、單電源驅(qū)動(dòng)和低運(yùn)行成本的廢氣處理裝置具有實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的是一種緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置，其目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中廢氣處理裝置凈化程度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜占地面積大、更換成本高等問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，處理高效，運(yùn)行成本低的廢氣處理裝置，能夠有效地應(yīng)用于工業(yè)廢氣處理環(huán)節(jié)中。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置，其結(jié)構(gòu)包括金屬線1、金屬圓筒2、內(nèi)氣隙3、開(kāi)口4、外氣隙5、絕緣介質(zhì)層6、金屬網(wǎng)7、開(kāi)孔密封塞8、密封塞9、進(jìn)氣口10、出氣口11、脈沖電源12；其中金屬線1設(shè)于金屬圓筒2內(nèi)部并與金屬圓筒2和絕緣介質(zhì)層6同軸，金屬線1連接脈沖電源12低壓端；金屬圓筒2設(shè)于絕緣介質(zhì)層6內(nèi)部并連接脈沖電源12高壓端；金屬圓筒2與金屬線1之間設(shè)有內(nèi)氣隙3，金屬圓筒2與絕緣介質(zhì)層6之間設(shè)有外氣隙5；金屬圓筒2的右上端設(shè)有開(kāi)口4；金屬網(wǎng)7緊貼絕緣介質(zhì)層6外部設(shè)置并與脈沖電源12低壓端相連；開(kāi)孔密封塞8、密封塞9分別嵌入金屬圓筒2與絕緣介質(zhì)層6的兩端；進(jìn)氣口10、出氣口11分別接于開(kāi)孔密封塞8上的進(jìn)氣孔8-4和出氣孔8-5；

其處理方法，包括如下步驟：

（1）預(yù)處理：待處理廢氣經(jīng)進(jìn)氣口10進(jìn)入內(nèi)氣隙3，在脈沖電源的驅(qū)動(dòng)下，內(nèi)氣隙3產(chǎn)生負(fù)極性電暈放電，放電過(guò)程中曲率半徑小的金屬線1表面聚集電暈層，產(chǎn)生大量高能電子，并與處理廢氣相互作用產(chǎn)生所需活性物質(zhì)對(duì)廢氣中的粉塵顆粒、液滴等物質(zhì)進(jìn)行脫除實(shí)現(xiàn)廢氣預(yù)處理，通過(guò)金屬線1、金屬圓筒2、內(nèi)氣隙3組成的線筒式電暈放電預(yù)氧化去除廢氣中的液滴、大顆粒物質(zhì)，后經(jīng)金屬圓筒2的開(kāi)口4噴入外氣隙5；

（2）深度處理：處理后的氣體通過(guò)金屬圓筒2、外氣隙5、絕緣介質(zhì)層6、金屬網(wǎng)7組成的介質(zhì)阻擋放電區(qū)；圓筒2做高壓電極，在脈沖電源12的驅(qū)動(dòng)下，外氣隙5產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，放電過(guò)程中產(chǎn)生的等離子體含豐富的活性粒子，如oh自由基、o3、處于激發(fā)態(tài)的n2，此外還含有大量高能電子，通過(guò)這些高能電子撞擊廢氣污染物分子的化學(xué)鍵使其徹底斷裂而形成原子或小碎片基團(tuán)，原子或小碎片基團(tuán)極易被自由基、o3、激發(fā)態(tài)分子氧化還原使得廢氣中有害成分大幅下降；深度處理后的氣體經(jīng)出氣口11排出。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

（1）通過(guò)緊湊型結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)分段式電暈-介質(zhì)阻擋放電處理效果的前提下，縮小裝置尺寸，減小占地面積，降低成本，在固定反應(yīng)器長(zhǎng)度情況下實(shí)現(xiàn)2倍原有長(zhǎng)度的處理路徑，提高空間利用率；

（2）共用一個(gè)金屬圓筒高壓電極，利用該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電源驅(qū)動(dòng)電暈放電與介質(zhì)阻擋放電，兩種放電有效協(xié)同，加強(qiáng)了電場(chǎng)強(qiáng)度提高電能利用率；

（3）方便拆裝的密封塞配合該緊湊結(jié)構(gòu)提高了運(yùn)行過(guò)程中的安全系數(shù)，也方便在運(yùn)行間隙對(duì)裝置進(jìn)行檢查維修。

附圖說(shuō)明

圖1是緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置a-a剖面圖。

圖3是緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置電暈放電部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置介質(zhì)阻擋放電部分結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置開(kāi)孔密封塞8結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置密封塞9結(jié)構(gòu)示意圖。

其中1是金屬線、2是金屬圓筒、3是氣隙、4是開(kāi)口、5是氣隙、6是絕緣介質(zhì)層、7是金屬網(wǎng)、8是開(kāi)孔密封塞、9是密封塞、10是進(jìn)氣口、11是出氣口、12是脈沖電源；8-1是開(kāi)孔密封塞外實(shí)心圓柱、8-2是開(kāi)孔密封塞內(nèi)實(shí)心圓柱、8-3是開(kāi)孔密封塞空心圓孔、8-4是進(jìn)氣孔、8-5是出氣孔；9-1是密封塞外實(shí)心圓柱、9-2是密封塞內(nèi)實(shí)心圓柱、是密9-3封塞空心圓孔。

具體實(shí)施方式

如附圖1-2所示，一種緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置，其結(jié)構(gòu)包括金屬線1、金屬圓筒2、內(nèi)氣隙3、開(kāi)口4、外氣隙5、絕緣介質(zhì)層6、金屬網(wǎng)7、開(kāi)孔密封塞8、密封塞9、進(jìn)氣口10、出氣口11、脈沖電源12；其中金屬線1設(shè)于金屬圓筒2內(nèi)部并與金屬圓筒2和絕緣介質(zhì)層6同軸，金屬線1連接脈沖電源12低壓端；金屬圓筒2設(shè)于絕緣介質(zhì)層6內(nèi)部并連接脈沖電源12高壓端；金屬圓筒2與金屬線1之間設(shè)有內(nèi)氣隙3，金屬圓筒2與絕緣介質(zhì)層6之間設(shè)有外氣隙5；金屬圓筒2的右上端設(shè)有開(kāi)口4；金屬網(wǎng)7緊貼絕緣介質(zhì)層6外部設(shè)置并與脈沖電源12低壓端相連；開(kāi)孔密封塞8、密封塞9分別嵌入金屬圓筒2與絕緣介質(zhì)層6的兩端；進(jìn)氣口10、出氣口11分別接于開(kāi)孔密封塞8上的進(jìn)氣孔8-4和出氣孔8-5。

本申請(qǐng)涉及的緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置，可分為電暈放電部分、介質(zhì)阻擋放電部分和密封部分三個(gè)組成模塊。

如附圖3所示，金屬線1、金屬圓筒2共同組成廢氣處理裝置的電暈放電部分，其中所述的金屬線1材質(zhì)為不銹鋼，長(zhǎng)度390-430mm，直徑2mm，做地電極。金屬圓筒2材質(zhì)為不銹鋼，長(zhǎng)度360-400mm，內(nèi)徑22mm，壁厚1.5-2mm，做高壓電極。金屬圓筒2與金屬線1同軸并通過(guò)開(kāi)孔密封塞8和密封塞9固定；在距金屬圓筒末端20mm處的右上方開(kāi)一直徑10mm的圓筒開(kāi)口4，用于排氣；在脈沖電源的驅(qū)動(dòng)下，內(nèi)氣隙3產(chǎn)生負(fù)極性電暈放電，放電過(guò)程中曲率半徑小的金屬線1表面聚集電暈層，產(chǎn)生大量高能電子，并與處理廢氣相互作用產(chǎn)生所需活性物質(zhì)對(duì)廢氣中的粉塵顆粒、液滴等物質(zhì)進(jìn)行脫除實(shí)現(xiàn)廢氣預(yù)處理，處理過(guò)程中能耗低。

如附圖4所示，金屬圓筒2、絕緣介質(zhì)層6、金屬網(wǎng)7共同組成廢氣處理裝置的介質(zhì)阻擋放電部分，其中所述的絕緣介質(zhì)層6材料選用聚四氟乙烯或石英玻璃，長(zhǎng)度380-420mm，內(nèi)徑46mm，壁厚2mm，通過(guò)開(kāi)孔密封塞8和密封塞9固定，其抑制了等離子體形成過(guò)程中電弧放電，使放電均勻穩(wěn)定的分布在整個(gè)放電空間內(nèi)，保護(hù)電極材料不被腐蝕。金屬網(wǎng)7因暴露在空氣極易與空氣中水蒸氣接觸，選用不銹鋼材料，長(zhǎng)度320-360mm，緊密包裹在絕緣介質(zhì)層6的外壁上，做地電極。圓筒2做高壓電極，在脈沖電源12的驅(qū)動(dòng)下，外氣隙5產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，放電過(guò)程中產(chǎn)生的等離子體含豐富的活性粒子，如oh自由基、o3、處于激發(fā)態(tài)的n2等，此外還含有大量高能電子，通過(guò)這些高能電子撞擊廢氣污染物分子的化學(xué)鍵使其徹底斷裂而形成原子或小碎片基團(tuán)，小碎片基團(tuán)或原子極易被自由基、o3、激發(fā)態(tài)分子氧化還原使得廢氣中有害成分大幅下降，極大提高了廢氣凈化效果。

如附圖5-6所示，開(kāi)孔密封塞8和密封塞9共同組成廢氣處理裝置的密封部分，開(kāi)孔密封塞8和密封塞9均通過(guò)直徑46mm，高30mm的實(shí)心圓柱體銑出，圓柱體的組成材料選用硅橡膠或聚四氟乙烯；其中8-1、9-1為密封塞外實(shí)心圓柱，直徑為46mm與絕緣介質(zhì)層6內(nèi)徑相等，高10mm；8-2、9-2為密封塞內(nèi)實(shí)心圓柱，直徑22mm與金屬圓筒2內(nèi)徑相等，高20mm，內(nèi)、外實(shí)心圓柱同軸；8-3、9-3為空心圓孔且與內(nèi)實(shí)心圓柱同軸，用于固定金屬線1，直徑2mm，高度30mm；8-4為進(jìn)氣孔，位于內(nèi)實(shí)心圓柱內(nèi)，直徑10mm，高30mm和空心圓孔8-3外切，并與進(jìn)氣口10連接；8-5為出氣孔位于外實(shí)心圓柱8-1上，直徑10mm，高10mm與出氣口11連接；開(kāi)孔密封塞8可以實(shí)現(xiàn)氣體只能由金屬圓筒2內(nèi)部進(jìn)入，經(jīng)外氣隙5從出氣孔8-5流出，使得進(jìn)氣跟出氣在同一端，配合緊湊型結(jié)構(gòu)提高了空間利用率，加之拆裝方便，增加了裝置運(yùn)行過(guò)程中的安全系數(shù)，也方便在運(yùn)行間隙對(duì)裝置進(jìn)行檢查維修。

緊湊型低濃度有機(jī)廢氣處理裝置的處理方法，包括如下步驟：

（1）預(yù)處理：待處理廢氣經(jīng)進(jìn)氣口10進(jìn)入內(nèi)氣隙3，在脈沖電源的驅(qū)動(dòng)下，內(nèi)氣隙3產(chǎn)生負(fù)極性電暈放電，放電過(guò)程中曲率半徑小的金屬線1表面聚集電暈層，產(chǎn)生大量高能電子，并與處理廢氣相互作用產(chǎn)生所需活性物質(zhì)對(duì)廢氣中的粉塵顆粒、液滴等物質(zhì)進(jìn)行脫除實(shí)現(xiàn)廢氣預(yù)處理，通過(guò)金屬線1、金屬圓筒2、內(nèi)氣隙3組成的線筒式電暈放電預(yù)氧化去除廢氣中的液滴、大顆粒物質(zhì)，后經(jīng)金屬圓筒2的開(kāi)口4噴入外氣隙5；

（2）深度處理：處理后的氣體通過(guò)金屬圓筒2、外氣隙5、絕緣介質(zhì)層6、金屬網(wǎng)7組成的介質(zhì)阻擋放電區(qū)；圓筒2做高壓電極，在脈沖電源12的驅(qū)動(dòng)下，外氣隙5產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電，放電過(guò)程中產(chǎn)生的等離子體含豐富的活性粒子，如oh自由基、o3、處于激發(fā)態(tài)的n2，此外還含有大量高能電子，通過(guò)這些高能電子撞擊廢氣污染物分子的化學(xué)鍵使其徹底斷裂而形成原子或小碎片基團(tuán)，原子或小碎片基團(tuán)極易被自由基、o3、激發(fā)態(tài)分子氧化還原使得廢氣中有害成分大幅下降；深度處理后的氣體經(jīng)出氣口11排出。

該裝置將金屬線1、金屬圓筒2、內(nèi)氣隙3組成電暈放電區(qū)，在共用金屬圓筒2做高壓電極的情況下與外氣隙5、絕緣介質(zhì)層6、金屬網(wǎng)7組成介質(zhì)阻擋放電區(qū)，實(shí)現(xiàn)了緊湊結(jié)構(gòu)；在緊湊結(jié)構(gòu)的前提下通過(guò)開(kāi)口4將內(nèi)氣隙3與外氣隙5有效連接使放電區(qū)域變?yōu)樵星皇议L(zhǎng)度的2倍，延長(zhǎng)處理路徑，提高空間利用率；利用該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)電暈與介質(zhì)阻擋有效協(xié)同，提高了電能利用率；密封塞配合該結(jié)構(gòu)使整體裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，增加了裝置運(yùn)行過(guò)程中的安全系數(shù)，該裝置也可進(jìn)行矩陣式組合，利用該結(jié)構(gòu)將原有的電暈—介質(zhì)阻擋兩段式反應(yīng)器替換為一段式，減小占地面積，降低經(jīng)濟(jì)成本。