技術(shù)領(lǐng)域：

一種有機(jī)廢氣的處理方法屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種有機(jī)廢氣的等離子降解處理裝置和方法。

背景技術(shù)：
：

揮發(fā)性有機(jī)物(volatileorganiccompounds)簡(jiǎn)稱(chēng)vocs指碳?xì)浠衔锛捌溲苌?，是大氣污染的主要污染源之一。vocs給生態(tài)環(huán)境和人體健康帶來(lái)了嚴(yán)重危害，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展乃至人類(lèi)的生存提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

有機(jī)廢氣的治理技術(shù)有兩類(lèi)，一類(lèi)是非破壞性方法，即將有機(jī)廢氣凈化并回收。這類(lèi)方法有吸收法、吸附法、冷凝法、膜分離法等。該類(lèi)方法存在設(shè)備費(fèi)及維護(hù)費(fèi)高，工藝流程復(fù)雜、有機(jī)物去除率不高等缺點(diǎn)。第二類(lèi)是破壞性方法，如化學(xué)或生物反應(yīng)，用光、熱、催化劑和微生物等將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等無(wú)害物質(zhì)，主要包括直接氧化焚燒、催化燃燒、生物處理、光分解和低溫等離子分解等方法。該類(lèi)方法中的非低溫等離子技術(shù)存在設(shè)備投資大、能耗高、有機(jī)物去除不徹底等缺點(diǎn)。由于低溫等離子技術(shù)具有高vocs去除率、操作彈性大、設(shè)備費(fèi)用低、產(chǎn)物為對(duì)環(huán)境無(wú)害的氣體等優(yōu)點(diǎn)而逐漸代替一類(lèi)非破壞性方法和二類(lèi)非等離子技術(shù)被廣泛采用。

低溫等離子技術(shù)的原理是施加電能將氣體電離以加速氣相化學(xué)反應(yīng)，特別是生成高氧化性的自由基來(lái)進(jìn)行氣態(tài)氧化反應(yīng)，將有害氣體污染物氧化成無(wú)害物或低毒物。

低溫等離子的處理方法主要有以下幾種：電子束放電、輝光放電、電暈放電、介質(zhì)阻擋放電、滑動(dòng)弧放電。電子束放電存在設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高，會(huì)產(chǎn)生射線，工業(yè)應(yīng)用時(shí)必須建有防輻射工程等缺點(diǎn)；電暈放電存在能量利用率低、放電能量不均勻、處理效率易受電極形狀的影響等缺點(diǎn)；介質(zhì)阻擋放電存在能量利用率低，沿面放電反應(yīng)器內(nèi)的非平衡等離子區(qū)域小，不易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等缺點(diǎn)；輝光放電由于需要在真空狀態(tài)下工作，系統(tǒng)較為復(fù)雜，工作過(guò)程為批處理，無(wú)法在線連續(xù)生產(chǎn)，效率難以提高?；瑒?dòng)電弧放電用在處理有機(jī)廢氣領(lǐng)域，主要經(jīng)歷擊穿階段、平衡階段、平衡與非平衡轉(zhuǎn)化階段和非平衡四個(gè)階段，能量的75％-85％的消耗多集中在非平衡階段，而能量的轉(zhuǎn)化多集中在平衡與非平衡轉(zhuǎn)化階段。滑動(dòng)電弧雖然優(yōu)于有機(jī)廢氣的非破壞性處理方法和現(xiàn)有的破壞性處理方法，但仍然存在單位處理量小，單位處理量降解能耗偏高、臭氧處理不干凈等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了滑動(dòng)電弧等離子有機(jī)廢氣處理方法的工業(yè)化進(jìn)程。

因此需要開(kāi)發(fā)一種新的等離子技術(shù)以解決現(xiàn)有有機(jī)廢氣治理領(lǐng)域存在的能量利用率低，處理量小，單位處理能耗高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種采用滑動(dòng)電弧等離子處理有機(jī)廢氣的方法，本發(fā)明通過(guò)在等離子反應(yīng)裝置內(nèi)設(shè)置能量利用裝置，以增加放電電弧面積，擴(kuò)大反應(yīng)區(qū)面積，延長(zhǎng)滑動(dòng)電弧放電的平衡與非平衡轉(zhuǎn)化階段，調(diào)整廢氣處理過(guò)程的工藝參數(shù)，在提高能量利用率的同時(shí)，提高有機(jī)廢氣的去除率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種有機(jī)廢氣的等離子處理裝置，該等離子處理裝置為等離子反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體、位于反應(yīng)器筒體頂端的氣體進(jìn)口、反應(yīng)器底端的氣體出口、位于反應(yīng)器筒體內(nèi)的等離子放電電極、用于給等離子放電裝置供電的電源接口；所述反應(yīng)器筒體上設(shè)置有使滑動(dòng)電弧面積及長(zhǎng)度得以擴(kuò)大的能量利用裝置。

所述能量利用裝置為能量利用板和能量利用桿的組合或者能量利用板。

所述能量利用板距離反應(yīng)器筒體底端的高度應(yīng)該小于或者等于等離子放電電極底端距離反應(yīng)器筒體低端的高度；所述能量利用桿距離反應(yīng)器筒體底端的高度應(yīng)該大于或者等于能量利用板底端距離反應(yīng)器筒體低端的高度。

所述能量利用板為弧形板。

一種利用上述等離子處理裝置的有機(jī)廢氣的處理方法，有機(jī)廢氣和背景氣體進(jìn)入等離子反應(yīng)器，啟動(dòng)電源，有機(jī)廢氣在等離子反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生降解反應(yīng)，處理后的氣體直接從等離子反應(yīng)器出口排出。

背景氣體，可通過(guò)加濕裝置進(jìn)行加濕處理，背景氣體的流量為25-50l/s；背景氣體的相對(duì)濕度為：0-20％

背景氣體可以為惰性氣體、空氣或者氧氣中的一種或多種。

等離子反應(yīng)器的電源為直流電或者交流電。

有機(jī)廢氣的有機(jī)物含量為200-20000ppm；有機(jī)廢氣流量為不大于11112l/s。

等離子反應(yīng)器的電源為高頻高壓電源，頻率為10-30khz，電壓為10-100kv。

有益效果

1、擴(kuò)弧裝置的存在使放電電弧面積增大，平衡與非平衡轉(zhuǎn)化階段的能力利用率大大提高，有機(jī)廢氣處于高溫處理狀態(tài)的時(shí)間延長(zhǎng)，可提高有機(jī)廢氣的處理量。

2、擴(kuò)弧裝置和工藝參數(shù)的結(jié)合使等離子反應(yīng)器可處理量提高，提高有機(jī)廢氣的去除率，有機(jī)廢氣的去除率高達(dá)99.9％。

3、使用本發(fā)明等離子裝置處理有機(jī)廢氣，等離子裝置廢氣排放口溫度，比廢氣進(jìn)口溫度僅提高幾十度，安全可靠。

4、處理效果好：二噁英等難以處理的物質(zhì)，瞬間完全分解，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

5、無(wú)臭氧排放問(wèn)題(現(xiàn)有技術(shù)中低溫等離子設(shè)備存在臭氧排放問(wèn)題)。

附圖說(shuō)明

圖1為有機(jī)廢氣的處理流程示意圖

其中1-氣體出口、2-反應(yīng)器筒體、3-能量利用桿、4-放電電極、5-噴嘴、6-高壓電源接口、7-氣體進(jìn)口、8-絕緣基座、9-能量利用板、10-混合氣體緩沖罐、11-廢氣緩沖罐、12-背景氣緩沖罐、13-加濕裝置

具體實(shí)施例

一種有機(jī)廢氣等離子處理裝置，包括反應(yīng)器筒體2、氣體進(jìn)口7、氣體出口1、能量利用桿3、能量利用板9、絕緣基座8、高壓電源接口6、放電電極4和噴嘴5。氣體進(jìn)口7位于反應(yīng)器筒體2的頂部，氣體出口1位于反應(yīng)器筒體2的底部。放電電極位于反應(yīng)器筒體2內(nèi)，與反應(yīng)器筒體通過(guò)絕緣基座相連。能量利用桿3與絕緣基座8相連，放電電極4的個(gè)數(shù)為2，橫向距離最大處為5mm，能量利用桿3的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，在放電電極兩側(cè)成對(duì)稱(chēng)分布。能量利用桿距離反應(yīng)器筒體2底部的距離比放電裝置距離反應(yīng)器筒體2底部的距離小等離子體。位于筒體橫向位置的能量利用板9緊鄰放電電極4。

實(shí)施例1

啟動(dòng)高壓電源，電源頻率為25khz，電壓為80kv開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物含量為20000ppm，流量為11112l/s的凹版印刷廢氣和流量為45l/s、相對(duì)濕度為2％的空氣由進(jìn)氣孔2進(jìn)入反應(yīng)器10，氣流被電離、擊穿形成放電電弧，放電電弧長(zhǎng)度及面積隨能量利用板而提高，廢氣由常溫急劇上升至數(shù)千度高溫。在高溫、高電壓雙重作用下，工業(yè)廢氣處于等離子狀態(tài)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物被電離并完全裂解，處理后廢氣通過(guò)氣體出口1導(dǎo)出。經(jīng)該等離子設(shè)備處理后的廢氣中有機(jī)物含量為45ppm，有機(jī)物清除率為99.7％，等離子設(shè)備和風(fēng)機(jī)的功率僅為45千瓦。

實(shí)施例2

啟動(dòng)高壓電源，電源頻率為22khz，電壓為70kv開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，丙酮、異丙醇、氨含量為15150ppm，流量為8556l/s的凹版印刷廢氣和流量為37l/s、相對(duì)濕度為2％的空氣由進(jìn)氣孔2進(jìn)入反應(yīng)器10，氣流被電離、擊穿形成放電電弧，放電電弧長(zhǎng)度及面積隨能量利用板而提高，廢氣由常溫急劇上升至數(shù)千度高溫。在高溫、高電壓雙重作用下，工業(yè)廢氣處于等離子狀態(tài)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物被電離并完全裂解，處理后廢氣通過(guò)氣體出口1導(dǎo)出。經(jīng)該等離子設(shè)備處理后的廢氣中有機(jī)物含量為40ppm，有機(jī)物清除率為99.7％，等離子設(shè)備和風(fēng)機(jī)的功率僅為38千瓦。

實(shí)施例3

啟動(dòng)高壓電源，電源頻率為10khz，電壓為10kv開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，含有正丁烷、正戊烷等直鏈烷烴的有機(jī)物含量為10000ppm，流量為5530l/s的凹版印刷廢氣和流量為30l/s、相對(duì)濕度為5％的空氣由進(jìn)氣孔2進(jìn)入反應(yīng)器10，氣流被電離、擊穿形成放電電弧，放電電弧長(zhǎng)度及面積隨能量利用板而提高，廢氣由常溫急劇上升至數(shù)千度高溫。在高溫、高電壓雙重作用下，工業(yè)廢氣處于等離子狀態(tài)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物被電離并完全裂解，處理后廢氣通過(guò)氣體出口1導(dǎo)出。經(jīng)該等離子設(shè)備處理后的廢氣中有機(jī)物含量為10mg/m3，有機(jī)物清除率為99.9％，等離子設(shè)備和風(fēng)機(jī)的功率僅為20千瓦。

實(shí)施例4

啟動(dòng)高壓電源，電源頻率為30khz，電壓為100kv開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，含有烴類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、酮類(lèi)和胺類(lèi)、丁二烯、二氯甲烷等有機(jī)物廢氣中的有機(jī)物含量為6580ppm，流量為4530l/s的凹版印刷廢氣和流量為30l/s、相對(duì)濕度為0的空氣由進(jìn)氣孔2進(jìn)入反應(yīng)器10，氣流被電離、擊穿形成放電電弧，放電電弧長(zhǎng)度及面積隨能量利用板而提高，廢氣由常溫急劇上升至數(shù)千度高溫。在高溫、高電壓雙重作用下，工業(yè)廢氣處于等離子狀態(tài)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物被電離并完全裂解，處理后廢氣通過(guò)氣體出口1導(dǎo)出。經(jīng)該等離子設(shè)備處理后的廢氣中有機(jī)物含量為27ppm，有機(jī)物清除率為99.6％，等離子設(shè)備和風(fēng)機(jī)的功率僅為50千瓦。

實(shí)施例5

啟動(dòng)高壓電源，電源頻率為25khz，電壓為80kv開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，含有烴類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、酮類(lèi)和胺類(lèi)、丁二烯、二氯甲烷等有機(jī)物廢氣中的有機(jī)物含量為2580ppm，流量為1530l/s的石油化工有機(jī)廢氣和流量為30l/s、相對(duì)濕度為12％的空氣由進(jìn)氣孔2進(jìn)入反應(yīng)器10，氣流被電離、擊穿形成放電電弧，放電電弧長(zhǎng)度及面積隨能量利用板而提高，廢氣由常溫急劇上升至數(shù)千度高溫。在高溫、高電壓雙重作用下，工業(yè)廢氣處于等離子狀態(tài)，烴類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、酮類(lèi)和胺類(lèi)、丁二烯、二氯甲烷被電離并完全裂解，處理后廢氣通過(guò)氣體出口1導(dǎo)出。經(jīng)該等離子設(shè)備處理后的廢氣中有機(jī)物含量為20ppm，有機(jī)物清除率為99.2％，等離子設(shè)備和風(fēng)機(jī)的功率僅為45千瓦。

實(shí)施例6

啟動(dòng)高壓電源，電源頻率為10khz，電壓為13kv開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，含有烴類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、酮類(lèi)和胺類(lèi)、丁二烯、二氯甲烷等有機(jī)物廢氣中的有機(jī)物含量為657ppm，流量為452l/s的石油化工有機(jī)廢氣和流量為30l/s、相對(duì)濕度為10％的空氣由進(jìn)氣孔2進(jìn)入反應(yīng)器10，氣流被電離、擊穿形成放電電弧，放電電弧長(zhǎng)度及面積隨能量利用板而提高，廢氣由常溫急劇上升至數(shù)千度高溫。在高溫、高電壓雙重作用下，工業(yè)廢氣處于等離子狀態(tài)，烴類(lèi)、醇類(lèi)、醛類(lèi)、酸類(lèi)、酮類(lèi)和胺類(lèi)、丁二烯、二氯甲烷等有機(jī)物被電離并完全裂解，處理后廢氣通過(guò)氣體出口1導(dǎo)出。經(jīng)該等離子設(shè)備處理后的廢氣中有機(jī)物含量為6ppm，有機(jī)物清除率為99.1％，等離子設(shè)備和風(fēng)機(jī)的功率僅為23千瓦。

實(shí)施例7

啟動(dòng)高壓電源，電源頻率為22khz，電壓為30kv，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物含量為1500ppm，流量為823l/s的有機(jī)廢氣和流量為30l/s、相對(duì)濕度為0的空氣由進(jìn)氣孔2進(jìn)入反應(yīng)器10，氣流被電離、擊穿形成放電電弧，放電電弧長(zhǎng)度及面積隨能量利用板而提高，廢氣由常溫急劇上升至數(shù)千度高溫。在高溫、高電壓雙重作用下，工業(yè)廢氣處于等離子狀態(tài)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物被電離并完全裂解，處理后廢氣通過(guò)氣體出口1導(dǎo)出。經(jīng)該等離子設(shè)備處理后的廢氣中有機(jī)物含量為12ppm，有機(jī)物清除率為99.2％，等離子設(shè)備和風(fēng)機(jī)的功率僅為23千瓦。

實(shí)施例8

啟動(dòng)高壓電源，電源頻率為15khz，電壓為50kv，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物含量為200ppm，流量為108l/s的有機(jī)廢氣和流量為30l/s、相對(duì)濕度為0的空氣由進(jìn)氣孔2進(jìn)入反應(yīng)器10，氣流被電離、擊穿形成放電電弧，放電電弧長(zhǎng)度及面積隨能量利用板而提高，廢氣由常溫急劇上升至數(shù)千度高溫。在高溫、高電壓雙重作用下，工業(yè)廢氣處于等離子狀態(tài)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物被電離并完全裂解，處理后廢氣通過(guò)氣體出口1導(dǎo)出。經(jīng)該等離子設(shè)備處理后的廢氣中有機(jī)物含量為2ppm，有機(jī)物清除率為99％，等離子設(shè)備和風(fēng)機(jī)的功率僅為18千瓦。

實(shí)施例9

啟動(dòng)高壓電源，電源頻率為10khz，電壓為10kv，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，含有正丁烷、正戊烷等直鏈烷烴的有機(jī)物含量為500ppm，流量為352l/s的有機(jī)廢氣和流量為30l/s、相對(duì)濕度為7％的空氣由進(jìn)氣孔2進(jìn)入反應(yīng)器10，氣流被電離、擊穿形成放電電弧，放電電弧長(zhǎng)度及面積隨能量利用板而提高，廢氣由常溫急劇上升至數(shù)千度高溫。在高溫、高電壓雙重作用下，工業(yè)廢氣處于等離子狀態(tài)，苯、甲苯類(lèi)有機(jī)物被電離并完全裂解，處理后廢氣通過(guò)氣體出口1導(dǎo)出。經(jīng)該等離子設(shè)備處理后的廢氣中有機(jī)物含量為0.6ppm，有機(jī)物清除率為99.9％，等離子設(shè)備和風(fēng)機(jī)的功率僅為18千瓦。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。