一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括電極棒、電極套筒、電極板、固體絕緣介質(zhì)、反應(yīng)器罩殼和驅(qū)動電源。其中，電極棒、電極套筒、反應(yīng)器罩殼和固體絕緣介質(zhì)套筒采用同軸布置方式；電極板和固體絕緣介質(zhì)采用層疊間隔布置方式。固體絕緣介質(zhì)與電極棒、電極套筒、電極板間存在間隙。驅(qū)動電源與電極棒、電極套筒、電極板連接。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)相鄰兩個放電電極間的間隙，改變DBD處理氣體的通流截面積大小，調(diào)節(jié)處理氣體的比例。本發(fā)明除可獨立工作外，亦可多組布置同時工作。增加反應(yīng)器中環(huán)形電極筒的環(huán)套數(shù)量，增加環(huán)形電極套筒的布置數(shù)量，增加板型電極的布置數(shù)量，可增強反應(yīng)器處理氣體的流量的能力。
【專利說明】
一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種在等離子環(huán)境下按比例處理部分氣體的反應(yīng)裝置，主要適用于環(huán)保領(lǐng)域中涉及能源、化工、汽車、生物、材料、冶金、環(huán)境等工業(yè)廢氣的低能耗等離子處理。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體技術(shù)是高新技術(shù)研究的前沿之一，等離子體技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于化學(xué)合成、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、表面科學(xué)、生物及生命科學(xué)等領(lǐng)域。應(yīng)用于環(huán)?；瘜W(xué)化工上的等離子體是含有各種激發(fā)態(tài)的電子、原子、自由基和離子等活性基團(tuán)的離子化氣體。這種低溫等離子體用于降解污染物，其利用的是這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)，以達(dá)到降解污染物的目的。
[0003]典型的常溫常壓條件下用于產(chǎn)生低溫等離子體的方法主要有電暈放電(coronadi scharge )、輝光放電(glow di scharge )和介質(zhì)阻擋放電(DieI ectric BarrierDischarge，DBD)等。
[0004]輝光放電是通過在放置板狀電極的玻璃管內(nèi)充入低壓氣體，并在兩極間施加較高電壓來獲得，其功率密度適中而且放電均勻，可以用來產(chǎn)生具有較高電子能量的非平衡態(tài)低溫等離子體。輝光放電非常適合應(yīng)用于材料表面改性及薄膜沉積等領(lǐng)域，但其產(chǎn)生需要昂貴的真空設(shè)備，在應(yīng)用時不能連續(xù)運行，需采用分批處理的方式，故難以滿足大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的要求。
[0005]電暈放電一般通過不對稱電極來獲得，可以產(chǎn)生穩(wěn)定的非平衡態(tài)低溫等離子體。目前，這種形式的放電已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)污染治理。但電暈通常發(fā)生在極不均勻電場中的強場強區(qū)域的小范圍空間內(nèi)，不適于工業(yè)上的大規(guī)模處理。且這種放電較弱，產(chǎn)生等離子體及活性粒子的效率太低，大大限制了其應(yīng)用前景。
[0006]介質(zhì)阻擋放電(DBD)的機(jī)理和過程是給電極施加一定頻率和電壓的交流電，并在放電間隙插入阻擋介質(zhì)，當(dāng)達(dá)到氣體的擊穿場強時，工作氣體會放電。通過放電間隙的電流是由大量叫做微放電的納秒級快脈沖電流細(xì)絲組成，這些微放電在時間和空間上無規(guī)則地分布在整個放電空間，在微放電中平均電子能量較高(I一1eV)，而離子能量不高，S卩非平衡態(tài)的低溫等離子體。介質(zhì)可以覆蓋在電極上也可以懸掛在放電空間里。其運行氣壓范圍較寬，能夠在接近常溫和大氣壓下產(chǎn)生大面積、高能量密度的低溫非平衡等離子體，且其產(chǎn)生無需真空設(shè)備。在這樣的等離子體氛圍下，再配加其他一些工藝條件，如選擇合適的工作氣體、氣壓以及電氣參數(shù)等，即可達(dá)到化學(xué)合成、分解等不同的工作目的。反應(yīng)器放電功率的大小，對于工作狀態(tài)、運行效果有著重要影響。介質(zhì)阻擋放電是更適合大規(guī)模連續(xù)化工業(yè)應(yīng)用的一種氣體放電形式，被廣泛地應(yīng)用于許多生產(chǎn)和研究領(lǐng)域。
[0007]利用氣體放電產(chǎn)生的低溫等離子體處理工業(yè)廢氣等污染物，具有處理流程簡便、凈化效率高、無二次污染以及能夠同時處理微粒等優(yōu)點，但利用低溫等離子處理大流量工業(yè)廢氣時存在著能耗高，反應(yīng)器體積大的問題，因而制約了其工業(yè)化應(yīng)用。
[0008]目前等離子反應(yīng)器處理氣體都是以全部氣體流量作為處理對象，當(dāng)處理氣體流量較大時，受放電電極間隙和氣體流速的限制，反應(yīng)裝置的流通截面積相對較大，導(dǎo)致反應(yīng)裝置的放電電壓、放電功率無法降低，氣體等離子過程中消耗大量的能量，同時由于放電功率大，后續(xù)反應(yīng)過程中往往導(dǎo)致較多高能態(tài)氣體副反應(yīng)的發(fā)生，影響預(yù)期的反應(yīng)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明正是基于以上技術(shù)問題，提供一種能夠在反應(yīng)器內(nèi)部按比例處理部分氣體的介質(zhì)阻擋放電等離子反應(yīng)裝置，并將處理后的等離子高能態(tài)氣體與未處理的低能態(tài)氣體混合，利用等離子氣體中所具有的高能態(tài)活性粒子與未處理氣體中的分子碰撞，達(dá)到處理全部氣體的效果，從而降低DBD放電功率，降低處理廢氣成本，使得等離子處理大流量工業(yè)廢氣能夠?qū)嶋H可行。
[0010]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0011 ] 一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括一個反應(yīng)器罩殼，在所述的反應(yīng)器罩殼內(nèi)從內(nèi)圈到外圈依次套裝有至少一個電極組和反應(yīng)器罩殼;位于最內(nèi)圈的電極組包括電極棒、電極套筒和位于電極棒與電極套筒之間的固體絕緣介質(zhì)，其余的電極組包括兩個套裝的電極套筒和位于兩個電極套筒之間的固體絕緣介質(zhì)，所述的電極棒、電極套筒均與驅(qū)動電源相連，所述的反應(yīng)器罩殼與電極套筒、電極套筒與電極棒之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極棒的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段;所述的待處理氣體沿電極棒的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，被按比例分流為多路，一部分進(jìn)入電極組自身形成的間隙內(nèi)，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域;其余部分進(jìn)入相鄰電極組以及電極組與反應(yīng)器罩殼形成的間隙內(nèi)，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。
[0012]通過調(diào)節(jié)電極組之間的距離、電極套筒與反應(yīng)器罩殼之間的距離，改變DBD處理氣體的通流截面積大小，調(diào)節(jié)處理氣體的比例。
[0013]通過調(diào)節(jié)每個電極組中電極棒和電極套筒、電極套筒和電極套筒間的垂直距離，改變DBD擊穿電壓，并調(diào)節(jié)放電功率。
[0014]一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括一個反應(yīng)器罩殼，在所述的反應(yīng)器罩殼內(nèi)設(shè)有多個電極組，每組電極組包括一個電極棒和套裝在電極棒外的外圈的電極套筒，在所述的電極棒與電極套筒形成的間隙中設(shè)置有固體絕緣介質(zhì);所有的電極棒、電極套筒均與驅(qū)動電源相連;所述的反應(yīng)器罩殼與電極套筒、電極套筒與電極棒之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極棒的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段;所述的待處理氣體沿電極棒的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，被按比例分流為多路，一部分進(jìn)入電極棒與電極套筒的間隙，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域;其余部分進(jìn)入相鄰電極組以及電極組與反應(yīng)器罩殼形成的間隙內(nèi)，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。
[0015]所述的反應(yīng)器罩殼為圓柱狀時，所述的多個多組電極組排列成一圈。
[0016]所述的反應(yīng)器罩殼為矩形狀結(jié)構(gòu)時，在所述的矩形反應(yīng)器罩殼內(nèi)設(shè)有多個橫豎排列的電極組。
[0017]進(jìn)一步的，通過調(diào)整電極組的個數(shù)以及排列方式，調(diào)節(jié)反應(yīng)裝置處理氣體的流量的能力。
[0018]一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括一個反應(yīng)器罩殼，在所述的反應(yīng)器罩殼內(nèi)至少設(shè)有兩個平行設(shè)置的電極板，相鄰的兩個電極板之間設(shè)有板式絕緣介質(zhì)且構(gòu)成電極組，每個電極板均與驅(qū)動電源相連，在最外層的電極板的外側(cè)套裝有反應(yīng)器罩殼;所述的反應(yīng)器罩殼與電極板、兩個電極板之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極板的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段;所述的待處理氣體沿電極板的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，被按比例分流為多路，一部分進(jìn)入電極組自身形成的間隙內(nèi)，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域;其余部分進(jìn)入相鄰電極組以及電極組與反應(yīng)器罩殼形成的間隙內(nèi)，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。
[0019]進(jìn)一步的，通過調(diào)節(jié)相鄰電極組之間的間隙、電極組與反應(yīng)器罩殼之間的距離以及電極組的數(shù)量，改變DBD處理氣體的通流截面積大小，調(diào)節(jié)處理氣體的比例。
[0020]進(jìn)一步的，通過調(diào)節(jié)每個電極組中電極板的垂直距離，改變DBD擊穿電壓，并調(diào)節(jié)放電功率。
[0021]本發(fā)明中一種部分(2%?50%)等離子處理氣體與其余未處理氣體(50%?98%)混合后發(fā)生反應(yīng)的、能耗低、副反應(yīng)少，處理氣體比例可控，適用于處理大流量工業(yè)廢氣的技術(shù)方案。
[0022]本發(fā)明反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)采用垂直氣體流入方向多組布置，通過改變電極棒、放電電極套筒、電極板的軸向長度L，可以調(diào)節(jié)等離子反應(yīng)器DBD放電區(qū)域容積，調(diào)節(jié)工業(yè)廢氣在等離子反應(yīng)器中的滯留時間，調(diào)節(jié)氣體處理的反應(yīng)強度，有利于提高反應(yīng)器對工業(yè)廢氣的凈化效率，增強反應(yīng)器對氣體流量與流速的適應(yīng)性。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0024](一)能夠降低DBD放電功率和擊穿電壓，可節(jié)省處理廢氣成本。本發(fā)明反應(yīng)器中氣體等離子體的流通截面積僅為每個電極組中兩個電極所夾的區(qū)域，電極組之間以及最外層電極與反應(yīng)器罩殼間流通的氣體不進(jìn)行等離子處理，從而可以實現(xiàn)部分處理反應(yīng)氣體的過程。處理后的等離子高能態(tài)氣體流出反應(yīng)段(L)后，在混合段(a)與未處理的低能態(tài)氣體混合，利用等離子氣體中所具有的高能態(tài)活性粒子與未處理氣體中的分子碰撞，實現(xiàn)全部氣體的處理效果。由于減少了DBD處理的氣體流量，使得放電功率降低，在氣體流速不變的情況下，使得相鄰兩電極間的放電間隙能夠減小，從而降低了擊穿電壓。
[0025](二)能夠按比例調(diào)節(jié)處理氣體的比例，控制副反應(yīng)發(fā)生。本發(fā)明反應(yīng)裝置中氣體等離子處理的有效流通截面積為每個電極組中兩個電極所夾的區(qū)域。通過調(diào)節(jié)筒式電極套筒的半徑R或板式電極間隙H，可以改變相鄰兩電極所夾的截面積，從而改變處理氣體的比例。等離子反應(yīng)中的很多副反應(yīng)是由于高能態(tài)活性粒子相互作用產(chǎn)生的，通過減少處理氣體的比例，并將高能態(tài)氣體與低能態(tài)氣體混合，可以大大降低高能態(tài)活性粒子之間發(fā)生副反應(yīng)的機(jī)率。
[0026](三)能夠處理大流量氣體。本發(fā)明反應(yīng)器結(jié)構(gòu)單元可以采用多重布置的方式改變氣體通流截面積大小?？稍诓辉龃篁?qū)動電源工作擊穿電壓的情況下增加氣體通流截面積，因此，本發(fā)明可以獲得較大的放電區(qū)域，可以提高等離子反應(yīng)器處理工業(yè)廢氣污染物的流量，適用于大流量氣體工況下的等離子反應(yīng)。
[0027](四)本發(fā)明中固體絕緣介質(zhì)采用管式結(jié)構(gòu)(如石英管、陶瓷管)或板式結(jié)構(gòu)(如石英板、陶瓷管板)，該結(jié)構(gòu)的阻擋介質(zhì)，具有制造加工工藝簡便、成本低、強度相對較高的優(yōu)點，并且能夠通過增加介質(zhì)管軸向及徑向尺寸來獲得較大的DBD區(qū)域容積。
[0028](五)本發(fā)明放電過程易于控制。從微觀上看，DBD區(qū)域由許多個放電細(xì)絲組成，但它可以通過改變氣壓、放電電壓、電極形狀、溫度、放電頻率等宏觀易于控制的參數(shù)而得到調(diào)節(jié)，使之為工程服務(wù)。
[0029](六)本發(fā)明工作穩(wěn)定性好，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，成本低，并且由于僅處理部分氣體，所以在處理大流量工業(yè)廢氣時能夠減少氣體的流動阻力。
【附圖說明】
[0030]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0031]圖1是本發(fā)明的筒式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖2是本發(fā)明的板式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖3是本發(fā)明的筒式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)多重環(huán)形布置圖。
[0034]圖4是本發(fā)明的筒式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)環(huán)形矩陣布置圖。
[0035]圖5是本發(fā)明的筒式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)N邊形(如N=4)矩陣布置圖。
[0036]圖6是本發(fā)明的板式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)N邊形(如N=4)矩陣布置圖。
[0037]圖中1.電極棒;2.固體絕緣介質(zhì);3.反應(yīng)器罩殼;4.導(dǎo)線;5.驅(qū)動電源;6.待處理氣體，7電極套筒，8電極板，9板式絕緣介質(zhì)，a混合段，L反應(yīng)段。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0039]如圖1所示，一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括從內(nèi)圈到外圈依次套裝在一起的電極棒1、電極套筒7和反應(yīng)器罩殼3，在所述的電極棒I的外圈包裹有固體絕緣介質(zhì)2，電極棒1、電極套筒7和固體絕緣介質(zhì)2形成一個電極組;且電極棒1、電極套筒7通過導(dǎo)線4與驅(qū)動電源5相連，所述的反應(yīng)器罩殼3與電極套筒7、電極套筒7與電極棒之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，為這個反應(yīng)裝置的反應(yīng)段L，且在電極棒的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段a;所述的待處理氣體6沿電極棒的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，經(jīng)電極套筒阻擋，被按比例分流為兩路，一路進(jìn)入電極棒I與電極套筒7的間隙，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域;另一路進(jìn)入電極套筒7與反應(yīng)器罩殼3的間隙，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。
[0040]如圖2所示，所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括兩個平行設(shè)置的電極板8，兩個電極板之間設(shè)有貼合在其中一個電極板8側(cè)面的板式絕緣介質(zhì)9，兩個電極板8和板式絕緣介質(zhì)9形成了一個電極組;每個電極板均與驅(qū)動電源5相連，在兩個電極板8的外側(cè)套裝有反應(yīng)器罩殼3;所述的反應(yīng)器罩殼與電極板、兩個電極板8之間分別形成供待處理氣體6進(jìn)入的間隙，且在電極板的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段a;所述的待處理氣體沿電極板的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，經(jīng)電極板阻擋，被按比例分流為兩路，一路進(jìn)入兩個電極板8的間隙，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域；另一路進(jìn)入電極板8與反應(yīng)器罩殼3的間隙，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。
[0041]如圖3所示，所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括套裝在一起的電極棒I及多個電極套筒7，位于最內(nèi)圈的電極組包括電極棒、電極套筒和位于電極棒與電極套筒之間設(shè)有固體絕緣介質(zhì)，其余的電極組包括兩個套裝的電極套筒和位于兩個電極套筒之間的固體絕緣介質(zhì)。且每個電極組均與驅(qū)動電源5相連，在最外層的電極套筒7外套裝有反應(yīng)器罩殼3;所述的反應(yīng)器罩殼3與最外層電極套筒7、相鄰兩個電極組之間、以及同一個電極組的兩個電極之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極棒I的底部和反應(yīng)器罩殼3之間形成反應(yīng)器混合段;所述的待處理氣體沿電極棒I的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，經(jīng)電極套筒7阻擋，被按比例分流為多路，一部分進(jìn)入每個電極組中兩個電極之間的間隙，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域;其余部分進(jìn)入電極組之間以及最外層電極套筒與反應(yīng)器罩殼的間隙，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。
[0042]如圖4所示，所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括一個圓柱狀的反應(yīng)器罩殼，在反應(yīng)器罩殼內(nèi)設(shè)有一圈電極棒，在每個電極棒的外圈都包裹有固體絕緣介質(zhì)，在固體絕緣介質(zhì)的外圈套裝有電極套筒，所有的電極棒、電極套筒均與驅(qū)動電源相連;所述的反應(yīng)器罩殼與電極套筒、電極套筒與電極棒之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極棒的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段;所述的待處理氣體沿電極棒的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，經(jīng)電極套筒阻擋，被等流量分流為兩路，一路進(jìn)入電極棒與電極套筒的間隙，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域；另一路進(jìn)入電極套筒與反應(yīng)器罩殼以及電極組之間的間隙，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。
[0043]如圖5所示，所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括一個矩形狀的反應(yīng)器罩殼，在所述的反應(yīng)器罩殼內(nèi)設(shè)有多個橫豎排列的電極棒，在每個電極棒的外圈都包裹有固體絕緣介質(zhì)，在固體絕緣介質(zhì)的外圈套裝有電極套筒，所有的電極棒、電極套筒均與驅(qū)動電源相連;所述的反應(yīng)器罩殼與電極套筒、電極套筒與電極棒之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極棒的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段a;所述的待處理氣體沿電極棒的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，經(jīng)電極套筒阻擋，被按比例分流為多路，一部分進(jìn)入電極棒與電極套筒的間隙，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域;其余部分進(jìn)入電極套筒與反應(yīng)器罩殼以及電極組之間的間隙，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。
[0044]如圖6所示，所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，包括多個平行設(shè)置的電極板8，相鄰的兩個電極板8之間設(shè)有貼合在其中一個電極板側(cè)面的板式絕緣介質(zhì)9且構(gòu)成電極組，每個電極板均與驅(qū)動電源相連，在最外層電極板8的外側(cè)套裝有反應(yīng)器罩殼;所述的反應(yīng)器罩殼與電極板、兩個電極板8之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極板的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段;所述的待處理氣體6沿電極板的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，經(jīng)電極板阻擋，被按比例分流為多路，一部分進(jìn)入電極組本身形成的間隙，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域;另一部分進(jìn)入電極板與反應(yīng)器罩殼，以及電極組之間的間隙，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。
[0045]利用所述的裝置在反應(yīng)器內(nèi)部處理部分氣體，然后將等離子處理后產(chǎn)生的高能態(tài)氣體與未處理的低能態(tài)氣體混合?；旌线^程中，利用等離子處理后的氣體中具有的高能態(tài)粒子與未處理氣體中的分子的碰撞，達(dá)到處理全部氣體的效果，由于減少了 DBD放電處理的氣體流量，從而可以降低DBD放電功率，達(dá)到降低等離子處理氣體成本的目的。
[0046]本發(fā)明反應(yīng)裝置通過電源驅(qū)動，經(jīng)固體絕緣介質(zhì)阻擋，可在電極棒、電極套筒、電極板之間產(chǎn)生穩(wěn)定的DBD區(qū)域。被等離子處理的氣體在反應(yīng)器中的實際流通區(qū)域為相鄰兩電極棒(筒、板)之間的區(qū)域。
[0047]本發(fā)明固體絕緣介質(zhì)采用管式結(jié)構(gòu)(如石英管、陶瓷管)或板式結(jié)構(gòu)(如石英板、陶瓷板)，該結(jié)構(gòu)的阻擋介質(zhì)，具有制造加工工藝簡便、成本低、強度相對較高的優(yōu)點，并且能夠通過改變介質(zhì)軸向長度來調(diào)節(jié)DBD區(qū)域容積，通過改變介質(zhì)厚度來調(diào)節(jié)DBD強度。
[0048]本發(fā)明能夠降低DBD放電功率和放電電壓，可降低處理廢氣成本;能夠按比例處理氣體；能夠分別調(diào)節(jié)DBD區(qū)域通流截面積和氣體總流通截面積；能夠適用于處理大流量氣體;反應(yīng)器結(jié)構(gòu)單元能夠單獨工作也可多組布置工作。
[0049]通過調(diào)節(jié)電極棒I與電極套筒7之間的間隙，可以控制處理氣體的比例，并且控制DBD放電功率和擊穿電壓。
[0050]采用板式電極8和板式絕緣介質(zhì)LDBD反應(yīng)區(qū)域為兩電極板之間的間隙。通過調(diào)節(jié)兩電極板間的距離可以控制處理氣體比例，并且控制DBD放電功率和擊穿電壓。
[0051]在圖3中，多重電極套筒環(huán)形布置，電極套筒與中心的電極棒同軸，相鄰兩個電極套筒間的間隙為DBD區(qū)域。通過調(diào)節(jié)相鄰兩個電極套筒的半徑R，可以控制處理氣體的比例，并且控制DBD放電功率和擊穿電壓。
[0052]在圖4中，多個筒式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)環(huán)形矩陣布置;在圖5中，多個筒式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)多排矩陣布置;在圖6中，多個板式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)多排矩陣布置。通過調(diào)節(jié)相鄰兩個電極之間的間隙和矩陣布置的反應(yīng)器單元數(shù)量，可以控制處理氣體的比例，并且控軸)BD放電功率和擊穿電壓。
[0053]本發(fā)明能夠按照比例調(diào)節(jié)反應(yīng)裝置中低溫等離子處理單元的流通截面積，進(jìn)而調(diào)整等離子處理氣體的比例，從而使得低溫等離子技術(shù)能夠更經(jīng)濟(jì)的處理大流量工業(yè)廢氣。
[0054]本發(fā)明能夠利用反應(yīng)單元處理部分氣體(2%?50%)，降低DBD放電功率，解決了現(xiàn)有技術(shù)中處理大流量工業(yè)廢氣能耗過高，成本過大的問題。
[0055]本發(fā)明是利用反應(yīng)裝置等離子處理部分氣體(如2%?50%)，并將處理后的等離子高能態(tài)氣體與未處理的低能態(tài)氣體混合，利用等離子氣體中所具有的高能態(tài)活性粒子與未處理氣體中的分子碰撞，實現(xiàn)全部氣體的處理效果。解決了現(xiàn)有技術(shù)中等離子處理全部氣體導(dǎo)致較多高能態(tài)氣體發(fā)生副反應(yīng)的問題。
[0056]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于:包括一個反應(yīng)器罩殼，在所述的反應(yīng)器罩殼內(nèi)從內(nèi)圈到外圈依次套裝有至少一個電極組和反應(yīng)器罩殼;位于最內(nèi)圈的電極組包括電極棒、電極套筒和位于電極棒與電極套筒之間的固體絕緣介質(zhì)，其余的電極組包括兩個套裝的電極套筒和位于兩個電極套筒之間的固體絕緣介質(zhì)，所述的電極棒、電極套筒均與驅(qū)動電源相連，所述的反應(yīng)器罩殼與電極套筒、電極套筒與電極棒之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極棒的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段;所述的待處理氣體沿電極棒的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，被按比例分流為多路，一部分進(jìn)入電極組自身形成的間隙內(nèi)，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域;其余部分進(jìn)入相鄰電極組以及電極組與反應(yīng)器罩殼形成的間隙內(nèi)，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。2.如權(quán)利要求1所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于，通過調(diào)節(jié)電極組之間的距離、電極套筒與反應(yīng)器罩殼之間的距離，改變DBD處理氣體的通流截面積大小，調(diào)節(jié)處理氣體的比例。3.如權(quán)利要求1任一所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于:通過調(diào)節(jié)每個電極組中電極棒和電極套筒、電極套筒和電極套筒間的垂直距離，改變DBD擊穿電壓，并調(diào)節(jié)放電功率。4.一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于:包括一個反應(yīng)器罩殼，在所述的反應(yīng)器罩殼內(nèi)設(shè)有多個電極組，每組電極組包括一個電極棒和套裝在電極棒外的外圈的電極套筒，在所述的電極棒與電極套筒形成的間隙中設(shè)置有固體絕緣介質(zhì);所有的電極棒、電極套筒均與驅(qū)動電源相連;所述的反應(yīng)器罩殼與電極套筒、電極套筒與電極棒之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極棒的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段;所述的待處理氣體沿電極棒的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，被按比例分流為多路，一部分進(jìn)入電極棒與電極套筒的間隙，此間隙為該反應(yīng)器無聲放電區(qū)域;其余部分進(jìn)入相鄰電極組以及電極組與反應(yīng)器罩殼形成的間隙內(nèi)，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。5.如權(quán)利要求4所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于:所述的反應(yīng)器罩殼為圓柱狀時，所述的多個多組電極組排列成一圈。6.如權(quán)利要求4所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于:所述的反應(yīng)器罩殼為矩形狀結(jié)構(gòu)時，在所述的矩形反應(yīng)器罩殼內(nèi)設(shè)有多個橫豎排列的電極組。7.如權(quán)利要求5或6所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于:通過調(diào)整電極組的個數(shù)以及排列方式，調(diào)節(jié)反應(yīng)裝置處理氣體的流量的能力。8.一種低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于:包括一個反應(yīng)器罩殼，在所述的反應(yīng)器罩殼內(nèi)至少設(shè)有兩個平行設(shè)置的電極板，相鄰的兩個電極板之間設(shè)有板式絕緣介質(zhì)且構(gòu)成電極組，每個電極板均與驅(qū)動電源相連，在最外層的電極板的外側(cè)套裝有反應(yīng)器罩殼;所述的反應(yīng)器罩殼與電極板、兩個電極板之間分別形成供待處理氣體進(jìn)入的間隙，且在電極板的底部和反應(yīng)器罩殼之間形成反應(yīng)器混合段;所述的待處理氣體沿電極板的軸線方向進(jìn)入反應(yīng)器中，被按比例分流為多路，一部分進(jìn)入電極組自身形成的間隙內(nèi)，此間隙為該反應(yīng)器放電區(qū)域;其余部分進(jìn)入相鄰電極組以及電極組與反應(yīng)器罩殼形成的間隙內(nèi)，此間隙為未處理氣體區(qū)域;被處理后的氣體在反應(yīng)器混合段與未處理的氣體混合。9.如權(quán)利要求8所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于，通過調(diào)節(jié)相鄰電極組之間的間隙、電極組與反應(yīng)器罩殼之間的距離以及電極組的數(shù)量，改變DBD處理氣體的通流截面積大小，調(diào)節(jié)處理氣體的比例。10.如權(quán)利要求8所述的低能耗低溫等離子氣體反應(yīng)裝置，其特征在于，通過調(diào)節(jié)每個電極組中電極板的垂直距離，改變DBD擊穿電壓，并調(diào)節(jié)放電功率。
【文檔編號】B01D53/32GK105903321SQ201610410506
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】欒濤, 高巖, 亓振燁
【申請人】山東大學(xué)