大氣壓等離子體放電處理廢氣裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及放電裝置，尤其是涉及可應(yīng)用于大氣條件下消除一氧化氮，二氧化三氮，金屬汞等有毒成分，增加氣體內(nèi)的含氧自由基含量的一種大氣壓等離子體放電處理廢氣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氮的氧化物，金屬汞是影響空氣質(zhì)量的重要污染物，主要由石化燃料的燃燒、汽缸內(nèi)電火花放電以及煤炭高溫燃燒等條件下反應(yīng)生成，去除的方法通常有高能電子氧化法、固相吸收再生法、煙氣循環(huán)流化床、有機(jī)鈣脫硫脫硝技術(shù)等。然而在處理過程中不可避免地存在缺點(diǎn)，如能耗高、引進(jìn)新的雜質(zhì)、對(duì)原有廠房改造工程量大等缺點(diǎn)。大氣壓等離子體處理裝置簡(jiǎn)單、能耗低，易于在原有廠房基礎(chǔ)上改造，凈化徹底、無二次污染、可常溫常壓下進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)使其在工業(yè)化生產(chǎn)及日常生活中具有廣泛的應(yīng)用前景。盡管大氣低溫等離子體用處很廣泛，但是以一定頻率振動(dòng)的動(dòng)態(tài)高壓電極放電并結(jié)合內(nèi)外地電極循環(huán)處理一氧化氮等氣體的方式并未出現(xiàn)。為了內(nèi)外電極同時(shí)均勾放電將內(nèi)電極和外電極各并聯(lián)一個(gè)可變電容，根據(jù)不同的放電氣體，調(diào)節(jié)電容實(shí)現(xiàn)均勻放電。放電過程屬于低溫大氣等離子體領(lǐng)域，對(duì)排放氣體管道內(nèi)的溫度基本沒有影響。此外，放電過程中除了消除Ν0、Ν0χ及金屬汞的同時(shí)，還可以提高二氧化硫的去除率并消除排放氣體內(nèi)的異味和細(xì)菌，利于環(huán)境保護(hù)業(yè)的良好發(fā)展。
[0003]該裝置產(chǎn)生的等離子體屬于非熱平衡等離子體，盡管電子溫度很高(10000度以上)，但是離子溫度遠(yuǎn)低于電子溫度，使得氣體溫度趨于常溫，非熱平衡等離子體已經(jīng)廣泛用于鍍膜、表面處理、生物凈化、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
[0004]放電的各種裝置請(qǐng)見Anthony R Martin et al.“Modell ing of non-thermalplasma aftertreatment of exhaust gas streams^ J.Phys.D:App1.Phys.37, 42 -49 (2004)，和 Wei Tian et al.“Atmospheric pressure dielectric barrier dischargesinteracting with liquid covered tissue，，J.Phys.D:Appl.Phys.47，165201 (2014)以上放電主要以盡管以介質(zhì)阻擋放電為主，去除率低，而且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，限制了其應(yīng)用前景。
[0005]傳統(tǒng)的管形狀放電除去氮氧化物參考文獻(xiàn):Moo Been Chang et al.“Gas-PhaseRemoval of NO from Gas Streams via Dielectric Barrier Discharges，，Environ.Sc1.Technol.1992:26,777-781。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供針對(duì)現(xiàn)有的等離子體放電裝置存在的上述不足，提供具有耗能低、NOx*除率高、無二次污染等效果，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、易維護(hù)、適合在燃料高溫燃燒領(lǐng)域應(yīng)用的一種大氣壓等離子體放電處理廢氣裝置。
[0007]本實(shí)用新型設(shè)有交流電源、內(nèi)電極、高壓電極、外電極、支撐柱、可變電容、氣流擋板、高壓電極通孔、振動(dòng)裝置、懸掛裝置；
[0008]支撐柱置于煙道底部中間，用于支撐內(nèi)電極，內(nèi)電極設(shè)于外電極的上方，外電極、高壓電極和內(nèi)電極處于同一軸線上，高壓電極套在內(nèi)電極外部，內(nèi)電極與高壓電極之間留有間隙，可變電容設(shè)在內(nèi)電極與地之間，高壓電極上端與振動(dòng)裝置相連接，振動(dòng)裝置一端與高壓電極引線相連接，振動(dòng)裝置另一端與懸掛裝置相連接，懸掛裝置固定在煙道壁上；外電極位于煙道底部并懸掛在煙道內(nèi)壁上，外電極的位置高于支撐柱且略低于高壓電極，外電極引線與地電極間由可變電容連接；氣流擋板將高壓電極和外電極處理后的氣體通過高壓電極通孔引入到高壓電極與內(nèi)電極的間隙，從而使氣體在上升過程能夠再次處理；交流電源與高壓電極電連接；
[0009]所述外電極由絕緣材料、金屬棒、導(dǎo)線、外電極引線組成，金屬棒內(nèi)嵌于絕緣材料中，金屬棒由導(dǎo)線相連后，用外電極引線引出與可變電容相連；
[0010]所述高壓電極由高壓電極引線、絕緣材料、導(dǎo)線、金屬棒組成，金屬棒內(nèi)嵌于絕緣材料中，金屬棒由導(dǎo)線相連后，用外電極引線引出與可變電容相連，高壓電極通孔位于高壓電極中間位置，高壓電極通孔用于將第一次處理后的氣體引入內(nèi)電極與高壓電極間進(jìn)行處理。
[0011]所述交流電源的電壓峰值調(diào)節(jié)范圍可為O?30kV，頻率調(diào)節(jié)范圍可為I?150kHz ο
[0012]所述外電極的材料可采用陶瓷、剛玉、石英、聚四氟乙烯等中的一種，外電極的外直徑可為7.5?12.5mm,外電極的內(nèi)直徑可為1.5?2.5mm ;所述金屬棒可采用媽棒等膨脹系數(shù)小耐高溫的金屬棒，金屬棒可采用3?4根，每根金屬棒的內(nèi)徑可為I?2mm，長(zhǎng)度可為500?1000mm，相鄰金屬棒的間距可為2mm。
[0013]所述高壓電極的長(zhǎng)度可為1200?2200mm，其引出導(dǎo)線位于電極的頂部，與交流電源的高壓端相連，且在中心位置開兩個(gè)200mm的高壓電極通孔。
[0014]所述振動(dòng)裝置可采用滑塊振動(dòng)或電磁振動(dòng)，所述振動(dòng)的頻率可為0.1?1kHz，振動(dòng)的幅度可為0.2mm。
[0015]所述內(nèi)電極的長(zhǎng)度可為500?1000mm，內(nèi)電極的引出導(dǎo)線位于內(nèi)電極的頂部并與地相連。
[0016]所述支撐柱的材料可采用陶瓷、剛玉、石英、聚四氟乙烯等中的一種，支撐柱用于支撐內(nèi)電極，并使得內(nèi)電極和高壓電極處于與煙道的同一軸線上。
[0017]所述可變電容可設(shè)2個(gè)，其中與內(nèi)電極串聯(lián)的可變電容可采用10yF?lmF，與外電極串聯(lián)的可變電容可采用500 yF?2mF。
[0018]所述氣流擋板的材料可采用陶瓷纖維布、石棉，特氟龍，聚四氟乙烯等絕緣耐高溫具有彈性的材料，氣流擋板的一端固定在高壓電極通孔上方，以保證在高壓電極震動(dòng)過程中不會(huì)脫落，而且可以防止氣體從上漏出，氣流擋板的另一端套在外電極的外側(cè)，以防止經(jīng)過外電極與高壓電極處理后的氣體泄露。
[0019]所述高壓電極可采用圓筒狀內(nèi)有金屬棒的絕緣部件，整個(gè)高壓電極懸掛在振動(dòng)系統(tǒng)下，且與交流電源的高壓電極相連接。外電極分別在套在高壓電極的外層和內(nèi)層，均固定不動(dòng)，串聯(lián)電容后與地相連接，經(jīng)過除塵后煙氣首先從外電極與高壓電極間進(jìn)入經(jīng)過放電處理后，再穿過高壓電極，經(jīng)高壓電極與內(nèi)電極間隙再次放電處理后上升，進(jìn)入吸收池后排放。其中外電極懸掛在煙道內(nèi)壁，內(nèi)電極置于支撐架上方，氣流擋板固定在內(nèi)電極上，防止氣體外溢并引導(dǎo)氣體進(jìn)入高壓電極。整個(gè)裝置置于煙道內(nèi)，氣體從下方進(jìn)入后通過放電產(chǎn)生活性氧自由基與NO，NOx及金屬汞生成NO 2和氧化汞被吸收池吸收。
[0020]當(dāng)煙氣從外電極和高壓電極間進(jìn)入放電區(qū)域時(shí)(第一放電區(qū))，在高壓電極和外電極間2?30kV的電壓作用下，而隨著高壓電極的振動(dòng)，煙氣被擊穿后產(chǎn)生大量的含氧自由基，其能夠與NO，NOx及金屬汞生成NO2和氧化汞，由于煙氣流量較大，剩余NO，NO x及金屬汞將在高壓電極與內(nèi)電極間參與反應(yīng)(第二放電區(qū))。針對(duì)高溫燃燒程度的不同，煙氣中含氧量也有較大差別，分別在外電極，內(nèi)電極與地電極間串聯(lián)一個(gè)可變電容，進(jìn)行調(diào)配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)均勻放電。該方法處理效率高，處理時(shí)不需要添加任何其他化學(xué)物質(zhì)，而且處理過程中不會(huì)產(chǎn)生新的有毒有害物質(zhì)。此外，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、安裝和拆卸方便。
[0021]本實(shí)用新型在傳統(tǒng)的管形狀放電除去氮氧化物的基礎(chǔ)上(參考文獻(xiàn):Moo BeenChang et al.“Gas-Phase Removal of NO from Gas Streams via Dielectric BarrierDischarges” Environ.Sc1.Technol.1992，26，777-781)將原有的內(nèi)電極改為振動(dòng)式內(nèi)電極，在放電過程中由于振動(dòng)將放電絲拉長(zhǎng)，從而產(chǎn)生了更多的含氧自由基，此外較長(zhǎng)的放電絲能夠有效增加氮的氧化物與含氧自由基的碰撞幾率，也有利于去除。當(dāng)氣體流量較大(500m3以上)時(shí)，本實(shí)用新型還在振動(dòng)電極的內(nèi)部套裝一個(gè)地電極，氣體經(jīng)初次放電處理后從振動(dòng)電極流入，經(jīng)過振動(dòng)電極與地電極時(shí)放電產(chǎn)生更多的含氧自由基，從而進(jìn)一步去除NOx，處理后的氣體上升進(jìn)入吸收池，進(jìn)一步去除NOjP SO 2。盡管兩個(gè)區(qū)域基本結(jié)構(gòu)相似，放電時(shí)由于放電區(qū)域的直徑不同，其等效電容也有較大差異，因此須在地電極和外電極上分別與地之間串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電容，從而確保放電區(qū)域同時(shí)放電。此外，當(dāng)燃料沒有充分燃燒時(shí)，氧氣含量較高時(shí)，也可調(diào)節(jié)電容的匹配模式，實(shí)現(xiàn)均勻放電。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的外電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓電極結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參見圖1?3，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有交流電源1、內(nèi)電極2、高壓電極3、外電極4、支撐柱5、可變電容6、氣流擋板7、高壓電極通孔8、振動(dòng)裝置9、懸掛裝置10。
[0026]支撐柱5置于煙道底部