專利名稱：用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有害氣體凈化器，尤其是一種用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
眾所周知，汽車尾氣已成為城市空氣污染的主要來(lái)源，為此，世界各國(guó)均對(duì)車輛尾氣的排放作了嚴(yán)格規(guī)定，因此，如何能夠使機(jī)動(dòng)車尾氣達(dá)標(biāo)排放是目前的研究熱點(diǎn)。汽車排放尾氣在所難免，最好的辦法就是在尾氣排入大氣之前對(duì)其做相應(yīng)的處理，減少有害成份，最大限度地保護(hù)環(huán)境。目前對(duì)于汽車尾氣處理的主要手段是利用催化劑對(duì)排出的尾氣進(jìn)行處理，使之達(dá)標(biāo)排放。汽車上采用的催化器主要為三元催化轉(zhuǎn)化器，摩托車上使用的主要為氧化型催化轉(zhuǎn)化器，它們均存在如下缺點(diǎn)(1)冷啟動(dòng)性能差，因?yàn)樵诎l(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)階段時(shí)的催化劑還未達(dá)到起燃溫度，不能有效地凈化尾氣；(2)轉(zhuǎn)化效果受過(guò)量空氣系數(shù)(燃燒1kg燃料所實(shí)際供給的空氣質(zhì)量/完全燃燒1kg燃料所需的理論空氣質(zhì)量)影響大，催化劑只有在很窄的窗口運(yùn)行時(shí)(即過(guò)量空氣系數(shù)在1附件)才能夠同時(shí)有效的催化凈化尾氣，混合氣過(guò)稀或過(guò)濃都不利于尾氣的凈化。這也正是我們所常見(jiàn)的汽車發(fā)動(dòng)時(shí)尾氣較大、刺激性氣味較重、排放不達(dá)標(biāo)的主要原因，對(duì)此，現(xiàn)有的催化器類尾氣處理裝置均無(wú)法加以解決，因此，解決車輛冷啟動(dòng)階段的尾氣超標(biāo)問(wèn)題和擴(kuò)大催化劑催化凈化操作窗口是解決尾氣污染保護(hù)環(huán)境的當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用低溫等離子體凈化與催化劑凈化之間的協(xié)同凈化功能，利用低溫等離子體產(chǎn)生的高能活性物質(zhì)提高催化劑的反應(yīng)活性，降低催化劑的起燃溫度，拓寬催化劑的操作窗口，提高轉(zhuǎn)化率的原理而設(shè)計(jì)的一種用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，包括殼體、蜂窩載體催化劑、低溫等離子體發(fā)生裝置，其特征是蜂窩載體催化劑安裝在殼體的出氣端中，低溫等離子體發(fā)生裝置主要由脈沖發(fā)生器和放電組件組成，其中放電組件安裝在殼體的進(jìn)氣端中，脈沖發(fā)生器的正極與正極桿相連，脈沖發(fā)生器的負(fù)極與放電組件中的放電負(fù)極相連，正極桿與放電組件中的放電桿相連。
本發(fā)明還采取了以下技術(shù)措施所述的蜂窩載體催化劑或?yàn)樘沾煞涓C載體催化劑、或?yàn)榻饘俜涓C載體催化劑，其蜂窩狀通孔的軸線與殼體的軸線同向。
所述的放電組件主要由放電桿、放電桿支撐環(huán)、絕緣管、放電負(fù)極組成，放電桿上涂覆有催化劑，絕緣管安裝在殼體內(nèi)腔中，放電負(fù)極安裝在殼體內(nèi)腔壁與絕緣管外壁之間，放電桿支撐環(huán)安裝在絕緣管中，放電桿的二端支承在各自的放電桿支撐環(huán)上，放電桿伸出絕緣管外的一端與脈沖發(fā)生器的正極相連，放電負(fù)極與脈沖發(fā)生器的負(fù)極相連。
所述的放電桿伸出絕緣管外的一端上安裝有彈簧片，彈簧片與正極桿的一端相接觸，正極桿嵌套在絕緣柱中，絕緣柱穿過(guò)殼體壁并固定在殼體壁上，正極桿的另一端與脈沖發(fā)生器的正極相連。
所述的絕緣柱為陶瓷絕緣柱。
所述的放電負(fù)極由箔狀金屬外層、內(nèi)層和位于箔狀金屬外層、內(nèi)層之間的波紋狀金屬網(wǎng)組成。箔狀金屬外層與殼體的內(nèi)壁相接觸，箔狀金屬內(nèi)層與絕緣管的外側(cè)相接觸。
所述的箔狀金屬外層、內(nèi)層為銅箔內(nèi)層、銅箔外層。
所述的絕緣管為石英管，放電桿支撐環(huán)為石英環(huán)。
所述的脈沖發(fā)生器的負(fù)極與負(fù)極桿的一端相連，負(fù)極桿的另一端固定在殼體的外表面上，放電負(fù)極通過(guò)殼體與負(fù)極桿相連。。
所述的殼體為不銹鋼殼體，放電桿為涂覆有催化劑的不銹鋼放電桿。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明充分發(fā)揮了低溫等離子體凈化與催化劑凈化之間的協(xié)同凈化功能，通過(guò)將兩者有機(jī)的結(jié)合，利用低溫等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的高能活性物質(zhì)提高催化劑的反應(yīng)活性，降低了催化劑的起燃溫度，拓寬了催化劑的操作窗口，提高了轉(zhuǎn)化率。整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器可廣泛用于機(jī)動(dòng)車尾氣凈化、煙氣凈化、有機(jī)廢氣凈化等方面領(lǐng)域，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的放電負(fù)極的結(jié)構(gòu)及安裝位置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
如圖1、2所示。
一種用于汽車尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，包括不銹鋼殼體1、金屬蜂窩載體催化劑2、低溫等離子體發(fā)生裝置，金屬蜂窩催化劑2安裝在不銹鋼殼體1的出氣端B中，低溫等離子體發(fā)生裝置主要由自制的脈沖發(fā)生器3(放電電壓12kV，放電頻率20kHz，功率30W)和安裝在不銹鋼殼體1的進(jìn)氣端A中的放電組件組成，放電組件主要由不銹鋼放電桿4、放電桿石英支撐環(huán)5、6、石英絕緣管7、放電負(fù)極8組成，不銹鋼放電桿4上涂覆有催化劑；石英絕緣管7安裝在不銹鋼殼體1的內(nèi)腔中，放電負(fù)極8安裝在殼體1的內(nèi)腔壁與石英絕緣管7的外壁之間，放電桿石英支撐環(huán)5、6安裝在石英絕緣管7的二端中，不銹鋼放電桿4的二端支承在各自的放電桿石英支撐環(huán)5、6上，不銹鋼放電桿4伸出石英絕緣管7外的一端上安裝有彈簧片9，彈簧片9與正極桿10的一端相接觸，彈簧片9焊接在不銹鋼放電桿4上；正極桿10通過(guò)壓緊彈簧片9，從而將線路接通，這樣做優(yōu)點(diǎn)在于二者之間是柔性連接，可避免振動(dòng)或擠壓造成的線路不暢通；此外正極桿10嵌套在陶瓷絕緣柱11中，陶瓷絕緣柱11穿過(guò)殼體1的殼壁并固定在殼壁上，正極桿10的另一端與脈沖發(fā)生器3的正極相連，脈沖發(fā)生器3的負(fù)極與負(fù)極桿12相連，負(fù)極桿12固定在不銹鋼殼體1的外表面上。
具體實(shí)施時(shí)金屬蜂窩載體催化劑2還可用陶瓷蜂窩載體催化劑代替，不論是金屬蜂窩載體催化劑1還是陶瓷蜂窩載體催化劑，其蜂窩狀通孔的軸線與殼體1的軸線同向(平行)，若采用金屬蜂窩載體催化劑則可將其焊接在不銹鋼殼體1出氣端內(nèi)部并與石英絕緣管7的一端相接抵，若采用陶瓷蜂窩載體催化劑則可通過(guò)膨脹襯墊將其固定在不銹鋼殼體1的出氣端內(nèi)部并與石英絕緣管7的一端相接抵。
本實(shí)施例的放電負(fù)極8由銅箔外層13、內(nèi)層14和位于銅箔外層、內(nèi)層13、14之間的波紋狀金屬網(wǎng)15組成。銅箔外層13與不銹鋼殼體1的內(nèi)壁相接觸，銅箔內(nèi)層14與石英絕緣管7的外側(cè)相接觸。更進(jìn)一步地說(shuō)是銅箔外層13的外表面與不銹鋼殼體1的內(nèi)壁相接觸，銅箔內(nèi)層14的內(nèi)表面與石英絕緣管7的外側(cè)相接觸，而波紋狀金屬網(wǎng)15分別與銅箔外層13的內(nèi)表面及銅箔內(nèi)層14的外表面相接觸。
本實(shí)施例所使用的催化劑可為尾氣處理用常規(guī)催化劑。
本發(fā)明的工作過(guò)程為汽車啟動(dòng)時(shí)，脈沖發(fā)生器3即開(kāi)始工作，在低溫等離子體發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生大量的自由基和準(zhǔn)分子，如OH、O、NO等，它們的化學(xué)性質(zhì)非?；钴S，很容易和尾氣中的污染組分如CO、HC及NOx發(fā)生反應(yīng)，使催化劑迅速起燃，從而達(dá)到降低催化劑起燃溫度的目的，同時(shí)由于低溫等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的自由基能促進(jìn)催化劑的催化反應(yīng)過(guò)程，降低了單純依靠催化劑的催化反應(yīng)條件要求，擴(kuò)大了催化劑的操作窗口，可顯著提高尾氣催化凈化的效果。該裝置不僅可用來(lái)處理機(jī)動(dòng)車尾氣，還可處理煙氣和其它有機(jī)廢氣，具有優(yōu)越的環(huán)保性能，凈化效率高、能耗低、無(wú)二次污染。
權(quán)利要求
1.一種用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，包括殼體、蜂窩載體催化劑、低溫等離子體發(fā)生裝置，其特征是蜂窩狀催化劑安裝在殼體的出氣端中，低溫等離子體發(fā)生裝置主要由脈沖發(fā)生器和放電組件組成，其中放電組件安裝在殼體的進(jìn)氣端中，脈沖發(fā)生器的正極與正極桿相連，脈沖發(fā)生器的負(fù)極與放電組件中的放電負(fù)極相連，正極桿與放電組件中的放電桿相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，其特征是所述的蜂窩載體催化劑或?yàn)樘沾煞涓C載體催化劑、或?yàn)榻饘俜涓C載體催化劑，其蜂窩狀通孔的軸線與殼體的軸線同向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，其特征是所述的放電組件主要由放電桿、放電桿支撐環(huán)、絕緣管、放電負(fù)極組成，放電桿上涂覆有催化劑，絕緣管安裝在殼體內(nèi)腔中，放電負(fù)極安裝在殼體內(nèi)腔壁與絕緣管外壁之間，放電桿支撐環(huán)安裝在絕緣管中，放電桿的二端支承在各自的放電桿支撐環(huán)上，放電桿伸出絕緣管外的一端與脈沖發(fā)生器的正極相連，放電負(fù)極與脈沖發(fā)生器的負(fù)極相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，其特征是放電桿伸出絕緣管外的一端上安裝有彈簧片，彈簧片與正極桿的一端相接觸，正極桿嵌套在絕緣柱中，絕緣柱穿過(guò)殼體壁并固定在殼體壁上，正極桿的另一端與脈沖發(fā)生器的正極相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，其特征是所述的絕緣柱為陶瓷絕緣柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，其特征是所述的放電負(fù)極由箔狀金屬外層、內(nèi)層和位于箔狀金屬外層、內(nèi)層之間的波紋狀金屬網(wǎng)組成，箔狀金屬外層與殼體的內(nèi)壁相接觸，箔狀金屬內(nèi)層與絕緣管的外側(cè)相接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，其特征是所述的箔狀金屬外層、內(nèi)層為銅箔內(nèi)層、銅箔外層。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，其特征是所述的絕緣管為石英管，放電桿支撐環(huán)為石英環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，其特征是脈沖發(fā)生器的負(fù)極與負(fù)極桿相連，負(fù)極桿固定在殼體的外表面上，放電負(fù)極通過(guò)殼體與負(fù)極桿相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，其特征是所述的殼體為不銹鋼殼體，放電桿為不銹鋼放電桿。
全文摘要
本發(fā)明利用低溫等離子體凈化與催化劑凈化之間的協(xié)同凈化功能，利用低溫等離子體產(chǎn)生的高能活性物質(zhì)提高催化劑的反應(yīng)活性，降低催化劑的起燃溫度，拓寬催化劑的操作窗口，提高轉(zhuǎn)化率的原理設(shè)計(jì)了一種用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器，包括殼體、蜂窩載體催化劑、低溫等離子體發(fā)生裝置，其特征是蜂窩載體催化劑安裝在殼體的出氣端中，低溫等離子體發(fā)生裝置主要由脈沖發(fā)生器和放電組件組成，其中放電組件安裝在殼體的進(jìn)氣端中，脈沖發(fā)生器的正極與正極桿相連，脈沖發(fā)生器的負(fù)極與負(fù)極桿相連。
文檔編號(hào)F01N3/28GK1648425SQ20041006541
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者陳澤智, 周玉香, 龔惠娟, 劉濤, 唐秋萍, 侯愛(ài)東, 呂偉明, 李洋, 王伯昉 申請(qǐng)人:南京大學(xué)