專利名稱：低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種工業(yè)廢氣處理裝置，具體的說是低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)工業(yè)化程度的不斷提高，由工業(yè)廢氣造成的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。尋求一種切實(shí)可行又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方法來降解有機(jī)污物以及H2S、CS2、SO2、碳?xì)浠衔?、氟里昂、哈龍等物質(zhì)是一項(xiàng)很有意義的工作。在已有的方法中焚燒處理這類物質(zhì)不太合適，因?yàn)榉锇?，哈龍，多環(huán)芳烴等物質(zhì)具有很高的耐熱穩(wěn)定性。使用焚燒法必須將整個(gè)體系的溫度加熱到很高才能破壞它們，這樣造成能源的浪費(fèi)，又會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的二次污染，且有腐蝕問題，催化燃燒法對(duì)氟里昂，哈龍是不合適的，雖對(duì)有機(jī)污染有效，但是對(duì)大流量，高流速廢氣的治理，仍存在氣阻大，效率低等問題，而且，硫，磷，鹵素等易使催化劑中毒，從而使催化劑壽命縮短性能降低。吸附一解吸方法也存在吸附容量，氣阻，普適性等問題。
經(jīng)研究表明，等離子體中存在大量活性粒子，這些粒子可以破壞污染氣體中的難降解物質(zhì)。如何利用等離子體來處理環(huán)境中的有毒及難解物質(zhì)是近年來研究的熱點(diǎn)，已經(jīng)有人做了不少工作。例如，Clements J.S等人用脈沖電暈放電產(chǎn)生常壓等離子體對(duì)降解NO、SO2進(jìn)行研究，他們?cè)谟?.6％H2O存在的條件下，起始濃度為1000ppm的SO2在放電5.2S后90％被去除，Li Jing等人用介質(zhì)隔阻放電(即簡稱DBD)技術(shù)產(chǎn)生非平衡等離子體處理模擬煙道廢氣，他們得出去除每千克SO2需耗電75 KWh。Chang M.B等人用DBD放電的方法降解了甲醛等易揮發(fā)性有機(jī)物，他們得出HCHO的起始濃度為100ppm在19KV的電壓下可獲得97％的解離率。也有人用同樣方法降解了HCHO和苯酚。我國也有在這方面進(jìn)行過不少研究。但是目前的這些研究工作均未達(dá)到工業(yè)實(shí)用化階段，其主要問題如下①大多數(shù)研究工作要在低壓下進(jìn)行，不能在大氣(常溫常壓)中進(jìn)行；②不能產(chǎn)生高功率大體積等離子區(qū)域，無實(shí)用價(jià)值；③不能在高速流動(dòng)態(tài)進(jìn)行，也就不能用于實(shí)際的體系；④沒有高效的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能量利用率低，缺乏經(jīng)濟(jì)價(jià)值；⑤反應(yīng)器制作復(fù)雜，難于維護(hù)；⑥難于承受高溫的廢氣處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能在大氣常壓下處理流動(dòng)狀態(tài)廢氣的高功率低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，包括低溫等離子體放電板、電源、外殼中框、上接口、下接口，上接口與下接口分別位于外殼中框的下上端，下接口接有進(jìn)氣管，上接口接有排氣管，低溫等離子體放電板至少設(shè)有一塊，且位于外殼中框內(nèi)，每塊低溫等離子體放電板由金屬電極與介質(zhì)板組成，金屬電極至少設(shè)有一對(duì)，成對(duì)的對(duì)稱的均勻分布在介質(zhì)板的兩面，并與電源相連。
本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其中所述低溫等離子體放電板設(shè)有1～1000塊，平行排列于外殼中框內(nèi)。
前述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其中所述金屬電極設(shè)有1～1000對(duì)，介質(zhì)板每面的金屬電極相互連接在一起。
前述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其中所述兩金屬電極和介質(zhì)板表面之間的距離為0.1～15毫米。
前述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其中所述兩金屬電極和介質(zhì)板表面之間的距離小于等于3毫米。
前述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其中所述金屬電極為不銹鋼、鎳或鎳鉻合金的絲、棒或板，介質(zhì)板為石英板、陶瓷板或其它絕緣材料板。
前述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其中所述上接口與下接口為喇叭狀，喇叭狀大口分別與外殼中框兩側(cè)固定連接，喇叭狀小口分別接有進(jìn)氣管和排氣管，(進(jìn)氣)下接口中部設(shè)置了兩塊氣流勻流板。
前述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其中所述電源為差分輸出高壓電源，電源的兩高壓輸出端分別與各介質(zhì)板兩面的金屬電極相連，電源的兩輸出端對(duì)地電壓大小近似相等，幅度誤差小于±50％，相位差為135度～225度。
前述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其中所述電源為單端輸出高壓電源，電源的高壓輸出端和各介質(zhì)板一面的金屬電極相連接，電源的低壓端和各介質(zhì)板另一面的金屬電極相連接并接地。
前述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其中所述電源為各種頻率的正弦交流波形、方波、調(diào)制波形或具有重復(fù)頻率的脈沖波形及這些波形的任意組合，電壓范圍為2KV～40KV。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為本發(fā)明的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置可以在-30℃～+300℃的常壓下處理廢氣，可以在廢氣流速達(dá)15米/秒的狀態(tài)下工作。由于是大體積等離子體區(qū)域，可以高速大流量處理廢氣。一個(gè)單元反應(yīng)器，每小時(shí)可處理100m3～2000m3以上的廢氣。能源利用率高，約為4W/m3.h左右。處理廢氣范圍廣，不但適用于H2S、CS2等廢氣的處理，還可用于烴類、SO2、芳香烴類、多環(huán)芳香烴、氟里昂、哈龍等廢氣的處理。另外，還可與催化劑協(xié)同，降解其它有機(jī)污染物。在結(jié)構(gòu)上本裝置由于采用了線板結(jié)構(gòu)單元，安裝和維護(hù)簡單。因此，本裝置已達(dá)到等離子體處理廢氣的工業(yè)實(shí)用化要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為一塊低溫等離子體放電板的側(cè)面圖。
圖3為圖2的正面圖。
圖4為本發(fā)明的各金屬電極和差分高壓電源的連接示意圖。
圖5為本發(fā)明的各金屬電極和單端輸出高壓電源的連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一本發(fā)明為一種低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，本發(fā)明的低溫等離子體廢氣處理裝置采用了線板結(jié)構(gòu)，由低溫等離子體放電板4，電源及相應(yīng)的外殼中框1、上接口2和下接口3等組成。其中低溫等離子體放電板4數(shù)量為1～1000塊，平行排列于外殼中框1內(nèi)。從理論上說，外殼中框1內(nèi)可以平行排列更多低溫等離子體放電板4。上接口2和下接口3為喇叭狀，喇叭狀大口分別與外殼中框1兩側(cè)固定連接，喇叭狀小口分別與進(jìn)氣管和排氣管連接，下接口3的喇叭狀小口接進(jìn)氣管，上接口2的喇叭狀小口接出氣管。低溫等離子體放電板4的排列從橫截面看為均勻排列。在下接口3的喇叭狀的中部設(shè)置了兩塊氣流勻流板5和6，可以使輸入的氣流能均勻的通過平行排列的各低溫等離子體放電板4。
本實(shí)施例的低溫等離子體放電板4的單板結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。圖2是低溫等離子體放電板4的橫截面圖，圖3是低溫等離子體放電板4的正面圖。金屬電極7、8為成對(duì)的對(duì)稱的均勻分布在介質(zhì)板9的兩面，數(shù)量為1～1000對(duì)，從理論上說可以任意多對(duì)金屬電極。介質(zhì)板9每面的金屬電極相互連接在一起。金屬電極7、8的形狀可以是絲、棒，也可以為板。介質(zhì)板9一般采用石英或陶瓷等絕緣材料制作而成，板厚0.5～6mm。金屬電極7、8材料可采用不銹鋼、鎳或鎳鉻合金等金屬絲、棒或板。金屬電極7、8和介質(zhì)板表面之間的距離為0.1～15mm。圖4為各金屬電極和差分高壓電源的連接示意圖，差分輸出高壓電源10的兩高壓輸出端分別與金屬電極7、金屬電極8相連。介質(zhì)板9的表面到兩金屬電極7、8之間的間隙11為放電區(qū)域，開啟差分輸出高壓電源10，調(diào)節(jié)輸出電壓至間隙放電，即可產(chǎn)生放電低溫等離子體。
如果金屬電極7、8到介質(zhì)板9表面的距離比較小，一般小于3mm，也可以采用圖5的單端輸出高壓電源激勵(lì)的方式，單端輸出高壓電源12的高壓輸出端和各介質(zhì)板9一面的金屬電極7相連接，單端輸出高壓電源12的低壓端和各介質(zhì)板9另一面的金屬電極8相連接并接地。介質(zhì)板9的表面到兩金屬電極7、8之間的間隙11為放電區(qū)域，開啟差分輸出高壓電源10，調(diào)節(jié)輸出電壓至間隙放電，即可產(chǎn)生放電低溫等離子體。
本發(fā)明在低溫等離子體放電板4的兩金屬電極7、8上施加的高壓電源可以為各種頻率的正弦交流波形、方波或具有重復(fù)頻率的脈沖波形及這些波形的任意組合，電壓在2KV～40KV范圍。高壓電源兩輸出端對(duì)地電壓大小近似相等，幅度誤差小于±50％，相位差接近180度(135°～225°)。
本發(fā)明的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置工作原理如下本發(fā)明采用的是一種高氣壓的非平衡放電，這種放電產(chǎn)生于兩個(gè)金屬電極7、8之間，在兩個(gè)金屬電極7、8的中間任何位置設(shè)置一塊介質(zhì)板9。當(dāng)接上差分輸出高壓電源10后，高電壓加在兩金屬電極7和8上，兩金屬電極7、8之間的氣體在高電壓交變電場作用下放電而產(chǎn)生低溫等離子體，在低溫等離子體區(qū)域，存在大量平均能量在5～15ev的電子，電子轟擊H2S、CS2等，使H2S或CS2等轉(zhuǎn)變成各種活性粒子，如H-、S、HS+等，而H-與空氣中O2結(jié)合成H2O，HS+與O2也可產(chǎn)生H2O和S或SO2等等，達(dá)到了去除H2S、CS2的效果。又如，電子轟擊CF2ClBr后，產(chǎn)生CF2、CL、Br、CF2ClBr+、CF2Cl+等活性粒子，這些粒子與空氣中O2作用，產(chǎn)生COF2、Br2、Cl2等氣體，達(dá)到去除CF2CLBr的效果。
本發(fā)明還可以有其它實(shí)施方式，凡采用同等替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，包括低溫等離子體放電板、電源、外殼中框、上接口、下接口，上接口與下接口分別位于外殼中框的下上端，下接口接有進(jìn)氣管，上接口接有排氣管，低溫等離子體放電板至少設(shè)有一塊，且位于外殼中框內(nèi)，其特征在于所述每塊低溫等離子體放電板由金屬電極與介質(zhì)板組成，所述金屬電極至少設(shè)有一對(duì)，成對(duì)的對(duì)稱的均勻分布在介質(zhì)板的兩面，并與電源相連。
2.如權(quán)利要求1所述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其特征在于所述低溫等離子體放電板設(shè)有1～1000塊，平行排列于外殼中框內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其特征在于所述金屬電極設(shè)有1～1000對(duì)，介質(zhì)板每面的金屬電極相互連接在一起。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其特征在于所述兩金屬電極和介質(zhì)板表面之間的距離為0.1～15毫米。
5.如權(quán)利要求4所述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其特征在于所述兩金屬電極和介質(zhì)板表面之間的距離小于等于3毫米。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其特征在于所述金屬電極為不銹鋼、鎳或鎳鉻合金的絲、棒或板，所述介質(zhì)板為石英板、陶瓷板或其它絕緣材料板。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其特征在于所述上接口與下接口為喇叭狀，喇叭狀大口分別與外殼中框兩側(cè)固定連接，喇叭狀小口分別接有進(jìn)氣管和排氣管，下接口中部設(shè)置了兩塊氣流勻流板。
8.如權(quán)利要求1所述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其特征在于所述電源為差分輸出高壓電源，電源的兩高壓輸出端分別與各介質(zhì)板兩面的金屬電極相連，電源的兩輸出端對(duì)地電壓大小近似相等，幅度誤差小于±50％，相位差為135度～225度。
9.如權(quán)利要求1所述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其特征在于所述電源為單端輸出高壓電源，電源的高壓輸出端和各介質(zhì)板一面的金屬電極相連接，電源的低壓端和各介質(zhì)板另一面的金屬電極相連接并接地。
10.如權(quán)利要求8或9所述的低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，其特征在于所述電源為各種頻率的正弦交流波形、方波、調(diào)制波形或具有重復(fù)頻率的脈沖波形及這些波形的任意組合，電壓范圍為2KV～40KV。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，是低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置，包括低溫等離子體放電板、電源、外殼中框、上接口、下接口，上接口與下接口分別位于外殼中框的下上端，下接口接有進(jìn)氣管，上接口接有排氣管，低溫等離子體放電板至少設(shè)有一塊，且位于外殼中框內(nèi)，每塊低溫等離子體放電板由金屬電極與介質(zhì)板組成，金屬電極至少設(shè)有一對(duì)，成對(duì)的對(duì)稱的均勻分布在介質(zhì)板的兩面，并與電源相連。本發(fā)明可以在常壓下處理廢氣，可以在廢氣流速達(dá)15米/秒的狀態(tài)下工作，可以高速大流量處理廢氣。本發(fā)明處理廢氣范圍廣，不但適用于H
文檔編號(hào)H05H1/00GK101091871SQ20071002282
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者萬京林 申請(qǐng)人:萬京林, 萬榮林