一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，包括兩端開口的廢棄處理管道，其一端進氣，另一端排氣，該廢棄處理管道內沿垂直于廢棄處理管道方向自上而下均勻排列有若干阻擋介質管，相鄰四個阻擋介質管的中心處設置有一個與阻擋介質管平行的高壓電極，每個阻擋介質管內均設置有軟電極；還包括高壓電源，高壓電源的一端連接每一個高壓電極，另一端連接每一個軟電極并接地。本發明同常規處理廢氣的介質阻擋結構相比，放電能做到更加均勻，使進入的氣體充分反應，提高處理效率；放電間隙增大，減小系統背壓，有效降低能耗；采用管道結構，氣體在管中停留時間較長，且通過放電區域，增加有效接觸面積，從而提高處理效率。
【專利說明】
一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置
技術領域：
[0001] 本發明屬于廢氣處理裝置技術領域，具體涉及一種基于介質阻擋放電等離子體處 理廢氣的裝置。
【背景技術】：
[0002] 低溫等離子體技術近年來得到廣泛應用，環境保護特別是廢氣處理方面有潛在的 應用價值。隨著我國工業化水平的不斷提高，一批依托高新技術的化工工業迅速發展，其帶 來的工業污染愈加嚴重。許多工廠排放的三廢(廢液、廢氣、固體廢棄物）中含有大量有害化 學物質，難以一次徹底治理。其中，工業廢氣，定義為在工業生產中產生的有毒或有害的氣 體，主要包括揮發性有機物(VOC s)、硫化物、氮氧化物等等。更加有效、經濟、方便的治理廢 氣是一項長期而有意義的工作。現有的廢氣處理方法中，焚燒法處理有機污染物需要很高 的溫度，這樣既造成能源的浪費，同時會帶來嚴重的二次污染和腐蝕問題。催化燃燒法、吸 附-解吸法等方法在處理容量、氣阻、低效率、普適性差等問題。
[0003] 國內外的研究表明，介質阻擋放電中富含活性粒子，如OH自由基、O3、激發態0原 子、NdPN丨等，此外還有大量的高能粒子，如電子、以及伴隨放電的紫外線。它們可以與環境 中的有害成分發生復雜的物理、化學反應，將大分子降解為小分子，并使有害成份無毒化或 毒性大幅下降，達到良好的滅菌效果。
[0004] 現有的等離子體廢氣處理裝置，大多采用介質阻擋放電的形式產生等離子體，這 是由于介質阻擋放電在擁有氣流通道的同時易實現大面積處理;其次，介質阻擋放電中電 極表面一般覆蓋阻擋介質，電極與廢氣未直接接觸，從而避免出現電極被腐蝕的情況，提高 裝置的使用壽命。
[0005]近年來，關于等離子體廢氣處理裝置的專利和文獻逐年遞增，但各具特點。如，蔣 建平等(CN104437021A)設計了一種電極模塊能快速拆卸的等離子體廢氣處理裝置，該設計 能大量減少清理工作量，方便電極的清理與維護，這種裝置的缺點在于由于電極的可拆卸， 電極固定較差，較難達到均勻放電。龔聯克等(CN203971712U)將圓管電極與金屬顆粒電極 結合，表面覆蓋阻擋介質，間隔排列高壓電極與地電極，對氣體進行處理。該結構難以處理 大氣量的氣體達到工業廢氣的處理要求。萬京林等(CN104437019A)對電極結構進行優化， 采用單一電源驅動多組同軸式DBD電極，旨在大流量廢氣處理，期望在工業中得到應用。但 該結構的中心電極曲率半徑較小，放電區域有限，所以處理廢氣的效率較為有限。也有人提 出一種百葉窗式的廢氣處理裝置(CN203075826U)，能大面積處理廢氣。但是該裝置工藝較 復雜，工業上大規模推廣難度大。邊國鑫等人從化學反應的角度(CN 103055674A)，提出通 過新鮮空氣生成低溫等離子體，再注入系統進入適配器與廢氣混合發生反應，進行廢氣處 理的構想。該發明通過等離子體產物與廢氣反應達到處理目的，但是等離子體產物的壽命 通常很短，這樣的預期效果相對較低。綜上，現有的報道，有優點亦有優化提升的空間，并需 要在現場工況下投入實際測試。
【發明內容】
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[0006] 本發明提供一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，解決的問題在于該 裝置可在大間隙大氣壓空氣中實現比較均勻的放電，提高通氣間隙，減少背壓，從而高效、 便捷、大面積地處理廢氣。
[0007] 本發明是通過以下技術方案來實現：
[0008] 一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，包括兩端開口的廢棄處理管 道，其一端進氣，另一端排氣，該廢棄處理管道內沿垂直于廢棄處理管道方向自上而下均勻 排列有若干阻擋介質管，相鄰四個阻擋介質管的中心處設置有一個與阻擋介質管平行的高 壓電極，每個阻擋介質管內均設置有軟電極；
[0009] 還包括高壓電源，高壓電源的一端連接每一個高壓電極，另一端連接每一個軟電 極并接地。
[0010]本發明進一步的改進在于，廢棄處理管道為一個尺寸可調的截面為矩形的管道。 [0011]本發明進一步的改進在于，廢棄處理管道的截面尺寸為:長100~800mm，寬100~ 500mm,管壁厚5~50mm。
[0012] 本發明進一步的改進在于，廢棄處理管道與每一個高壓電極之間采用IOmm厚的絕 緣材料填充，廢棄處理管道的外側用金屬材料包裹并接地。
[0013] 本發明進一步的改進在于，絕緣材料為環氧樹脂、聚四氟乙烯或陶瓷。
[0014]本發明進一步的改進在于，阻擋介質管為壁厚1~5mm，內徑5~50mm的鋼化玻璃圓 管，兩端與軟電極之間密封，阻擋介質管與廢棄處理管道之間采用絕緣材料澆筑。
[0015] 本發明進一步的改進在于，阻擋介質管的一端中心設置有5~IOmm的M8螺桿，用于 軟電極接地，并排相鄰的兩個阻擋介質管距離為10~50mm。
[0016] 本發明進一步的改進在于，高壓電極為耐腐蝕金屬桿或管，外直徑8~15mm，并排 相鄰的兩個高壓電極間隔距離為10~50mm;
[0017] 高壓電極與上下阻擋介質管之間的間隙在40~60mm。
[0018] 本發明進一步的改進在于，高壓電源為高頻正弦、脈沖或射頻電源。
[0019]本發明進一步的改進在于，高壓電源的電壓幅值為4.5kV_10kV。
[0020] 與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：
[0021] 本發明采用新穎的介質阻擋放電結構，同常規處理廢氣的介質阻擋結構相比，放 電能做到更加均勻，使進入的氣體充分反應，提高處理效率;放電間隙增大，減小系統背壓， 有效降低能耗;采用管道結構，氣體在管中停留時間較長，且通過放電區域，增加有效接觸 面積，從而提高處理效率。
[0022] 本發明提供的基于介質阻擋電暈放電等離子體處理廢氣的裝置，在不同應用環 境，必須配合現有的技術協同處理，才能達到相關標準。該結構易與現有的處理廢氣方式 (如光催化、催化劑、活性炭等)協同作用，保證廢氣處理效率的同時，減少次級污染。
[0023]本發明提供的基于介質阻擋電暈放電等離子體處理廢氣的裝置，處理過程在常溫 常壓下進行，不需要成本昂貴的低壓設備;有效處理面積大，且能根據實際要求，增加或減 少阻擋介質數量，從而調整控制處理面積，該結構所有部件均方便拆裝，維修方便。
[0024]本發明提供的基于介質阻擋電暈放電等離子體處理廢氣的裝置，放電單元的放電 同步性、穩定性、均勻性較好，產生活性產物豐富。等離子體中豐富的活性粒子與被處理氣 體發生一系列復雜的物理化學反應，最終產物多為無害化氣體成分。
【附圖說明】：
[0025]圖1為本發明的結構不意圖；
[0026]圖2為本發明的側面示意圖；
[0027]圖3為本發明的電路接線示意圖；
[0028]圖4為廢氣處理系統示意圖。
[0029]其中，1為廢氣處理管道，2為阻擋介質管，3為軟電極，4為高壓電極，5為濾網，6為 光催化處理段，7為等離子體處理段，8為催化劑處理段，9為活性炭處理段。
【具體實施方式】：
[0030] 以下結合附圖對本發明做出進一步的說明。
[0031] 本發明提供的基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，將該裝置按照附圖4 安裝進處理系統，接入廢氣處理管道1，打開驅動電源，開始處理。
[0032]參見圖4,需要處理的廢氣經過濾網5物理過濾較大尺寸的顆粒等，廢氣進入光催 化處理段6進行處理后，進入本發明設計的等離子體處理段7,在下游設計催化劑處理段8和 活性炭處理段9再次凈化。
[0033]根據處理廢氣的需要，HV高壓電源提供外施電壓幅值為4.5kV_10kV(對應不同功 率）即可實現放電，無噪聲，放電均勻穩定。根據實際需求，可依次增加放電單元數目，整個 裝置放電功率較小，復合國家節能減排的政策要求。
【主權項】
1. 一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在于，包括兩端開口的廢 棄處理管道（1 )，其一端進氣，另一端排氣，該廢棄處理管道（1)內沿垂直于廢棄處理管道 (1)方向自上而下均勻排列有若干阻擋介質管(2)，相鄰四個阻擋介質管(2)的中心處設置 有一個與阻擋介質管(2)平行的高壓電極(4)，每個阻擋介質管(2)內均設置有軟電極(3); 還包括高壓電源，高壓電源的一端連接每一個高壓電極(4)，另一端連接每一個軟電極 (3)并接地。2. 根據權利要求1所述的一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在 于，廢棄處理管道(1)為一個尺寸可調的截面為矩形的管道。3. 根據權利要求2所述的一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在 于，廢棄處理管道(1)的截面尺寸為:長100~800mm，寬100~500mm，管壁厚5~50mm。4. 根據權利要求1所述的一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在 于，廢棄處理管道（1)與每一個高壓電極(4)之間采用IOmm厚的絕緣材料填充，廢棄處理管 道(1)的外側用金屬材料包裹并接地。5. 根據權利要求4所述的一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在 于，絕緣材料為環氧樹脂、聚四氟乙烯或陶瓷。6. 根據權利要求1所述的一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在 于，阻擋介質管（2)為壁厚1~5mm，內徑5~50mm的鋼化玻璃圓管，兩端與軟電極(3)之間密 封，阻擋介質管(2)與廢棄處理管道(1)之間采用絕緣材料澆筑。7. 根據權利要求1所述的一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在 于，阻擋介質管(2)的一端中心設置有5~IOmm的M8螺桿，用于軟電極接地，并排相鄰的兩個 阻擋介質管(2)距離為10~50mm。8. 根據權利要求1所述的一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在 于，高壓電極(4)為耐腐蝕金屬桿或管，外直徑8~15mm，并排相鄰的兩個高壓電極(4)間隔 距離為10~50mm; 高壓電極(4)與上下阻擋介質管(2)之間的間隙在40~60mm。9. 根據權利要求1所述的一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在 于，高壓電源為高頻正弦、脈沖或射頻電源。10. 根據權利要求9所述的一種基于介質阻擋放電等離子體處理廢氣的裝置，其特征在 于，高壓電源的電壓幅值為4.5kV-10kV。
【文檔編號】B01D53/32GK105920985SQ201610438166
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月17日
【發明人】常正實, 馬恒馳, 姚聰偉, 張冠軍
【申請人】西安交通大學