專利名稱：低溫常壓等離子體分解有害氣體的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明是一種分解有害氣體的方法和裝置。
近年來，全球受“酸雨”、“溫室效應”危害范圍日益擴大，其原因是煤炭和石油等燃料燃燒后排放煙氣中含有氮氧化物(NOx)，二氧化硫(SO2)，碳氫化合物(CH)及二氧化碳(CO2)等氣體與大氣中水份反應使酸度增加，并且使地球溫度上升。目前，世界上普遍采用的濕式石灰、石膏法脫硫、氨接觸還原法脫硝技術，電子束照射法脫硫、脫硝技術，脈沖等離子體化學法脫硫脫硝技術雖然脫硫脫硝效率較高，但設備投資較大，有的需要投入大量化學藥品，因而成本高，不易推廣。治理燃氣中二氧化碳目前尚無有效辦法。
本發明提出一種不僅能高效脫硫脫硝，分解二氧化碳，而且不使用化學藥品，能夠在低溫(常溫)常壓下分解有害氣體的方法和裝置。
低溫常壓等離子體分解有害氣體技術，是通過突變電場、磁場的巨大能量產生非平衡等離子體，為化學反應提供高能活性粒子。這些粒子能使有害氣體分子的化學鍵斷裂，以便進行通常較困難甚至不可能進行的化學反應，直接把有害氣體分解為無害的單原子氣體分子和固體微粒。該方法通過如
圖1的裝置來實現，在低溫常壓情況下，有害氣體從進氣孔1進入反應器4，反應腔6中有電暈極5，其上同時加有高壓脈沖電源8和高壓直流電源9，電壓波形圖如圖2所示，在直流高壓V0上迭加前后沿陡峭的脈沖電壓Vc。由于脈沖前后沿陡峭，幅值高，電暈極5附近發生激烈、高效率的脈沖電暈放電，使基態氣體獲得足夠大的能量，發生強烈的輝光放電，使空間氣體迅速變成高濃度等離子體，其中含有大量激發態、亞穩態、游離粒子及各種離子、電子和光子，化學性質比基態氣體分子活躍多了，為化學反應提供豐富的活性粒子，它們的能量值如表1所示表1等離子體各種類子能量值活性粒子種類電子離子亞穩態粒子光子能量(ev)>20>2>20>40在定向脈沖電場作用下，氣體分子處于激發態，當氣體分子獲得的能量大于分子鍵結合能時(如表2所示)，分子鍵斷裂，分成單原子氣體分子和固體粒子。
表2氣體分子結合能氣體種類 CO CO2NO NO2H2S SO2鍵的結合能(ev)11.1216.566.566.173.805.43例如有害氣體(AB)g、(CD)g在脈沖電場作用下，使有害氣體處于激發狀態，然后發生分解反應
反應結果生成氣體分子A(g)、B(g)、C(g)及固體粒子D(S)。這樣，應用活性粒子的能量可使一些有害氣體NO、SO2、CO、CO2等分解成無害的氣體分子及固體微粒。
由于脈沖寬度極窄，電壓很高，只有電子才能獲得爆炸性脈沖能量，在極短時間內產生豐富的高能量活性粒子，足以打開氣體分子鍵。而其他一些粒子由于質量重、慣性大，不可能在極短時間內加速起來。剛要加速時，氣體中電場強度就降下來了，不可能過渡到火花、孤光放電。由于脈沖占空比極大，整個氣體在激發過程中，溫度變化不顯著，基本保持在室溫或稍高于室溫(至100%)的狀態。分解后的氣體從出氣孔7排出。
該方法和裝置可以用于分解火力發電、煉鋼、水泥、化工以及汽車、柴油機、焚燒垃圾等排放的有害氣體，運行效率高，成本低，是治理“酸雨”、“溫室效應”的一種有效方法和裝置。
圖1是低溫常壓等離子體分解有害氣體裝置示意圖。
圖2是加在電暈極5上電壓波形圖。
圖1中，1是進氣孔，2是氣體檢測儀，3是測氣孔，4是反應器，其外殼接地，5是電暈極，6是反應腔，7是出氣孔，8是高壓脈沖電源，通過電容C接電暈極5上，9是高壓直流電源，通過電感L接在電暈極5上，10是絕緣子。
圖2中，V0是直流高電壓幅度，范圍是20-80KV，Vc是脈沖高電壓幅度，范圍是40-400KV，t1是脈沖寬度，范圍是0.01-10μS，T2是脈沖周期，范圍是0.1-20ms，脈沖前沿為80-200ns。
實施例1用12馬力柴油機尾氣中NOx、CO作為氣源。反應器4直徑為110.5mm，長度為480mm，電暈線5為星形線，反應腔6中的風速為2.4m/S。實驗條件和測試數據如表3所示
實施例2對濃度為2446.6mg/m3的NOx及濃度為3552mg/m3的SO2氣體進行分解。反應器4的直徑為120mm，長度為750mm，電暈極5長度為600mm，反應腔6中風速為0.12m/s。實驗條件和測試數據如表4所示
權利要求
1.一種低溫常壓等離子體分解有害氣體的方法和裝置，有進氣孔1，氣體檢測儀2，測氣孔3，反應器4，電暈極5，反應腔6，出氣孔7，絕緣子10，其特征是高壓脈沖電源8通過電容C、高壓直流電源9通過電感L同時接在電暈極5上。
2.如權利要求1所述的低溫常壓等離子體分解有害氣體的方法和裝置，其特征是高壓直流電源9產生的直流電壓幅度VD為20-80KV，高壓脈沖電源8產生的脈沖電壓幅度VC為40-400KV，脈沖寬度t1為0.01-10μs，脈沖周期t2為0.1-20ms，脈沖前后沿為80-200ns。
全文摘要
本發明是一種分解有害氣體的方法和裝置。在低溫常壓條件下，有害氣體進入反應腔6，由于電暈極5上同時加有高壓直流電源9和高壓脈沖電源8，電暈極5附近發生高濃度等離子體，為化學反應提供高能活性粒子，使有害氣體分子化學鍵斷裂，直接把有害氣體分解為無害的單原子氣體分子和固體微粒。該方法和裝置不僅能高效分解有害氣體，而且不使用化學藥品，成本低，易于推廣，適于分解火力發電、汽車、柴油機、焚燒垃圾爐排放的有害氣體，是治理“酸雨”、“溫室效應”的一種有效途徑。
文檔編號H05H1/24GK1080563SQ9210626
公開日1994年1月12日 申請日期1992年6月20日 優先權日1992年6月20日
發明者白希堯, 依成武, 張芝濤, 滿書玲, 張艷玲, 白敏冬, 劉恒權, 付銳 申請人:鞍山靜電技術研究設計院