CN101884868B - 低温等离子体工业废气净化方法及成套设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低温等离子体工业废气净化方法及成套设备，该设备包含第一喷淋塔、低温等离子体净化装置、风机和第二喷淋塔，所述第一喷淋塔、低温等离子体净化装置、风机和第二喷淋塔依次顺接，所述低温等离子体净化装置由若干低温等离子体净化仓组成，这些低温等离子体净化仓之间能够根据所处理的工业废气的成份、浓度、流量等不同特点进行串联连通使用或并联连通使用。本发明兼顾了废气处理的安全和效率，适宜在各类工业废气治理中进行推广和应用。
Description
【技术领域】
本发明涉及环保技术领域，特别是涉及一种低温等离子体工业废气净化方法及成套设备。
【背景技术】
工业废气造成的环境污染是目前环境污染的重要来源之一。工业废气中大量对人体有害的有机物和无机物直接排放到大气中，会对环境和人的身体造成严重的危害。随着工业社会化程度的不断提高，人们环保意识也日益增强，节能减排日益成为一个人们重点关注的领域，在废气净化的过程中，传统方法通常采用喷淋吸收、催化燃烧、活性炭吸附等几种方式，虽然能对废气中所含有的危害环境和人体健康的物质进行吸收或者分解，但存在着净化不彻底、运行费用高等诸多不利因素。
而采用低温等离子体技术去分解各类气态污染物分子是一种新型的工业废气净化方法。中国专利申请98225645.0记载了一种等离子体综合净化装置。
其净化单元体由两块正极板和两块负极板固定对应的正极和负极组成，正、负电极分别组成正极方阵和负极方阵，电极形状可以是金属管、棒、条、丝之一种，电器部分由等离子发生、控制电路为主组成，电源采用双电源供电方式。该净化装置可以根据废气的成份、浓度、流量等指标设计成不同规模、不同功率的产品，净化效果良好。广泛适用于石化、化工、医药、塑胶、印刷等行业产生的各类挥发性有机污染物(VOC)的领域。
中国专利申请200620045370.8和200710022826.8等公开文件中还记载了其他两种类似的采用等离子方法进行废气净化的装置。
现有技术的缺点在于；1)辉光放电等离子体净化设备对进气要求很高，不能有粉尘杂质，清洗很困难。2)发射功率不够，不能瞬间打开废气分子的化学键能。3)光触媒的等离子体长时间运行后催化剂老化不易更换。4)目前市场上还没有电晕放电形式的低温等离子体废气净化设备，更没有大规模、大功率、的此类产品。
【发明内容】
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种低温等离子体工业废气净化方法及成套设备，该方法和设备可以根据工业上的实际需要调整低温等离子体净化器的规模，兼顾废气处理的安全和效率，适宜在工业废气处理方面推广和应用。
一种低温等离子体工业废气净化方法，包含如下步骤：
将待处理的工业废气通过一第一喷淋塔进行第一级净化，第一级净化主要为除尘、降温、防爆、洗涤等；
将经过第一级净化的工业废气通入一低温等离子体净化装置进行第二级净化，该步骤为整套净化技术的核心；以及
将经过第二级净化的工业废气通过一第二喷淋塔进行第三级净化，第三级净化主要是吸收和洗涤；
其中，所述低温等离子体净化装置与所述第二喷淋塔之间设置有一风机，以保证整套净化装置始终处于负压状态下的完全净化。
所述低温等离子体净化装置由若干低温等离子体净化仓组成，这些低温等离子体净化仓之间能够串联连通和并联连通，并能保证废气进入后有必要的停留时间。
一种低温等离子体工业废气净化成套设备，至少包含第一喷淋塔、低温等离子体净化装置、风机和第二喷淋塔，所述第一喷淋塔、低温等离子体净化装置、风机和第二喷淋塔依次顺接，其特征在于，所述低温等离子体净化装置由若干低温等离子体净化仓组成，这些低温等离子体净化仓之间能够串联连通和并联连通。
作为可选的技术方案，每个所述低温等离子体净化仓包含：
多个发射板，所述发射板与设备电源的正极电连接；
多个接收板，所述接收板与设备电源的负极电连接，所述多个发射板与多个接收板呈插指状相互交错布置；
接收板连接梁，所述接收板固定并电连接至接收板连接梁；
发射板连接梁与发射板连接杆，所述发射板固定并电连接至发射板连接杆，发射板连接杆进一步固定并电连接至发射板连接梁；
多个绝缘瓷瓶，所述绝缘瓷瓶一端与接收板连接梁固定，另一端与发射板连接梁固定。
其中，所述发射板的两个与接收板相对的表面上均设置有多个发射丝，所述发射丝的材料为金属。所述设备进一步包括活动轨道连接瓷瓶。
作为又一种可选的技术方案，每个所述低温等离子体净化仓包含：
多个等离子腔体，每个等离子腔体均包括一中空的接收极管和一嵌套于接收极管之中的发射极管，所述多个等离子腔体的接收极管和发射极管相互平行设置；
接收极管骨架，所述接收极管骨架为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体的接收极管；
发射极管骨架，所述发射极管骨架为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体的发射极管；
多个绝缘装置，所述绝缘装置一端连接至接收极管骨架，另一端连接至发射极管骨架。
其中，所述发射极管表面设置有多个发射丝。
所述绝缘装置包含绝缘瓷瓶、瓷瓶负极套管和瓷瓶正极套管；所述瓷瓶负极套管和瓷瓶正极套管套于绝缘瓷瓶的外围，并彼此相对；瓷瓶正极套管的外径小于瓷瓶负极套管的内径，并深入至瓷瓶负极套管之中；所述瓷瓶负极套管的底部具有孔洞。
所述绝缘装置进一步包含瓷瓶正极套管发射丝，所述瓷瓶正极套管发射丝置于瓷瓶正极套管深入至瓷瓶负极套管部分的外侧壁。
所述发射极管骨架包括发射极管主梁与发射极管次梁；所述发射极管次梁为多个平行设置的金属杆，分别与发射极机械连接；所述发射极管主梁为两根平行设置的金属管，所述发射极管主梁与发射极管次梁垂直设置并机械连接，所述绝缘装置连接至发射极管主梁。
所述设备进一步包括移动轨道绝缘瓷瓶。
本发明的有益效果在于，采取上述技术方案对工业废气进行三级净化，使得净化效果彻底且保证安全；低温等离子体工业废气净化成套设备的低温等离子体净化装置为由若干低温等离子体净化仓组成的低温等离子体净化仓组，这些低温等离子体净化仓之间通过不同的串联连通和并联连通组合改变了对不同类型废气的净化方式和时间，适用于各种浓度和流量的废气处理。
【附图说明】
图1为本发明低温等离子体工业废气净化成套设备的示意图；
图2为本发明中低温等离子体净化器的一种具体实施方式的立体图；
图3为本发明中低温等离子体净化器的第二种具体实施方式的立体图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明提供的低温等离子体工业废气净化成套设备的具体实施方式做详细说明。
参见图1所示，一种低温等离子体工业废气净化成套设备，包含第一喷淋塔1、低温等离子体净化装置2、风机3和第二喷淋塔4。第一喷淋塔1、低温等离子体净化装置2、风机3和第二喷淋塔4依次顺接，在本具体实施方式中，低温等离子体净化装置2为由四个低温等离子体净化器A、B、C、D组成的低温等离子体净化器组，四个低温等离子体净化器A、B、C、D之间能够串联连通和并联连通。
工业废气进入时，首先经过第一喷淋塔1，第一喷淋塔1主要起以下作用：
(1)安全阻隔作用：有机废气一般都是易燃易爆气体，生产工艺过程产生的废气在净化时偶尔会有一个不利因素产生如：偶然的一次放电过程，在这里喷淋塔起一个安全隔绝作用，阻止会燃。
(2)喷淋降温作用：有些废气是通过加温、发酵后产生的，当排放后还具有一定的温度，一般在200℃内，而低温等离子体净化时温度不超过60℃，所以通过喷淋塔后可起到水洗降温的过程。
(3)除尘、中和作用：有些废气中含有粉尘，或者含有酸性成份，通过喷淋塔后都可以除尘、中和。
经过第一喷淋塔1处理过的废气进入低温等离子体净化装置2中进行净化，低温等离子体净化装置2的净化作用机理包含两个方面：一是在产生等离子体的过程中，高频放电所产生的瞬间高能量能够打开某些有害气体分子的化学能，使之分解为单质原子或无害分子，二是等离子体中包含大量的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，这些活性粒子和部分废气分子碰撞结合，在电场作用下，废气分子处于激发态，当废气分子获得的能量大于其分子键能的结合能时，废气分子的分子键断裂，直接分解成单质原子或由单一原子构成得无害气体分子。同时产生的大量的-OH、-O等活性自由基和氧化性极强的O3，能与有害气体分子发生化学反应，最后生成无害产物。
在本具体实施方式中，低温等离子体净化装置2为由四个低温等离子体净化器A、B、C、D组成的低温等离子体净化器组，四个低温等离子体净化器A、B、C、D之间能够串联连通和并联连通，当进入低温等离子体净化装置2中的废气浓度较大，需要处理时间较长时，可以选择将四个低温等离子体净化器A、B、C、D串联连通，废气由低温等离子体净化器A进入后依次经过低温等离子体净化器B、C、D，然后进入下一步净化流程。当进入低温等离子体净化装置2中的废气浓度不大，无需处理较长时间时，为了提高效率，可以选择将四个低温等离子体净化器A、B、C、D并联连通，例如，将低温等离子体净化器A、B连通，低温等离子体净化器C、D连通，使得废气直接进入低温等离子体净化器A、B连通腔2a后，再进入低温等离子体净化器C、D连通腔2b，这样，所需的时间就比四个低温等离子体净化器A、B、C、D串联连通时节省了1/2。根据需要，在具体实践当中，低温等离子体净化器的数量和串并联组合方式还可以有多种。
参见图2所示，低温等离子体净化器的一种具体实施方式为：多个发射板10、多个接收板20、接收板连接梁30、发射板连接梁41与发射板连接杆42、多个绝缘装置50以及活动轨道连接瓷瓶60。其中，发射板10、接收板20、接收板连接梁30、发射板连接梁41和发射板连接杆42的材料均为金属。
发射板10与设备电源的正极电连接，所述接收板20与设备电源的负极电连接。多个发射板10与多个接收板20呈插指状相互交错布置。在该装置进行废气处理时，工业废气流入发射板10和接收板20之间的空隙之中，在两个极板之间通电之后，将废气中的有害物质激发成等离子体，从而分解成水、二氧化碳以及其他无害的物质。此种插指状的布置方式充分利用了设备的现有空间，每两个相邻的极板之间都可以激发等离子体，因此有利于提高等离子体的激发效率。并且此种插指状的布置可以根据实际应用的需要增加或者减少发射板10和接收板20的数量，做到灵活布置，满足不同场合的需要。
参见图3所示，低温等离子体净化器的第二种具体实施方式为：多个等离子腔体100、接收极管骨架200、发射极管骨架300、多个绝缘装置400以及移动轨道绝缘瓷瓶500。
所述多个等离子腔体100中，每个等离子腔体均包括中空的接收极管110和嵌套于接收极管之中的发射极管120，所述多个等离子腔体的接收极管110和发射极管120相互平行设置。所述发射极管120表面设置有多个发射丝，设置发射丝可以提高等离子发生装置的放电效率。
所述接收极管骨架300为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体100的接收极管110。接收极管之间平行排列成一阵列，且彼此相互连接在一起，连接方式可以采取焊接、铆接或者螺接等本领域内常见的连接方式。接收极管骨架300围绕所述阵列设置，并与阵列最外圈的接收极管相连接，连接方式同样可以灵活选择。
所述发射极管骨架300为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体100的发射极管120。发射极管骨架300包括发射极管主梁310与发射极管次梁320，所述发射极管次梁320为多个平行设置的金属杆，分别与发射极管120机械连接，所述发射极管主梁310为两根平行设置的金属杆，所述发射极管主梁310与发射极管次梁320垂直设置并与发射极管次梁320机械连接，所述绝缘装置300连接至发射极管主梁310。采用主梁与次梁相结合的技术方案的优点在于增加了发射极管骨架的强度，并方便与接收极管骨架相互连接，因此是一种优选的技术方案。
所述多个绝缘装置400机械连接并电隔离接收极管骨架200和发射极管骨架300。绝缘装置400包括绝缘瓷瓶、瓷瓶负极套管420、瓷瓶正极套管430和瓷瓶正极套管发射丝。瓷瓶负极套管420和瓷瓶正极套管430套于绝缘瓷瓶的外围，并彼此相对。所述瓷瓶负极套管420、瓷瓶正极套管430采用金属等导电材料制作，其作用在于隔离水汽，避免绝缘瓷瓶在工作中表面吸附水汽而降低绝缘效果。
继续参见图1，风机3安装在低温等离子体净化装置2的出口端，以确保整个净化过程始终处于负压状态，废气分子无外泄。
第二喷淋塔4与风机3相连，其作用在于，很多有机类废气是不溶于水的，经过低温等离子体净化后，大量的废气分子转变为H2O、CO2等，少量的会转变为溶于水的醇类等，还有一些气体会分解出酸，如：苯及碳氢类物质被低温等离子体净化后会产生少量的醇类，丙烯酸酯类、乙酸脂类被净化后会分解出丙烯酸、乙酸等，他们都具备酸性特点，净化过程经过第二道喷淋塔加碱性水(pH＝11-13)洗涤后会进一步的吸收，达到完全净化的目的。
本发明采用低温等离子体净化成套设备，利用低温等离子体净化器的不同串并联组合模式，打破了以往传统方法难以从根本上治理有机废气的瓶颈，并容防爆、除尘、降温、酸碱洗涤为一体，对高浓度、大流量的废气都能进行及时有效地处理，具有广阔的运用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种低温等离子体工业废气净化方法，其特征在于，包含如下步骤：
将待处理的工业废气通过一第一喷淋塔进行第一级净化；
将经过第一级净化的工业废气通入一低温等离子体净化装置进行第二级净化；以及
将经过第二级净化的工业废气通过一第二喷淋塔进行第三级净化；
其中，所述低温等离子体净化装置与所述第二喷淋塔之间设置有一风机，使所述低温等离子体净化装置保持负压状态。
2.根据权利要求1所述的低温等离子体工业废气净化方法，其特征在于，所述低温等离子体净化装置由若干低温等离子体净化仓组成，这些低温等离子体净化仓之间能够串联连通或并联连通或既有串联连通又有并联连通。
3.一种低温等离子体工业废气净化成套设备，至少包含第一喷淋塔、低温等离子体净化装置、风机和第二喷淋塔，所述第一喷淋塔、低温等离子体净化装置、风机和第二喷淋塔依次顺接，其特征在于，所述低温等离子体净化装置由若干低温等离子体净化仓组成，这些低温等离子体净化仓之间能够串联连通或并联连通或既有串联连通又有并联连通。
4.根据权利要求3所述的低温等离子体工业废气净化成套设备，其特征在于，每个所述低温等离子体净化仓包含：
多个发射板，所述发射板与设备电源的正极电连接；
多个接收板，所述接收板与设备电源的负极电连接，所述多个发射板与多个接收板呈插指状相互交错布置；
接收板连接梁，所述接收板固定并电连接至接收板连接梁；
发射板连接梁与发射板连接杆，所述发射板固定并电连接至发射板连接杆，发射板连接杆进一步固定并电连接至发射板连接梁；
多个绝缘瓷瓶，所述绝缘瓷瓶一端与接收板连接梁固定，另一端与发射板连接梁固定。
5.根据权利要求4所述的低温等离子体工业废气净化成套设备，其特征在于，所述发射板的两个与接收板相对的表面上均设置有多个发射丝，所述发射丝的材料为金属。
6.根据权利要求3所述的低温等离子体工业废气净化成套设备，其特征在于，每个所述低温等离子体净化仓包含：
多个等离子腔体，每个等离子腔体均包括一中空的接收极管和一嵌套于接收极管之中的发射极管，所述多个等离子腔体的接收极管和发射极管相互平行设置；
接收极管骨架，所述接收极管骨架为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体的接收极管；
发射极管骨架，所述发射极管骨架为金属框架，机械并电连接每个等离子体腔体的发射极管；
多个绝缘装置，所述绝缘装置一端连接至接收极管骨架，另一端连接至发射极管骨架。
7.根据权利要求6所述的低温等离子体工业废气净化成套设备，其特征在于，所述发射极管表面设置有多个发射丝。
8.根据权利要求6所述的低温等离子体工业废气净化成套设备，其特征在于，所述绝缘装置包含绝缘瓷瓶、瓷瓶负极套管和瓷瓶正极套管；所述瓷瓶负极套管和瓷瓶正极套管套于绝缘瓷瓶的外围，并彼此相对；瓷瓶正极套管的外径小于瓷瓶负极套管的内径，并深入至瓷瓶负极套管之中；所述瓷瓶负极套管的底部具有孔洞。
9.根据权利要求8所述的低温等离子体工业废气净化成套设备，其特征在于，所述绝缘装置进一步包含瓷瓶正极套管发射丝，所述瓷瓶正极套管发射丝置于瓷瓶正极套管深入至瓷瓶负极套管部分的外侧壁。
10.根据权利要求6所述的低温等离子体工业废气净化成套设备，其特征在于，所述发射极管骨架包括发射极管主梁与发射极管次梁；所述发射极管次梁为多个平行设置的金属杆，分别与发射极管机械连接；所述发射极管主梁为两根平行设置的金属管，所述发射极管主梁与发射极管次梁垂直设置并机械连接，所述绝缘装置连接至发射极管主梁。
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