CN103657359B - 一种具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体放电技术，涉及到一种气体放电低温等离子体源，特别涉及到一种具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器。将反应器设置在风管中的中心位置，该等离子反应器包括等离子旋转喷嘴、高压旋转接线部、旋转接头和高压进气口，等离子旋转喷嘴安装在旋转金属管上，高压电源通过高压旋转接线部连接到等离子旋转喷嘴的阳极，等离子旋转喷嘴的阴极为旋转金属，高压气体通过旋转接头接入等离子旋转喷嘴。可提高低温等离子气体与处理废气的混合均匀程度；可提高有机废气的去除率，降低处理废气的成本。

Description

一种具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器

技术领域

本发明涉及一种气体放电技术，涉及到一种气体放电低温等离子体源，特别涉及到一种具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器。

背景技术    

   干燥的气体是良好的绝缘体，但是当气体中存在自由带电离子时，它就变为带电。这时，如果在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象就成为气体放电。在电场的作用下，带电粒子在气体中运动时，一方面沿电力线方向运动，不断获得能量，一方面与气体分子碰撞，作无规则的热运动，不断损失能量，经若干次加速碰撞后，使它们达到等速运动状态。

   低温等离子体是继固态、液态和气态之后物质的第四态，当外加电压达到气体的着火电压时，气体分子被击穿，产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体低温等离子体。放电过程中虽然电子温度很高，但是重粒子温度很低，整个体系呈低温状态，所以称为低温等离子体。现在这种低温等离子体越来越多的用于降解污染物，其利用的是这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应，以达到降解污染物的目的。但是，目前也没有较好的利用这种技术，使降解污染物的能力进一步提高，主要是待处理的废气不能较好的与等离子气体混合均匀，因此，我们必须在这方面下功夫。

发明内容

本发明正是基于以上技术问题，提供结构简单，可以提高低温等离子气体与处理废气的混合均匀程度，可降低处理废气成本的一种具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器。

本发明的技术方案为：

一种具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器，该反应器设置在风管中的中心位置，其包括等离子旋转喷嘴、高压旋转接线部、旋转接头和高压进气口，等离子旋转喷嘴安装在旋转金属管上，等离子旋转喷嘴设置阴极和阳极，高压电源通过高压旋转接线部连接到等离子旋转喷嘴的阳极，等离子旋转喷嘴的阴极为旋转金属，从高压进气口进入的高压气体通过旋转接头接入等离子旋转喷嘴，从而使从本等离子反应器中的喷出的等离子气体与处理废气混合均匀，从而提高有机废气的去除率。

所述的旋转喷嘴的个数为2-8个，旋转喷嘴也可以采用一个，但是一个喷嘴，易造成不稳，所以一般不选用1个喷嘴这种技术方案。

旋转喷嘴的中心线与旋转中心线的距离为L，L为10-100mm，作为优选，选用L为50mm。

旋转喷嘴的旋转半径为R，R为100-300mm，作为优选，旋转喷嘴的旋转半径为200mm。旋转喷嘴的喷气孔直径为8mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（一）        可提高低温等离子气体与处理废气的混合均匀程度；

（二）        可提高有机废气的去除率，降低处理废气的成本。

附图说明

图1为本发明中具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器的切面结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

其中，1——旋转喷嘴、2——高压旋转接线部、3——旋转接头、4——高压进气口。

图3为本发明中喷嘴中心线与旋转中心线的偏转距离的剖面结构示意图。

其中L为旋转喷嘴的中心线与旋转中心线的距离，R为旋转喷嘴的旋转半径。

图4旋转喷嘴布置图

其中，1——旋转喷嘴、5——风管。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

等离子放电过程中会产生很多短寿命而重要的氧化活性物质，如氧原子，氧正离子和氧负离子，旋转喷嘴主要作用是使等离子体中的氧化活性物质尽可能快和均匀的与处理废气混合。在设计旋转喷嘴中，旋转喷嘴的最大旋转半径R和旋转喷嘴的中心线与旋转中心线的距离L决定了旋转喷嘴的大小，其中R和L是相互影响，由于等离子喷嘴结构设计的原因，R在100-300mm。

实施例1：

具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器，该反应器设置在风管中的中心位置，其包括等离子旋转喷嘴、高压旋转接线部、旋转接头和高压进气口，等离子旋转喷嘴安装在旋转金属管上，等离子旋转喷嘴设置阴极和阳极，高压电源通过高压旋转接线部连接到等离子旋转喷嘴的阳极，等离子旋转喷嘴的阴极为旋转金属，从高压进气口进入的高压气体通过旋转接头接入等离子旋转喷嘴，该反应器中每个喷嘴喷气孔直径为8mm，喷嘴喷气流速为30米/秒，单个等离子喷嘴喷气量为：5.5m³/小时，取L=50mm，R=100mm，设计四个喷头的旋转喷嘴。风管直径取1200mm。旋转喷嘴的旋转中心与风管同心，喷出的等离子气体与风管的流动方向垂直；处理废气风速在0.17米/秒。等离子气体与处理废气，两种气体体积的混合比例为1：30，连续处理有机废气，去除率达到88％--95％。而在相同处理参数条件下，不用旋转喷嘴，去除率仅为45％--60％。

实施例2：

具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器，该反应器设置在风管中的中心位置，其包括等离子旋转喷嘴、高压旋转接线部、旋转接头和高压进气口，等离子旋转喷嘴安装在旋转金属管上，等离子旋转喷嘴设置阴极和阳极，高压电源通过高压旋转接线部连接到等离子旋转喷嘴的阳极，等离子旋转喷嘴的阴极为旋转金属，从高压进气口进入的高压气体通过旋转接头接入等离子旋转喷嘴，该反应器中每个喷嘴喷气孔直径为8mm，喷嘴喷气流速为30米/秒，单个等离子喷嘴喷气量为：5.5m³/小时，取L=50mm，R=100mm，设计三个喷头的旋转喷嘴。风管直径取1200mm。旋转喷嘴的旋转中心与风管同心，喷出的等离子气体与风管的流动方向垂直；处理废气风速在0.13米/秒。等离子气体与处理废气，两种气体体积的混合比例为1：30，连续处理有机废气，去除率达到85％--94％。而在相同处理参数条件下，不用旋转喷嘴，去除率仅为45％--60％。

从实施例1和实施例2的处理结果可知，采用等离子喷嘴的作用在于：可很好的使等离子气体与处理废气混合均匀，从而使有机废气得到很好的去除，传统的去除有机废气的过程中，由于没有采用本等离子反应器，其去除率较差。

等离子喷嘴主要由配气部分和高压放电部分组成，由于配气部分和高压放电部分结构上的原因，R优选在100-300mm的范围内较为适当。当R增大时，处理气体的管道相应增大，旋转喷嘴的旋转喷头数量也会增加。喷嘴喷气孔直径取为8mm，在设计中，喷嘴喷气孔孔径的大小，影响喷气孔等离子气体喷出流速，旋转喷嘴的气源是由供气管提供压缩空气，当供气量一定时，喷嘴喷气孔的总面积越小，喷嘴喷气流速越大，设计中取喷嘴喷气孔直径为8mm，旋转喷嘴的旋转喷头数量取为2-8个。R的大小、旋转喷嘴的个数和喷嘴喷气孔的孔径大小的设定，几个条件之间相互制约。

等离子发生器通电后，放电电流与放电电压有关，喷嘴喷气流速不影响等离子放电电流，当喷嘴喷气流速越大，单位等离子体积的耗电量越小。

 低温等离子体技术处理污染物的原理为：在外加电场的作用下，介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，然后便引发了一系列复杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质，或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害的物质，从而使污染物得以降解去除。因其电离后产生的电子平均能量在10ev ，适当控制反应条件可以实现一般情况下难以实现或速度很慢的化学反应变得十分快速。在环境污染处理领域中，低温等离子体技术在气态污染物治理方面优势显著，也越来越多的用于气态污染物的治理。

Claims (6)

1.一种具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器，其特征在于：将反应器设置在风管中的中心位置，该等离子反应器包括等离子旋转喷嘴、高压旋转接线部、旋转接头和高压进气口，等离子旋转喷嘴安装在旋转金属管上，高压电源通过高压旋转接线部连接到等离子旋转喷嘴的阳极，等离子旋转喷嘴的阴极为旋转金属，高压气体通过旋转接头接入等离子旋转喷嘴，旋转喷嘴的中心线与旋转中心线的距离为L，L为10-100mm，旋转喷嘴的旋转半径为R，R为100-300mm。

2.根据权利要求1所述的具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器，其特征在于：所述的旋转喷嘴为低温等离子喷嘴。

3.根据权利要求1所述的具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器，其特征在于：所述的旋转喷嘴的个数为2-8个。

4.根据权利要求1所述的具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器，其特征在于：旋转喷嘴的中心线与旋转中心线的距离为L，L为50mm。

5.根据权利要求1所述的具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器，其特征在于：旋转喷嘴的旋转半径为R，R为200mm。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的具有旋转电极的大气压辉光放电等离子反应器，其特征在于：所述的旋转喷嘴的喷气孔直径为8mm。