空氣等離子體處理廢氣的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空氣等離子體處理廢氣的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油、制藥、油漆、印刷和涂料等行業(yè)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機廢氣(VOCs)日漸增多，這些廢氣進(jìn)入大氣會給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染，對人體健康產(chǎn)生極大的危害，給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。近年來，國家頒布了《節(jié)能減排綜合性工作方案》、《國家酸雨和二氧化硫污染防治“十一五”規(guī)劃》，采取了“脫硫優(yōu)惠電價”、“上大壓小”、“限期淘汰”、“區(qū)域限批”等一系列政策措施，加大環(huán)境保護(hù)投入，實施工程減排、結(jié)構(gòu)減排、管理減排。環(huán)保部在“十二五”規(guī)劃明確指出:“加強揮發(fā)性有機污染物和有毒廢氣控制。加強石化行業(yè)生產(chǎn)、輸送和存儲過程揮發(fā)性有機污染物排放控制。鼓勵使用水性、低毒或低揮發(fā)性的有機溶劑，推進(jìn)精細(xì)化工行業(yè)有機廢氣污染治理，加強有機廢氣回收利用”。根據(jù)中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，至2012年底有機廢氣治理市場總量約為60億元。隨著這些工業(yè)企業(yè)的不斷發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求的提高，預(yù)計到2017年這一市場總量會達(dá)到200億元，市場前景廣闊。
[0003]傳統(tǒng)VOCs處理主要集中在五個方面:(I)熱氧化法；(2)吸附法；(3)吸收法；(4)生物凈化法；(5)光催化氧化法。(I)熱氧化法:主要是直接燃燒法，是利用VOCs易燃燒的性質(zhì)把廢氣中可燃的有害組分當(dāng)作燃料直接燃燒，燃燒的最終產(chǎn)物是C02、H2O等，該方法適用于高溫下可分解且濃度高的有害物質(zhì)或者凈化有害組分燃燒時熱值較高的廢氣，但若廢氣含有C1、S、N等元素，采用焚燒法會產(chǎn)生HCl、S0x、N0x等二次污染物。(2)對于中、低濃度的VOCs，吸附法雖然比較有效且簡便，但是，與活性炭能發(fā)生反應(yīng)的VOCs不宜采用該法回收處理；此外，吸附劑多次再生后吸附效果降低，需定期更換；吸附法也會產(chǎn)生二次固體或液體污染物。(3)吸收法是利用物質(zhì)溶解度的不同來分離氣態(tài)污染物的方法，常用的洗滌吸收器是填料洗滌吸收塔，洗滌吸收劑可以是水、礦物油和碳?xì)浠衔?。影響系統(tǒng)處理效果的因素包括操作溫度，氣、液接觸面積，液氣比等，降低操作溫度、增加液氣接觸面、提高液氣比都會提高吸收效率，但是系統(tǒng)阻力和能耗也會相應(yīng)增加。(4)VOCs氣體的生物處理技術(shù)包括生物過濾法、生物滴濾法、生物洗滌法、活性污泥法以及膜生物法等，此方法適用于低濃度、大流量氣體，但其生物降解速率有限，承受負(fù)荷不能過高，對有生物毒性的物質(zhì)處理效果較差。(5)光催化氧化法:當(dāng)光照射到半導(dǎo)體催化劑上時，產(chǎn)生的空穴具有很強的得電子能力，可與表面的OH、H2O等發(fā)生反應(yīng)生成氧化能力極強的羥基自由基(0H.)，OH.幾乎可以氧化所有有機物，使之礦化，但其仍存在一些缺陷，如反應(yīng)受紫外光源限制；能量產(chǎn)率低；較難處理高濃度、大風(fēng)量的氣體等。
[0004]在全球，選擇一種經(jīng)濟(jì)、可行性強的處理方法成為焦點，而DBD等離子體技術(shù)(大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù))，由于其特殊的優(yōu)勢而備受關(guān)注。DBD等離子體，是將絕緣介質(zhì)插入放電空間(介質(zhì)可以覆蓋在電極上，也可懸掛在放電空間里)，通過施加足夠高的交流電壓，產(chǎn)生等離子體的一種氣體放電技術(shù)。在DBD等離子體反應(yīng)區(qū)，富含大量的活性物質(zhì)，如高能電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等，廢氣中的污染物質(zhì)可與這些具有較高能量的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使污染物質(zhì)在極短的時間內(nèi)發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。但是現(xiàn)有的DBD等離子體廢氣處理系統(tǒng)存在如下一系列不足之處:
(1)其放電主要采用管式介質(zhì)結(jié)構(gòu)，電極處于管腔之中，廢氣處理中管式介質(zhì)阻擋層內(nèi)壁易于污染，且清洗更換困難；(2)等離子體處理區(qū)體積相對較?。?3)管式介質(zhì)阻擋材料被污染后，會因為散熱不均勻造成熱膨脹不均衡，進(jìn)而產(chǎn)生介質(zhì)管炸裂等不安全因素；(4)與現(xiàn)有其他廢氣處理系統(tǒng)兼容性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種處理效率高的空氣等離子體處理廢氣的裝置及方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種空氣等離子體處理廢氣的裝置，包括高壓交流電源、殼體、安裝在所述殼體上的兩個第一介質(zhì)板以及設(shè)置在所述殼體內(nèi)的接地電極，所述殼體的兩端分別設(shè)置有廢氣進(jìn)口和廢氣出口，每個所述第一介質(zhì)板上均安裝有高壓電極，所述高壓電極包括導(dǎo)電管、一端伸入所述導(dǎo)電管內(nèi)的毛細(xì)管，所述導(dǎo)電管的至少一端設(shè)置有空氣進(jìn)口，所述導(dǎo)電管與所述高壓交流電源的高壓端相連接，所述接地電極與所述高壓交流電源的接地端相連接，所述毛細(xì)管的另一端與所述殼體相通。
[0007]本發(fā)明一個較佳實施例中，空氣等離子體處理廢氣的裝置進(jìn)一步包括所述毛細(xì)管呈陣列排布在所述導(dǎo)電管上。
[0008]本發(fā)明一個較佳實施例中，空氣等離子體處理廢氣的裝置進(jìn)一步包括所述接地電極的上下端均設(shè)置有第二介質(zhì)板。
[0009]本發(fā)明一個較佳實施例中，空氣等離子體處理廢氣的裝置進(jìn)一步包括所述導(dǎo)電管的兩端均設(shè)置有所述空氣進(jìn)口。
[0010]本發(fā)明一個較佳實施例中，空氣等離子體處理廢氣的裝置進(jìn)一步包括所述殼體的下端固定有支撐腳。
[0011]一種空氣等離子體處理廢氣的方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)通過廢氣進(jìn)口將待處理廢氣接入殼體內(nèi)；
(2)將空氣接入導(dǎo)電管，然后經(jīng)由毛細(xì)管進(jìn)入殼體內(nèi)；
(3 )開啟高壓交流電源，空氣放電產(chǎn)生等離子體與廢氣作用，凈化后的廢氣經(jīng)由廢氣出口排出；
(4)關(guān)閉高壓交流電源。
[0012]本發(fā)明一個較佳實施例中，空氣等離子體處理廢氣的方法進(jìn)一步包括所述步驟
(2)中，空氣流量<10slmo
[0013]本發(fā)明一個較佳實施例中，空氣等離子體處理廢氣的方法進(jìn)一步包括所述步驟
(3)中，輸出功率彡5001
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
1.采用毛細(xì)管管狀電極結(jié)構(gòu)，可以獲得較大的等離子體射流，從而獲得較大的等離子體處理空間，且第一介質(zhì)板、第二介質(zhì)板易于拆卸清洗。
[0015]2.采用微等離子體陣列，產(chǎn)生的DBD微等離子體空間尺寸大，可提高處理有機物的能力。
[0016]3.采用空氣等離子體放電產(chǎn)生活性粒子、高能粒子與廢氣相互作用，達(dá)到廢氣處理的目的。
[0017]4.有效排列微等離子體陣列，獲得最佳參數(shù)，合理利用聚集在第二介質(zhì)板表面的電荷能量，放電效率高。
[0018]5.采用對稱平板式、交流驅(qū)動DBD陣列微等離子體廢氣處理裝置，廢氣處理效率尚O
[0019]6.結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全穩(wěn)定。
[0020]7.高效分解且處理能耗低，為工業(yè)廢氣的處理開辟了一條新的思路。
【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0022]圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的廢氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的優(yōu)選實施例的電子能量分布函數(shù)圖；
圖中:4、殼體，6、第一介質(zhì)板，8、接地電極，10、廢氣進(jìn)口，12、廢氣出口，14、導(dǎo)電管，16、毛細(xì)管，18、空氣進(jìn)口，20、第二介質(zhì)板，22、支撐腳。
【具體實施方式】
[0023]現(xiàn)在結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以