專利名稱：氣體凈化系統(tǒng)、氣體凈化方法和放電反應(yīng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體凈化系統(tǒng)或設(shè)備和一種氣體凈化方法，所述方法通過除去不利的或有害的物料或物質(zhì)(如目標(biāo)氣體中的顆粒物和氮氧化物)來凈化待處理的目標(biāo)氣體。
本發(fā)明還涉及一種用于上述氣體凈化系統(tǒng)或方法的放電反應(yīng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)技術(shù)中，已知有幾種用于凈化發(fā)動機(jī)等排放的廢氣的氣體凈化系統(tǒng)和設(shè)備，它們通過除去廢氣中的顆粒狀物料或物質(zhì)(PM)、氮氧化物(NOx)等來對廢氣進(jìn)行凈化處理。
例如，已知有一種用于去除顆粒物(PM)的氣體凈化系統(tǒng)，其中去除顆粒物的過濾器設(shè)置在氣流通道中，含有顆粒物的廢氣在流經(jīng)此處時，其中的顆粒物被俘獲或抓獲。然后，被顆粒物去除過濾器捕獲的顆粒物中含有的可燃物(如碳)被燃燒除去，接著顆粒物去除過濾器的功能得以再生。這樣的氣體凈化系統(tǒng)公布于日本專利待審(KOKAI)公開號HEI11-062558中。
另一方面，已知還有一種用于去除NOx的氣體凈化系統(tǒng)，其中一種用于還原和分解NOx的三路(three way)催化劑被放置在含NOx廢氣流經(jīng)的氣流通道中。這樣的三路催化劑負(fù)載有用于活化的貴金屬如Pt。這樣的氣體凈化系統(tǒng)公布于日本專利待審(KOKAI)公開號HEI 2002-045701中。
在如日本專利待審(KOKAI)公開號HEI 11-062558中所公開的用于去除顆粒物(PM)的氣體凈化系統(tǒng)中，需要在大約600℃對氣體進(jìn)行加熱，以通過有氧燃燒除去顆粒物過濾器所俘獲的碳等物質(zhì)。
而在如日本專利待審(KOKAI)公開號HEI 2002-045701中所公開的用于去除NOx的氣體凈化系統(tǒng)中，一種還原催化劑要實現(xiàn)其功能往往要將溫度升至約300℃以上。當(dāng)廢氣的溫度低于300℃時，催化劑不能被充分激活，NOx也不能得到充分還原和分解。而且，在NOx的還原和分解過程中還會產(chǎn)生有害的一氧化二氮(N2O)。
因此，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中的這兩種氣體凈化系統(tǒng)中都需要裝備一個用于加熱廢氣的熱源如外部加熱器等。另外，當(dāng)廢氣溫度較低時(尤其是小于200℃時)，顆粒物PM和/或NOx就不能有效地和充分地被俘獲并去除。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的一個目的就是從實質(zhì)上克服上述現(xiàn)有技術(shù)中所遇到的這些缺陷或障礙，提供一種氣體凈化系統(tǒng)和氣體凈化方法，其能夠在較低溫度下有效地去除待處理的目標(biāo)氣體中的顆粒物和有害物質(zhì)(如氮氧化物)，而無需對待處理的目標(biāo)氣體進(jìn)行加熱。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于上述氣體凈化系統(tǒng)的放電反應(yīng)裝置，來有效去處顆粒物和有害物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，一方面，這些目的和其它目的可以通過提供一種用于凈化目標(biāo)氣體的氣體凈化系統(tǒng)來實現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括一個氣流管線，經(jīng)由該管線目標(biāo)氣體從目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置流出；一個提供在所述氣流管線上的放電反應(yīng)裝置；一個設(shè)置在放電反應(yīng)裝置中的過濾部件，其具有一結(jié)構(gòu)，當(dāng)目標(biāo)氣體通過該過濾部件時，該結(jié)構(gòu)可用來俘獲目標(biāo)氣體中的顆粒物；一個有效地連接在放電反應(yīng)裝置上的放電產(chǎn)生裝置，其被用來在放電反應(yīng)裝置內(nèi)形成電場，并在其中產(chǎn)生放電等離子體。
在這方面的優(yōu)選實施方式中，過濾部件可以有多種結(jié)構(gòu)，例如由多種固體材料堆積而成的塊狀結(jié)構(gòu)、由纖維狀材料形成的塊狀結(jié)構(gòu)和蜂窩狀結(jié)構(gòu)，或獨塊(monolith)結(jié)構(gòu)。
所述過濾部件還可以由介電常數(shù)不小于3的介電材料(例如陶瓷)形成。
所述氣體凈化系統(tǒng)還可以包括一設(shè)置在放電反應(yīng)設(shè)備中的氧化催化劑，用來將顆粒物氧化燃燒。
所述氣體凈化系統(tǒng)還可以包括一設(shè)置在氣流管線上放電反應(yīng)裝置的上游側(cè)和/或下游側(cè)(相對于目標(biāo)氣體的流動方向)的氧化催化劑。
所述氣體凈化系統(tǒng)還可以包括一設(shè)置在放電反應(yīng)設(shè)備中的光催化劑，以便其可以被放電光所激活。
還可以向過濾部件提供一還原分解催化劑，用于對目標(biāo)氣體中的氮氧化物進(jìn)行還原和分解。
所述氣體凈化系統(tǒng)還可以包括一個添加或提供碳?xì)浠衔锏难b置，該裝置設(shè)置在氣流管線上放電反應(yīng)裝置的上游側(cè)，以便在流經(jīng)氣流管線的目標(biāo)氣體中添加氣態(tài)的碳?xì)浠衔?。所述氣態(tài)碳?xì)浠衔锸峭ㄟ^使用所述碳?xì)浠衔锾砑友b置對固態(tài)或液態(tài)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行汽化而得到的。
所述氣體凈化系統(tǒng)還可以包括一催化劑反應(yīng)單元，該單元提供在氣流管線上放電反應(yīng)裝置的下游側(cè)，用于對目標(biāo)氣體中的氮氧化物進(jìn)行還原和分解。
所述氣體凈化系統(tǒng)還可以包括一個碳?xì)浠衔锾砑友b置，該裝置設(shè)置在氣流管線上放電反應(yīng)裝置的上游側(cè)，以便在流經(jīng)氣流管線的目標(biāo)氣體中添加氣態(tài)的碳?xì)浠衔铩Ｋ鰵鈶B(tài)碳?xì)浠衔锸峭ㄟ^使用所述的碳?xì)浠衔锾砑友b置對固態(tài)或液態(tài)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行汽化而得到的。
所述放電反應(yīng)裝置具有一筒狀外殼，該外殼上提供有一連接頭，并且所述放電產(chǎn)生裝置包括一個通過電纜與所述連接頭相連的高壓電極端、一個通過電纜與連接頭相連并設(shè)置在過濾部件中的電極棒，和一個與放電反應(yīng)裝置的外殼的一部分相連的地電極端，其中所述地電極端起到地電極的作用。
在本發(fā)明的一個改進(jìn)方面，提供了一種用于對目標(biāo)氣體進(jìn)行凈化的氣體凈化系統(tǒng)，其包括一個氣流主管線，目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置中的待處理的目標(biāo)氣體通過該管線流出，所述主氣流管線具有一切換部位，從該切換部位處延伸出多個氣流支線；多個放電反應(yīng)裝置，它們被提供在各氣流支線的中間部位；設(shè)置在各放電反應(yīng)裝置中的過濾部件，所述過濾部件具有一結(jié)構(gòu)，當(dāng)目標(biāo)氣體通過該過濾部件時，該結(jié)構(gòu)可用來俘獲目標(biāo)氣體中的顆粒物；有效地連接在各放電反應(yīng)裝置上的放電產(chǎn)生裝置，其被用來在放電反應(yīng)裝置內(nèi)形成電場，并在其中產(chǎn)生放電等離子體；和一個安裝于在氣流主管線上形成的所述切換部位的切換裝置，用于在各氣流支線間進(jìn)行選擇性切換。
在本發(fā)明的這一方面中，所述多個氣流支線在氣流主管線上放電反應(yīng)裝置的下游側(cè)匯合。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種對目標(biāo)氣體進(jìn)行凈化的方法，其包括如下步驟將一提供有過濾部件的放電反應(yīng)裝置安置在待處理的目標(biāo)氣體的氣流管路上，其中所述待處理目標(biāo)氣體中包括顆粒物；借助過濾部件將目標(biāo)氣體中的顆粒物俘獲；和在放置過濾部件的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生一電場，并在放電反應(yīng)裝置中產(chǎn)生放電等離子體。
在本發(fā)明的再一方面，提供了一放電反應(yīng)設(shè)備，其包括一個筒狀放電反應(yīng)裝置；
一個設(shè)置在所述放電反應(yīng)裝置中的過濾部件；和一個高壓電極端和一個地電極端，所述過濾部件設(shè)置在二者之間。
根據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)和/特征，可以通過俘獲并除去待處理的目標(biāo)氣體中的顆粒物和有害物質(zhì)，來實現(xiàn)在低溫不加熱的條件下對目標(biāo)氣體的凈化。
另外，除了對顆粒物的俘獲和燃燒處理外，還通過添加還原分解催化劑，在低溫不加熱的情況下將NOx還原分解。
下面的說明將結(jié)合附圖更清楚地展示本發(fā)明的實質(zhì)和其他特征。
附圖簡介在附圖中

圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的設(shè)置示意圖；圖2A為圖1的第一實施方式的放電反應(yīng)裝置的放大的縱向局部剖視圖，圖2B-圖2D為本發(fā)明的氣體凈化系統(tǒng)的過濾部件的剖視圖；圖3顯示了NOx在所述放電反應(yīng)裝置中的還原分解；圖4顯示了當(dāng)含有NOx的目標(biāo)氣體中含有15體積％的氧氣時，NOx的減少量和待凈化目標(biāo)氣體的溫度的關(guān)系；圖5顯示了當(dāng)含有NOx的目標(biāo)氣體中含有1體積％的氧氣時，NOx的減少量和待凈化目標(biāo)氣體的溫度的關(guān)系；圖6顯示了當(dāng)含有NOx的目標(biāo)氣體中含有1體積％的氧氣時，N2O副產(chǎn)物的量和待凈化目標(biāo)氣體的溫度的關(guān)系；圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的設(shè)置示意圖；圖8為圖7中所示的第二實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的第一種改進(jìn)的示意圖；圖9為圖7中所示的第二實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的第二種改進(jìn)的示意圖；圖10為圖7中所示的第二實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的第三種改進(jìn)的示意圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的設(shè)置示意圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的設(shè)置示意圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的設(shè)置示意圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的設(shè)置示意圖。
優(yōu)選實施方式的描述下面將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明方法的氣體凈化系統(tǒng)的優(yōu)選實施方式，和使用所述氣體凈化系統(tǒng)的放電反應(yīng)設(shè)備或裝置的氣體凈化方法的優(yōu)選實施方式。
參照圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的氣體凈化系統(tǒng)。
氣體凈化系統(tǒng)1包括提供于氣流管線或管路3上的放電反應(yīng)裝置4，所述氣流管線或管路3從目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置2延伸出來，并且一過濾部件或過濾結(jié)構(gòu)5被設(shè)置在放電反應(yīng)裝置4的反應(yīng)容器4a中。所述過濾部件5具有一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)允許待處理目標(biāo)氣體X(此后將稱其為目標(biāo)氣體)從其內(nèi)部流過，其還具有俘獲顆粒物的結(jié)構(gòu)，用來俘獲目標(biāo)氣體X中所包括的顆粒物和/或有害物質(zhì)。
目標(biāo)氣體產(chǎn)生設(shè)備2的具體實例為車輛(in-vehicle)柴油發(fā)動機(jī)和汽油發(fā)動機(jī)(例如汽車發(fā)動機(jī))、車輛發(fā)電機(jī)驅(qū)動馬達(dá)和輪船推進(jìn)馬達(dá)等；為移動物體提供動力的柴油發(fā)動機(jī)和汽油發(fā)動機(jī)，所述移動物體例如車輛、輪船和飛機(jī)等；用于廢熱發(fā)電(電熱供應(yīng))系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)的固定柴油發(fā)動機(jī)和煤氣發(fā)動機(jī)(煤氣馬達(dá))。
這些目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置2使用重油(例如A-重油、C-重油等)、輕油、汽油、城市煤氣、甲烷和丙烷，并排出在本發(fā)明中被稱作目標(biāo)氣體X的廢氣。
另外，放電產(chǎn)生電源(放電產(chǎn)生裝置)7通過電纜6與放電反應(yīng)裝置4相連。由放電產(chǎn)生裝置7施加的電壓在放電反應(yīng)裝置4中產(chǎn)生放電等離子體，同時由于所產(chǎn)生電場的電吸塵作用，顆粒物被俘獲在過濾部件5中。另外，借助等離子體形成了氧自由基如O、OH和O3等，通過這些氧自由基的氧化使俘獲的顆粒物燃燒。然后所述被俘獲的顆粒物通過燃燒處理變成CO2。
圖2A為一縱向局部示意圖，其中顯示了氣體凈化系統(tǒng)1，特別是放電反應(yīng)裝置4。
例如，筒狀放電反應(yīng)裝置4被安裝在氣流管線3上。另外，例如，塊狀過濾部件5被提供在放電反應(yīng)裝置4中，在放電反應(yīng)裝置4的側(cè)壁部分11上提供有由絕緣材料制成的連接頭10。
另外，在過濾部件5中還提供有沿放電反應(yīng)裝置4的縱向伸展的棒狀電極12。
另一方面，放電產(chǎn)生裝置7安裝在放電反應(yīng)裝置4的外面，并且所述放電產(chǎn)生裝置7的一個電極(例如在高壓電極端的電極)通過電纜6與連接頭10相連。此外，連接頭10和電極12通過電纜6相連。
放電產(chǎn)生裝置7的另一個電極，在地電極一側(cè)，通過電纜6與放電反應(yīng)裝置4的側(cè)壁面11相連，并且接地。即放電反應(yīng)裝置4的內(nèi)壁面11起到接地電極的作用。
所述放電產(chǎn)生裝置7例如由一個主電源和一個次級電源組成。主電源可以是頻率為50Hz、60Hz的100V、200V、400V的交流電源，或12V、24V的電池等直流電源；而作為次級電源，可以使用脈沖電源、高頻電源和工業(yè)頻率交流電源。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)通過放電產(chǎn)生裝置7施加電壓時，在放電反應(yīng)裝置4的過濾部件5中的電極12和放電反應(yīng)裝置4的側(cè)壁面11之間產(chǎn)生電場，同時產(chǎn)生等離子體Y。施加在電極12上的電壓可以是例如幾千伏到幾萬伏。
然而，應(yīng)注意的是從放電產(chǎn)生裝置7施加的電壓的極性；放電反應(yīng)裝置4、過濾部件5和電極棒12的形狀和數(shù)量，是任選的或任意的。另外，可以從放電反應(yīng)裝置4的側(cè)壁面11獨立地安裝一個電極。即可以采用各種結(jié)構(gòu)，只要可以在過濾部件5中產(chǎn)生或引起電場和放電等離子體Y。
而且，在不對目標(biāo)氣體X進(jìn)行加熱的情況下產(chǎn)生放電等離子體是可能的，即使用具備高的電子溫度的低溫等離子體。低溫等離子體的使用允許施加于放電反應(yīng)裝置4上的能量在放電反應(yīng)裝置4中以電子能的形式使用，并且該能量不以中性分子和離子的熱能的形式使用。對于所述的低溫，優(yōu)選低于300℃的溫度用來激活催化劑。于是能量損失減少了，低能激活了電子，并且可以產(chǎn)生大量的氧自由基。
另外，過濾部件5可以具有一結(jié)構(gòu)，其中多種固體材料的球狀、柱狀、筒狀或盤狀陶瓷顆粒被裝入一個筒狀或箱裝的容器中，該容器的開口處包有網(wǎng)或過濾器，或具有一塞滿纖維狀材料的結(jié)構(gòu)。所述過濾部件5可以制成蜂窩狀或塊狀。
在這方面，放電反應(yīng)裝置4具有環(huán)形筒狀結(jié)構(gòu)，其中提供有過濾部件5，圖2B為一種使用了多種固體材料5的結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖2C為使用了一種纖維狀材料5的結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖2D是蜂窩狀或獨塊狀(monolith)結(jié)構(gòu)5的剖視圖。
上述根據(jù)第一實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1將以如下的方式運作。
首先，含有顆粒物的待處理的目標(biāo)氣體X在目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置2中產(chǎn)生，所產(chǎn)生的目標(biāo)氣體X通過氣流管線或通道3引入放電反應(yīng)裝置4。
目標(biāo)氣體X流經(jīng)放電反應(yīng)裝置4，然后通過過濾部件5。
在放電反應(yīng)裝置4中的過濾部件5中，隨著放電產(chǎn)生裝置7的啟動，將形成電場并產(chǎn)生放電等離子體Y。于是，由于過濾部件中形成的電場的電吸塵作用，待凈化的目標(biāo)氣體X中的顆粒物被過濾部件5所俘獲。
另外，在過濾部件5的內(nèi)部，由于等離子體Y的作用或功能，產(chǎn)生了氧自由基，例如O、OH、O3等。當(dāng)?shù)蜏氐入x子體以放電等離子體Y的形式產(chǎn)生時，高能電子和目標(biāo)氣體X中的分子相互碰撞從而產(chǎn)生氧自由基，接著被過濾部件5所俘獲的顆粒物中包含的碳等物料經(jīng)受燃燒處理形成CO2，從而恢復(fù)過濾部件5的顆粒物俘獲功能。
在除去顆粒物以后，目標(biāo)氣體X被排除放電反應(yīng)裝置4。
順便提一下，當(dāng)過濾部件5由介電常數(shù)大于3的介電物質(zhì)組成時，在放電反應(yīng)裝置4內(nèi)部形成的電場會得到進(jìn)一步加強(qiáng)，并有可能改進(jìn)電吸塵作用和對顆粒物的吸附效果。作為優(yōu)選實例，就耐熱特性而言，可以使用介電常數(shù)在9-10之間的陶瓷，例如礬土。
另一方面，當(dāng)從目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置2中產(chǎn)生的待凈化目標(biāo)氣體X中包含NOx(90體積％的NO)或碳?xì)浠衔?CxHy)，由于放電等離子體Y產(chǎn)生的氧自由基的氧化作用，放電反應(yīng)裝置4中會產(chǎn)生例如NO2的化學(xué)物質(zhì)，并且通過氧自由基對碳?xì)浠衔锏难趸饔枚a(chǎn)生部分氧化產(chǎn)物〔CHO〕。在存在還原分解催化劑的情況下，包含在目標(biāo)氣體X中的NOx與上述化學(xué)物質(zhì)可以發(fā)生有效的還原反應(yīng)，從而不只是在高溫下而且在低溫下也可以分解NOx。
因此，除了對顆粒物的俘獲和燃燒處理外，通過將與放電反應(yīng)裝置4中所產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)相對應(yīng)的還原分解催化劑用作制造過濾部件5的材料，可以在無需加熱的情況下進(jìn)行NOx的還原分解。
順便提一下，盡管過濾部件5由NOx的還原分解催化劑制成，仍然優(yōu)選在過濾部件5上負(fù)載NOx還原分解催化劑。
圖3示出了圖1所示的氣體凈化系統(tǒng)1的放電反應(yīng)裝置4中的NOx的還原分解過程。
參照圖3，通常目標(biāo)氣體X中的NOx有90體積％為NO。而且，當(dāng)目標(biāo)氣體X中還包括碳?xì)浠衔?CxHy)時，放電反應(yīng)裝置4中的等離子體Y所產(chǎn)生的氧自由基將NO和CxHy氧化成NO2和部分氧化產(chǎn)物〔CHO〕。
所述放電反應(yīng)裝置4中產(chǎn)生的這些化學(xué)物質(zhì)在催化劑表面起到催化反應(yīng)激活物質(zhì)的作用。所述放電反應(yīng)裝置4由NO2和〔CHO〕出發(fā)產(chǎn)生有機(jī)硝基化合物〔CHON〕等。然后，〔CHON〕等物質(zhì)與NOx(NO/NO2)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生N2、COX和H2O，導(dǎo)致NOx的還原分解。
作為NOx的還原分解催化劑例如可以使用γ-氧化鋁。在使用傳統(tǒng)的載有Pt等貴金屬的三路催化劑作為NOX的還原分解催化劑時，在NOx的分解過程中會產(chǎn)生有害的N2O。然而，在使用γ-氧化鋁的情況下，有可能減少所產(chǎn)生的NO2的量。
也就是說，在傳統(tǒng)技術(shù)中三路催化劑一直被用于NOx的分解，并且所述三路催化劑還載有用于催化劑激活的貴金屬如Pt。然而，本發(fā)明的第一實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1既可以在高溫下也可以在正常溫度下進(jìn)行NOx的還原分解，并且不需要Pt等貴金屬的活化，因為所述氣體凈化系統(tǒng)1的放電反應(yīng)裝置4能產(chǎn)生可用于催化反應(yīng)的活化的化學(xué)物質(zhì)，例如NO2和碳?xì)浠衔锏牟糠盅趸a(chǎn)物〔CHO〕等。因此，所述氣體凈化系統(tǒng)1能夠減少在NOx的還原分解過程中產(chǎn)生的N2O副產(chǎn)物的量。
圖4顯示了當(dāng)含有NOx的目標(biāo)氣體中含有15體積％的氧氣時，在NOx的還原分解過程中NOx的減少量和待凈化目標(biāo)氣體的溫度的關(guān)系。
在圖4中，縱軸顯示NOx的減少量(任意單位)，橫軸指示待凈化目標(biāo)氣體的溫度(℃)。圖中標(biāo)記●代表僅在高溫下使用對NOx的還原分解有效的催化劑(γ-氧化鋁)但不提供貴金屬的情況下，顯示NOx的減少量的NOx減少曲線數(shù)據(jù)點；標(biāo)記○代表在使用低溫等離子體和還原分解催化劑(γ-氧化鋁催化劑)的情況下進(jìn)行NOx的還原分解時，顯示NOx的減少量的NOx減少曲線b、c和d的數(shù)據(jù)點，其中在低溫等離子體作用下產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)被用作反應(yīng)物質(zhì)。
其中NOx減少曲線b、c和d還分別顯示了通過改變低溫等離子體的電子能量而出現(xiàn)的NOx減少量的三種不同情況。
如圖4所示，在高溫下單獨使用對NOx的還原分解有效的催化劑(γ-氧化鋁)但不提供貴金屬的情況下，NOx的減少量取決于目標(biāo)氣體X的溫度，其中在300-500℃之間NOx的減少量對目標(biāo)氣體X的溫度的斜率非常大，而當(dāng)溫度低于300℃時NOx的減少量明顯減少。
另一方面，在使用低溫等離子體和還原分解催化劑(γ-氧化鋁催化劑)對目標(biāo)氣體X中含有的NOx進(jìn)行還原分解的方法中，其中在低溫等離子體作用下產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)被用作反應(yīng)物，NOx的減少量取決于目標(biāo)氣體X的溫度。然而，與僅僅使用催化劑的情況相比，NOx的減少量對目標(biāo)氣體X的溫度的斜率變小了。因此有可能在不超過200℃的溫度下除去一定量的NOx。
另外，在使用低溫等離子體和還原分解催化劑對NOx進(jìn)行還原分解的方法中，NOx的減少量的變化取決于低溫等離子體的電子能量的高低。也就是說，隨著低溫等離子體的電子能量的增加，NOx的減少量也在增加。因此，有可能根據(jù)待凈化目標(biāo)氣體X中所含有的NOx的量或溫度的變化來控制NOx的減少量。
圖5顯示了當(dāng)含有NOx的目標(biāo)氣體中含有1體積％的氧氣時，NOx的減少量和待凈化目標(biāo)氣體的溫度的關(guān)系。
在圖5中，縱軸顯示NOx的減少量(任意單位)，橫軸指示待凈化目標(biāo)氣體的溫度(℃)。圖中標(biāo)記●代表在使用傳統(tǒng)的三路催化劑來對目標(biāo)氣體X中的NOx進(jìn)行還原分解處理時顯示NOx的減少量的NOx減少曲線e的數(shù)據(jù)點；標(biāo)記O代表在使用低溫等離子體和還原分解催化劑對目標(biāo)氣體X中的NOx進(jìn)行還原分解處理時顯示NOx的減少量的NOx減少曲線f的數(shù)據(jù)點，其中在低溫等離子體作用下產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)被用作反應(yīng)物質(zhì)。
如圖5所示，對于含有1體積％的氧氣的目標(biāo)氣體X而言，NOx的減少量取決于待凈化的目標(biāo)氣體X的溫度，并且在200-400℃之間NOx的減少量與目標(biāo)氣體X的溫度之間存在較大斜率，該曲線還表明了最大值的存在。
另一方面，在使用低溫等離子體和還原分解催化劑對NOx進(jìn)行還原分解的方法中，有一部分NOx的減少是與待凈化目標(biāo)氣體X的溫度無關(guān)的。
圖6顯示了當(dāng)對含有1體積％的氧氣的目標(biāo)氣體X中的NOx進(jìn)行還原分解時，N2O副產(chǎn)物的量和待凈化目標(biāo)氣體X的溫度的關(guān)系。
在圖6中，縱軸顯示副產(chǎn)物N2O的量(任意單位)，橫軸指示目標(biāo)氣體X的溫度(℃)。圖中標(biāo)記●代表在使用傳統(tǒng)的三路催化劑來對目標(biāo)氣體X中的NOx進(jìn)行還原分解處理時顯示N2O的量的N2O減少曲線g的數(shù)據(jù)點；標(biāo)記○代表在使用低溫等離子體和還原分解催化劑對目標(biāo)氣體X中的NOx進(jìn)行還原分解處理時顯示N2O的量的N2O減少曲線h的數(shù)據(jù)點，其中在低溫等離子體作用下產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)被用作反應(yīng)物質(zhì)。
如圖6所示，在使用三路催化劑對目標(biāo)氣體X中含有的NOx進(jìn)行還原分解處理時，將得到與圖5基本相同的曲線。也就是說，由于三路催化劑載有Pt等貴金屬，作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的N2O取決于NOx的減少量。
另一方面，在使用低溫等離子體和還原分解催化劑對NOx進(jìn)行還原分解的方法中，N2O副產(chǎn)物的量將隨著目標(biāo)氣體X的溫度的增加而減少。然而，與使用三路催化劑的情況相比，N2O副產(chǎn)物隨目標(biāo)氣體X的溫度的變化的改變量是較小的，即不超過使用三路催化劑的情況下的N2O副產(chǎn)物最高量的50％。
也就是說，本實施方式氣體凈化系統(tǒng)1在過濾部件5中形成電場，以便俘獲待凈化目標(biāo)氣體X中所含有的顆粒物。這樣，根據(jù)所述氣體凈化系統(tǒng)1的構(gòu)造，所述顆粒物被過濾部件5借助電吸塵作用和顆粒物俘獲作用俘獲。
所述實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1通過所述過濾部件5所俘獲的顆粒物的燃燒處理使得過濾部件5的顆粒物收集功能得到再生，所述燃燒處理并不需要對顆粒物進(jìn)行加熱，只需使用不依賴于溫度的電子放電等離子體Y。
而且，所述氣體凈化系統(tǒng)1在無需對NOx進(jìn)行加熱的情況下，實現(xiàn)了目標(biāo)氣體X中NOx的去除，通過為過濾部件5增加還原分解催化劑的功能，以碳?xì)浠衔锖蚇Ox在放電反應(yīng)裝置4中產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)作為反應(yīng)激活物質(zhì)，進(jìn)行NOx的還原分解反應(yīng)。
最近，關(guān)于廢氣中的NOx或顆粒物的排放的排放法規(guī)得到加強(qiáng)并更加嚴(yán)格。因此，作為去除顆粒物的氣體凈化系統(tǒng)已經(jīng)提出了一種裝置(例如燃燒室)用于在俘獲顆粒物的同時將顆粒物用燃燒室燒掉。另一方面，還提出了一種用于進(jìn)行NOx的還原分解的裝置作為去除NOx的氣體凈化系統(tǒng)，其中使用載有Pt等貴金屬的三路催化劑并需要加熱。
然而，這些已知的氣體凈化系統(tǒng)都需要至少將目標(biāo)氣體加熱到正常溫度，例如不超過200℃。特別地，當(dāng)氣體凈化系統(tǒng)被用于汽車，并且汽車尾氣被當(dāng)作待凈化的目標(biāo)氣體X時，很難充分地和穩(wěn)定地處理顆粒物或NOx，因為廢氣的溫度會隨著汽車行駛或移動的條件的不同而不同。
例如，在發(fā)動機(jī)啟動時、發(fā)動機(jī)低速運轉(zhuǎn)時或發(fā)動機(jī)加速時，廢氣的溫度都會低于用于顆粒物燃燒或NOx還原分解的催化劑的激活溫度，于是分解反應(yīng)難以正常進(jìn)行。因此，有必要為所述氣體凈化系統(tǒng)另行裝備一個外部熱源。
另外，當(dāng)經(jīng)過加熱并使用三路催化劑對NOx進(jìn)行還原分解處理時，負(fù)載用于對三路催化劑進(jìn)行活化的Pt等貴金屬是必要的，然而這其中涉及一個問題，那就是在NOx的還原分解過程中，Pt等貴金屬會導(dǎo)致副產(chǎn)物N2O的產(chǎn)生。
然而，本發(fā)明的氣體凈化系統(tǒng)1則既可以在高溫下也可以在低溫下，對包含在目標(biāo)氣體X中的顆粒物進(jìn)行連續(xù)的燃燒處理，其中使用過濾部件5來俘獲顆粒物，并使用了不易受溫度變化影響的放電等離子體，或優(yōu)選地，使用低溫等離子體。
而且，那些與NOx在非高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)是通過等離子體處理而產(chǎn)生的。因此，通過使用NOx的還原分解催化劑來形成過濾部件5，有可能在無需加熱的情況下，甚至可以在低溫下，對NOx進(jìn)行還原分解。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于所述氣體凈化系統(tǒng)1無需使用貴金屬來激活NOx還原分解催化劑，所以可以減少在傳統(tǒng)的NOx還原分解方法中作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的N2O的量。
因而，本發(fā)明的氣體凈化系統(tǒng)1可以對來自各種目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置2的目標(biāo)氣體X進(jìn)行凈化，所述目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置根據(jù)溫度的不同可以產(chǎn)生包括顆粒物或有害物質(zhì)(例如NOx)的目標(biāo)氣體X。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的設(shè)置示意圖。
圖7所示的氣體凈化系統(tǒng)1A不同于圖1所示的第一實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1，其差別在于氣體凈化系統(tǒng)1A的放電反應(yīng)裝置4中除了過濾部件5以外，還提供有一氧化催化劑(氧化催化劑單元或部分)20。所述氣體凈化系統(tǒng)1A的其它結(jié)構(gòu)或功能與第一實施方式基本相同。因此，在與氣體凈化系統(tǒng)1相應(yīng)的部位使用了相同的標(biāo)號或標(biāo)志，并因此省去了重復(fù)的解釋。
第二實施方式的所述氣體凈化系統(tǒng)1A的放電反應(yīng)裝置4中除了過濾部件5以外還提供有氧化催化劑20，所述氧化催化劑20可以獨立使用或提供在過濾部件5中。
所述氣體凈化系統(tǒng)1A的結(jié)構(gòu)使得被過濾部件5所俘獲的顆粒物除了接受由于等離子的作用而產(chǎn)生的氧自由基的燃燒處理外，還要接受由于氧化催化劑20的作用或功能而引起的燃燒處理。因此，與圖1所示的氣體凈化系統(tǒng)1相比，氣體凈化系統(tǒng)1A能夠?qū)︻w粒物進(jìn)行更加有效的氧化處理。
圖8、9和10分別為圖7中所示的的氣體凈化系統(tǒng)1A的第一種、第二種和第三種改進(jìn)實例的示意圖。
在圖8所示的氣體凈化系統(tǒng)1B中，氧化催化劑(氧化單元或部分)20被提供在氣流通路或管線3上，與目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置2和放電反應(yīng)裝置4相連。也就是氧化催化劑20被布置在氣流管線3上放電反應(yīng)裝置4的上游側(cè)，而不是被布置在放電反應(yīng)裝置4中。
另外，在圖9所示的氣體凈化系統(tǒng)1C中，氧化催化劑(氧化單元或部分)20被提供在氣流管線3上放電反應(yīng)裝置4的下游側(cè)，而不是被布置在放電反應(yīng)裝置4中或放電反應(yīng)裝置4的上游側(cè)。
另一方面，在圖10所示的氣體凈化系統(tǒng)1D中的目標(biāo)氣流通路上提供有兩個氧化催化劑(氧化單元或部分)20，其中一個提供在放電反應(yīng)裝置4的上游側(cè)，另一個提供在放電反應(yīng)裝置4的下游側(cè)。
如上所述，只要將氧化催化劑20提供在氣流通路3上，上述氣體凈化系統(tǒng)1B、1C和1D與圖1所示的氣體凈化系統(tǒng)1可以實現(xiàn)基本相同的效果或作用，即便氧化催化劑20沒有被安置在放電反應(yīng)裝置4中。
另外，在氣體凈化系統(tǒng)1B、1C和1D中，氧化催化劑20和放電反應(yīng)裝置4的布置是各自獨立的，這樣在缺損或修理時就可以更換所需的部分或組件，而無需改變整個結(jié)構(gòu)。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的示意圖。
圖11中所示的氣體凈化系統(tǒng)1E不同于圖1所示的氣體凈化系統(tǒng)1，其差別在于在氣體凈化系統(tǒng)1E中，設(shè)有并聯(lián)的多個放電反應(yīng)裝置4，氣流通路3分出支線通入各并聯(lián)的放電反應(yīng)裝置。
氣體凈化系統(tǒng)1E的其它結(jié)構(gòu)和運作與圖1所示的第一實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1的基本相同。因此對于與氣體凈化系統(tǒng)1相應(yīng)的部件或元件，在此使用了相同的標(biāo)號或標(biāo)志來表示，并因此省去與之相關(guān)的詳細(xì)解釋。
在氣體凈化系統(tǒng)1E中，在氣流通路3上放電反應(yīng)裝置4的上游側(cè)提供有切換元件(部分)30，并且在切換部位30處氣流通路3分出多個氣流支線，例如圖11中所示分成兩個氣流支線3。每一個氣流支線3都于一個放電反應(yīng)裝置4相連。
另外，用來排放流過各個放電反應(yīng)裝置的目標(biāo)氣體X的氣流支線3在共同的下游側(cè)切換部位31處被匯聚起來，在這里這些氣流支線合并成一個共同的單根氣流通路3。
所述上游側(cè)切換部位30和下游側(cè)切換部位31通過切換使得目標(biāo)氣體流經(jīng)一個選定的放電反應(yīng)部分4。
也就是說，所述氣體凈化系統(tǒng)1E能夠利用上游側(cè)切換部位30和下游側(cè)切換部位31的氣流通路切換功能，讓目標(biāo)氣體X可選擇地通過一個放電反應(yīng)裝置4，從而實現(xiàn)了對放電反應(yīng)裝置4的周期性切換。
根據(jù)這一實施方式的結(jié)構(gòu)，當(dāng)某一個放電反應(yīng)裝置4的過濾部件5所俘獲的顆粒物的量達(dá)到某一固定值時，氣體凈化系統(tǒng)1E就會進(jìn)行切換操作，將目標(biāo)氣體流通過上游側(cè)切換部位30進(jìn)行切換，即將氣流通路3切換至另一個氣流支線3。相應(yīng)于這一切換操作，下游側(cè)切換部位31也會被改變。
另外，當(dāng)某一放電反應(yīng)裝置4的過濾部件5所俘獲的顆粒物的量達(dá)到某一固定值時，空氣就會被通入這一放電反應(yīng)裝置4，其中所述空氣中含有的顆粒物的量對顆粒物的俘獲量的影響是可以忽略的。然后，所述過濾部件5中俘獲的顆粒物就要經(jīng)受由所述空氣制得的低溫等離子體的燃燒處理，然后其顆粒物俘獲功能可以得到再生。
也就是說在兩個放電反應(yīng)裝置4之間連續(xù)地和輪流地切換，其中在一個放電反應(yīng)裝置4中顆粒物被過濾部件5所俘獲；在另一個放電反應(yīng)裝置4中，被過濾部件5所俘獲的顆粒物則在經(jīng)受低溫等離子體的氧化處理。
更具體地，氣體凈化系統(tǒng)1E中提供有多個放電反應(yīng)裝置4，從目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置2將目標(biāo)氣體導(dǎo)出的氣流通路3被上游側(cè)切換部位30和下游側(cè)切換部位31分成多個平行的氣流支線，從而通過在各個放電反應(yīng)裝置4之間(即在各個氣流支線間)的切換，確保過濾部件5的顆粒物俘獲功能能夠得到再生，從而確保過濾部件5所俘獲的顆粒物的量不超過氧化處理的能力。
而且，根據(jù)氣體凈化系統(tǒng)1E，即便待凈化目標(biāo)氣體X中所包含的顆粒物的濃度相對較高，依然可以穩(wěn)定地對顆粒物進(jìn)行燃燒處理，而并不削弱過濾部件5的顆粒物俘獲功能。
所述氣體凈化系統(tǒng)1E也可以采取一種無下游側(cè)切換部位31的結(jié)構(gòu)，其中目標(biāo)氣體X分別從多個與各放電反應(yīng)設(shè)備4相連的氣流支線3中排出；或者采取另一種結(jié)構(gòu)，其中從各個放電反應(yīng)裝置4排出的目標(biāo)氣體X可以直接被收集進(jìn)一根共同的氣流通路3。
圖12為根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的示意圖。
圖12所示的氣體凈化系統(tǒng)1F不同于圖1所示的根據(jù)第一實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1，其差別在于在氣體凈化系統(tǒng)1F的氣流通路3上放電反應(yīng)裝置4的下游側(cè)提供有催化反應(yīng)部分40。氣體凈化系統(tǒng)1F的其它結(jié)構(gòu)和運作與圖1所示的第一實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1的基本相同。因此對于與氣體凈化系統(tǒng)1相同或一樣的結(jié)構(gòu)或元件，在此使用了相同的標(biāo)號或標(biāo)志來表示，并因此省去與之相關(guān)的詳細(xì)解釋。
根據(jù)這一實施方式的結(jié)構(gòu)，在其中的氣體凈化系統(tǒng)1F的氣流通路3上的放電反應(yīng)裝置4的下游側(cè)，提供有催化反應(yīng)部分40，當(dāng)包含NOx的待凈化目標(biāo)氣體X從目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置2排出后，放電反應(yīng)裝置4使顆粒物中所包含的碳等物質(zhì)經(jīng)受燃燒處理，與此同時，產(chǎn)生了NO2、碳?xì)浠衔锏牟糠盅趸a(chǎn)物〔CHO〕等。
然后，被填充進(jìn)催化反應(yīng)部分40的NOx還原分解催化劑得益于放電反應(yīng)裝置4中產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，而獲得了更強(qiáng)的催化激活功能。至于填充催化反應(yīng)部分40的催化劑，建議使用不產(chǎn)生副產(chǎn)物N2O的γ一氧化鋁等。
放電反應(yīng)裝置4中產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)(例如NO2、碳?xì)浠衔锏牟糠盅趸a(chǎn)物〔CHO〕等)被導(dǎo)入催化反應(yīng)部分40，在此這些化學(xué)物質(zhì)起到催化劑活化物質(zhì)的作用，于是NOx在無需加熱的情況下經(jīng)受了還原分解處理。
然后，其中NOx已被還原分解的目標(biāo)氣體X被排出催化反應(yīng)部分40。
也就是說，本實施方式氣體凈化系統(tǒng)1F中提供有催化反應(yīng)部分40，其中NOx還原分解催化劑被布置在放電反應(yīng)裝置4的下游側(cè)，通過還原分解去除目標(biāo)氣體X中的NOx，其中使用放電反應(yīng)裝置4中產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)(例如NO2、碳?xì)浠衔锏牟糠盅趸a(chǎn)物〔CHO〕等)作為NOx還原分解催化劑的活化物質(zhì)。
由于具備這樣的結(jié)構(gòu)，氣體凈化系統(tǒng)1F能夠取得與圖1所示的實施方式相同的效果和功能，其中為過濾部件5增添了NOx還原分解催化劑功能。這樣就可以在各個結(jié)構(gòu)中獨立地進(jìn)行檢查和交換。
圖13為根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的示意圖。
圖13所示的氣體凈化系統(tǒng)1G不同于圖12所示的第四實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1F，其差別在于在氣體凈化系統(tǒng)1G的氣流通路3上放電反應(yīng)裝置4的上游側(cè)提供有碳?xì)浠衔锾砑?供應(yīng))部分或裝置50。氣體凈化系統(tǒng)1G的其它結(jié)構(gòu)與圖12所示的第四實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1F的基本相同或一樣。因此，在此使用了相同的標(biāo)號或標(biāo)志來表示對應(yīng)的結(jié)構(gòu)或元件，并因此省去與之相關(guān)的詳細(xì)解釋。
本實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1G中，在氣流通路3上放電反應(yīng)裝置4的上游側(cè)提供有碳?xì)浠衔锾砑硬糠?0。
所述碳?xì)浠衔锾砑硬糠?0向氣流通路3中提供碳?xì)浠衔?。所采取的方法?yōu)選為直接添加丙烷、丙烯等碳?xì)浠衔?，或者通過對固態(tài)或液態(tài)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行汽化來添加丙烷、丙烯等碳?xì)浠衔铩?br> 由此添加的碳?xì)浠衔锉粚?dǎo)入放電反應(yīng)裝置4中，在這里產(chǎn)生了用于NOx還原分解的催化劑活化物質(zhì)。
也就是說，根據(jù)本實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1G，通過在氣流通路3中添加碳?xì)浠衔?，可以在NOx的還原分解過程中更有效地產(chǎn)生穩(wěn)定的催化劑活化物質(zhì)，同時將NOx分解并除去。
因此，即便目標(biāo)氣體X是例如一種幾乎不含碳?xì)浠衔锏臍怏w，例如柴油發(fā)動機(jī)在貧油燃燒階段所產(chǎn)生的廢氣，所述氣體凈化系統(tǒng)1G也能夠在產(chǎn)生催化劑活化物質(zhì)的同時有效地去除NOx。
圖14為根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的氣體凈化系統(tǒng)的示意圖。
圖14所示的氣體凈化系統(tǒng)1H不同于圖7所示的第二實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1A，其差別在于在氣體凈化系統(tǒng)1H的放電反應(yīng)裝置4中提供的是光催化劑60，而不是氧化催化劑20。氣體凈化系統(tǒng)1H的其它結(jié)構(gòu)與圖7所示的第二實施方式的氣體凈化系統(tǒng)1A的基本相同或一樣。因此，在此使用了相同的標(biāo)號或標(biāo)志來表示對應(yīng)的結(jié)構(gòu)或元件。
在氣體凈化系統(tǒng)1H的放電反應(yīng)裝置4中，除了過濾部件5以外，還提供有光催化劑60，例如TiO2等，所述光催化劑60既可以單獨布置，也可以被過濾部件5所負(fù)載。
因此，當(dāng)放電反應(yīng)裝置4中產(chǎn)生放電光和放電等離子體Y時，由于放電反應(yīng)裝置4中產(chǎn)生的放電光的作用，不管是在高溫下還是在200℃的低溫下，都可以激活光催化劑60。
也就是說在氣體凈化系統(tǒng)1H中，被放電反應(yīng)裝置4中的過濾部件5所俘獲的顆粒物除了要經(jīng)受由于放電等離子體的作用而產(chǎn)生的氧自由基的燃燒處理外，還要經(jīng)受由于放電光的作用而被激活的光催化劑60的作用。
于是所述氣體凈化系統(tǒng)1H除了具備圖7所示的氣體凈化系統(tǒng)1A的優(yōu)點外，還可以在低溫下在放電反應(yīng)裝置4中對顆粒物進(jìn)行更加有效的氧化處理。
因此，例如當(dāng)汽車尾氣(即本發(fā)明的待凈化目標(biāo)氣體X)處于低溫時(在汽車發(fā)動機(jī)啟動時)，就可以使用氣體凈化系統(tǒng)1H來使顆粒物的氧化處理能夠更加有效地進(jìn)行。
具備上述構(gòu)造的氣體凈化系統(tǒng)1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G和1H可以構(gòu)成多元化或復(fù)合的結(jié)構(gòu)。例如，可以在氣流通路3上安裝多個并聯(lián)的放電反應(yīng)裝置4。另外，在氣流通路3上還可以添加催化反應(yīng)部分40、碳?xì)浠衔锾砑硬糠?0或氧化催化劑20。
另外，作為替代方案，優(yōu)選將放電反應(yīng)裝置4制成一個單元，并且多個這樣的單元可以以并聯(lián)或串聯(lián)的方式安裝起來，從而形成氣體凈化系統(tǒng)1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G和1H。
應(yīng)注意的是本發(fā)明并不限于上述的實施方式，在不偏離所附的權(quán)利要求的情況下可以對本發(fā)明進(jìn)行許多其它的改變與改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化目標(biāo)氣體的氣體凈化系統(tǒng)，其包括一個氣流管線，待凈化的目標(biāo)氣體經(jīng)由該管線從目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置流出；一個提供在所述氣流管線上的放電反應(yīng)裝置；一個布置在所述放電反應(yīng)裝置中的過濾部件，其所具備的結(jié)構(gòu)可以在目標(biāo)氣體流經(jīng)該過濾部件時俘獲包含在目標(biāo)氣體中的顆粒物；和一個有效地連接在所述放電反應(yīng)裝置上的放電產(chǎn)生裝置，其被用來在放電反應(yīng)裝置內(nèi)形成電場，并在其中產(chǎn)生放電等離子體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述過濾部件具有一由多種固體材料堆積而成的塊狀結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述過濾部件具有一由纖維狀材料形成的塊狀結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述過濾部件具有一蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述過濾部件具有一獨塊結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述過濾部件由介電常數(shù)不小于3的介電材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述介電材料是陶瓷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其還包括一布置在放電反應(yīng)裝置中的氧化催化劑，用于顆粒物的氧化燃燒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其還包括一氧化催化劑，相對于目標(biāo)氣體的流動方向，所述氧化催化劑被布置在所述氣流管線上放電反應(yīng)裝置的上游側(cè)和下游側(cè)中的至少一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其還包括一布置在所述放電反應(yīng)裝置中的光催化劑，以便用放電光將其激活。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述放電產(chǎn)生裝置產(chǎn)生低溫等離子體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述過濾部件中還提供有用于對目標(biāo)氣體中含有的氮氧化物進(jìn)行還原和分解的還原分解催化劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的氣體凈化系統(tǒng)，其還包括一碳?xì)浠衔锾砑友b置，該設(shè)備布置在氣流管線上放電反應(yīng)裝置的上游側(cè)，以向流經(jīng)所述氣流管線的目標(biāo)氣體中添加氣態(tài)碳?xì)浠衔铩?br> 14.根據(jù)權(quán)利要求13的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述氣態(tài)碳?xì)浠衔锸峭ㄟ^使用所述的碳?xì)浠衔锾砑友b置對固態(tài)和液態(tài)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行汽化而形成的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其還包括一提供在氣流管線上放電反應(yīng)裝置的下游側(cè)的催化劑反應(yīng)單元，以對目標(biāo)氣體中含有的氮氧化物進(jìn)行還原和分解。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的氣體凈化系統(tǒng)，其還包括一碳?xì)浠衔锾砑友b置，該設(shè)備布置在氣流管線上放電反應(yīng)裝置的上游側(cè)，以向流經(jīng)所述氣流管線的目標(biāo)氣體中添加氣態(tài)碳?xì)浠衔铩?br> 17.根據(jù)權(quán)利要求15的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述氣態(tài)碳?xì)浠衔锸峭ㄟ^使用所述的碳?xì)浠衔锾砑友b置對固態(tài)和液態(tài)碳?xì)浠衔镞M(jìn)行汽化而形成的。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述放電反應(yīng)裝置具有一筒狀外殼，其上提供有一連接頭，并且所述放電產(chǎn)生裝置包括一個通過電纜與所述連接頭相連的高壓電極端、一個通過電纜與連接頭相連并設(shè)置在過濾部件中的電極棒，和一個與放電反應(yīng)裝置的外殼的一部分相連的地電極端，其中所述地電極端起到地電極的作用。
19.一種用于凈化目標(biāo)氣體的氣體凈化系統(tǒng)，其包括一個氣流主管線，待凈化的目標(biāo)氣體經(jīng)由該管線從目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置流出，所述主管線具有一切換部位，從該切換部位延伸出多個氣流支線；提供在所述各氣流支線的中間部位的多個放電反應(yīng)裝置；布置在每個所述放電反應(yīng)裝置中的過濾部件，其所具備的結(jié)構(gòu)可以在目標(biāo)氣體流經(jīng)該過濾部件時俘獲包含在目標(biāo)氣體中的顆粒物；一個有效地連接在每個所述放電反應(yīng)裝置上的放電產(chǎn)生裝置，其被用來在放電反應(yīng)裝置內(nèi)形成電場，并在其中產(chǎn)生放電等離子體；和一個用于在所述氣流主管線上形成的切換部位的切換裝置，其被用來在各氣流支線間進(jìn)行選擇性切換。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的氣體凈化系統(tǒng)，其中所述多個氣流支線在放電反應(yīng)裝置下游側(cè)的氣流主管線上的一個部位匯合。
21.一種用于凈化目標(biāo)氣體的氣體凈化方法，其包括如下步驟在含有顆粒物的待處理的目標(biāo)氣體流經(jīng)的一條氣流管線上，安置一放電反應(yīng)裝置，其中提供有一過濾部件；使用所述過濾部件俘獲目標(biāo)氣體中的顆粒物；和在所述放電反應(yīng)裝置中放置所述過濾部件的地方形成一電場，并產(chǎn)生放電等離子體。
22.一種放電反應(yīng)設(shè)備，其包括一筒狀放電反應(yīng)裝置；布置在所述放電反應(yīng)裝置中的過濾部件；和一個高壓電極端和一個地電極端，所述過濾部件設(shè)置在二者之間。
全文摘要
一種用于凈化目標(biāo)氣體的氣體凈化裝置，其包括一個氣流管線，待凈化的目標(biāo)氣體經(jīng)由該管線從目標(biāo)氣體產(chǎn)生裝置流出；一個提供在所述氣流管線上的放電反應(yīng)裝置；一個布置在所述放電反應(yīng)裝置中的過濾部件，其所具備的結(jié)構(gòu)可以在目標(biāo)氣體流經(jīng)該過濾部件時俘獲包含在目標(biāo)氣體中的顆粒物；和一個有效地連接在所述放電反應(yīng)裝置上的放電產(chǎn)生裝置，其被用來在放電反應(yīng)裝置內(nèi)形成電場，并在其中產(chǎn)生放電等離子體。
文檔編號F01N13/02GK1508404SQ20031010060
公開日2004年6月30日 申請日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月2日
發(fā)明者安井 之, 安井祐之, 荒木邦行, 行, 男, 飛田義男 申請人:株式會社東芝