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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(yīng)”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(yīng)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(shù)，電子束照射法脫硫、脫硝技術(shù)，脈沖等離子體化學(xué)法脫硫脫硝技術(shù)雖然脫硫脫硝效率較高，但設(shè)備投資較大，有的需要投入大量化學(xué)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(fā)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(xué)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(shù)，是通過突變電場、磁場的巨大能量產(chǎn)生非平衡等離子體，為化學(xué)反應(yīng)提供高能活性粒子。這些粒子能使有害氣體分子的化學(xué)鍵斷裂，以便進行通常較困難甚至不可能進行的化學(xué)反應(yīng)，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(xiàn)，在低溫常壓情況下，有害氣體從進氣孔1進入反應(yīng)器4，反應(yīng)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(fā)生激烈、高效率的脈沖電暈放電，使基態(tài)氣體獲得足夠大的能量，發(fā)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(fā)態(tài)、亞穩(wěn)態(tài)、游離粒子及各種離子、電子和光子，化學(xué)性質(zhì)比基態(tài)氣體分子活躍多了，為化學(xué)反應(yīng)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(wěn)態(tài)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(fā)態(tài)，當(dāng)氣體分子獲得的能量大于分子鍵結(jié)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(jié)合能氣體種類 CO CO2NO NO2H2S SO2鍵的結(jié)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(fā)狀態(tài)，然后發(fā)生分解反應(yīng)
反應(yīng)結(jié)果生成氣體分子A(g)、B(g)、C(g)及固體粒子D(S)。這樣，應(yīng)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(nèi)產(chǎn)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(zhì)量重、慣性大，不可能在極短時間內(nèi)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(fā)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(tài)。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(fā)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(yīng)”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(yīng)器，其外殼接地，5是電暈極，6是反應(yīng)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(yīng)器4直徑為110.5mm，長度為480mm，電暈線5為星形線，反應(yīng)腔6中的風(fēng)速為2.4m/S。實驗條件和測試數(shù)據(jù)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(yīng)器4的直徑為120mm，長度為750mm，電暈極5長度為600mm，反應(yīng)腔6中風(fēng)速為0.12m/s。實驗條件和測試數(shù)據(jù)如表4所示
權(quán)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(yīng)器4，電暈極5，反應(yīng)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(quán)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(chǎn)生的直流電壓幅度VD為20-80KV，高壓脈沖電源8產(chǎn)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(fā)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(yīng)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(fā)生高濃度等離子體，為化學(xué)反應(yīng)提供高能活性粒子，使有害氣體分子化學(xué)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(xué)藥品，成本低，易于推廣，適于分解火力發(fā)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(yīng)”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(yōu)先權(quán)日1992年6月20日
發(fā)明者白希堯, 依成武, 張芝濤, 滿書玲, 張艷玲, 白敏冬, 劉恒權(quán), 付銳 申請人:鞍山靜電技術(shù)研究設(shè)計院