等离子废气处理系统

摘要

本发明公开了一种等离子废气处理系统，包括前处理系统、主控制系统、直流高压脉冲电源、氧化还原剂添加系统、直流高压窄脉冲放电系统、组盐捕集系统、催化和氧化触媒系统和排气系统，通过前处理系统对气水、气尘处理，直流高压窄脉冲放电系统产生强氧化活性物质，并与废气中的有机物进行反应，将其瞬间氧化，分子重组，使得大分子有机物变成小分子有机物或二氧化碳和水，达到排放标准。

权利要求

1.一种等离子废气处理系统，其特征在：

包括前处理系统、直流高压脉冲电源、氧化还原剂添加系统、直流高压窄脉冲放电系统、组盐捕集系统、催化和氧化触媒系统和排气系统，其中，前处理系统对收集到含有粉尘、水、汽、恶臭气体、废气的混合物进行气水、气尘分离，并将处理后的废气依次输入至直流高压窄脉冲放电系统、催化和氧化触媒系统；

直流高压脉冲电源输入标准交流电压，输出大于5MW的脉冲功率，以满足直流高压窄脉冲放电系统的持续稳定作业需求；

直流高压窄脉冲放电系统为组合式线筒式机构，由直流高压脉冲电源提供放电电压，产生大量强氧化活性粒子、强紫外线、高温空泡，用于废气中有机物的瞬间氧化；

氧化还原剂添加系统在直流高压窄脉冲放电系统放电场添加氧化还原剂，将废气中的有害物通过分子化学键断链，分子重组为无机盐结晶析出，并通过组盐捕集系统收集析出的无机盐结晶；

催化和氧化触媒系统与直流高压窄脉冲放电系统相连，接收强氧化活性粒子和废气，并进一步进行深度氧化反应，使得废气中大部分的大分子有机物或环状有机物降解为小分子有机物或二氧化碳和水；

排气系统与催化和氧化触媒系统相连，用于尾气排放。

2.根据权利要求1所述的等离子废气处理系统，其特征在：还包括主控制系统，分别与上述各系统连接，通过嵌入式控制方式进行自动控制。

3.根据权利要求1所述的等离子废气处理系统，其特征在：所述直流高压窄脉冲放电系统由若干个组合式线筒式机构单元并联组成，其中，其负极为金属或金属合金组合式圆筒，正极为贯穿于金属或金属合金组合式圆筒中央的合金金属丝。

4.根据权利要求3所述的等离子废气处理系统，其特征在：所述组合式线筒式机构单元为垂直安装或水平安装，并且保证负极组合式圆筒接地。

说明书

等离子废气处理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及废气处理技术，具体涉及一种基于低温等离子体技术的等离子废气处理系统。

背景技术

[0002] 低温等离子体体技术是一种新的物质改性及深度氧化工艺。低温等离子体是通过气相、液相放电产生的高能电子，形成电子雪崩，由此引起局部电子高温，直接作用于有害物分子化学键，同时在放电场产生·OH、·H、·O、O3等强氧化性物质对有害物质进行改性及深度氧化，从而达到低成本、高效化治理恶臭气体及废气的效果。

[0003] 目前，常用的低温等离子体技术有：辉光放电、直流高压脉冲放电、介质阻挡放电，低温等离子体法广泛用于恶臭气体、废气及废水处理领域。较常规的工艺相比，低温等离子体技术的明显优势有：应用范围广、工艺结构简单、处理效率高，能耗低、具有杀菌、除臭、灭菌效果等。

[0004] 虽然辉光放电、介质阻挡放电在废气、恶臭气体处理具有一定的应用，但是辉光放电属于低气压放电，难于连续化生产、生产成本高，因此无法广泛应用于工业化生产，目前只限于实验室、灯光照明产品和半导体工业等；直流高压脉冲放电，属于电晕放电，目前主要欠缺可靠的窄脉冲直流高压电源及高效的等离子体放电反应器；介质阻挡放电因为介质容易堵塞和污染，引起爬电现象，导致放电回路短路，而且压力损失较大。以上技术虽具有一定的技术优势，但是在应用中也显现出各自的技术缺陷。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种等离子废气处理系统，利用高压窄脉冲等离子技术来实现废气或恶臭气体处理的工业化应用。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

[0007] 一种等离子废气处理系统，包括前处理系统、直流高压脉冲电源、氧化还原剂添加系统、直流高压窄脉冲放电系统、组盐捕集系统、催化和氧化触媒系统和排气系统，其中，[0008] 前处理系统对收集到含有粉尘、水、汽、恶臭气体、废气的混合物进行气水、气尘分离，并将处理后的废气依次输入至直流高压窄脉冲放电系统、催化和氧化触媒系统；

[0009] 直流高压脉冲电源输入标准交流电压，输出大于5MW的脉冲功率，以满足直流高压窄脉冲放电系统的持续稳定作业需求；

[0010] 直流高压窄脉冲放电系统由直流高压脉冲电源提供放电电压，产生大量强氧化活性粒子以及活性粒子、强紫外线、高温空泡，用于废气中有机物的瞬间氧化；

[0011] 氧化还原剂添加系统在直流高压窄脉冲放电系统放电场添加氧化还原剂，将废气中的有害物通过分子化学键断链，分子重组为无机盐结晶析出，并通过组盐捕集系统收集析出的无机盐结晶；

[0012] 催化和氧化触媒系统与直流高压窄脉冲放电系统相连，接收强氧化活性粒子和废气，并进一步进行深度氧化反应，使得废气中大部分的大分子有机物或环状有机物降解为小分子有机物或二氧化碳和水；

[0013] 排气系统与催化和氧化触媒系统相连，用于尾气排放。

[0014] 还包括主控制系统，分别与上述各系统连接，通过嵌入式控制方式进行自动控制。

[0015] 所述直流高压窄脉冲放电系统由若干个组合式线筒式机构单元并联组成，其中，其负极为金属或金属合金组合式圆筒，正极为贯穿于金属或金属合金组合式圆筒中央的合金金属丝。

[0016] 所述组合式线筒式机构单元为垂直安装或水平安装，并且保证负极组合式圆筒接地。

[0017] 采用本发明的等离子废气处理系统，具有如下优点：

[0018] 1、通过直流高压脉冲电源满足直流高压窄脉冲等离子体的工作稳定需求。

[0019] 2、采用组合式线筒式机构的直流高压窄脉冲放电系统，由于中间无阻挡，压力损耗极小，通过的气、水流量大，运行成本低。并且在放电过程中，高能电子高速朝一个方向运动，减少电子相互作用的损耗，金属离子向正极富集，生成无机盐类物质，以达到除去废气及恶臭气体中有害物的目的。

[0020] 3、直接利用直流高压窄脉冲放电产生的O3、0、OH、H2O2等活性物质，还能够杀菌除臭设备，并且不需要臭氧发生器等附加装置，直接降低了运行成本。

[0021] 4、通过催化和氧化触媒系统与直流高压窄脉冲放电系统的叠加使用，深度氧化，效果优化于单独使用或无机组合处理效果，提高去除恶臭及废气的功效。

附图说明

[0022] 下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：

[0023] 图1是本发明的废气处理系统的原理框图。

[0024] 图2是本发明的组合式线筒式机构单元的结构示意图。

具体实施方式

[0025] 如图1所示，本发明的废气处理系统主要包括前处理系统001、主控制系统002、直流高压脉冲电源003、氧化还原剂添加系统004、直流高压窄脉冲放电系统005、组盐捕集系统006、催化和氧化触媒系统007和排气系统008，其中，

[0026] 前处理系统001对收集到含有粉尘、水、汽、恶臭气体、废气等混合物进行气水、气尘分离，并将处理后的废气依次输入至直流高压窄脉冲放电系统005、催化和氧化触媒系统007；

[0027] 直流高压脉冲电源003输入标准交流电压(220V或者380V的交流电压)，通过电磁能和AC/DC模块及控制系统等快速叠加的等离子体核心模块多重组合，输出大于5MW的脉冲功率，从而能够满足直流高压窄脉冲放电系统005的持续稳定作业需求；

[0028] 直流高压窄脉冲放电系统005由002直流高压脉冲电源提供放电电压，在直流高压窄脉冲放电场产生的高能电子的作用下，产生大量如·OH、·O、O3、H2O2等强氧化活性粒子以及断裂有害物质分子化学键的有机自由基等活性粒子、强紫外线、高温空泡。特别是·OH、·O的强氧化性和化学反应活性，可用于废气中有机物的瞬间氧化；

[0029] 通过氧化还原剂添加系统004在直流高压窄脉冲放电系统005放电场添加NH3、S、NO等氧化还原剂，将废气中的NOX、SOX等有害物通过分子化学键断链，分子重组为无机盐结晶析出，通过组盐捕集系统006，收集析出的无机盐结晶；

[0030] 催化和氧化触媒系统007与直流高压窄脉冲放电系统005相连，接收强氧化活性粒子和废气，并进一步进行深度氧化反应，使得废气中大部分的大分子有机物或环状有机物降解为小分子有机物或二氧化碳和水，用于尾气排放。

[0031] 上述反应通式如下：

[0032] e+O2→2O+e

[0033] e+O2→O2++2e

[0034] e+H2O→OH+H+e

[0035] H2S+O2、O2-、O2+→SO3+H2O

[0036] NH3+O2、O2-、O2+→NOx+H2O

[0037] VOCs+O2、O2-、O2+→CO2+H2O

[0038] 而排气系统008与催化和氧化触媒系统007相连，将反应处理后达到排放要求的尾气进行排放。

[0039] 另外，该还处理系统包括主控制系统002，分别与上述各系统连接，通过嵌入式控制方式进行自动控制，无需专人看管。

[0040] 而上述直流高压窄脉冲放电系统是由如图2中所示的若干个组合式线筒式机构单元1并联组成，其中，其负极2(接地电极)为金属或金属合金组合式圆筒，正极3(放电电极)为贯穿于金属或金属合金圆筒中央的合金金属丝，氧化还原剂添加通道将两组放电筒连接起来，氧化还原剂添加口为了氧化还原剂添加通道中部，图2中的4为氧化还原剂添加口，5为绝缘端子。由于该放电单位中间无阻挡，压力损耗极小，通过的气流量大，运行成本低。另外，每个所述组合式线筒式机构单元1可采用垂直安装或水平安装，并且保证负极圆筒接地良好。

[0041] 下面对本发明进行具体举例说明：

[0042] 实施例1、

[0043] 垃圾渗滤液臭气处理。除臭系统硫化氢入口浓度变化状况。测试期间臭气峰值：19ppm，年平值约为：5.2ppm。采用一种恶臭及废气处理系统，功率为2千瓦，直流电压3
32000V，放电频率360次/秒，气流速度50M/min，臭气快速通过一种恶臭及废气处理系统后，臭气强度大大降低，感官无臭味。

[0044] 实施例2、

[0045] 某农药厂废气，主要成分：三乙胺30ppm、正丁醇80ppm、甲苯120ppm。采用一种废气及恶臭气体直流高压窄脉冲等离子体处理系统，功率2千瓦，直流电压48000V，放电频率3
400次/秒，气流速度40M/min，臭气快速通过一种恶臭及废气处理系统后，臭气强度大大降低，感官无臭味。处理后臭气浓度测定，三乙胺0.5ppm、正丁醇5ppm、甲苯10ppm。

[0046] 实施例3、

[0047] 某制药厂废气，排放时间为2h/d，主要成份：甲醇60ppm、氨100ppm、二甲基甲砜75ppm。采用一种恶臭及废气处理系统，功率2千瓦，直流电压40000V，放电频率600次/秒，气流速度50M3/min，臭气快速通过一种恶臭及废气处理系统后，臭气强度大大降低。处理后臭气浓度测定，甲醇4ppm、氨5ppm、甲苯5.5ppm。

[0048] 综上所述，本发明的等离子废气处理系统具有以下几个优点：

[0049] 1、放电系统采用线筒式结构，杜绝了阻挡介质放电等离子体因堵塞、污染引起放电系统的爬电，不会造成放电回路的短路现象，放电系统使用寿命长；

[0050] 2、系统无添加物，不会造成二次污染；

[0051] 3、自动化程度高，无需专人看管；

[0052] 4、运行稳定，可24小时运行，且不受放置环境影响；

[0053] 5、窄脉冲上升沿快(100ns左右)，占空比小；

[0054] 6、耗电量小，处理成本低；

[0055] 7、恶臭及废气处理量大；

[0056] 8、结构紧凑，占地面积小，如处理3000-5000M3/h风量VOC气体和恶臭气体装置，2
占地仅3-5M，非常适合工业化应用。

[0057] 但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。