CN104096460A - 一种等离子废气处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子废气处理装置，包括依次相连的热等离子废气处理炉、金属纤维烧结毡过滤器和低温等离子体废气处理单元。本发明利用了热等离子体的高温、能量集中特性实现了废气处理的高效率处理；利用了金属纤维烧结毡过滤芯的致密性、性能稳定、长寿命来实现气固混合气体的过滤；利用了低温等离子体的活性基团最终净化。经本发明装置处理后的排出物为已收集的固体尘埃和由主分为二氧化碳、气态水组成的混合气体，处理后的废气最终生成物不会有二次污染问题，本发明提出的这种等离子与金属纤维烧结毡过滤结合技术，为废气处理提供了理想的途径。

Description

一种等离子废气处理装置

 

技术领域

本发明涉及一种等离子废气处理装置，尤其涉及一种热等离子模块与不锈钢纤维毡模块、低温等离子模块组合使用的废气处理装置。

背景技术

目前市场上对用于处理焊割、焊锡厂区产生的废烟雾，油漆、喷镀、烘漆产生的VOC、甲醛、三苯等有害废气，橡胶、塑料制作产生的异味气体，化工、制药时产生的各类有害有毒气，以及粪便处理场、污水处理厂臭气通过采用以下的处理方法：

1、掩蔽法   采用更强烈的芳香气味与臭气掺和，以掩蔽臭气，使之能被人接收。此方法可尽快消除恶臭影响，灵活性大，费用低但恶臭成分并没有被去除。

2、稀释扩散法   将有臭味地气体通过烟囱排至大气，或用无臭空气稀释，降低恶臭物质浓度以减少臭味。此方法易受气象条件限制且恶臭物质依然存在。  

3、热力燃烧法   在高温下恶臭物质与燃料气充分混和，实现完全燃烧。   此方法净化效率高，恶臭物质被彻底氧化分解，但设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，易形成二次污染。  

4、曝气式活性污泥脱臭法   将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中，通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质。此方法受曝气强度的限制，应用有一定局限。  

5、水吸收法   利用臭气中某些物质易溶于水的特性，使臭气成分直接与水接触，从而溶解于水达到脱臭目的。此方法工艺简单，管理方便，设备运转费用低，但必然产生二次污染，需对洗涤液进行处理；净化效率低，需与与其他技术联合使用，对硫醇，脂肪酸等处理效果差。  

6、药液吸收法   利用臭气中某些物质和药液产生化学反应的特性，去除某些臭气成分。此方法能够有针对性处理某些臭气成分，工艺较成熟，但净化效率不高，消耗吸收剂，易形成而二次污染。  

7、吸附法   利用吸附剂的吸附功能使恶臭物质由气相转移至固相。此方法净化效率很高，可以处理多组分恶臭气体，但吸附剂费用昂贵，再生较困难，要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量。  

针对以上常见废气处理的种种弊端，本发明采用先进的等离子体技术以及金属纤维烧结过滤介质技术，组合使用来处理废气。

发明内容

本发明的目的是克服现有有机废气处理的不足，提供一种等离子废气处理装置，该装置将等离子体技术以及金属纤维烧结过滤介质技术，组合使用来处理废气,以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：

一种等离子废气处理装置，包括热等离子废气处理炉、金属纤维烧结毡过滤器和低温等离子体废气处理单元；所述热等离子废气处理炉底部装置有炉渣收集器，热等离子废气处理炉的进气口与进气管道相连，出气口与金属纤维烧结毡过滤器相连；所述金属纤维烧结毡过滤器的底部装置有集尘器，金属纤维烧结毡过滤器的出气口与低温等离子体废气处理单元相连；所述低温等离子体废气处理单元与排气管道相连。

作为本发明的进一步方案，所述热等离子废气处理炉包括热等离子发生器。

作为本发明的进一步方案，所述热等离子发生器为磁稳空气载体等离子发生器，包括热等离子体电源、线圈、阴极、阳极。

作为本发明的进一步方案，所述阴极材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成。

作为本发明的进一步方案，所述阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成。

作为本发明的进一步方案，所述金属纤维烧结毡过滤器包括过滤组件、电控脉冲吹气***、喷吹管及气控蝶阀，其中，电控脉冲吹气***配合喷吹管及气控蝶阀可根据内膛进气、出气压力差自动实现过滤组件的喷吹净化，以防止长时间运行后，废气中细小颗粒附着在过滤器上的堵塞。

作为本发明的进一步方案，所述过滤组件不锈钢纤维制作的空心圆柱状滤芯组或者网状滤网。

作为本发明的进一步方案，所述低温等离子体废气处理单元包括腔室和装置在腔室内的低温等离子体模块，该低温等离子体模块采用基于高频电晕放电等离子体的临界火花控制的低温等离子发生器技术，可以满足废气处理通道上的等离子浓度和放电处理功率要求，所述腔室上还设有作为备用空间的备用/检修口。

综上所述，本发明与以往技术相比具有以下有益效果：

1、热等离子体具有温度极高、能量集中的特性，对废气有很高的处理效率；

2、低温等离子体单元采用独有的基于高频电晕放电等离子体的临界火花控制的低温等离子发生器技术，可以满足废气处理通道上的等离子浓度和放电处理功率要求；

3、经由本发明装置处理后的排出物为已收集的固体尘埃和由主分为二氧化碳、气态水组成的混合气体，处理后的废气最终生成物不会有二次污染问题。

4、本发明充分利用了热等离子体的高温、能量集中特性实现了废气处理的高效率处理；利用了金属纤维烧结毡过滤芯的致密性、性能稳定、长寿命来实现气固混合气体的过滤；利用了低温等离子体的活性基团最终净化。

5、高科技创新性：“热等离子体”、“低温等离子体”技术是电子、化学、催化等综合作用下的电化学过程，是一全新的技术创新领域，是依靠等离子体在瞬间产生的强大电场能量高温氧化分解、电离、 裂解有害气体的化学键能，从而破坏废气分子结构，达到净化目的；  

6、高效废气净化：本发明能高效去除挥发性有机物（VOC）、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物，以及各种恶臭味，除臭效率可达98%以上，对于长期弥漫、积累的恶臭、异味，24小时内即可祛除，并且具有强力杀灭空气中细菌、病毒等各种微生物能力，而且具有明显的防霉作用；  

7、无需添加任何物质：本发明涉及的废气处理是一种干法净化过程，是一种全新的净化过程，运行过程无需添加任何添加剂，不产生废水、废渣，不会导致二次污染；  

8、适应性强：持久的净化功能，无须专人看管，可适应高浓度、大气量、不同气态物质的净化处理，在高温20℃,低温-50℃的环境内净化区均可运转；

9、湿度饱和的环境下仍可正常运行，每天24小时连续工作，长期运行稳定可靠；

10、设备组合性强：本发明相对应传统废气治理设备，重量轻，体积小，可根据废气浓度、流量、成份进行串、并组合设计达到完全的废气净化。  

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明所述热等离子废气处理炉结构示意图；

图3为本发明所述热等离子废气处理炉工作原理图；

图4为本发明所述金属纤维烧结毡过滤器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-4所示，一种等离子废气处理装置，包括热等离子废气处理炉1、金属纤维烧结毡过滤器2和低温等离子体废气处理单元3；所述热等离子废气处理炉1底部装置有炉渣收集器6，热等离子废气处理炉1的进气口4与进气管道10相连，出气口5与金属纤维烧结毡过滤器2相连，热等离子废气处理炉1中的热等离子发生器12为磁稳空气载体等离子发生器，包括热等离子体电源13、线圈16、阴极15、阳极14（如图3所示），其中，阴极15材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成，阴极15和阳极14均采用水冷方式，以承受电弧高温冲击，该线圈16在高温250℃情况下具有抗2000V的直流电压击穿能力，热等离子体电源13采用全波整流并具有恒流性能；所述金属纤维烧结毡过滤器2的底部装置有集尘器7，金属纤维烧结毡过滤器2的出气口与低温等离子体废气处理单元3相连，金属纤维烧结毡过滤器2包括过滤组件17、电控脉冲吹气***18、喷吹管19及气控蝶阀20（如图4所示），其中，滤组件17以非常细（最细为3μM）的不锈钢纤维为滤材，根据现场不同的应用环境，可以制备成空心圆柱状滤芯组或者网状滤网，电控脉冲吹气***18配合喷吹管19及气控蝶阀20可根据内膛进气、出气压力差自动实现金属纤维烧结毡过滤器2的喷吹净化，以防止长时间运行后，废气中细小颗粒附着在过滤器上的堵塞；所述低温等离子体废气处理单元3与排气管道9相连。

其中，热等离子发生器12工作原理为：首先设定输出电流，当阴极15前进同阳极14接触后，形成回路，由于整个***具有抗短路的能力且电流恒定不变，当阴极15在电机拖动下缓缓离开阳极14时，在阴极15和阳极14之间形成电弧，一定压力的空气通过电弧后，被电离为高温空气等离子体，其能量密度高达10⁵～10⁶W/cm²。所述低温等离子体废气处理单元3包括腔室和装置在腔室内的低温等离子体模块21，该低温等离子体模块21采用基于高频电晕放电等离子体的临界火花控制的低温等离子发生器技术，可以满足废气处理通道上的等离子浓度和放电处理功率要求，低温等离子体模块21采用模块化设计，该模块可以根据不同应用环境要求灵活组态。低温等离子体模块21由低温等离子体电源控制，由测量控制电路闭环控制离子发生器主电路输出电场，根据临界火花状态电学物理特征，动态调节等离子发生器正负极之间的电压幅值和脉宽等，使之达到临界火花状态，使等离子浓度达到最大并能持续保持。该电源将SPWM技术用于等离子体高压电源控制中，具有原理简单、控制和调节性能好，具有消除谐波、调节和稳定输出电压、输出电压幅值、频率动态连续可调等诸多特点。备用/检修口22为备用空间，可以根据客户要求增加低温等离子体模块，还可以作为检修口。

本发明的工作原理如下：

待处理废气经过进气管道10进入热等离子废气处理炉1，热等离子废气处理炉1由热等离子发生器12产生热等离子炬11（热等离子体炬11加热温度不低于1500℃），高温下实现有机物颗粒的完全氧化燃烧分解，氧化燃烧固体物由炉渣收集器6收集；热等离子体处理后尾气经出气口5进入金属纤维烧结毡过滤器2。热等离子体处理后尾气进入金属纤维烧结毡过滤器2，过滤组件17对该混合气体实现两相态（固、气态）分离，分离成固体颗粒尘埃及二次废气，固体颗粒尘埃由集尘器7收集，金属纤维烧结毡过滤器2过滤后尾气经出口8进入低温等离子体废气处理单元3。废气进入低温等离子体废气处理单元3进一步处理成主要成分为二氧化碳和水蒸汽为主的最终排放尾气经排气管道9排放到大气中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种等离子废气处理装置，其特征是，包括热等离子废气处理炉、金属纤维烧结毡过滤器和低温等离子体废气处理单元；所述热等离子废气处理炉底部装置有炉渣收集器，热等离子废气处理炉的进气口与进气管道相连，出气口与金属纤维烧结毡过滤器相连；所述金属纤维烧结毡过滤器的底部装置有集尘器，金属纤维烧结毡过滤器的出气口与低温等离子体废气处理单元相连；所述低温等离子体废气处理单元与排气管道相连。

2.根据权利要求1所述的一种等离子废气处理装置，其特征是，所述热等离子废气处理炉包括热等离子发生器。

3.根据权利要求1或2所述的一种等离子废气处理装置，其特征是，所述热等离子发生器为磁稳空气载体等离子发生器，包括热等离子体电源、线圈、阴极、阳极。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种等离子废气处理装置，其特征是，所述阴极材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种等离子废气处理装置，其特征是，所述阳极由金属材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种等离子废气处理装置，其特征是，所述金属纤维烧结毡过滤器包括过滤组件、电控脉冲吹气***、喷吹管及气控蝶阀，其中，电控脉冲吹气***配合喷吹管及气控蝶阀可根据内膛进气、出气压力差自动实现过滤组件的喷吹净化。

7.根据权利要求1或6所述的一种等离子废气处理装置，其特征是，所述过滤组件不锈钢纤维制作的空心圆柱状滤芯组或者网状滤网。

8.根据权利要求1所述的一种等离子废气处理装置，其特征是，所述低温等离子体废气处理单元包括腔室和装置在腔室内的低温等离子体模块，其中，腔室上还设有作为备用空间的备用/检修口。