CN112619355A - 一种无极微波处理有机废气的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无极微波处理有机废气的装置，外壳体两侧分别具有进气口、出气口，其内部形成密闭空腔；在密闭空腔内，设置有若干组包括若干根微波发射管的微波处理单元；设置有高频发生器和耦合器，高频发生器与外接电源连接，或者将外接电源处理为高频电源通入高频发生器内，高频发生器与耦合器连接，耦合器与多根微波发射管无线连接，通过无线激发微波发射管，产生紫外线。本发明通过耦合器无线激发微波发射管产生紫外线，紫外线打断有机物分子链，将有机物氧化为CO2，H2O等，消除了臭味或刺激性气味，达到环保要求的排放标准；由于采用无线激发微波发射管，设备内部不通电，就具有更高的安全性和稳定性，用于防爆、防火要求高的场所。

Description

一种无极微波处理有机废气的装置

技术领域

本发明涉及有机废气处理的环保技术领域，具体涉及一种无极微波处理有机废气的装置。

背景技术

有机废气，如氨、硫化氢、三甲胺、苯酚、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、乙酸乙酯、甲硫醚、甲硫醇、甲二硫、乙醛、甲醇、苯胺等等，通常是化工生产或使用过程中产生的，其中某些具有恶臭、有些具有较大的刺激性、有些有一定毒性，属于污染环境的有机废气，对其处理和排放都有国家级或部委级标准进行规范。

前述的废气属于挥发性有机物，现有技术中挥发性有机物通过吸收能量（如热能、光子能量等），可以使自身的化学性质变得更加活跃甚至被裂解。当吸收的能量大于化学键键能，即可使得化学键断裂，形成游离的带有能量的原子或基团。如通过提供UV-D波段内的真空紫外线（波长范围170-184.9nm），促使有机废气物质通过吸收该波段的光子，而该波段的光子能量大于绝大多数的化学键键能，使得有机物质得以裂解；再通过裂解产生的臭氧将其氧化成简单、无害、稳定的物质，如H2O和CO2等，降解后首先消除了臭味或刺激性气味，进而达到环保要求的排放标准，达到安全环保的处理要求。

但，现有技术中的通过产生紫外线（波长范围170-184.9nm）对有机废气物质进行处理的设备，大部分都采用紫外线灯，每个灯都需要配备导线并与电源连接，存在如下的不足：1、能耗较大；2、紫外线灯管的使用寿命都不高，导致频繁更换，不方便的同时也增大了处理费用；3、由于有导线和电源，在防爆、防火要求高的场所，如矿井、高粉尘车间等，不能使用或者使用受到很大限制；这几个不足影响了了紫外线处理装置的广泛使用，不能满足用户和市场的使用要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种能效高、采用微波处理有机废气的无极微波处理有机废气的装置；第二目的是能够用于防爆、防火要求高的场所，要求其具有更高的安全性和稳定性。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种无极微波处理有机废气的装置，包括外壳体，其特征在于，外壳体一侧具有进气口，另一侧具有出气口，其内部形成密闭空腔；在密闭空腔内，设置有若干组微波处理单元，每组微波处理单元包括若干根微波发射管；在外壳体内侧或外侧，设置有高频发生器和耦合器，高频发生器与外接电源连接，或者将外接电源处理为高频电源通入高频发生器内，高频发生器与耦合器连接，耦合器与多根微波发射管无线连接，通过无线激发微波发射管，产生紫外线。

本发明通过耦合器与多根微波发射管无线连接，通过无线激发微波发射管，产生紫外线；高能紫外线打断有机物分子链，空气中形成活性自由基，将有机物氧化为CO2，H2O等，但是无极微波裂解氧化的紫外波频率更大，因此能量更高，可以更有效的分解键能较大的物质，如芳香类有机物等；有机物降解后首先消除了臭味或刺激性气味，达到环保要求的排放标准，达到安全环保的处理要求。还有，由于采用无线激发微波发射管，设备内部、微波发射管不通电，就意味着更高的安全性和稳定性，可用于防爆、防火要求高的场所，具有很高的防爆、防火性能。

进一步地，所述一台耦合器与至少一组微波管组的全部微波发射管无线连接。这样能够减少耦合器的数量，便于安装和位置布置。

进一步地，紫外线波长范围170-184.9nm。这样形成的高能微波紫外线，在其作用下，一方面空气中的氧气被裂解，然后组合产生臭氧；另一方面将有机污染物的化学键断裂，使之形成游离态的原子或基团；同时产生的臭氧参与到反应过程中，使挥发性有机物最终被裂解、氧化生成简单的稳定的化合物。

进一步地，所述微波发射管沿气体流动方向平行设置，或者垂直于气体流动方向平行设置。便于与气体充分接触，使挥发性有机物最终被裂解、氧化而无害化处理。

进一步地，每组微波管组侧面设置金属屏蔽网，通过金属屏蔽网将前后、左右或上下分别相邻的两组微波管组屏蔽。这样，使每组微波管组的微波发射管发出的紫外线相互隔离，防止互相干扰。

进一步地，将每组微波管组设置为一个发射单元，每个发射单元为一个标准模块，具有相同的功率，其内的微波发射管的数量也相同；在外壳体上，设置安装结构，将每组微波管组作为一个整体，安装固定。这样，形成数量、尺寸都相同的标准模块，便于制作、安装或者更换。

进一步地，所述微波处理单元，在密闭空腔的高度方向上下排列多个，或者在密闭空腔的宽度方向左右排列多个，或者沿气体流动方向前后排列多个，形成多组交错排列的微波处理单元。多个微波处理单元，设置在密闭空腔内，顺着气体流动方向排列，能够一次就无害化处理，大幅度提高处理效果。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明通过高能紫外线打断有机物分子链，空气中形成活性自由基，将有机物氧化为CO2，H2O等，但是无极微波裂解氧化的紫外波频率更大，因此能量更高，可以更有效的分解键能较大的物质，如芳香类有机物等；有机物降解后首先消除了臭味或刺激性气味，达到环保要求的排放标准，达到安全环保的处理要求。

2、由于无极微波裂解氧化设备内部的微波管不通电，没有热损失，因此能效高，在处理同样浓度有机废气时，所需功率仅传统UV光催化的1/3 。

3、设备内部、微波发射管不通电，就意味着更高的安全性和稳定性，可用于防爆、防火要求高的场所，具有很高的防爆、防火性能。

4、本发明耦合器无极微波发射管没有灯丝，是电磁感应及微波驱动，超长寿命，达80000小时以上。

5、本发明废气处理时，一支微波发射管可替代常规有极微波管150W管5支（如果按照寿命计算；一支无极管可替代有极的50支以上）。可每天24小时连续工作，运行稳定可靠。

6、本发明还有运行成本低，无噪音，无需专人管理和日常维护，只需作定期检查，能耗低等优点。

附图说明

图1为本发明处理装置实施例结构主图（去掉正对外盖）；

图2为图1右视图（去掉正对外盖）；

图3为图1俯视图（去掉正对外盖）；

图4为本发明处理装置微波发射管（件6）布置结构示意图；

图5是本发明处理有机废气与现有技术的UV光催化对比表。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作其中说明。

本实施例：如图1、2、3、4所示，本发明一种无极微波处理有机废气的装置，包括外壳体1，外壳体1一侧具有进气口2，另一侧具有出气口3，其内部形成密闭空腔4；在密闭空腔4内，沿气体流动方向设置有若干组微波处理单元5，每组微波管组5包括若干根微波发射管6，微波发射管6可以沿气体流动方向平行设置，也可以垂直于气体流动方向平行设置，每组内的微波发射管6的布置方向不受限；在外壳体1内侧或外侧，设置有高频发生器7和耦合器8，高频发生器7与外接电源连接，或者先将外接电源处理为相匹配的高频电源通入高频发生器7内，高频发生器7与耦合器8连接，耦合器8进行调频、调质处理，耦合器8与多根微波发射管6无线连接，一台耦合器8至少与一组微波管组5的全部微波发射管6无线连接，通过无线激发微波发射管6，发出紫外线，对以一定流速从进气口2进入密闭空腔4内的有机废气进行微波处理，达到工艺要求后从出气口3排出。本发明的紫外线波长范围170-184.9nm，通过与高频发生器7连接的耦合器8，无线激发微波发射管6，发出紫外线。本发明采用一套高频发生器7和耦合器8，能够带动至少一组微波处理单元5；外壳体1通常采用金属材质，如不锈钢、铝材等，形成金属外壳，具有保护作用。

为了防止密闭空腔4内各组微波管组5之间的微波发射管6发出的紫外线之间产生干涉，产生附加热量或者产生火花等，本发明在每组微波管组5侧面设置金属屏蔽网10，通过金属屏蔽网10将前后、左右或上下分别相邻的两组微波管组5屏蔽，使其发出的紫外线相互隔离，防止互相干扰；通常在每组微波管组5的四个、五个或六个侧面设置金属屏蔽网10。金属屏蔽网10本身具有一定的孔隙，能让气体通过。

本发明，为了便于安装、更换，以及形成模块化结构，可以将每组微波管组5设置为一个发射单元，每个发射单元为一个标准模块，功率相同，如设定其功率为一百瓦或二百瓦等，其内的微波发射管6的数量也相同，几何尺寸（体积）也相同，形成模块化结构。在外壳体1上，设置安装结构，将每组微波管组5作为一个整体，安装固定即可。设置为标准模块的模块化结构，便于快速安装和整体更换。

本发明，在密闭空腔4内设置的多组微波处理单元5，可以在密闭空腔4的高度方向上、下排列多个，或者宽度方向左、右排列多个，还可以沿气体流动方向前、后排列多个，形成多组交错排列的微波处理单元5，对从进气口2进入密闭空腔4内的有机废气进行多次、反复的微波处理。

本发明的工艺原理及工作过程：微波处理有机废气，属于微波光裂解技术，本发明高频发生器7、耦合器8和微波发射管6，产生的高能高臭氧微波紫外线光束照射挥发性有机物分子键使其断裂，使呈游离状态的污染物原子与臭氧氧化分解成小分子无害或低害物质，如CO2、H2O等。

本发明利用高能高臭氧UV-C紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡，所以需与氧分子结合，进而生成臭氧；UV＋O2→O-+O＊(活性氧)O+O2→O3(臭氧),臭氧与呈游离状态污染物质原子聚合，生成新的、无害或低害物质，如CO2、H2O等，同时，臭氧具有极强的氧化作用，对有机物有立竿见影的清除效果。 在波长范围170nm-184.9nm（704 kj/mol - 647 kj/mol）高能微波紫外线的作用下，一方面空气中的氧气被裂解，然后组合产生臭氧；另一方面将有机污染物的化学键断裂，使之形成游离态的原子或基团；同时产生的臭氧参与到反应过程中，使挥发性有机物最终被裂解、氧化生成简单的稳定的化合物，如CO2、N2、SO2、H2O等。 废气从进气口2进入密闭空腔4内，经微波发射管6产生的微波紫外线的作用，废气分子被裂解成原子、自由基后，再通过由有充分的氧气被高能微波光照射生成的臭氧将其氧化成稳定的小分子，如CO2、H2O等，从而达到废气净化的目的。

本发明的无极微波处理有机废气的装置，广泛应用于制药、纸业、电子、电器、线路板、电镀、机械、化工、电厂、矿业、冶炼、橡胶、家具、皮革、陶瓷、汽车制造等行业产生挥发性有机废气及臭气的处理；各类恶臭气体的除臭净化处理及各类污水处理厂、化工厂、医院、制药厂、食品厂、垃圾中转站等场所的废气除臭、杀菌的净化处理。图5所示的本发明处理有机废气与现有技术的UV光催化对比，可以看出，本发明具有显著的技术效果，灯管寿命长、分解效率高，可用于高湿环境、安全适应性强。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种无极微波处理有机废气的装置，包括外壳体（1），其特征在于，外壳体（1）一侧具有进气口（2），另一侧具有出气口（3），其内部形成密闭空腔（4）；在密闭空腔（4）内，设置有若干组微波处理单元（5），每组微波处理单元（5）包括若干根微波发射管（6）；在外壳体（1）内侧或外侧，设置有高频发生器（7）和耦合器（8），高频发生器（7）与外接电源连接，或者将外接电源处理为高频电源通入高频发生器（7）内，高频发生器（7）与耦合器（8）连接，耦合器（8）与多根微波发射管（6）无线连接，通过无线激发微波发射管（6），产生紫外线。

2.根据权利要求1所述的无极微波处理有机废气的装置，其特征在于，所述一台耦合器（8）与至少一组微波管组（5）的全部微波发射管（6）无线连接。

3.根据权利要求1所述的无极微波处理有机废气的装置，其特征在于，所述紫外线波长范围170-184.9nm。

4.根据权利要求1—3任一所述的无极微波处理有机废气的装置，其特征在于，所述微波发射管（6）沿气体流动方向平行设置，或者垂直于气体流动方向平行设置。

5.根据权利要求1—3任一所述的无极微波处理有机废气的装置，其特征在于，每组微波管组（5）侧面设置金属屏蔽网（10），通过金属屏蔽网（10）将前后、左右或上、下分别相邻的两组微波管组（5）屏蔽。

6.根据权利要求1—3任一所述的无极微波处理有机废气的装置，其特征在于，将每组微波管组（5）设置为一个发射单元，每个发射单元为一个标准模块，具有相同的功率，其内的微波发射管（6）的数量也相同，几何尺寸相同；在外壳体（1）内侧，设置安装结构，将每组微波管组（5）作为一个整体，安装固定。

7.根据权利要求5所述的无极微波处理有机废气的装置，其特征在于，所述微波处理单元（5），在密闭空腔（4）的高度方向上下排列多个，或者在密闭空腔（4）的宽度方向左右排列多个，或者沿气体流动方向前后排列多个，形成多组交错排列的微波处理单元（5）。

8.根据权利要求5所述的无极微波处理有机废气的装置，其特征在于，将每组微波管组（5）设置为一个发射单元，每个发射单元为一个标准模块，具有相同的功率，其内的微波发射管（6）的数量也相同，几何尺寸相同；在外壳体（1）内侧，设置安装结构，将每组微波管组（5）作为一个整体，安装固定。

9.根据权利要求1—3任一所述的无极微波处理有机废气的装置，其特征在于，所述外壳体（1）是金属材质。

Images