[實用新型]臥式優化時空分布的隨機性流光放電反應器

無效

• 申請號: 02208832.6
• 申請日: 2002-04-01
• 公開（公告）號: CN2537458Y
• 公開（公告）日: 2003-02-26
• 發明（設計）人: 李瑞年;張鴻迪;徐光;馮肇霖;王毅;姜學東
• 申請（專利權）人: 廣東杰特科技發展有限公司
• 主分類號: B01J19/08
• 分類號: B01J19/08
• 代理公司: 北京恒信悅達專利代理有限責任公司
• 代理人: 白淑賢

技術領域：

本實用新型涉及等離子體化學領域，特別是在不含有介質阻擋層的電極間隙中產生時空分布優化的隨機性流光放電非熱等離子體的化學反應器。

背景技術：

等離子體反應器包含等離子體發生器和相應的反應器，在等離子體發生器方面涉及用高壓電源引發氣體流光放電發生非熱等離子體，在反應器方面涉及在不同反應區內采用不同放電系統發生等離子體化學反應。

目前采用的一種同步性流光放電，是用脈沖寬度為幾十至幾百納秒的高電壓發生流光放電時，每個脈沖激發的流光放電在放電極各尖端、在若干納秒時間范圍內同時發生，每個流光放電的電流脈沖寬度為幾十至百余納秒；另一種隨機性流光放電，是在兩電極間設固體絕緣介質阻擋層，并在兩極施加交流高電壓，在每半個電壓周期內，在電極與固體表面間發生微流光放電，每個流光放電的電流脈沖寬度為十幾納秒，這些流光放電在空間上隨機地發生在不同部位，在時間上隨機地分布在若干毫秒的范圍。上述兩種類型的流光放電都能在反應器中引發顯著的化學反應，但在工業應用上，前一種電源昂貴，后一種能量效率低。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種臥式優化時空分布的隨機性流光放電反應器，該反應器不含有介質阻擋層，具有良好的時空分布性能，還具有反應器體積小、能量效率高、價格低的優點。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種臥式優化時空分布的隨機性流光放電反應器，包括氣體入口1、等離子體化學反應區2、接地極3、放電極4、高壓電源5、氣體出口6和高電壓輸入端7，其特征在于：氣體入口1位于等離子體化學反應區2的一側，氣體出口6位于等離子體化學反應區2的另一側，所述等離子體化學反應區2由接地極3和放電極4組成一個或多個單元，每個單元由一段或多段構成，所述放電極4垂直于氣流方向設置，并均勻分布在所述接地極3之間，所述高壓電源5通過高電壓輸入端7與放電極4連接，高壓電源5輸出電壓為直流基壓與周期性電壓疊加。所述高壓電源5的周期電壓周期為6.67微秒--62.5微秒。所述接地極3的形狀為平板或異形板，當接地極3為平板時，板間距為2cm--60cm；當接地極3為異形板時，該異形板以放電極4為軸心形成兩面對稱的正多邊折面或曲面，其折面部分并列布置或錯開密集布置，放電極4至接地極3之間的異極距為1cm--30cm。所述接地極3為導體或絕緣體，朝向放電極4的表面為光面或多孔介質面，或敷有高比表面積襯物。所述放電極4為十字鋸齒型或米字鋸齒型，齒間距δ為1mm--10mm，齒高χ為0.5mm--10mm，桿芯直徑d為1mm--25mm，鋸基高μ為0mm--5mm，放電極長L為0.1m--15m，朝向接地極(3)相鄰鋸齒面夾角β為45°--90°。

本實用新型公開的臥式優化時空分布的隨機性流光放電反應器與含有介質阻擋層的隨機性流光放電及同步性流光放電相比，具有如下的有益效果：

1、具有良好的時間分布性能，能量效率高。臥式優化時空分布的隨機性流光放電反應器采用直流基壓疊加周期在6.67微秒--62.5微秒之間的周期性電壓，在不含有介質阻擋層的電極間隙中，可以得到重復率為100--40000pps的隨機性流光放電。在這樣放電能量時間分布條件下，分配在每一個流光脈沖的能量遠小于窄脈沖放電情形，故在同等功率條件下，前者產生的瞬間自由基的密度低，于是降低了放電發生的自由基的復合率，也即降低了能耗，提高了能量效率。

2、具有良好的空間分布性能，反應器體積小。在處理20000m³/h以上大煙氣量的鍋爐煙氣時需要在很大體積內發生放電等離子體，然而在每一根放電極附近，放電產生的活性粒子的密度約與徑向距離成反比，單元反應器放電極與接地極之間的距離為R，R過大會使放電注入氣相的活性粒子過度不均勻，放電極附近的活性粒子密度大，致使自復合速率高，導致能量效率低；遠離放電極的地方，活性粒子密度過低，導致化學反應速率低，不能充分發揮反應器設備的效用，另外，R大需要電壓等級高的電源供電，增加了電源的難度。因此，為了得到流光放電優化的空間分布，限制R在1cm--30cm之間，并把反應器分解為多個單元和段，構成若干個并聯的單元和若干個串聯的段，根據各段處理氣體的實際需要，分配注入流光放電的功率。