[發明專利]基于低溫等離子技術的隧道空氣凈化裝置及方法

有效

• 申請號: 201310332709.7
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN103432901A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 高翔;鄭成航;駱仲泱;岑可法;倪明江;黃鐵豪;操凱霖;李存杰;施正倫;周勁松;方夢祥;程樂鳴;王勤輝;王樹榮;余春江
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/56;B01D53/62;B01D53/44
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 王桂名

技術領域

本發明涉及道路隧道空氣中污染性氣體的一種凈化處理裝置及方法，特別是涉及一種基于協同催化吸附的多管并聯式低溫等離子技術的隧道空氣凈化裝置及方法。

背景技術

由于隧道是個半封閉空間，其內的空氣污染物不易擴散，隧道內污染物會逐漸積累。隧道內空氣污染物的主要來源是機動車的尾氣排放，機動車尾氣成分非常復雜，所含空氣污染物達數百種之多，主要包括：一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx，主要指NO、NO₂）、揮發性有機物（VOCs，主要是烯烴和芳香烴）、碳氫化合物（HC）和顆粒物等。當隧道內空氣污染物濃度過大時，會對長期接觸隧道的工作人員的身體健康造成危害，乘客也會感到不適，同時危及行車安全。

現有隧道空氣污染治理常利用通風換氣法將隧道內污染空氣直接排出洞外。此法工程造價高，長隧道需借助豎井、斜井分隔通風區段，其土建成本和井內大功率風機運營成本明顯增加；此外，其凈化效率低（僅15%左右），風機數量多，工作時間長，年運行費用高；同時，通風法的本質是轉移污染物到大氣，加重了局部大氣污染，對周邊環境和居民健康造成持續性危害。

目前，國內外對道路隧道氣態空氣污染物的凈化方法主要有以下4種：（1）NOx凈化設備，此法忽略了CO、VOCs、HC等污染物的處理，設備本體成本高，催化劑和負載物的使用周期短、更換頻繁。（2）CO常溫催化氧化-NOx吸附/催化的分步凈化法，此法將CO、NOx分開處理，系統龐雜、成本較高。（3）納米材料催化/吸附有害物質，此法凈化效率較高，對不同污染物都有一定處理效果，但成本很高，所用整體式催化劑的制備與維護技術難度大。（4）能凈化廢氣的土壤凈化系統，此法利用土壤中的微生物空氣進行過濾，節省環保，但不易檢測和控制，處理周期較長。

低溫等離子體技術具有常溫下即可直接分解污染物、凈化較徹底、使用范圍廣、二次污染少等優點。等離子體技術凈化污染物的原理為：在外加電場的作用下，放電產生的大量攜能電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發，然后便引發了一系列復雜的物理化學反應，使復雜大分子污染物轉變為簡單小分子，或使有毒有害物質轉變為無毒無害或低毒無毒物質，從而使污染物得以降解去除。因其電離后產生的電子平均能量在1～10eV，適當控制反應條件，可使一般情況下難以實現或速度很慢的化學反應變快。

現有等離子體處理氣態污染物的方法要么只能處理小流量污染物，要么放電條件難以達到，使其在隧道中難以得到應用。

發明內容

為了克服現有技術存在的不足，針對隧道中空氣污染物濃度低、流量大、組分多的特點，本發明提供了一種協同催化吸附的多管并聯式低溫等離子技術的隧道空氣凈化裝置及方法。

一種基于低溫等離子技術的隧道空氣凈化裝置，所述裝置包括殼體、電極板、放電管、高壓電極和接地電極，所述殼體包括上殼體、主殼體和下殼體，所述主殼體內錯列設有4～200排放電管，每排包括6～20根放電管；所述放電管與主殼體兩端通過多孔板固定，所述高壓電極設置在放電管中并位于放電管中心；上殼體下端部與下殼體上端部各固定設有一電極板，高壓電極通過兩端電極板分別并聯固定；所述放電管外包設有接地電極；所述放電管內布設有蜂窩狀吸附劑，吸附劑上負載有催化劑；所述上殼體上端設有進氣口，下殼體下端設有出氣口，主殼體左側上端部設有冷卻介質出口，主殼體右側下端部設有冷卻介質進口。

優選的，所述放電管與多孔板之間通過密封件密封。密封件可以采用密封環、密封圈等。

優選的，所述高壓電極與高壓電極線相連，接地電極與接地電極線相連，上殼體上部開設有用于引出高壓電極線的第一孔體，主殼體上部開設有用于引出接地電極線的第二孔體。

優選的，所述放電管的長度為600～3000mm，所述放電管內形成放電區域，所述放電區域總長為500～2000mm。

優選的，所述上殼體、下殼體的形狀分別為錐形或筒形，上殼體、下殼體與主殼體之間分別采用法蘭連接，連接處設有絕緣密封圈。方便拆卸，密封性能好。

優選的，所述高壓電極采用直徑為3～20mm，長度為690～2400mm的長直電極棒，高壓電極由上下兩個電極板固定，達到并聯的效果；所述接地電極由寬度為1～10mm，厚度0.8～2.5mm的金屬帶在放電管上纏繞而成。

優選的，所述放電管長度為630～2000mm，外徑為30～200mm，壁厚為5～10mm。作為介質阻擋放電的放電介質。

優選的，所述催化劑、吸附劑的填充長度為放電管長度的1/6～1/5。