[發(fā)明專(zhuān)利]等離子體強(qiáng)化多孔介質(zhì)燃燒處理有機(jī)廢氣的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310734058.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103759275A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高翔;鄭成航;駱仲泱;岑可法;倪明江;張涌新;施正倫;周勁松;方夢(mèng)祥;程樂(lè)鳴;王勤輝;王樹(shù)榮;余春江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F23G7/06
• 分類(lèi)號(hào): F23G7/06;B01D53/44;B01D53/00;B01D53/32
• 代理公司: 浙江杭州金通專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 王桂名

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境污染治理領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種利用放電等離子體強(qiáng)化燃燒，并結(jié)合多孔介質(zhì)燃燒處理有機(jī)廢氣的裝置及方法。?

背景技術(shù)

有機(jī)廢氣是指在能源開(kāi)采、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含有烴類(lèi)，醇類(lèi)，酮類(lèi)，酸類(lèi)及胺類(lèi)等含有機(jī)化合物的有害氣體，如甲烷（CH₄），揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs），多環(huán)芳烴（PAHs）等。有機(jī)廢氣成分復(fù)雜，有些是引起溫室效應(yīng)的重要來(lái)源，有些是形成光化學(xué)煙霧及PM2.5的重要前驅(qū)體，有些甚至具有強(qiáng)烈的致癌、致突變及致畸性。CH₄所引起的溫室效應(yīng)為CO₂?的21倍，我國(guó)每年因采煤向大氣排放的的CH₄氣體總量近?2×10^10?m³，并且隨著煤炭的產(chǎn)量增加而遞增；2010年我國(guó)主要污染源的VOCs排放量達(dá)到2311萬(wàn)噸。長(zhǎng)期以來(lái)，這些有機(jī)廢氣由于可燃成份稀薄，通常含有如苯、一氧化碳、多環(huán)芳烴等有害氣體，處理非常困難，常直接排空，這不僅造成了大量能源浪費(fèi)，還造成了環(huán)境污染和溫室效應(yīng)的加劇。因此，發(fā)展高效低能耗處理有機(jī)廢氣的方法，是緩解我國(guó)一系列能源環(huán)境問(wèn)題的重要手段之一。

目前工業(yè)上已獲得應(yīng)用的有機(jī)廢氣凈化技術(shù)主要有：燃燒技術(shù)，生物凈化技術(shù)，等離子體凈化技術(shù)，膜分離技術(shù)、吸附技術(shù)及冷凝技術(shù)等，其中燃燒凈化是目前最主要、最有效的有機(jī)廢氣處理方法。但由于大量有機(jī)廢氣可燃成分極低，難以在自由空間內(nèi)燃燒，當(dāng)與高熱值燃?xì)饣旌先紵龝r(shí)，熱效率低下，并產(chǎn)生大量的NOx和CO等污染物。

較為先進(jìn)的燃燒技術(shù)如蓄熱燃燒技術(shù)及催化燃燒技術(shù)處理有機(jī)廢氣也有其固有缺陷。當(dāng)有機(jī)污染物濃度降低時(shí)，蓄熱燃燒室內(nèi)難以維持燃燒所需的溫度；當(dāng)有機(jī)污染物濃度較高時(shí)，易造成溫度過(guò)高導(dǎo)致催化劑失效等問(wèn)題，難以維持燃燒。因此，當(dāng)有機(jī)廢氣濃度較低時(shí)燃燒較為困難，若不向燃燒系統(tǒng)輸入熱量，無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)低濃度的有機(jī)廢氣進(jìn)行處理的要求。等離子體技術(shù)盡管可以處理濃度極低的有機(jī)廢氣，但存在如能耗過(guò)高，有機(jī)污染物濃度高時(shí)降解不充分等諸多問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于提供了一種處理效率更高，更節(jié)能，結(jié)構(gòu)更緊湊，有機(jī)廢氣處理濃度范圍更廣的等離子體強(qiáng)化多孔介質(zhì)燃燒處理有機(jī)廢氣的裝置及方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種等離子體強(qiáng)化多孔介質(zhì)燃燒處理有機(jī)廢氣的裝置，所述裝置包括用于去除有機(jī)廢氣中顆粒物的過(guò)濾器、用于熱力氧化和等離子體氧化以實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣降解的反應(yīng)器、用于提供等離子體的高壓電源、以及用于對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行流量和溫度控制的控制器，所述過(guò)濾器與反應(yīng)器相連，反應(yīng)器分別與控制器及高壓電源相連。?

將收集的有機(jī)廢氣送入過(guò)濾器，在所述的過(guò)濾器中除去顆粒物，經(jīng)過(guò)過(guò)濾的有機(jī)廢氣送入反應(yīng)器（等離子體強(qiáng)化多孔介質(zhì)燃燒裝置），在反應(yīng)器中經(jīng)過(guò)熱力氧化和等離子體氧化實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣降解，有機(jī)廢氣降解釋放的熱量由多孔介質(zhì)或換熱器收集實(shí)現(xiàn)余熱利用，經(jīng)過(guò)降解的凈煙氣經(jīng)過(guò)引風(fēng)機(jī)排出。高壓電源連接所述的等離子體強(qiáng)化多孔介質(zhì)燃燒裝置，所述的控制器對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行流量和溫度控制。控制器可以根據(jù)有機(jī)廢氣的濃度或反應(yīng)器內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)等離子體輸入能量，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)溫度下降時(shí)，提高等離子體能量輸入，當(dāng)反應(yīng)器溫度上升時(shí)，降低等離子體輸入能量，最終實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣成分或濃度變化時(shí)反應(yīng)器內(nèi)溫度的穩(wěn)定。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體、多孔介質(zhì)填充區(qū)和等離子體發(fā)生器，所述多孔介質(zhì)填充區(qū)和等離子體發(fā)生器均位于反應(yīng)器殼體內(nèi)，等離子體發(fā)生器與控制器相連；所述反應(yīng)器殼體一端設(shè)有進(jìn)氣口，反應(yīng)器殼體另一端設(shè)有出氣口；反應(yīng)器殼體外層包覆有保溫層。等離子體由所述的等離子體發(fā)生器產(chǎn)生并充滿(mǎn)在填充多孔介質(zhì)空隙和多孔介質(zhì)表面。

優(yōu)選地，所述等離子體發(fā)生器包括設(shè)置在多孔介質(zhì)填充區(qū)內(nèi)的第一高壓電極以及設(shè)置在多孔介質(zhì)填充區(qū)外圍的第一接地電極；所述第一高壓電極一端通過(guò)第一固定板與靠近出氣口端的反應(yīng)器殼體固定，另一端通過(guò)第二固定板與靠近進(jìn)氣口端的反應(yīng)器殼體固定，第一固定板與反應(yīng)器殼體之間通過(guò)凸臺(tái)固定；所述第一高壓電極與高壓電源相連；所述第一高壓電極和第一接地電極之間的距離為15～100mm，第一高壓電極與第一接地電極的長(zhǎng)度為100～2000mm。

優(yōu)選地，所述多孔介質(zhì)填充區(qū)沿進(jìn)氣口至出氣口方向順次設(shè)有預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)區(qū)和蓄熱區(qū)，反應(yīng)區(qū)位于多孔介質(zhì)填充區(qū)的中部，預(yù)熱區(qū)和蓄熱區(qū)分別位于反應(yīng)區(qū)兩端。