[實用新型]一種基于多層板式的處理工業廢氣一體化裝置

有效

• 申請號: 201720141006.X
• 申請日: 2017-02-16
• 公開（公告）號: CN206549450U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 王向前;李偉;徐佩倫;任翔宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/72;B01D53/48;B01D53/52;B01D53/58;B01D53/54
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 陳升華

技術領域

本實用新型涉及工業廢氣處理設備領域，具體涉及一種基于多層板式的處理工業廢氣一體化裝置。

背景技術

工業排放的氣態污染物是大氣污染的重要根源之一，尤其是精細化工行業排放的毒害性、惡臭類氣態污染物的污染問題已日益嚴重，是當前我國大氣環境最典型的污染源之一。低溫等離子體技術由于具有占地面積小、可同時處理多種污染物等優點，在上世紀80年代已開始應用于環境治理領域，是現行用來處理VOCs(揮發性有機物)研究的前沿課題之一，正越來越引起人們的重視。

低溫等離子體技術具有化學氧化能力強(高能電子、活性自由基、臭氧等直接參與目標污染物的激發、氧化)、反應器設計體積小、初期投資費用低、易于操作等優點。當前，低溫等離子體技術在揮發性有機物(VOCs)的凈化去除方面也發展出不同特點的工藝。其中，介質阻擋放電(DBD)利用了介質阻擋材料(石英、陶瓷等)以有效避免電極之間的火花放電發生，在結構簡單、操作安全性好、提高能量利用率等方面更具優勢，也較廣泛的應用于VOCs的凈化研究。特別是雙介質阻擋放電可產生高于10ev的電子能鍵能量，對化合物的氧化能力更強，因此具有處理時間更短、反應器體積更小等特點。當前，單一低溫等離子體技術用于氧化毒害性VOCs的去除效果仍不夠理想，在較低的輸入能量及反應時間下，目標污染物存在不完全礦化，以及臭氧O₃、NO_x、有機副產物的形成及反應器內壁固溶膠累積等問題。

微波輻射等離子體技術作為另外一種化學氧化手段，近十年來也被逐步應用于VOCs的氧化去除。在密閉金屬反應器內，利用微波輻射使空氣介質及目標污染物始終處于離子化、解離態，并通過累積高濃度活性基團誘導化學氧化反應的進行，可實現不同種類VOCs的深度氧化去除。值得注意的是，Ighigeanu等(2008)的研究表明，電子束產生的高能電子激發空氣分子形成強氧化性OH·自由基，氧化甲苯形成小分子中間產物，進一步利用微波輻射強化各種活性基團進行目標污染物的深度氧化，并結合催化材料將有機中間產物徹底礦化成CO₂、H₂O。因此，集成不同特點的物理化學手段在一定程度上有效強化VOCs的去除(氧化效率在90％以上)。

基于本實用新型所涉及的多層板式結構雙介質阻擋放電協同微波輻射、催化氧化處理工業廢氣的方法。相比于單一低溫等離子體技術，利用微波輻射等離子體手段強化DBD技術產生大量強氧化性活性基團(HO₂·，O·，OH·等活性自由基)，促使目標污染物分子鍵在較低能量輸入條件下被高濃度活性基團氧化斷鍵，形成更易氧化去除的小分子有機物，并利用等離子體放電區域的活性催化成分(錳、鈦、鐵等金屬氧化物)使目標污染物徹底被礦化。該方法具有明確的創新性、實用性及經濟性。

授權公告號為CN1086307C(申請號為97106747.3)的中國專利文獻首次公開了一種處理工業廢氣的管式介質阻擋放電低溫等離子體裝置，包括多個并聯的放電管、電源及外殼構成。放電管采用內、外管結構形式，外電極以螺旋狀纏繞于外管外側，內電極設置于內管里面。該裝置可在常溫常壓、廢氣流速高達15米/秒狀態下工作，可高效、大量廢氣，且處理廢氣的范圍廣，達到工業實用化要求。但是單一的介質阻擋放電技術要保證良好的污染去除效果，往往需要較高的外施電壓，導致設備的運行能耗較高，因而其推廣應用往往受到限制。另外，該裝置中多組并聯的蜂窩狀管式結構的風阻較大，有效的放電反應空間及較大的設備體積也成為其應用的一個不利因素。

另外，授權公告號為CN104069722B(申請號為201410220434.2)的中國專利文獻公開了一種三位一體工業源異味廢氣處理裝置，包括箱體，箱體內設有反應器單元，所述反應器單元的兩端分別為廢氣入口和廢氣出口，所述反應器單元內設有電極板和負載有催化劑的載體板；所述反應器單元至少一個面透光，箱體內壁與該透光面對應的位置設有紫外光發生器；所述電極板包括間隔布置的電極條，各電極條包括絕緣的介質管和穿設在介質管內的電極絲，相鄰電極條的電極絲分別與高壓電源和接地端連接。另外，將管式介質阻擋放電與紫外光催化和化學催化有機耦合協調處理工業源異味廢氣，可降低能耗、減少二次污染。然而，實際應用中該裝置的介質阻擋放電的電極絲尖端放電在高壓下易擊穿、損壞介質層，較不穩定；且紫外光通過一層透光面的照射也存在明顯的能量損耗問題。

實用新型內容