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低温等离子废气处理设备

文章出处:未知 发表时间:2018-04-10

系统综述
低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到气体的 放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。
    DBD等离子体反应区富含极高的物质,如高能电子、离子、自由基和激发态分子等,废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物质发生反应,使污染物质在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到讲解污染物的目的。与传统的电晕放电形势产生的低温等离子技术相比较,DBD等离子体技术放电量是电晕放电的50倍,放电密度是电晕放电的130倍。所以,传统低温等离子体技术只能用于室内空气异味治理,与其他低温等离子体技术相比较,DBD等离子体技术是唯一用于工业化工艺废气治理的技术。


图1   DBD等离子体双介质阻挡放电示意图
 
低温等离子技术原理:
    低温等离子:采用电晕放电技术,在空气湿度小于40%时,1米范围离子浓度大于160万,运用大流量变频高压电晕放电技术,利用模块化叠加结构,极大降低设备成本,采用针尖放电技术,尤其是正离子数量大大提高,氧化能力显著增强。在外加电场的作用下,电晕放电产生的大量携能电子轰击污染物分子,使其电离、解离和激发,然后便引发了一系列复杂的物理、化学反应,使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质,或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害的物质,从而使污染物得以降解去除。因其电离后产生的电子平均能量在10ev ,适当控制反应条件可以实现一般情况下难以实现或速度很慢的化学反应变得十分快速。作为环境污染处理领域中的一项具有极强潜在优势的高新技术,等离子体受到了国内外相关学科界的高度关注。
 

等离子体去除污染物的基本过程
过程一:高能电子的直接轰击
过程二:O原子或臭氧的氧化
 O2+e→2O
过程三:OH自由基的氧化
H2O+e→OH+H
H2O+O→2OH
H+O2→OH+O
过程四:分子碎片+氧气的反应
低温等离子技术特点
    1、技术高端,工艺简洁:开机后,即自行运转,受工况限制非常少,无需专人操作,除臭率最高可达99%。
    2、节能: 无机械设备,空气阻力小,耗电量约为0.003kw/m3废气。 
    3、适应工况范围宽: 设备启动、停止十分迅速,随用随开,不受气温的影响。在250℃以下和在雾态工况环境中均可正常运转。-50℃至 +50℃的环境温度仍可正常运转。 
    4、设备使用寿命长:本设备由不锈钢材,铜材、钼材、环氧 树脂等材料组成,抗氧化,采用防腐蚀材料,电极与废气不直接接触,根本上解决了设备腐蚀问题。
    5、结构简单:只需用电,操作极为简单,无需派专职人员看守,基本不占用人工费。
    6、无机械设备:故障率低,维修容易。
    7、应用范围广:介质阻挡放电产生的低温等离子体中,电子能 量高,几乎可以将所有的异味气体分子降解。
 
 低温等离子性能综述:
    一、高效除恶臭:能高效去除挥发性有机物(VOC)、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物,以及各种恶臭味,脱臭效率可达99.9%以上,脱臭效果大大超过国家颁布的恶臭污染物排放标准。
    二、无需添加任何物质:只需要设置相应的排风管道和排风动力,使恶臭气体通过本设备进行脱臭分解净化,无需添加任何物质参与化学反应。
    三、适应性强:可适应高浓度,大气量,不同恶臭气体物质的脱臭净化处理,可每天24小时连续工作,运行稳定可靠。
    四、运行成本低:本设备无任何机械动作,无噪音,无需专人管理和日常维护,只需作定期检查,本设备能耗低,(每处理1000立方米/小时,仅耗电约0.1度电能),设备风阻极低<30pa,可节约大量排风动力能耗。
    五、无需预处理:恶臭气体无需进行特殊的预处理,如加温、加湿等,设备工作环境温度在摄氏-30o-95o之间,湿度在40%-98%之间均可正常工作。
    六、设备占地面积小,自重轻:适合于布置紧凑、场地狭小等特殊条件,设备占地面积<1平方米/处理10000m3/h风量。
    七、优质材料制造:防火、防腐蚀性能高,性能稳定,使用寿命长。



低温等离子体技术工艺路线
异味气体从气体收集系统收集后进入等离子体反应区,在高能电子的作用下,使异味分子受激发,带电粒子或分子间的化学键被打断,同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH自由基、活性氧等强氧化性物质,这些强氧化性物质也会与异味分子反应,使其分解,从而促进异味消除 。净化后的气体经排气筒高空排放。

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