[实用新型]一种双等离子体处理工业废气的装置

说明书

技术领域

本实用新型属废气处理技术领域，具体涉及一种等离子体处理工业废气的装置。

背景技术

在工业废气处理方法中，低温等离子体技术与其它污染治理技术相比，具有处理流程短、占地面积小、气阻小、适用范围广等特点。低温等离子体技术处理污染物的原理为：在外加电场的作用下，气体放电产生大量携能电子(电子平均能量在1～10eV)，废气中的恶臭物质在高能电子的轰击下发生电离、解离或激发，并在O₂参与反应下发生一系列复杂的物理、化学反应，最终使废气中的污染物分解达到净化目的。

等离子体是继固态、液态、气态之后被称为物质的第四态，它是气体在放电过程中产生的包括大量正负带电粒子、电子和中性粒子以及自由基组成的表现出集体行为的一种准中性气体。在这个体系中如果电子的温度和重粒子的温度差不多，则为高温等离子体，或称为平衡态等离子体。如果电子的温度远远大于重粒子的温度，整个体系呈现一种常温状态，此时产生的等离子体为低温等离子体，也叫非平衡态等离子体，一般气体放电产生的等离子体属于这一类型。根据气体放电的方式，等离子体的产生主要有辉光放电(Glowdischarge)、电晕放电(Corona discharge)、介质阻挡放电(Dielectric barrier discharge，简称DBD)、射频放电(Radio frequency discharge)和微波放电(Microwave discharge)等。其中介质阻挡放电具有电子密度高和可在常压下运行的特点，因而使其具有工业应用前景，特别适用于工业废气的治理。见申请人早期专利：介质阻挡放电产生等离子体处理工业废气方法和装置(专利号：ZL97242751.1)。

尽管介质阻挡放电等离子体处理工业废气(包括恶臭气体)效果明显，工艺简洁，优势显著，但为了达到预期的处理效果，往往需要较高的外施电压(一般要大于9000V)，因此对电器设备的要求较高，设备投资大，能耗也较高，因而其推广和使用受到限制。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种设备要求低、能量消耗小的等离子体处理工业废气的装置。

本实用新型提出的等离子体处理工业废气的装置，是对现有介质阻挡放电等离子体处理工业废气方法的改进，由原来的双层石英介质改为三层石英介质层，使三层石英介质分割形成两个放电区域：常压气体放电区和低压气体放电区，低压气体放电压区产生紫外福射；工业废气由常压气体放电区进入系统，经过低压气体紫外辐射区，实现高效去除污染物、净化气体的效果。这样，使反应器在配备一台电源的情况下实现两种气体放电过程，即除了常压下气体放电过程外，还实现低压气体放电产生紫外辐射过程。由于该系统比单纯的介质阻挡放电等离子体技术增加了低气压下等离子体紫外辐射过程，所以称之为“双等离子体”处理工业废气的方法。

低压气体放电紫外辐射原理为：在紫外辐射区的密闭环形空腔内填充低压气体一般为稀有气体和卤素分子，在介质阻挡放电过程中这些气体分子被激发、电离，并经过一系列反应形成准分子，准分子不稳定，在其分解或退激过程中产生紫外辐射。主要的反应过程如下：

①电离和激发

首先是低压气体分子在高能电子的作用下被激发和电离：

R+e→R^*+e

R+e→R⁺+2e

X₂+e→X+X^-

R表示稀有气体粒子(如Ar，Kr)，X表示卤素粒子(如C1，Br或I)。

②准分子的生成

正电性的稀有气体离子和负电性的卤素离子复合或激发态的稀有气体粒子把能量传递给卤素分子而形成激发态的RgX^*准分子复合物：

R⁺+X^-→RX^*+e

R^*+X₂→RX^*+X

③辐射

这样形成的准分子或准分子复合物不稳定，会迅速分解，并以光子的形式释放出激发能：

RX^*→R+X+hυ

适当控制低压气体的压强和组成，即可得到我们所需要的紫外辐射类型低压气体。紫外辐射区产生的光子能量一般控制在4～8eV之间，污染物分子在这些光子的作用下发生化学键断裂，并引发一系列氧化反应，从而达到废气净化的目的。在双等离子体反应器中，由于存在气体放电和紫外辐射协同作用分解污染物，因而提高了污染物的去除率。