[发明专利]一种螺旋沿面型结构的低温等离子体发生器

说明书

本发明公开了一种螺旋沿面型结构的低温等离子体发生器，包括腔体(1)，所述腔体(1)为圆筒形石英玻璃管，所述腔体(1)内设有高压电极(2)，所述腔体(1)中部的外圆周上设有低压电极(3)；冷却装置(4)为圆环状结构，套设于所述低压电极(3)的外圆周上，所述腔体(1)两端的侧壁上设有向外凸出的圆形开口，分别用于作为烟气的进口和出口。本发明的低温等离子体发生器，O₂均匀喷射到所述腔体的内壁上，所述高压电极和低压电极沿着所述腔体的内壁面放电，沿面生成O₃、O等活性自由基，从而将所述烟气污染物氧化成高价态，放电只激活了O₂，克服了有的电子束法和脉冲电晕法会激活背景气体(N₂和CO₂等气体分子)而浪费能源的问题。

技术领域

本发明涉及低温等离子体发生器，更具体地，涉及一种螺旋沿面型结构的低温等离子体发生器。

背景技术

等离子体产生的手段很多,可用紫外辐射、X射线、电磁场、加热等方法。实验室和工业产品大都采用电磁场激发等离子体,如直流辉光放电、射频放电、微波放电和介质阻挡放电(DBD)等。其中，DBD是一种将绝缘介质插入放电空间的气体放电形式，介质可以覆盖在电极上。当在放电电极间施加一定频率(50MHz至几兆赫兹)的足够高的交流电压时,电极间的气体就会被击穿产生介质阻挡气体放电。

DBD设备目前主要有基本两种方式产生低温等离子体，其中一种是平板电极放电，另一种是同轴圆柱电极放电。文献“介质阻挡放电功率相关因素分析”(叶振鑫，刘海涛，陈志刚，林麒，吴榕[J].机电技术,2011,34(1):41-43)列举了一种平行板电极放电装置，该装置采用4mm的普通玻璃作为放电介质，调节放电间隙分别为2mm、2.5mm、3mm,保持其它参数不变时得出DBD放电功率随着电极间隙的增大而减小的结论；同时该装置通过调节电源电压频率，得出电源频率越接近该固有谐振频率时，放电功率越大的结论。文献“大气压下影响介质阻挡放电的因素分析”(刘璐，孙岩洲，张峰[J].绝缘材料，2008,41(5):52-55)也列举了一种平行板电极放电装置试验证明，该装置通过实验推导出以下结论：采用介电常数大，较薄的介质，当电源参数及其他因素不变时，放电强度随相对介电常数的增大而增大，随介质材料厚度的增大而减小。因此为了在实际中获取高密度的低温等离体，需要合理调节放电间隙与电源频率，同时试验装置应选用介电常数较大，厚度较薄的材料作为阻挡层，尽可能提高工作电压。文献“同轴圆柱结构DBD装置放电功率的模拟计算及实验研究”(赵卫东,蔡忆昔,韩文赫,郑荣耀[J].高压电器，2010,46(6):25-28)列举同轴圆柱式DBD装置，推导了适用于各种交流电压波形的DBD装置放电功率的计算公式，对同轴圆柱结构DBD装置进行了电场及等效电容分析，并在此基础上建立了其放电功率的数学模型。

等离子体烟气治理技术是一种有效的烟气治理技术，它主要包括电子束法和脉冲电晕法等。两者等离子体产生机理基本一致,都是利用电子的作用使气体分子激发、电离或离解,产生强氧化性的自由基。电子束法和脉冲电晕法产生的高能自由基能破坏烟气中主要气体分子的化学键，因而烟气中含量较高的N2和CO2等气体分子也将被分解和电离，浪费了能量。申请号为200410054046.8的专利提出一种新的直电晕放电形式，在电晕放电过程中，添加气在喷嘴附近分解产生多种活性物质，有效脱除污染物；并且该方法仅对少量射入烟道的添加气采用电晕放电活化生成活性物质，避免激活背景气体，有效降低自由基的生成能耗；同时对于不同的污染物可以选择不同成分的添加气；也可以模块化，满足不同烟气量处理的要求。

但专利200410054046.8的直流电晕放电容易过渡到火花放电，不能按照需要进一步增大放电功率，对负荷波动适应性较差，稳定性低，且存在安全隐患，对电源的要求较高，电源的价格较为昂贵，导致低温等离子体在烟气脱除中的利用受到成本过高的限制。同时，电源参数或者外部环境变化也很容易导致放电击穿。工厂烟气脱除的环境波动较大，因此放电的稳定性以及对污染物浓度变化的适应也是低温等离子体发生器需要考虑的问题之一。

发明内容