基于多层板式的处理工业废气一体化装置及处理工业废气的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多层板式的处理工业废气一体化装置及处理工业废气的方法，包括：壳体；设置在所述壳体上的进气口和出气口；设置在所述壳体内多层放电空间；每层放电空间包括：网状高压电极；设置在所述网状高压电极两侧的介质阻挡板；以及设置在所述网状高压电极和介质阻挡板之间的催化材料层。本发明专利技术采用基于多层板式的处理工业废气一体化装置处理工业废气的方法，本发明专利技术实现了双介质等离子体放电、微波辐射、催化氧化协同净化去除多种工业气态污染物的一体化设计方法。

Multi layer plate based integrated treatment device for industrial waste gas and method for treating industrial waste gas

The invention discloses a method for processing multilayer plate, industrial waste gas and industrial waste gas treatment device integration based on includes a housing mounted on the housing; an air inlet and an air outlet is arranged in the casing; multi discharge space; each layer of the discharge space include: net shaped high voltage electrode is arranged on the net; the high voltage electrode dielectric barrier on both sides of the plate; and is arranged on the net the high-voltage electrode and the dielectric barrier layer between the plates of catalytic materials. The invention adopts the method of multi-layer plate processing industry processing industrial waste gas exhaust device based on integration, the invention realizes the integrated design method for the removal of various industrial pollutants purifying double medium plasma discharge, microwave radiation, catalytic oxidation.

【技术实现步骤摘要】
基于多层板式的处理工业废气一体化装置及处理工业废气的方法
本专利技术涉及工业废气处理设备领域，具体涉及一种基于多层板式的处理工业废气一体化装置及处理工业废气的方法。
技术介绍
工业排放的气态污染物是大气污染的重要根源之一，尤其是精细化工行业排放的毒害性、恶臭类气态污染物的污染问题已日益严重，是当前我国大气环境最典型的污染源之一。低温等离子体技术由于具有占地面积小、可同时处理多种污染物等优点，在上世纪80年代已开始应用于环境治理领域，是现行用来处理VOCs(挥发性有机物)研究的前沿课题之一，正越来越引起人们的重视。低温等离子体技术具有化学氧化能力强(高能电子、活性自由基、臭氧等直接参与目标污染物的激发、氧化)、反应器设计体积小、初期投资费用低、易于操作等优点。当前，低温等离子体技术在挥发性有机物(VOCs)的净化去除方面也发展出不同特点的工艺。其中，介质阻挡放电(DBD)利用了介质阻挡材料(石英、陶瓷等)以有效避免电极之间的火花放电发生，在结构简单、操作安全性好、提高能量利用率等方面更具优势，也较广泛的应用于VOCs的净化研究。特别是双介质阻挡放电可产生高于10ev的电子能键能量，对化合物的氧化能力更强，因此具有处理时间更短、反应器体积更小等特点。当前，单一低温等离子体技术用于氧化毒害性VOCs的去除效果仍不够理想，在较低的输入能量及反应时间下，目标污染物存在不完全矿化，以及臭氧O3、NOx、有机副产物的形成及反应器内壁固溶胶累积等问题。微波辐射等离子体技术作为另外一种化学氧化手段，近十年来也被逐步应用于VOCs的氧化去除。在密闭金属反应器内，利用微波辐射使空气介质及目标污染物始终处于离子化、解离态，并通过累积高浓度活性基团诱导化学氧化反应的进行，可实现不同种类VOCs的深度氧化去除。值得注意的是，Ighigeanu等(2008)的研究表明，电子束产生的高能电子激发空气分子形成强氧化性OH·自由基，氧化甲苯形成小分子中间产物，进一步利用微波辐射强化各种活性基团进行目标污染物的深度氧化，并结合催化材料将有机中间产物彻底矿化成CO2、H2O。因此，集成不同特点的物理化学手段在一定程度上有效强化VOCs的去除(氧化效率在90％以上)。基于本专利技术所涉及的多层板式结构双介质阻挡放电协同微波辐射、催化氧化处理工业废气的方法。相比于单一低温等离子体技术，利用微波辐射等离子体手段强化DBD技术产生大量强氧化性活性基团(HO2·，O·，OH·等活性自由基)，促使目标污染物分子键在较低能量输入条件下被高浓度活性基团氧化断键，形成更易氧化去除的小分子有机物，并利用等离子体放电区域的活性催化成分(锰、钛、铁等金属氧化物)使目标污染物彻底被矿化。该方法具有明确的创新性、实用性及经济性。授权公告号为CN1086307C(申请号为97106747.3)的中国专利文献首次公开了一种处理工业废气的管式介质阻挡放电低温等离子体装置，包括多个并联的放电管、电源及外壳构成。放电管采用内、外管结构形式，外电极以螺旋状缠绕于外管外侧，内电极设置于内管里面。该装置可在常温常压、废气流速高达15米/秒状态下工作，可高效、大量废气，且处理废气的范围广，达到工业实用化要求。但是单一的介质阻挡放电技术要保证良好的污染去除效果，往往需要较高的外施电压，导致设备的运行能耗较高，因而其推广应用往往受到限制。另外，该装置中多组并联的蜂窝状管式结构的风阻较大，有效的放电反应空间及较大的设备体积也成为其应用的一个不利因素。另外，授权公告号为CN104069722B(申请号为201410220434.2)的中国专利文献公开了一种三位一体工业源异味废气处理装置，包括箱体，箱体内设有反应器单元，所述反应器单元的两端分别为废气入口和废气出口，所述反应器单元内设有电极板和负载有催化剂的载体板；所述反应器单元至少一个面透光，箱体内壁与该透光面对应的位置设有紫外光发生器；所述电极板包括间隔布置的电极条，各电极条包括绝缘的介质管和穿设在介质管内的电极丝，相邻电极条的电极丝分别与高压电源和接地端连接。另外，将管式介质阻挡放电与紫外光催化和化学催化有机耦合协调处理工业源异味废气，可降低能耗、减少二次污染。然而，实际应用中该装置的介质阻挡放电的电极丝尖端放电在高压下易击穿、损坏介质层，较不稳定；且紫外光通过一层透光面的照射也存在明显的能量损耗问题。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足，针对工业气态污染物，尤其是大气量、低浓度的有机废气(苯系物、酯类)及恶臭物质(H2S、NH3、硫醚、硫醇及有机胺类)的高效去除，本专利技术提供了一种基于多层板式的处理工业废气一体化装置及处理工业废气的方法。本专利技术实现了双介质等离子体放电、微波辐射、催化氧化协同净化去除多种工业气态污染物的一体化设计方法。其中，板式结构的双介质阻挡放电方式实现了臭氧产生量低、等离子体密度高、风阻小、避免高压电极腐蚀等优点，同时也具有放电面积大、风阻小、便于维护等特点。可在常温常压下实现大气量工业废气的处理，且投资运行成本低、操作安全性高，达到了工业实用化的要求，应用前景广阔。一种基于多层板式的处理工业废气一体化装置，包括：壳体；设置在所述壳体上的进气口和出气口；设置在所述壳体内多层放电空间；每层放电空间包括：网状高压电极；设置在所述网状高压电极两侧的介质阻挡板；以及设置在所述网状高压电极和介质阻挡板之间的催化材料层。本专利技术中，工业源中气态污染物经进气口进入壳体反应区域(即放电空间)，放电空间中板式结构双介质阻挡放电在高压电源的作用下进行空气(O2、N2)及H2O分子的击穿、电离，产生高能电子、强氧化性活性基团(HO2·，O·，OH·等活性自由基)进行目标污染物的氧化；优选方案中进一步借助微波辐射通过波导结构进入等离子体放电区域，强化产生大量强氧化性活性基团(HO2·，O·，OH·等活性自由基)，从而实现较低能量输入条件下目标污染物深度氧化、断键，形成更易氧化去除的小分子有机物，并结合介质材料表面的催化活性成分将有机中间产物彻底矿化成CO2、H2O；最终，经过深度处理的气体经出气口排出。以下作为本专利技术的优选技术方案：所述的放电空间为2～50层，各层之间平行设置，单层放电空间高20mm～100mm，宽200mm～500mm，长500mm～1500mm，由1组网状高压电极、2块介质阻挡板、2组绝缘支撑模块等主要构件组成。每层放电空间还包括：绝缘支撑模块，所述的绝缘支撑模块设有安装孔，所述的网状高压电极、催化材料层和介质阻挡板设置在该安装孔中。所述的绝缘支撑模块由聚四氟乙烯、陶瓷等绝缘材料的一种经过表面切削、开槽或直接压模、烧结等工序制成；绝缘支撑模块内侧中心位置开槽是为了便于网状高压电极、介质阻挡板的固定，并保证上述两者的间距保持一致，获得高效、稳定的放电面积。所述的介质阻挡板为厚0.5mm～3mm的石英、高硼硅玻璃、氧化铝陶瓷等材料的一种，并与网状高压电极间隔一定距离(10mm～50mm)固定于绝缘支撑模块上；介质阻挡板与网状高压电极的最佳间距一般控制在20mm～30mm；间距越大，空气及介质击穿所需电压值越高，相应的对高压电源的性能要求也越高；间距越小，结构越紧凑，在大气量工作条件下，风阻相应越大，能耗也就越高。即所述的介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多层板式的处理工业废气一体化装置，其特征在于，包括：壳体；设置在所述壳体上的进气口和出气口；设置在所述壳体内多层放电空间；每层放电空间包括：网状高压电极；设置在所述网状高压电极两侧的介质阻挡板；以及设置在所述网状高压电极和介质阻挡板之间的催化材料层。

【技术特征摘要】
1.一种基于多层板式的处理工业废气一体化装置，其特征在于，包括：壳体；设置在所述壳体上的进气口和出气口；设置在所述壳体内多层放电空间；每层放电空间包括：网状高压电极；设置在所述网状高压电极两侧的介质阻挡板；以及设置在所述网状高压电极和介质阻挡板之间的催化材料层。2.根据权利要求1所述的基于多层板式的处理工业废气一体化装置，其特征在于，所述的放电空间为2～50层，各层之间平行设置。3.根据权利要求1所述的基于多层板式的处理工业废气一体化装置，其特征在于，每层放电空间还包括：绝缘支撑模块，所述的绝缘支撑模块设有安装孔，所述的网状高压电极、催化材料层和介质阻挡板设置在该安装孔中。4.根据权利要求1所述的基于多层板式的处理工业废气一体化装置，其特征在于，所述的介质阻挡板的材料为石英、高硼硅玻璃、氧化铝陶瓷中的一种，所述的介质阻挡板的厚度为0.5mm～3mm；所述的催化材料层的厚度为0.1mm～0.2mm。5.根据权利要求1所述的基于多层板式的处理工业废气一体化装置，其特征在于，所述的网状高压电极包括：支撑框架、设置在所述支撑框架上的导电金属丝以及包覆在所述支撑框架和金属丝上的介质材料层。6.根据权利要求5所述的基于多层板式的处理工业废气一体化装置，其特征在于，所述的介质材料层为石英、高硼硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向前，李伟，徐佩伦，任翔宇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33