低温常压等离子体分解有害气体的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种分解有害气体的方法和装置。在低温常压条件下，有害气体进入反应腔６，由于电晕极５上同时加有高压直流电源９和高压脉冲电源８，电晕极５附近发生高浓度等离子体，为化学反应提供高能活性粒子，使有害气体分子化学键断裂，直接把有害气体分解为无害的单原子气体分子和固体微粒。该方法和装置不仅能高效分解有害气体，而且不使用化学药品，成本低，易于推广，适于分解火力发电、汽车、柴油机、焚烧垃圾炉排放的有害气体，是治理“酸雨”、“温室效应”的一种有效途径。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种分解有害气体的方法和装置。近年来，全球受“酸雨”、“温室效应”危害范围日益扩大，其原因是煤炭和石油等燃料燃烧后排放烟气中含有氮氧化物(NOx)，二氧化硫(SO2)，碳氢化合物(CH)及二氧化碳(CO2)等气体与大气中水份反应使酸度增加，并且使地球温度上升。目前，世界上普遍采用的湿式石灰、石膏法脱硫、氨接触还原法脱硝技术，电子束照射法脱硫、脱硝技术，脉冲等离子体化学法脱硫脱硝技术虽然脱硫脱硝效率较高，但设备投资较大，有的需要投入大量化学药品，因而成本高，不易推广。治理燃气中二氧化碳目前尚无有效办法。本专利技术提出一种不仅能高效脱硫脱硝，分解二氧化碳，而且不使用化学药品，能够在低温(常温)常压下分解有害气体的方法和装置。低温常压等离子体分解有害气体技术，是通过突变电场、磁场的巨大能量产生非平衡等离子体，为化学反应提供高能活性粒子。这些粒子能使有害气体分子的化学键断裂，以便进行通常较困难甚至不可能进行的化学反应，直接把有害气体分解为无害的单原子气体分子和固体微粒。该方法通过如附图说明图1的装置来实现，在低温常压情况下，有害气体从进气孔1进入反应器4，反应腔6中有电晕极5，其上同时加有高压脉冲电源8和高压直流电源9，电压波形图如图2所示，在直流高压V0上迭加前后沿陡峭的脉冲电压Vc。由于脉冲前后沿陡峭，幅值高，电晕极5附近发生激烈、高效率的脉冲电晕放电，使基态气体获得足够大的能量，发生强烈的辉光放电，使空间气体迅速变成高浓度等离子体，其中含有大量激发态、亚稳态、游离粒子及各种离子、电子和光子，化学性质比基态气体分子活跃多了，为化学反应提供丰富的活性粒子，它们的能量值如表1所示表1等离子体各种类子能量值活性粒子种类电子离子亚稳态粒子光子能量(ev)>20>2>20>40在定向脉冲电场作用下，气体分子处于激发态，当气体分子获得的能量大于分子键结合能时(如表2所示)，分子键断裂，分成单原子气体分子和固体粒子。表2气体分子结合能气体种类 CO CO2NO NO2H2S SO2键的结合能(ev)11.1216.566.566.173.805.43例如有害气体(AB)g、(CD)g在脉冲电场作用下，使有害气体处于激发状态，然后发生分解反应反应结果生成气体分子A(g)、B(g)、C(g)及固体粒子D(S)。这样，应用活性粒子的能量可使一些有害气体NO、SO2、CO、CO2等分解成无害的气体分子及固体微粒。由于脉冲宽度极窄，电压很高，只有电子才能获得爆炸性脉冲能量，在极短时间内产生丰富的高能量活性粒子，足以打开气体分子键。而其他一些粒子由于质量重、惯性大，不可能在极短时间内加速起来。刚要加速时，气体中电场强度就降下来了，不可能过渡到火花、孤光放电。由于脉冲占空比极大，整个气体在激发过程中，温度变化不显著，基本保持在室温或稍高于室温(至100%)的状态。分解后的气体从出气孔7排出。该方法和装置可以用于分解火力发电、炼钢、水泥、化工以及汽车、柴油机、焚烧垃圾等排放的有害气体，运行效率高，成本低，是治理“酸雨”、“温室效应”的一种有效方法和装置。图1是低温常压等离子体分解有害气体装置示意图。图2是加在电晕极5上电压波形图。图1中，1是进气孔，2是气体检测仪，3是测气孔，4是反应器，其外壳接地，5是电晕极，6是反应腔，7是出气孔，8是高压脉冲电源，通过电容C接电晕极5上，9是高压直流电源，通过电感L接在电晕极5上，10是绝缘子。图2中，V0是直流高电压幅度，范围是20-80KV，Vc是脉冲高电压幅度，范围是40-400KV，t1是脉冲宽度，范围是0.01-10μS，T2是脉冲周期，范围是0.1-20ms，脉冲前沿为80-200ns。实施例1用12马力柴油机尾气中NOx、CO作为气源。反应器4直径为110.5mm，长度为480mm，电晕线5为星形线，反应腔6中的风速为2.4m/S。实验条件和测试数据如表3所示 实施例2对浓度为2446.6mg/m3的NOx及浓度为3552mg/m3的SO2气体进行分解。反应器4的直径为120mm，长度为750mm，电晕极5长度为600mm，反应腔6中风速为0.12m/s。实验条件和测试数据如表4所示权利要求1.一种低温常压等离子体分解有害气体的方法和装置，有进气孔1，气体检测仪2，测气孔3，反应器4，电晕极5，反应腔6，出气孔7，绝缘子10，其特征是高压脉冲电源8通过电容C、高压直流电源9通过电感L同时接在电晕极5上。2.如权利要求1所述的低温常压等离子体分解有害气体的方法和装置，其特征是高压直流电源9产生的直流电压幅度VD为20-80KV，高压脉冲电源8产生的脉冲电压幅度VC为40-400KV，脉冲宽度t1为0.01-10μs，脉冲周期t2为0.1-20ms，脉冲前后沿为80-200ns。全文摘要本专利技术是一种分解有害气体的方法和装置。在低温常压条件下，有害气体进入反应腔6，由于电晕极5上同时加有高压直流电源9和高压脉冲电源8，电晕极5附近发生高浓度等离子体，为化学反应提供高能活性粒子，使有害气体分子化学键断裂，直接把有害气体分解为无害的单原子气体分子和固体微粒。该方法和装置不仅能高效分解有害气体，而且不使用化学药品，成本低，易于推广，适于分解火力发电、汽车、柴油机、焚烧垃圾炉排放的有害气体，是治理“酸雨”、“温室效应”的一种有效途径。文档编号H05H1/24GK1080563SQ9210626公开日1994年1月12日 申请日期1992年6月20日 优先权日1992年6月20日专利技术者白希尧, 依成武, 张芝涛, 满书玲, 张艳玲, 白敏冬, 刘恒权, 付锐 申请人:鞍山静电技术研究设计院 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温常压等离子体分解有害气体的方法和装置，有进气孔１，气体检测仪２，测气孔３，反应器４，电晕极５，反应腔６，出气孔７，绝缘子１０，其特征是高压脉冲电源８通过电容Ｃ、高压直流电源９通过电感Ｌ同时接在电晕极５上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白希尧，依成武，张芝涛，满书玲，张艳玲，白敏冬，刘恒权，付锐，
申请(专利权)人：鞍山静电技术研究设计院，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]