本发明专利技术公开了一种低温等离子体协同两相催化装置及处理有害排放气体的方法，涉及柴油机有害排放气体净化处理技术领域。本发明专利技术装置包括总进气口（1），氧化相催化装置（2），排气口A（3），支架A（4），等离子体发生器（6），支架B（8），进气口B（9），还原相催化装置（10），总排气口（11）；本发明专利技术方法首先将有害排放气体通过氧化相催化装置进行氧化相催化，再将气体分流为三股或三股以上分别进入双介质阻挡放电低温等离子体发生器，对气体进行低温等离子介质阻挡放电，最后通过还原相催化装置对气体进行还原相催化。本发明专利技术结合“两相”催化装置，进一步增加废气的转化效率，减少柴油机有害排放。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柴油机有害排放气体净化处理
技术介绍
目前，用于柴油机排放后处理领域的低温等离子体发生器结构由等离子体电源、 等效电容、高压电极、介质层和低压电极组成。将高压电极接等离子体变频交流电源，低压电极接地，介质材料置于两电极之间，这样两电极间隙内沿介质表面会出现均勻、稳定的介质阻挡放电现象。介质阻挡放电方法处理柴油机有害排放需要较高的电离度、气相区内有足够的能量密度、气体组分在等离子体气相区内有较长的滞留时间，介质材料稳定工作和装置本身抗震效果好等要求。该技术在废气处理领域日益得到广泛研究，中国专利 CN200410014135提供一种处理挥发性有机物(VOCs)的低温等离子体技术，适用于挥发性有机物(VOCs)处理的低温等离子体技术。其技术由进气口、等离子体反应器、脉冲电源和出气口组成。给脉冲电源通电，挥发性有机物(VOCs)从进气口进入高频高压气体放电等离子体发生器，在其中与活性粒子发生氧化、降解反应而得到处理，从出气口排出。但是该技术不适于处理柴油机的主要有害排放气体NOx以及颗粒物。中国专利CN 03236574提供一种新型的常压射频冷等离子体发生器，其结构包括喷枪、射频电源、供气源。该装置可以在大气压下产生低温、大面积、由射频低电压击穿电离的，稳定放电的冷等离子体束流，在清洗、杀菌、消毒等领域的得到了广泛应用。但是该装置产生的射频等离子体流为开放式，适合处理物体上的孔、槽和凹陷部位，且能量密度比较低，不适于处理大流量的柴油机排放气体组分。中国专利CN 200510095093提供一种吸附-低温等离子体同步脱硫脱硝装置。该装置由烟气脱硫脱硝反应器、风机、浓硫酸池、纤维除雾器顺序串联所组成；其中，烟气脱硫脱硝反应器由两个相同的吸附一低温等离子体反应器并联连接构成。通过两个低温等离子体反应器交替使用，可以有效处理烟气中的二氧化硫和氮氧化物。但是该装置适用于处理流速较慢的工业烟气，而且结构比较复杂，成本较高，不适于处理高流速多组分的柴油机废气。中国专利CN 200810235539提供一种蜂窝状介质阻挡放电低温等离子体发生器装置， 该装置结构包括壳体，复合高压电极、石英介质、蜂窝状排列的低压电极和催化腔，以及壳体外侧的进气口，位于催化腔底部的排气口。该技术可以保证低温等离子体发生器在柴油机排气台架试验研究工作中安全可靠运行，抗震性能较好，但是气体组分在等离子体气相反应区内的滞留时间比较短，化学反应不是很充分。低温等离子体系中含有大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基体等活性物种。在气相化学反应过程中，这些活性基体可以和C0、HC、N0x和PM等污染物发生化学反应，将之转化为无害或者低害的气体。目前设计的低温等离子体发生器多适用于工业脱硫脱销，空气净化，以及静态模拟气体净化试验。在实际应用中如何同时降低柴油机排气中的PM和NOx以及有效延长气体组分在等离子体气相反应区内的滞留时间，提高废气的转化效率，从而将该技术成功应用于柴油机后处理净化领域，还需要进一步的研究。
技术实现思路
本专利技术提供一种低温等离子体协同“两相”催化装置，适用于全流式柴油机台架试验，能够同时转化柴油机排气中的NOx和PM，能量利用率高，转化效率显著，并且放电稳定。本专利技术所采用的技术方案是在等离子体发生器前后分别连接一个催化装置，前者为氧化相催化装置，后者为还原相催化装置。在放电区，采用三根或三根以上等离子体发生器并联工作的结构，用支架彼此隔开一定的距离，防止发生器电极之间的互相影响，支架的材料为绝缘且耐高温的聚四氟乙烯。催化装置与等离子体发生器之间用硅胶管连接，避免发动机的振动对发生器造成损害。该种结构在放电过程中会产生大量活性自由基团与柴油机有害排气进行化学反应，不仅可以促进化学反应，还可以使通常条件下难以产生的化学反应得以迅速发生，增强了去除柴油机有害排放的有效性。三根或三根以上等离子体发生器并联工作的结构适用于全流式台架试验，可以根据不同型号的发动机进行调整，更具有实用意义。此外，这种结构提高了排气组分在等离子体气相反应区内的滞留时间，能量利用率高，增强了有害气体组分的转化效率。试验表明该装置可以有效提高柴油机颗粒排放转化效率达60%以上，辅助还原型催化剂后NOx转化效率达82. 5%左右，且对应于柴油机增加的燃油消耗率在5%以内。本专利技术低温等离子体协同两相催化装置包括总进气口，氧化相催化装置，排气口 A，支架A，等离子体发生器，支架B，进气口 B，还原相催化装置，总排气口。等离子体发生器由进气口 A、高压电极、堵头A、介质层、低压电极、排气口 B堵头B组成。介质层为圆管形石英玻璃管；圆管形石英玻璃管设于支架A和支架B上，石英玻璃管两头的管壁处分别设有进气口 A和排气口 B。支架和堵头的材料是聚四氟乙烯；高压电极为细铁棒、置于石英玻璃管内，高压电极的两头分别从两个堵头中穿出。低压电极为康铜电极，低压电极为圆管状，包裹于石英玻璃管的管壁外侧，通过引线接地。排气口 A和进气口 A之间以及排气口 B和进气口 B之间分别用硅胶管连接。等离子体发生器为三根或三根以上，并且可以根据不同型号的发动机进行调整， 等离子体发生器在圆盘支架上均勻排列。本专利技术处理柴油机有害排放气体的方法，首先将有害排放气体通过氧化相催化装置进行氧化相催化，再将气体分流为三股或三股以上分别进入双介质阻挡放电低温等离子体发生器，对气体进行低温等离子介质阻挡放电，最后通过还原相催化装置对气体进行还原相催化。气体在进入双介质阻挡放电低温等离子体发生器后，对气体流向强制改变，延长气体在双介质阻挡放电低温等离子体发生器的滞留时间。所述的一种低温等离子体协同“两相”催化装置，其中氧化相催化装置内置氧化性催化剂，可以有效地降低柴油机尾气中的PM排放，特别是大颗粒的颗粒物排放，这不仅有利于NOx的处理，还有利于降低整个装置的被压，从而减少对发动机工作性能的影响；还原型催化腔内置还原性催化剂，可以有效地降低通过等离子体处理后的N0X。催化装置与等离子体发生器之间用硅胶管连接，这样在实际应用过程中，可以抵抗柴油机排气剧烈震动的影响，起到抗震稳定工作的效果，保证工作的可靠性和准确性。本专利技术的有益效果是，氧化相催化装置，可以有效降低PM颗粒排放，尤其是大粒径PM颗粒物排放，不仅有利于NOx的还原，还有助于降低系统装置的背压，以保证发动机的工作性能。由三根或三根以上等离子体发生器复合组成，这种结构可以根据发动机不同排4量进行控制，适于全流式处理多种型号的发动机有害排放。还原相催化装置，用以还原经过等离子体发生器处理后的NOx气体。本专利技术适用于全流式台架试验，适合不同型号的柴油机，可以有效延长气体组分在等离子体气相反应区内的滞留时间，保证等离子体活性基体与柴油机有害排放组分充分进行化学反应；同时，结合“两相”催化，可以有效降低柴油机排气中的有害成分。另外还可以通过定期更换连接组件来保证低温等离子体辅助催化装置的工作性能。本专利技术结构简单，拆卸方便，经济适用性好。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术单根等离子体发生器示意图。图3是本专利技术的低温等离子体放电部分结构示意图。图4是本专利技术的催化装置。图中，1总进本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种低温等离子体协同两相催化装置，其特征在于，包括总进气口（１），氧化相催化装置（２），排气口Ａ（３），支架Ａ（４），等离子体发生器（６），支架Ｂ（８），进气口Ｂ（９），还原相催化装置（１０），总排气口（１１）；所述等离子体发生器由进气口Ａ（５）、高压电极（１２）、 堵头Ａ（１３）、介质层（１４）、低压电极（１６）、排气口Ｂ（７）和堵头Ｂ（１８）组成，所述介质层（１４）为圆管形石英玻璃管，石英玻璃管两头的管壁处分别设有进气口Ａ（５）和排气口Ｂ（７）；所述圆管形石英玻璃管设于支架Ａ（４）和支架Ｂ（８）上；所述支架和堵头的材料是聚四氟乙烯；所述高压电极（１２） 为细铁棒、置于石英玻璃管内，所述高压电极（６）的两头分别从两个堵头中穿出；所述低压电极（１６）为康铜电极，所述低压电极（１６）为圆管状，包裹于石英玻璃管的管壁外侧，通过引线接地；所述排气口Ａ（３）和进气口Ａ（５）之间以及排气口Ｂ（７）和进气口Ｂ（９）之间分别用硅胶管连接。
【技术特征摘要】
1.一种低温等离子体协同两相催化装置，其特征在于，包括总进气口(1)，氧化相催化装置(2)，排气口 A (3)，支架A (4)，等离子体发生器(6)，支架B (8)，进气口 B (9)，还原相催化装置(10)，总排气口(11);所述等离子体发生器由进气口 A (5)、高压电极(1幻、堵头 A(13)、介质层(14)、低压电极(16)、排气口 B (7)和堵头B (18)组成，所述介质层(14)为圆管形石英玻璃管，石英玻璃管两头的管壁处分别设有进气口 A (5)和排气口 B (7);所述圆管形石英玻璃管设于支架A (4)和支架B (8)上；所述支架和堵头的材料是聚四氟乙烯； 所述高压电极(1 为细铁棒、置于石英玻璃管内，所述高压电极(6)的两头分别从两个堵头中穿出；所述低压电极(16)为康铜电极，所述低压电极(16)为圆管状，包裹于石英玻璃管的管壁外侧，通过引线接地；所述排气口 A (3)和进气口 A (5)之间以及排气口 B (7)和进气口 B (9)之间分别用硅胶管连接。2.根据权利要求1所述的低温等离子体协同两相催化装置，其特征在于，所述进气口A (5)的轴线与排气口 B (7)的轴线平行且在同一平面，进气口 A (5)的开口与排气口 B (7) 开口方向相同。3.根据权利要求1或2所述的低温等离子体协同两相催化装置，其特征在于，所述等离子体发生器(6)为三根或三根以上，在圆盘支架上均勻排...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡忆昔，王攀，王军，李小华，雷利利，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：32
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