处理流体流的设备制造技术

本实用新型专利技术公开了处理流体流的设备，其使用两级或更多级来处理包含污染物（例如VOC；颗粒）的流体流（例如空气），每级被操作以产生具有目标针对一种或多种污染物的相应频率的NTP。NTP生成单元组件或介电阻挡放电装置沿流动路径分级设置。可以使用具有多个级的并行流动路径。连续的级中的NTP场以不同频率、功率密度和/或波形操作，它们被控制为目标化合物的振动谐波。功率密度可被调整为只产生气态电离物质或就地焚烧空气携带的有机悬浮颗粒。自动故障检测使用分裂地电流，使得不平衡指示有故障。故障组件被自动隔离。自动重新选择路径允许以稍微降低的性能来操作。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及流体流的处理，并且具体涉及诸如含有各种污物(contaminant)、污染物(pollutant)或其它不期望组分的空气的流体流的处理。
技术介绍
在工业、商业、民用或其它实际应用情况中，流体流中通常存在要被处理的许多污物、污染物或其它不希望有的组分。流体流例如可以是含有各种化合物的空气流，所述化合物例如是任意组合和浓度的可能有气味或者没有气味的易挥发有机化合物(V0C)。流体流可以另外或可替代地包括被称为颗粒物(PMxx)的悬浮的细小有机颗粒，其中XX表示颗粒的平均粒径。例如，PMltl表示直径平均为10微米的颗粒，并且PMltl以前是科学家们、卫生官员和管理者早期关注的对象。现在PM2.5越来越受到关注。据估计，在美国，PM污染每年造成 22000-52000例死亡(2000年)，在欧洲，每年造成200000例死亡。人们认为PM25中许多都是由吸烟或柴油燃料燃烧引起的。细小的有机颗粒也可能含有气雾滴。流体流可能有其它污物或污染物。污物或污染物可由多种过程例如生产、制造甚至烹饪引起。这些流体流中有一些已使用各种技术进行处理。例如，处理可包括各种氧化或还原技术，或焚烧。此外，包括有机气雾滴的细小的有机颗粒可被焚烧。已经采用的一种技术是将流体流暴露到非热等离子体(即主要通过高压而不是热产生的等离子体)。采用非热等离子体的一种此类处理途径在美国专利8，105，546中有描述。尽管许多处理途径在商业上可行，但期望获得高能效和/或比通过传统途径能获得的对污物或污染物更彻底的分裂或破坏。还期望有一种可升级的系统来适应大量的各种应用，并可配置以解决各种偶然事故。
技术实现思路
本文中描述的是用于处理例如含污物或污染物的空气的流体流的结构和方法，所述污物或污染物例如是可以有气味或无气味的易挥发有机化合物(VOC)和/或悬浮的细小有机颗粒，包括直径近似在2. 5微米或更小范围的颗粒，诸如烟。此类污物或污染物可能是例如通过商业和/或工业材料处理产生的排放物。此类污物或污染物可能源于食物制备，例如由可位于居民区附近的餐馆或厨房产生。所述结构和方法采用具有针对特定化合物的频率的非热等离子体。不受理论限制，这在化合物的分子中引起振动频率，从而有利地造成离解为安全或更简单的形式。为了提高能效并彻底破坏，处理系统可使用沿待处理的流体流动流的流动路径串联设置的多个级处理。每一级可包括产生相应的非热等离子体场的结构，并且每一级可被控制以获得相应非热等离子体场的选择物理特征。每一级产生的非热等离子体例如可以具有相应的频率、功率密度和/或波形。这些物理特征被选择并被控制以针对流体流中的特定污物或污染物。由于单个非热等离子体场可处理的能量和空气体积有物理局限性，可以使用并行的流动路径，每一流动路径具有其自已的一组沿相应流动路径串联设置的级。这可以使比用单个串联布局可处理的更大体积的流体(例如空气)被处理。这还可有利地提供在给定流动路径一个或多个部件失效、被维修或不可用时用于处理的替代路径。因此，处理系统可包括多个并行流动路径，每一个具有沿各自的相应流动路径串联设置的多个级。流体可行进通 过第一级以暴露于第一非热等离子体，然后通过第二级以暴露于第二非热等离子体。流体可行进通过后面的(例如第三)级以暴露于后续的(例如第三)非热等离子体。任意数目的串联设置的级都可用来获得对于正在处理的空气或气体的理想效果。并行路径或并行非热等离子体场的总数可以是待被处理的体积和/或体积中的污物或污染物水平的函数。任意给定级处的所有并行的非热等离子体场都可以相同特征(例如，频率、功率密度、波形)操作。串联的每个连续的级可在与其它级不同的相应频率、功率密度和/或波形下操作。连续的级被调整以激发目标化合物的分子振动，使得如果离解是预想效果，则目标化合物优先离解，或者如果期望激活则优选激活不同反应。功率密度可为充分扩散的，以便只产生气态电离物质，或可为充分强的，以就地通过非热等离子体场和有源微电弧放电来焚烧空中悬浮的有机颗粒。非热等离子体还可焚烧燃烧的气雾滴，如气雾油。功率密度可根据需要在颗粒破坏和VOC破坏的高设置和可以低功率密度设置转换目标VOC的低设置之间精细调节。为了产生非热等离子体，每一级可包括一个或多个相应的电极组件。电极组件可采用介电阻挡放电装置的形式。介电阻挡放电装置可各自包括多个催化活性电极。介电阻挡放电装置发展一个或多个非热等离子体场，以便产生充分的反应性氧物质、羟基物质和/或其它高电离分子和原子物质，以便引起目标化合物(例如V0C)的氧化和/或还原和/或转换。非热等离子体场还产生电子轰击和与VOC分子撞击，这有助于VOC的离解。这出现的同时羟基和反应性氧物质产生。并行的非热等离子体场可具有相似的功率激发，包括频率、功率密度和波形，而串联的每个顺续的非热等离子体场在相应不同的频率、功率密度和/或波形下操作，其中频率、功率密度和波形被选择和控制为每一个后级针对的化合物的振动谐波。自动故障检测使用分裂地电流(split ground current),所以不平衡说明有故障。故障部件被自动隔离。自动重新选择路径允许以只有轻微降低的性能操作。可将处理流体流的设备概括为包括第一级非热等离子体(NTP)生成单元组件，所述第一级NTP生成单元组件可操作以在第一流动路径中产生第一 NTP场；第二级NTP生成单元组件，所述第二级NTP生成单元组件可操作以在相对位于所述第一流动路径中的第一NTP场下游的所述第一流动路径中产生第二 NTP场；和控制系统，其被耦连以控制所述第一和至少所述第二NTP生成单元组件，以分别在第一周期过程中产生具有第一组NTP场特征的第一NTP场，和具有第二组NTP场特征的第二NTP场，所述第二组NTP场特征与所述第一组NTP场特征不同。第一和第二组NTP场特征可包括频率，所述控制系统可操作以控制所述第一 NTP生成单元组件，使得所述第一 NTP场具有第一频率，并可操作以控制所述第二 NTP生成单元组件，使得所述第二 NTP场具有第二频率，所述第二频率与所述第一频率不同。所述第一和第二组NTP场特征可包括波形或功率水平中的至少一个，并且所述控制系统可操作以控制所述第一级NTP生成单元组件，以具有第一波形或第一功率水平中的至少一个，并且可操作以控制所述第二级NTP生成单元组件，以具有分别与所述第一波形或第一功率水平不同的第二波形或第二功率水平中的至少一个。所述第一和第二组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，所述控制系统被配置成控制所述第一 NTP生成单元组件，使得所述第一 NTP场特征将第一化合物转换成第二化合物，并控制所述第二 NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征将所述第二化合物转换成第三化合物。所述第一和第二组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，所述控制系统可被配置成控制所述第一 NTP生成单元组件，使得所述第一 NTP场特征破坏第一易挥发有机化合物(VOC)，并控制所述第二 NTP生成单元组件，使得所述第二 NTP场特征破坏第二 VOC，所述第二 VOC相对不如所述第一 VOC复杂。所述第一和第二组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，所述控制系统可被配置成控制所述第一 NTP生成单元组件，使得所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理流体流的设备，包括：第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，所述第一级NTP生成单元组件可操作以在第一流动路径中产生第一NTP场；第二级NTP生成单元组件，所述第二级NTP生成单元组件可操作以在相对位于所述第一流动路径中的所述第一NTP场下游的所述第一流动路径中产生第二NTP场；和控制系统，其被耦连以控制所述第一和至少所述第二NTP生成单元组件，以分别在第一周期过程中产生：具有第一组NTP场特征的所述第一NTP场，和具有第二组NTP场特征的所述第二NTP场，所述第二组NTP场特征与所述第一组NTP场特征不同。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·菲利普·兰兹，
申请(专利权)人：山东艾尔菲环保工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：