本发明专利技术涉及低温等离子体技术领域，公开了一种复合型等离子体放电装置及利用该装置的废气处理方法，该复合型等离子体放电装置含有一个或多个等离子体放电反应器；所述等离子体放电反应器包括等离子体反应管(4)，与所述等离子体反应管(4)同轴设置的中心高压电极(1)，紧贴于等离子体反应管(4)外壁的接地电极(3)以及紧贴于等离子体反应管(4)的内壁的第二高压电极(2)。本发明专利技术提供的复合型等离子体放电装置，通过沿面放电和介质阻挡放电两种放电形式的组合或单独使用，可获得不同放电模式，满足不同种类废气降解的能量需求。足不同种类废气降解的能量需求。足不同种类废气降解的能量需求。
【技术实现步骤摘要】
复合型等离子体放电装置及利用该装置的废气处理方法
[0001]本专利技术涉及低温等离子体
，具体涉及一种复合型等离子体放电装置及利用该装置的废气处理方法。
技术介绍
[0002]低温等离子体法是一种直接利用电能预处理或者直接无害化处理有毒有害气体的方法。通过施加高压电场电离气体产生高化学活性粒子(包括电子、离子、自由基和激发态分子等)与废气分子发生化学反应，获得后续方法易于降解的小分子或者将有机物直接分解为二氧化碳和水。该方法具有即开即停、工艺简单的特点，适用于流量、浓度波动大的废气体系。然而，实际工业废气成分非常复杂，除了H2S，氮氧化物等无机物之外，还包括分子种类繁多的有机污染物，比如烃类、含氧有机物、含氮有机物、含卤有机物以及含硫有机物等。根据不同的工业装置和工艺，实际工业废气可能同时含有以上多种成分。由于分子成键结构不同，破坏分子需要的最小活化能不同，也就是说，每一类工业废气降解需要的最优电场强度可能是不一样的，而提供单一放电模式的传统的等离子体发生器无法满足多变电场的需求。
[0003]为解决这一问题，CN103418217A中公开了一种沿面和填充床复合放电处理工业废气装置，该装置为若干个金属管和绝缘介质管的同轴套管子系统串联/并联组成。该同轴套管子系统包括三个电极(其中绝缘介质管外面电极为高压电极，金属外管与绝缘介质管内面电级均为地电极)。另外，套管间隙填充绝缘颗粒。因此，该装置子系统内串联了两个放电区域，即绝缘介质管内面电极周围产生的沿面放电区和绝缘介质管外面电极周围产生的沿面放电与两管之间的沿面-填充床放电区域。这一组合方式延长了废气的处理时间，提高处理效率，实现无害化排放。另外，在文献(Post Plasma-Catalysis of Low Concentration VOC Over Alumina-Supported Silver Catalysts in a Surface/Packed-Bed Hybrid Discharge Reactor，姜楠(Jiang Nan)等，Water Air Soil Pollut(2017)228:113)中也报道了类似同轴填充套管结构装置。但是，该填充床区域堆填的绝缘颗粒导致气体可通过的空隙被极大地压缩。当待处理废气的气量相同时，含有堆填颗粒的反应器与未堆填的反应器相比，前者气阻更大，风机压力损失和能耗也更大。上述同轴填充套管结构的处理流量仅为0.8L/min。因此该装置组合不适用于大通量废气处理体系，极大地制约了涉及这类放电形式的等离子体发生器的应用范围。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的放电模式单一、处理量受限等问题，提供了一种复合型等离子体放电装置及利用该装置的废气处理方法，该装置通过沿面放电和介质阻挡放电两种放电形式的单独或者叠加使用，同时，多个等离子体放电反应器之间可串联和/或并联使用，且反应器中套管间隙即为气体通道，气路直通且无填充颗粒层。当待处理废气的气量大或者含有难以降解的污染物时，可以将多个等离子体放电反应器串联或
并联使用，或者对中心高压电极和第二高压电极同时施加驱动电源，或者将同时应用上述两种措施，从而满足单位气量的废气分解的能量需求；当待处理废气气量正常或偏小时，或者待处理污染物分子较易分解时，可以单独使用中心高压电极或第二高压电极，从而降低能耗，提高能量利用率。基于此，该复合型等离子体放电装置及利用该装置的废气处理方法能够满足待处理废气分子的多种能量需求，适合大气量、成分复杂、波动较大的废气处理。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种复合型等离子体放电装置，该复合型等离子体放电装置含有一个或多个等离子体放电反应器；
[0006]所述等离子体放电反应器包括等离子体反应管，与所述等离子体反应管同轴设置的中心高压电极，紧贴于等离子体反应管外壁的接地电极以及紧贴于等离子体反应管的内壁的第二高压电极。
[0007]优选地，所述等离子体放电反应器的个数为2个，2个所述等离子体放电反应器之间串联或并联。
[0008]优选地，所述等离子体放电反应器的个数为3个或3个以上，多个所述等离子体放电反应器之间串联和/或并联。
[0009]优选地，所述第二高压电极为金属线圈。
[0010]优选地，所述第二高压电极金属线圈围绕所述中心高压电极设置。
[0011]优选地，所述第二高压电极金属线圈的内径大于所述中心高压电极的外径。
[0012]优选地，所述第二高压电极金属线圈的螺距为0.5-15mm。
[0013]优选地，所述第二高压电极金属线圈的螺距为1-10mm。
[0014]优选地，所述第二高压电极金属线圈的直径为0.05-3mm。
[0015]优选地，所述第二高压电极金属线圈的直径为0.1-2mm。
[0016]优选地，在25℃下，所述第二高压电极金属线圈为电导率为10
5-108S/m的金属。
[0017]优选地，所述金属为耐高温导电金属。
[0018]优选地，所述等离子体反应管为绝缘介质管。
[0019]优选地，所述绝缘介质为石英、陶瓷、刚玉或聚四氟乙烯。
[0020]优选地，所述中心高压电极为管状或棒状。
[0021]优选地，所述管状中心高压电极为绝缘介质管，所述绝缘介质管内填充有导电金属粉末。
[0022]优选地，所述绝缘介质管内具有导电金属棒。
[0023]优选地，所述绝缘介质管内具有导电金属管。
[0024]优选地，所述绝缘介质管的材质为石英、陶瓷、刚玉或聚四氟乙烯。
[0025]优选地，在25℃下，所述棒状中心高压电极为电导率为10
5-108S/m的金属。
[0026]本专利技术第二方面提供一种废气处理方法，其中，所述处理方法采用本专利技术所述的复合型等离子体放电装置。
[0027]优选地，所述中心高压电极的驱动电源与第二高压电极的驱动电源相同或不同。
[0028]优选地，所述中心高压电极或第二高压电极的驱动电源为直流、交流或者交直流复合电源。
[0029]优选地，所述交流电源的频率为10Hz-10kHz，电压峰值为0.1-50kV，电压波形为正弦波、脉冲波、方波、三角波或锯齿波。
[0030]优选地，所述直流电源极性为正或者负，电压幅值为0.1-50kV。
[0031]与传统的单一放电模式的等离子体发生器相比，本专利技术复合型等离子体放电装置不仅提供了沿面放电和介质阻挡放电两种可选择的放电形式，而且提供了沿面放电和介质阻挡放电两种放电形式叠加的组合放电形式，实现了两种放电形式叠加的共同作用电场分布模式，而且根据待处理废气分子降解的能量不同需求可以选择与之匹配的放电形式，从而增加能量的有效利用率，提高降解效率。
[0032]上述技术方案，通过沿面放电和介质阻挡放电两种放电形式的组合或单一使用，且多个等离子体放电反应器串联和/或并联，可获得不同放电形式的复合型等离子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合型等离子体放电装置，其特征在于，该复合型等离子体放电装置含有一个或多个等离子体放电反应器；所述等离子体放电反应器包括等离子体反应管(4)，与所述等离子体反应管(4)同轴设置的中心高压电极(1)，紧贴于等离子体反应管(4)外壁的接地电极(3)以及紧贴于等离子体反应管(4)的内壁的第二高压电极(2)。2.根据权利要求1所述的复合型等离子体放电装置，其中，所述等离子体放电反应器的个数为2个，2个所述等离子体放电反应器之间串联或并联。3.根据权利要求2所述的复合型等离子体放电装置，其中，所述等离子体放电反应器的个数为3个或3个以上，多个所述等离子体放电反应器之间串联和/或并联。4.根据权利要求1所述的复合型等离子体放电装置，其中，所述第二高压电极(2)为金属线圈。5.根据权利要求4所述的复合型等离子体放电装置，其中，所述第二高压电极(2)金属线圈围绕所述中心高压电极(1)设置；优选地，所述第二高压电极(2)金属线圈的内径大于所述中心高压电极(1)的外径。6.根据权利要求4所述的复合型等离子体放电装置，其中，所述第二高压电极(2)金属线圈的螺距为0.5-15mm；优选地，所述第二高压电极(2)金属线圈的螺距为1-10mm。7.根据权利要求4所述的复合型等离子体放电装置，其中，所述第二高压电极(2)金属线圈的直径为0.05-3mm；优选地，所述第二高压电极(2)金属线圈的直径为0.1-2mm。8.根据权利要求4所述的复合型等离子体放电装置，其中，在25℃下，所述第二高压电极(2)金属线圈为电导率为10
【专利技术属性】
技术研发人员：唐诗雅，王世强，关银霞，牟善军，刘全桢，牟洪祥，李栖楠，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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