[实用新型]一体化焊烟净化器

说明书

技术领域

本实用新型涉及空气净化装置，尤其是涉及一种用于焊接烟尘的纤维过滤除尘与等离子体除臭一体化焊烟净化器。

背景技术

产生焊烟的焊接方法主要是手弧焊接和气体保护焊接。在手弧焊接中，钛钙型酸性焊条和低氢型碱性焊条所产生烟尘的主要成分是Fe₃O₄、MnO₂、SiO₂和Fe₂O₃，还有一定量的其他化学成分，如MgO、CaO、TiO₂、Na₂O、CaF₂、NaF等。在气体保护焊接中排出的有害气体和物质主要有：NO_X、CO、O₃、氟化物和卤化物等。不锈钢焊接烟尘中含有大量的铬和镍、三价铬、六价铬。焊接过程产生的粉尘和臭味既污染环境，又危害人体健康，因此，研发既能除尘又能除臭的焊烟净化器具有重要实用意义。

传统处理焊烟中臭气的方法有：物理法(掩蔽法和稀释扩散法)、燃烧法(热力燃烧法和催化燃烧法)、吸附法、氧化法(臭氧氧化法、催化氧化法和过氧化氢法等)、洗涤法(也称吸收法)，这些方法分别存在着净化不彻底、净化气体种类单一、工艺控制难度大、能耗高和可能会造成二次污染等缺点。

目前，较新的烟气除臭方法有生物法、光催化氧化法和低温等离子体法(邹克华，严义刚，刘咏，王保伟，宁晓宇，许根慧.低温等离子体治理恶臭气体研究进展.化工环保，2008年，28(2)：127-131)。其中，生物法设备简单、能耗低、产生二次污染的可能性小，是目前国内外恶臭污染治理的主流方法，但是该方法需要培养可将臭气成分氧化分解的菌种，且处理过程缓慢、占地面积大。光催化氧化法需要的催化剂价格昂贵，并且受量子效率限制，难以处理大流量高浓度的废气。相对来说，低温等离子体法具有处理恶臭气体效率高、能耗低、成本低、处理时间短和产物二次污染少等优点。

等离子体是由大量的正负带电粒子和中性粒子组成的。其主要特征是：(1)从微观角度看，带电粒子有正负之分，且所有的负粒子的电荷总量与所有的正粒子的电荷总量相等，且又能在宏观尺度上呈中性；(2)带电粒子之间不存在库仑力，是一种优良的导电流体；(3)带电粒子之间无净磁力；(4)电离气体具有一定的热效应。

目前，在等离子技术领域中广泛采用的是“低温等离子体技术”。而低温等离子主要是由气体气体放电产生的。主要有以下几种形式：(1)辉光放电；(2)电晕放电；(3)介质阻挡放电；(4)射频放电；(5)微波放电。对于气态污染物的治理，一般都是在常压(100kPa左右)下进行，而能在常压下产生低温等离子体的有效方法主要是电晕放电和介质阻挡放电两种形式。

介质阻挡放电(DBD)是将绝缘介质插入放电空间的一种气体放电，介质可以覆盖在电极上，也可以悬挂在放电空间里。当在放电电极间施加一定频率(50kHz至几兆赫兹)的高频电压时，电极间的气体就会被击穿产生介质阻挡气体放电。

介质层对阻挡放电有两个主要作用，一是限制放电中带电粒子的运动，使微放电成为一个个短促的脉冲；二是让微放电均匀分布在整个面状电极之间，防止火花放电。

低温等离子体化学反应过程中能量的传递过程如下：

(1)电场+电子→高能电子；

(2)高能电子+分子(或原子)→活性基团(受激原子、受激基团或游离基团)；

(3)活性基团+分子(或原子)→生成物十热；

(4)活性基团+活性基团→生成物+热。

从以上过程可以看出，电子先从电场获得能量，通过激发或电离将能量转移到分子或原子中去，那些获得能量的分子或原子被激发，同时有部分分子被电离，从而成为活性基团。然后这些活性基团与分子或原子、活性基团与活性基团之间相互碰撞后生成稳定产物和热。另外，高能电子也能被卤素和氧气等电子亲和力较强的物质俘获，成为负离子。这类负离子具有很好的化学活性，在化学反应中起着重要的作用。

用于焊接烟尘的纤维过滤除尘与等离子体除臭一体化空气净化器，主要是通过等离子体来去除焊烟中的臭性气体及杀菌，从而达到净化空气的作用。其基本原理是在外加电场的作用下，介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分子，使其电离、解离和激发，然后便引发了一系列复杂的物理、化学反应，使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害的物质，从而使污染物得以降解去除。采用DBD方法脱除恶臭气体是可行的，该方法具有能耗低，操作简单，投资小等优点。

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