[发明专利]一种等离子体放电装置

说明书

技术领域

本发明涉及放电装置，尤其是涉及可应用于大气条件下消除一氧化氮,二氧化三氮，金属汞等有毒成分，增加气体内的含氧自由基含量的一种等离子体放电装置。

背景技术

氮的氧化物，金属汞是影响空气质量的重要污染物，主要由石化燃料的燃烧、汽缸内电火花放电以及煤炭高温燃烧等条件下反应生成，去除的方法通常有高能电子氧化法、固相吸收再生法、烟气循环流化床、有机钙脱硫脱硝技术等。然而在处理过程中不可避免地存在缺点，如能耗高、引进新的杂质、对原有厂房改造工程量大等缺点。大气压等离子体处理装置简单、能耗低，易于在原有厂房基础上改造，净化彻底、无二次污染、可常温常压下进行等优点使其在工业化生产及日常生活中具有广泛的应用前景。尽管大气低温等离子体用处很广泛，但是以一定频率振动的动态高压电极放电并结合内外地电极循环处理一氧化氮等气体的方式并未出现。为了内外电极同时均匀放电将内电极和外电极各并联一个可变电容，根据不同的放电气体，调节电容实现均匀放电。放电过程属于低温大气等离子体领域，对排放气体管道内的温度基本没有影响。此外，放电过程中除了消除NO、NO_x及金属汞的同时，还可以提高二氧化硫的去除率并消除排放气体内的异味和细菌，利于环境保护业的良好发展。

该装置产生的等离子体属于非热平衡等离子体，尽管电子温度很高(10000度以上)，但是离子温度远低于电子温度，使得气体温度趋于常温，非热平衡等离子体已经广泛用于镀膜、表面处理、生物净化、医学等领域。

放电的各种装置请见Anthony R Martin et al.“Modelling of non-thermal plasma aftertreatment of exhaust gas streams”J.Phys.D:Appl.Phys.37，42–49(2004)，和Wei Tian et al.“Atmospheric pressure dielectric barrier discharges interacting with liquid covered tissue”J.Phys.D:Appl.Phys.47，165201(2014)以上放电主要以尽管以介质阻挡放电为主，去除率低，而且结构较为复杂，限制了其应用前景。

传统的管形状放电除去氮氧化物参考文献：Moo Been Chang et al.“Gas-Phase Removal of NO from Gas Streams via Dielectric Barrier Discharges”Environ.Sci.Technol.1992：26,777-781。

发明内容

本发明的目的在于提供针对现有的等离子体放电装置存在的上述不足，提供具有耗能低、NO_x去除率高、无二次污染等效果，结构简单、操作容易、易维护、适合在燃料高温燃烧领域应用的一种等离子体放电装置。

本发明设有交流电源、内电极、高压电极、外电极、支撑柱、可变电容、气流挡板、高压电极通孔、振动装置、悬挂装置；

支撑柱置于烟道底部中间，用于支撑内电极，内电极设于外电极的上方，外电极、高压电极和内电极处于同一轴线上，高压电极套在内电极外部，内电极与高压电极之间留有间隙，可变电容设在内电极与地之间，高压电极上端与振动装置相连接，振动装置一端与高压电极引线相连接，振动装置另一端与悬挂装置相连接，悬挂装置固定在烟道壁上；外电极位于烟道底部并悬挂在烟道内壁上，外电极的位置高于支撑柱且略低于高压电极，外电极引线与地电极间由可变电容连接；气流挡板将高压电极和外电极处理后的气体通过高压电极通孔引入到高压电极与内电极的间隙，从而使气体在上升过程能够再次处理；交流电源与高压电极电连接；

所述外电极由绝缘材料、金属棒、导线、外电极引线组成，金属棒内嵌于绝缘材料中，金属棒由导线相连后，用外电极引线引出与可变电容相连；

所述高压电极由高压电极引线、绝缘材料、导线、金属棒组成，金属棒内嵌于绝缘材料中，金属棒由导线相连后，用外电极引线引出与可变电容相连，高压电极通孔位于高压电极中间位置，高压电极通孔用于将第一次处理后的气体引入内电极与高压电极间进行处理。

所述交流电源的电压峰值调节范围可为0～30kV，频率调节范围可为1～150kHz。