[发明专利]气体流动控制的沿面介质阻挡放电臭氧发生装置及方法

说明书

本发明涉及烟气污染物控制技术，旨在提供一种气体流动控制的沿面介质阻挡放电臭氧发生装置及方法。该装置包括高压电极、用于导入气源的进气口和用于排放臭氧产物的出气口和一个中空的放电腔，放电腔与高压电极之间由陶瓷介质板实现绝缘隔离；进气口和出气口至少有一组且相对布置在放电腔两端，各组进气口和出气口之间的连线方向与高压电极垂直或平行；在中空放电腔的两侧对称布置至少一组扰流气入口，各组扰流气入口之间的连线方向垂直于进气口和出气口的连线方向。本发明提供的气体流动控制沿面介质阻挡放电臭氧发生的方法，可以提高臭氧发生效率20％以上。

技术领域

本发明涉及环境保护中的烟气污染物控制技术，具体涉及到一种通过流动控制达到高效的沿面介质阻挡放电(SDBD)臭氧发生方法，适用于农业、医学、污水处理以及锅炉与工业窑炉的烟气污染物控制。

背景技术

长期以来，臭氧在农业、医学、环境领域得到了广泛的应用，其强氧化型性以及环境友好特性使得社会对臭氧的需求量增大。然而传统臭氧发生器的高能耗使得造成了臭氧发生过程中高额成本，成为了制约臭氧发生器应用的决定性因素。目前在研究的介质阻挡放电臭氧发生技术有体积介质阻挡放电(VDBD)与沿面介质阻挡放电等。其中沿面介质阻挡放电的结构加工简单且热损失较少，成为一种良好臭氧发生技术。

在现有的沿面介质阻挡放电臭氧发生装置中，气体流动对沿面介质阻挡放电臭氧发生的影响并未大量涉及。SDBD装置主要由放置于流体放电腔室内的陶瓷介质板和附着于介质板正背面的高压电极与接地电极组成。腔室内的气体流动在高压电极与介质层的接触表面产生非平衡态的低温等离子体。传统的沿面介质阻挡放电的气体流动方式主要有如附图1所示的两类：第一类为高压电极方向与气体流动方向平行放置(图1左)，第二类技术为高压电极方向与气体流动方向垂直放置(图1右)。但是，现有SDBD装置的气体流动方向均为单向流动，该单向性造成了混合不均匀导致臭氧发生的低效以及已生成臭氧的不及时排出。单向的气体流动还导致等离子体反应核心区域的温度升高过快加速臭氧分解，降低臭氧发生效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种气体流动控制的沿面介质阻挡放电臭氧发生的方法。其目的是解决传统沿面介质阻挡放电能臭氧发生能耗较高的问题，实现臭氧发生效率的提升。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种气体流动控制的沿面介质阻挡放电臭氧发生装置，包括高压电极、用于导入气源的进气口和用于排放臭氧产物的出气口；该装置还包括一个中空的放电腔，放电腔与高压电极之间由陶瓷介质板实现绝缘隔离；所述进气口和出气口至少有一组且相对布置在放电腔两端，各组进气口和出气口之间的连线方向与高压电极垂直或平行；在中空放电腔的两侧对称布置至少一组扰流气入口，各组扰流气入口之间的连线方向垂直于进气口和出气口的连线方向。

本发明中，所述放电腔是玻璃材质的中空腔体。

本发明中，所述放电腔呈扁平状中空结构。

本发明中，放电腔单侧的气体出入口之间保持均匀间距。

本发明进一步提供了利用前述装置实现气体流动控制的沿面介质阻挡放电臭氧发生方法，包括以下步骤：

(1)从放电腔的进气口引入气源，并从相对设置的出气口喷出，气体流动方向与高压电极垂直或平行；

(2)在高压电极上加载最高至15kV的电压，使沿面介质中的等离子体产生高能量电子以参与臭氧发生过程；

(3)从对称设置的扰流气入口向放电腔中喷入扰流气体，扰流气体的流动方向垂直于气源气体的流动方向，在放电腔中产生扰动以强化混合效果和气流湍流程度，进而提高臭氧发生效率。

本发明中，所述气源为空气或者氧气，其露点大于-50℃，喷入的气体总量为0.5～5L/min。