[发明专利]包括辐射源模块和冷却装置的流体处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过将流体暴露给高能辐射来对流体进行 处理的流体处理系统。这种流体处理系统包括用于接收流体流动的壳 体，该壳体具有流体入口、流体出口、设置在流体入口与流体出口之 间的辐射区以及设置在该辐射区内的至少一个辐射源模块。所述至少 一个辐射源模块包括至少一个高能辐射源以及用于该高能辐射源的 冷却装置。

特别构思出一种作为辐射源的介质阻挡放电灯。

背景技术

对于使用向高能辐射尤其是高能紫外辐射暴露的流体处理系统 而言，有多种用途，如灭菌、漆和合成树脂的固化、烟道气净化、特 殊化学复合物的分解和合成。

根据本发明的这种器件的其它应用与水和废水技术有关，在这种 技术中，污水是要被处理的流体。可提及的这类处理的实例有a)消 毒，b)污染物和染料的分解及异味的去除，以及c)消灭存在于水中 的溶剂残留。

根据本发明的器件也可用于除了水之外的其他液体和溶剂的处 理，以及用于气体的处理。

这些应用一般以光物理或光化学工艺为基础。为了在这些过程中 的任何过程中使用，辐射源必须能够用高能辐射(如(V)UV辐射)有 效地照射工艺流体，因为(V)UV光子启动了所希望的光物理或光化学 反应。而且，应该非常精确地将所述辐射的波长调节到预期工艺。

因此，通过光物理或光化学过程进行的流体处理需要提供高强度 UV辐射(优选地为UV辐射)的辐射源，这些辐射源发射在窄的波长 范围内的特定辐射。

准分子灯(excimer lamp)(尤其是以介质阻挡放电(DBD)灯的 形式提供的)可以极佳地满足这些要求。在DBD灯中，电能由电容装 置耦合到放电体积。当在充气放电隙上施加高电压时，可实现DBD灯， 该DBD灯由至少一个介质阻挡从多个电极中分隔开。介质阻挡包括如 玻璃或石英。由于放电产生在大气压力下的非热等离子体的特性，所 以在将稀有气体或混合稀有气体以及卤素用作放电气体时，产生受激 双原子分子(准分子)。在这些准分子衰变时，它们会在紫外光谱范 围内发射高能辐射。

介质阻挡放电灯具有多种优点，这些优点是常规的低压汞灯和常 规的高压放电灯所不具备的；例如，可实现具有短波的紫外辐射的放 射和具有单个高效波长的光的同时生成，这些短波如172nm、222nm 和308nm，且这些波长大致类似于线谱。这种放射波长取决于充气的 类型，例如，充填的氙气提供172nm的放射。

对于流体处理系统而言，典型地使用双管型的介质阻挡放电灯， 其包括内管和外管。

也就是说，该内管的壁跨越腔体，这种腔体同样在该放电容器内 形成内翻类型的区段，一个或者多个内电极位于该放电容器内。

为了安全起见，该内电极位于高压侧，且在外管的电极位于接地 侧。这样就保护了这些内电极免于被无意进入。

存在一种趋势：使用可能的最小数量的灯并以高功率密度运行这 些灯。

由于以高功率密度运行的灯具有比以较低功率运行的灯更高的 内部温度，所以存在这样的问题：这些电极和放电气体在使用过程中 可能会过热。这些电极过热改变了所发射的辐射的波长、降低了灯的 效率并且可能导致这些电极和介质材料的降质，从而降低灯的使用寿 命

出于放电容器内的温度差异的原因，在这种灯所产生的发射辐射 的波长中也可能存在差异。这就导致所发射的辐射的更宽光谱，这种 更宽光谱可在流体处理过程中产生并不希望的结果。

因此，本领域中一个重要的问题是如何克服这些器件内的局部温 度差异，以及如何保持灯足够冷以有效地产生UV或VUV辐射。

从US5834784中可知一种灯，这种灯是以两个同心石英柱体的形 式构成，这两个柱体在末端密封，且在这两个柱体之间有准分子气体 填充。穿过内石英柱体内的中心区域抽运冷却液体，其中，并不与该 内柱体接触的导电管道用于提供这种冷却液体。虽然这种导电管道不 与该内石英柱体接触，但该中心管道也起到该高压电极的作用。电缆 将该中心管道附接到高电压AC电源，但该高电压电极通过长度适合 的也提供这种冷却液体的电绝缘管与冷却液体源电绝缘。

在水处理厂简陋条件下，若该电绝缘管不受到谨慎保护而意外破 裂，则这种灯可能会对安全性造成威胁。

发明内容