[实用新型]一种基于多层板式的处理工业废气一体化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业废气处理设备领域，具体涉及一种基于多层板式的处理工业废气一体化装置。

背景技术

工业排放的气态污染物是大气污染的重要根源之一，尤其是精细化工行业排放的毒害性、恶臭类气态污染物的污染问题已日益严重，是当前我国大气环境最典型的污染源之一。低温等离子体技术由于具有占地面积小、可同时处理多种污染物等优点，在上世纪80年代已开始应用于环境治理领域，是现行用来处理VOCs(挥发性有机物)研究的前沿课题之一，正越来越引起人们的重视。

低温等离子体技术具有化学氧化能力强(高能电子、活性自由基、臭氧等直接参与目标污染物的激发、氧化)、反应器设计体积小、初期投资费用低、易于操作等优点。当前，低温等离子体技术在挥发性有机物(VOCs)的净化去除方面也发展出不同特点的工艺。其中，介质阻挡放电(DBD)利用了介质阻挡材料(石英、陶瓷等)以有效避免电极之间的火花放电发生，在结构简单、操作安全性好、提高能量利用率等方面更具优势，也较广泛的应用于VOCs的净化研究。特别是双介质阻挡放电可产生高于10ev的电子能键能量，对化合物的氧化能力更强，因此具有处理时间更短、反应器体积更小等特点。当前，单一低温等离子体技术用于氧化毒害性VOCs的去除效果仍不够理想，在较低的输入能量及反应时间下，目标污染物存在不完全矿化，以及臭氧O₃、NO_x、有机副产物的形成及反应器内壁固溶胶累积等问题。

微波辐射等离子体技术作为另外一种化学氧化手段，近十年来也被逐步应用于VOCs的氧化去除。在密闭金属反应器内，利用微波辐射使空气介质及目标污染物始终处于离子化、解离态，并通过累积高浓度活性基团诱导化学氧化反应的进行，可实现不同种类VOCs的深度氧化去除。值得注意的是，Ighigeanu等(2008)的研究表明，电子束产生的高能电子激发空气分子形成强氧化性OH·自由基，氧化甲苯形成小分子中间产物，进一步利用微波辐射强化各种活性基团进行目标污染物的深度氧化，并结合催化材料将有机中间产物彻底矿化成CO₂、H₂O。因此，集成不同特点的物理化学手段在一定程度上有效强化VOCs的去除(氧化效率在90％以上)。

基于本实用新型所涉及的多层板式结构双介质阻挡放电协同微波辐射、催化氧化处理工业废气的方法。相比于单一低温等离子体技术，利用微波辐射等离子体手段强化DBD技术产生大量强氧化性活性基团(HO₂·，O·，OH·等活性自由基)，促使目标污染物分子键在较低能量输入条件下被高浓度活性基团氧化断键，形成更易氧化去除的小分子有机物，并利用等离子体放电区域的活性催化成分(锰、钛、铁等金属氧化物)使目标污染物彻底被矿化。该方法具有明确的创新性、实用性及经济性。

授权公告号为CN1086307C(申请号为97106747.3)的中国专利文献首次公开了一种处理工业废气的管式介质阻挡放电低温等离子体装置，包括多个并联的放电管、电源及外壳构成。放电管采用内、外管结构形式，外电极以螺旋状缠绕于外管外侧，内电极设置于内管里面。该装置可在常温常压、废气流速高达15米/秒状态下工作，可高效、大量废气，且处理废气的范围广，达到工业实用化要求。但是单一的介质阻挡放电技术要保证良好的污染去除效果，往往需要较高的外施电压，导致设备的运行能耗较高，因而其推广应用往往受到限制。另外，该装置中多组并联的蜂窝状管式结构的风阻较大，有效的放电反应空间及较大的设备体积也成为其应用的一个不利因素。

另外，授权公告号为CN104069722B(申请号为201410220434.2)的中国专利文献公开了一种三位一体工业源异味废气处理装置，包括箱体，箱体内设有反应器单元，所述反应器单元的两端分别为废气入口和废气出口，所述反应器单元内设有电极板和负载有催化剂的载体板；所述反应器单元至少一个面透光，箱体内壁与该透光面对应的位置设有紫外光发生器；所述电极板包括间隔布置的电极条，各电极条包括绝缘的介质管和穿设在介质管内的电极丝，相邻电极条的电极丝分别与高压电源和接地端连接。另外，将管式介质阻挡放电与紫外光催化和化学催化有机耦合协调处理工业源异味废气，可降低能耗、减少二次污染。然而，实际应用中该装置的介质阻挡放电的电极丝尖端放电在高压下易击穿、损坏介质层，较不稳定；且紫外光通过一层透光面的照射也存在明显的能量损耗问题。

实用新型内容