一种气体裂解器及废气处理装置的制作方法

本发明涉及废气处理技术领域，具体而言，涉及一种气体裂解器及废气处理装置。

背景技术：

化工产品、工农业生产垃圾、医疗垃圾及生活垃圾等燃烧时会产生一些毒性气体，这些毒性气体对空气、土壤、水质及人类健康具有很大危害。例如，二恶英就是化工产品或各种垃圾燃烧产生的一种无色无味的剧毒物质。为了降低二恶英的毒性，需要对二恶英进行降解处理。

目前热降解是常用的一种降解方法。二恶英在摄氏750℃以上开始分解，在摄氏800℃时，需要至少2秒以上才能分解，在摄氏900℃时，需要至少1秒以上才能分解。而一般燃烧下，火焰的外焰温度虽然可以达到摄氏800-1000℃，但燃烧的火焰中，内焰的温度较低，只有500-600℃，远低于摄氏800℃。在燃烧时气流很快，二恶英从内焰跃过外焰的时间远不足使其分解。

当前相关技术中的热降解设备因材料、结构、燃料或成本等问题，不能支持摄氏800-1000℃的高温。因此急需一种能够支持摄氏800-1000℃高温的热降解方案，以对二恶英进行有效降解。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种气体裂解器及废气处理装置，以达到能够支持摄氏800-1000℃的高温，从而能够对二恶英等有毒物质进行有效降解。

第一方面，本发明实施例提供了一种气体裂解器，包括裂解管和供电器；

所述裂解管为具有导磁性能的金属管；

所述供电器与所述裂解管电连接，向所述裂解管注入电流；所述裂解管在涡流效应的作用下温度升至800℃以上，待裂解气体流入所述裂解管后分解。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述裂解管包括主管道、进气管和出气管；

所述主管道弯曲为预设形状；

所述进气管与所述主管道的一端连接，所述出气管与所述主管道的另一端连接，所述待裂解气体从所述进气管流入所述主管道，所述待裂解气体分解产生的废气从所述出气管流出。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述供电器包括第一导线、第二导线和供电电路；

所述第一导线与所述进气管连接，所述第二导线与所述出气管连接；

所述供电电路分别与所述第一导线和所述第二导线连接。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述供电电路包括开关电源和变压器；

所述变压器的初级与所述开关电源的输出端连接，所述变压器的次级分别与所述第一导线和所述第二导线连接。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述供电电路包括串联谐振电路和第一发射线圈；

所述串联谐振电路包括的第一电感和第一电容串联；

所述串联谐振电路分别与所述第一导线和所述第二导线连接，所述第一发射线圈向所述串联谐振电路发射磁场，所述串联谐振电路将磁能转化为电能，并为所述裂解管供电。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述供电电路包括并联谐振电路和第二发射线圈；

所述并联谐振电路包括的第二电感和第二电容并联；

所述并联谐振电路分别与所述第一导线和所述第二导线连接，所述第二发射线圈向所述并联谐振电路发射磁场，所述并联谐振电路将磁能转化为电能，并为所述裂解管供电。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，本发明实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述进气管和所述出气管均与水平面平行；或者，所述进气管和所述出气管均与水平面垂直；所述预设形状为螺旋形或折叠形。

结合第一方面，本发明实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述裂解管的管壁厚度大于或等于两倍的趋肤深度；所述裂解管的长度大于或等于预设长度，所述待裂解气体流动所述预设长度所需时间为2秒。

第二方面，本发明实施例提供了一种废气处理装置，包括集气罐和上述第一方面或第一方面的第一至第七种实现方式中的任一种实现方式所述的气体裂解器；

所述气体裂解器安装在所述集气罐内部，所述集气罐收集待裂解气体在所述气体裂解器内分解产生的废气。

结合第二方面，本发明实施例提供了上述第二方面的第一种可能的实现方式，其中，所述集气罐包括罐体、进风管、出风管和进气通道；

所述进风管、所述出风管及所述进气通道均设置在所述罐体上，所述气体裂解器包括的进气管嵌套在所述进气通道内；

所述待裂解气体从所述进气管流入所述气体裂解器，所述待裂解气体分解产生的废气从所述气体裂解器包括的出气管流入所述罐体内，空气从所述进风管进入所述罐体，所述废气与所述空气反应得到的气体通过所述出风管排出至所述罐体外。

在本发明实施例中，气体裂解器包括裂解管和供电器；裂解管为具有导磁性能的金属管；供电器与裂解管电连接，向裂解管注入电流；裂解管在涡流效应的作用下温度升至800℃以上，待裂解气体流入裂解管后分解。本发明通过供电器向裂解管注入高频交流电流，在集肤效应和涡流效的作用下裂解管内产生大量热量，通过控制供电器向裂解管注入电流的大小，能够控制裂解管内的温度升至800℃以上。且裂解管的长度能够确保待裂解气体在裂解管内的流动时间超过2秒，待裂解气体在裂解管内的高温环境中流动时能够快速分解。气体裂解器的核心部件裂解管仅由一根金属管弯曲制成，结构简单，成本低，待裂解气体的分解效率高。而且将气体裂解器装入集气罐中，可以通过集气罐收集待裂解气体分解后的废气，并对废气进行进一步处理，能够将待裂解气体的毒性将至最低。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1所提供一种气体裂解器的结构示意图；

图2示出了本发明实施例1所提供的一种裂解管的结构示意图；

图3示出了本发明实施例1所提供的另一种裂解管的结构示意图；

图4示出了本发明实施例1所提供的一种供电器的结构示意图；

图5示出了本发明实施例1所提供的一种供电电路的第一示意图；

图6示出了本发明实施例1所提供的一种供电电路的第二示意图；

图7示出了本发明实施例1所提供的一种供电电路的第三示意图；

图8示出了本发明实施例2所提供的一种废气处理装置的结构示意图；

图9示出了本发明实施例2所提供的一种集气罐的结构示意图；

图10示出了本发明实施例2所提供的另一种废气处理装置的结构示意图。

上述附图中包含的各标号所代表的含义如下所示：

1：裂解管，2：供电器；

10：主管道，11：进气管，12：出气管；

20：第一导线，21：第二导线，22：供电电路；

220：开关电源，221：变压器，222：串联谐振电路，223：第一发射线圈，224：并联谐振电路，225：第二发射线圈；

l1：第一电感，c1：第一电容，l2：第二电感，c2：第二电容；

s1：集气罐，s2：气体裂解器；

s10：罐体，s11：进风管，s12：出风管，s13：进气通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到相关技术中的热降解设备因材料、结构、燃料或成本等问题，不能支持摄氏800-1000℃的高温，无法对二恶英进行有效降解。基于此，本发明实施例提供了一种气体裂解器及废气处理装置，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1，本发明实施例提供了一种气体裂解器，包括裂解管1和供电器2；

裂解管1为具有导磁性能的金属管；供电器2与裂解管1电连接，向裂解管1注入电流；裂解管1在涡流效应的作用下温度升至800℃以上，待裂解气体流入裂解管1后分解。

裂解管1的材料可以为具有导磁性能的铁、钢或者含铁的高温合金等。供电器2通过两根导线与裂解管1两端电连接，向裂解管1注入高频交流电流，由于集肤效应，大部分电流集中于裂解管1的表面，电子相互拥挤，导致裂解管1表面的电阻增大，形成涡流，在涡流效应的作用下裂解管1内产生大量的热量，通过控制供电器2向裂解管1注入的电流值的大小，能够控制裂解管1内的温度升至800℃以上。上述待裂解气体可以为二恶英这样的有毒气体，二恶英在温度达到800℃的环境中能快速分解。待裂解气体从裂解管1的一端流入，由于裂解管1内的温度在800℃以上，所以待裂解气体在裂解管1内流动的过程中快速分解，分解得到的废气从裂解管1的另一端流出。

由于二恶英这样的有毒气体大部分能够在800℃-1000℃之间分解，所以为了在确保待裂解气体充分分解的前提下节省能源，本发明实施例中可以通过控制供电器2向裂解管1中注入电流的大小，来控制裂解管1中的温度保持在800℃-1000℃之间。

裂解管1在涡流效应作用下产生高温的现象，与裂解管1的管壁厚度也存在一定关系，管壁越厚越有利于产生高温。因此为了确保温度能够达到要求，本发明实施例还限定了裂解管1的管壁厚度大于或等于两倍的趋肤深度。

其中，趋肤深度的计算公式如下所示：

在趋肤深度的计算公式中，δ为趋肤深度，f为磁场频率，u为磁导率，v为电导率。当裂解管1的材料确定时，磁导率u和电导率v就已确定，此时趋肤深度δ只与磁场频率f有关。磁场频率f为供电器2提供的交流电的频率，通常在10khz-50khz之间进行选择。

待裂解气体的分解除与温度有关外，还与在高温环境中持续的时间长短有关。二恶英在800℃时需要至少2秒以上才能完全分解，在900℃时需要至少1秒以上才能完全分解。因此为了使待裂解气体在裂解管1中完全分解，本发明实施例还限定裂解管1的长度大于或等于预设长度，待裂解气体流动预设长度所需时间为2秒。即确保待裂解气体在裂解管1中流动的时间在2秒以上，以保证待裂解气体在裂解管1内的高温环境中完全分解。

如图2所示，裂解管1包括主管道10、进气管11和出气管12；

主管道10弯曲为预设形状；进气管11与主管道10的一端连接，出气管12与主管道10的另一端连接，待裂解气体从进气管11流入主管道10，待裂解气体分解产生的废气从出气管12流出。

上述预设形状可以为螺旋形或折叠形。图2所示的裂解管1中主管道10的形状为螺旋形，近似弹簧的形状。由于为了使待裂解气体完全分解，主管道10的长度需要满足待裂解气体在主管道10中的流动时间达到2秒以上，限定主管道10弯曲为预设形状可以在确保主管道10满足长度需求的前提下，减小主管道10所占用的空间。主管道10的形状除了可以为上述螺旋形或折叠形以外，还可以是任何能够节省空间的形状。当主管道10的形状为图2所示的螺旋形时，还可以在主管道10的螺旋形的中间添加磁芯，以增大裂解管1的涡流效应，加快裂解管1温度升高的速度。

如图2中所示，裂解管1包括的进气管11和出气管12均与水平面平行。如图3所示，裂解管1包括的进气管11和出气管12也可以均与水平面垂直。本发明实施例并不具体限定进气管11和出气管12的安装方向，在实际应用中可根据需求具体确定进气管11和出气管12的安装方向。

如图4所示，供电器2包括第一导线20、第二导线21和供电电路22；第一导线20与进气管11连接，第二导线21与出气管12连接；供电电路22分别与第一导线20和第二导线21连接。供电器2通过第一导线20和第二导线21与裂解管1的两端电连接，为裂解管1注入高频交流电流。

如图5所示，供电电路22包括开关电源220和变压器221；变压器221的初级与开关电源220的输出端连接，变压器221的次级分别与第一导线20和第二导线21连接。

其中，开关电源220为高频开关电源，变压器221为高频变压器。由于裂解管1是由较粗的金属管绕制而成的螺旋管或折叠管，因此裂解管1相当于一个电感，但其电感量较小，感抗与开关电源220不匹配，所以裂解管1不能直接连在开关电源220的输出端。因此本发明实施例在开关电源220和裂解管1之间添加变压器221，通过该变压器221来实现阻抗变换，从而实现最大的功率输送和最好的效率。从开关电源220流出的高频交流电流经过变压器221的变换后，从进气管11流入裂解管1的主管道10，从出气管12流出。

在本发明实施例中，除了按照图5所示的变压器供电方式来为裂解管1注入高频交流电流以外，还可以无线供电方式来为裂解管1注入高频交流电流。

如图6所示，供电电路22包括串联谐振电路222和第一发射线圈223；串联谐振电路222包括的第一电感l1和第一电容c1串联；串联谐振电路222分别与第一导线20和第二导线21连接，第一发射线圈223向串联谐振电路222发射磁场，串联谐振电路222将磁能转化为电能，并为裂解管1供电。

第一发射线圈223连接电源，将电能转化为磁能，并将磁能以磁场的形式发射出去。串联谐振电路222设置在第一发射线圈223所发射的磁场覆盖范围内，接收第一发射线圈223发射的磁场，将磁能转化为电能，并经过第一导线20和进气管11将高频交流电流注入裂解管1的主管道10。通过串联谐振电路222进行无线供电的方式，实现了裂解管1与电网的隔离，安全性很高。

除了图6所示的无线供电方式以外，本发明实施例还可以采用图7所示的无线供电方式，在此种供电方式中，供电电路22包括并联谐振电路224和第二发射线圈225；并联谐振电路224包括的第二电感l2和第二电容c2并联；并联谐振电路224分别与第一导线20和第二导线21连接，第二发射线圈225向并联谐振电路224发射磁场，并联谐振电路224将磁能转化为电能，并为裂解管1供电。

第二发射线圈225连接电源，将电能转化为磁能，并将磁能以磁场的形式发射出去。并联谐振电路224设置在第二发射线圈225所发射的磁场覆盖范围内，接收第二发射线圈225发射的磁场，将磁能转化为电能，并经过第一导线20和进气管11将高频交流电流注入裂解管1的主管道10。通过并联谐振电路224进行无线供电的方式，同样实现了裂解管1与电网的隔离，安全性很高。

在本发明实施例中，气体裂解器的核心部件裂解管1，仅由一根具有导磁性能的金属管弯曲而成，利用集肤效应和涡流发热的原理在裂解管1内部产生高温，实现了对二恶英等待裂解气体的迅速裂解，气体裂解器的结构简单，成本很低，待裂解气体的分解效率很高，适用于所有垃圾处理厂和一切需要裂解二恶英等待裂解气体的场所。对于净化空气、改良土壤、提高人类健康具有明显的现实意义和经济意义。

在本发明实施例中，气体裂解器包括裂解管和供电器；裂解管为具有导磁性能的金属管；供电器与裂解管电连接，向裂解管注入电流；裂解管在涡流效应的作用下温度升至800℃以上，待裂解气体流入裂解管后分解。本发明通过供电器向裂解管注入高频交流电流，在集肤效应和涡流效的作用下裂解管内产生大量热量，通过控制供电器向裂解管注入电流的大小，能够控制裂解管内的温度升至800℃以上。且裂解管的长度能够确保待裂解气体在裂解管内的流动时间超过2秒，待裂解气体在裂解管内的高温环境中流动时能够快速分解。气体裂解器的核心部件裂解管仅由一根金属管弯曲制成，结构简单，成本低，待裂解气体的分解效率高。

实施例2

参见图8，本发明实施例提供了一种废气处理装置，包括集气罐s1和上述实施例1所提供的气体裂解器s2；

气体裂解器s2安装在集气罐s1内部，集气罐s1收集待裂解气体在气体裂解器s2内分解产生的废气。

由于待裂解气体在气体裂解器s2中分解产生的废气中仍然存在对人体及环境有害的气体，因此需要对这些废气进行进一步处理，以降低这些废气的危害性。本发明实施例中，待裂解气体在气体裂解器s2中分解产生的废气排入集气罐s1中，与集气罐s1中存在的空气中的氧气发生反应，最后生成氯化氢hcl气体、水h2o和二氧化碳co2。

如图9和10所示，集气罐s1包括罐体s10、进风管s11、出风管s12和进气通道s13；

进风管s11、出风管s12及进气通道s13均设置在罐体s10上，气体裂解器s2包括的进气管嵌套在进气通道s13内；待裂解气体从进气管流入气体裂解器s2，待裂解气体分解产生的废气从气体裂解器s2包括的出气管流入罐体s10内，空气从进风管s11进入罐体s10，废气与空气反应得到的气体通过出风管s12排出至罐体s10外。

待裂解气体在气体裂解器s2中分解产生的废气由集气罐s1收集后，可以做进一步处理。例如，废气与空气中的氧气反应后产生的氯化氢hcl气体依然有害人和动物的健康。而氯化氢hcl气体在水中的溶解度很高，因此可以将集气罐s1的出风管s12通过管道伸入水中，将氯化氢hcl气体通入水中。或者将氯化氢hcl气体通入石灰水中，使氯化氢hcl气体发生化学反应：2hcl+ca(oh)2＝cacl2+2h2o，最终得到对人和动物没有危害性的cacl2和水h2o，如此可以彻底消除待裂解气体的毒性。

在本发明实施例中，气体裂解器s2的核心部件裂解管，仅由一根具有导磁性能的金属管弯曲而成，利用集肤效应和涡流发热的原理在裂解管内部产生高温，实现了对二恶英等待裂解气体的迅速裂解，气体裂解器s2的结构简单，成本很低，待裂解气体的分解效率很高。通过集气罐s1收集待裂解气体分解后的废气，进行进一步处理，最终能够彻底消除待裂解气体的毒性，适用于所有垃圾处理厂和一切需要裂解二恶英等待裂解气体的场所。对于净化空气、改良土壤、提高人类健康具有明显的现实意义和经济意义。

在本发明实施例中，气体裂解器包括裂解管和供电器；裂解管为具有导磁性能的金属管；供电器与裂解管电连接，向裂解管注入电流；裂解管在涡流效应的作用下温度升至800℃以上，待裂解气体流入裂解管后分解。本发明通过供电器向裂解管注入高频交流电流，在集肤效应和涡流效的作用下裂解管内产生大量热量，通过控制供电器向裂解管注入电流的大小，能够控制裂解管内的温度升至800℃以上。且裂解管的长度能够确保待裂解气体在裂解管内的流动时间超过2秒，待裂解气体在裂解管内的高温环境中流动时能够快速分解。气体裂解器的核心部件裂解管仅由一根金属管弯曲制成，结构简单，成本低，待裂解气体的分解效率高。而且将气体裂解器装入集气罐中，可以通过集气罐收集待裂解气体分解后的废气，并对废气进行进一步处理，能够将待裂解气体的毒性将至最低。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。