专利名称：无介质低温等离子体工业废气净化装置的制作方法
技术领域：
一种利用高压无介质放电产生低温等离子体净化污染气体的环保设备。
但在现有的双介质与单介质放电生成低温等离子体的方法中，还存在不少缺陷。首先，由于受到介质的限制，放电电压不能太高，否则会因介质局部击穿形成电弧放电而破坏整个低温等离子体。这限制了低温等离子体区域中电子密度与能量的提高，从而导致治理效果欠佳。再有，利用介质放电生成低温等离子就必须采用交流高频高压放电，由于介质在交变电场中反复极化而发热，浪费了相当多的电能，降低了能量使用率。还有，介质放电大都采用内外管结构制成放电管，各个放电管之间不能紧密排列，放电管的体积不能随意放大。如果要达到较大的治理量，整个装置的体积与占地面积是相当大的。这些问题至今未能得到有效的解决。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是采用平板状金属作为正电极，多根平行于正电极表面的线状金属丝作为负电极，正负电极之间无任何介质，正负电极之间高压放电生成低温等离子体，污染工业废气流过正负电极之间等离子体区域时，污染气体被净化。本实用新型的目的是这样实现的当正负电极之间施加正负高压时，电子从负极发射，在飞向正极的过程中，得到很大的能量；其间，电子不断与周围分子发生碰撞，并打出次级电子与正离子；这些次级电子与正离子又与周围分子发生碰撞，打出更多次级电子与正离子；这个过程不断进行。在放电区域中生成了大量的电子与正离子，它们的数目是相同的，称为等离子区。在等离子区中还存在大量的激发态的分子与原子。当污染气体从正负电极之间流过时，污染气体分子被电子轰击而裂解，或与氧离子、激发态氧分子发生反应，生成无毒物质(如二氧化碳与水)，或发生其它化学反应生成其它无毒物质，从而达到治理目的。
本实用新型由于在正、负电极之间不存在介质，所以不存在介质击穿的问题，因此当适当提高放电电压时，就能得到更高的电子密度与更高能量密度的等离子体，从而提高治理效果。由于不存在介质发热问题，能量利用率也大为提高。此外，本实用新型所采用的正极为平板状金属，可根据需要增加正极板的面积，同时相应增加负极金属线(金属丝)的数量与长度。正电极与负电极正负相间、紧密排列，组装在一起，使整个净化装置的体积大大减少，同时也降低了制作成本。本实用新型的净化装置对安装场地要求较灵活，可以垂直安装，也可以水平放置，只要将排污管置于机壳的最下方，这样就能充分利用原有的场地和空间。将若干个正负电极组合在一起，正负相间排列并固定在同一个绝缘支架上，正极板平行且等间距，每两个正电极中间有一排金属丝作为负极，这样就组成了一个“电极层”(见示意图二)。可根据废气流量的大小决定每个“电极层”所包含的正负电极数目，及其中每个正极板的面积与每个正极板旁侧的负电极金属丝的长度与多少。根据对废气净化程度的要求，一个装置可由一个或若干个“电极层”组成，废气依次通过各“电极层”，使净化率进一步提高。
图一电原理图图二电极层结构示意图图三实施例结构示意图图中1-正电极；2-负电极(金属丝)；3-绝缘支架；4-绝缘支架固定板；5-风机；6-电极层；7-出风口；8-进风口；9-排污管；10-机壳；11-电源箱；12-整流滤波电路；13-振荡放大电路；14-升压整流电路；15-驱动脉冲形成电路。
具体实施方法图中可看出电极层(6)中的正电极(1)与负电极(2)固定在同一绝缘支架上。每个电极层是一个独立的完整的整体，可以自由嵌入净化装置或从装置中抽出。正电极与正电极之间相互平行且距离相等。在两个正电极中间安装负电极。负电极(2)由若干相互平行且间隔相等的金属丝组成。这些金属丝与相邻两正电极板平行且间距相等。同一电极层上的正电极彼此相互连接，同一电极层上的负电极彼此相互连接，通过绝缘接线柱引出箱体外与高压电源的正负极相连。当高压施加于正、负电极时，每个正电极(1)与其两侧的负电极(2)产生均匀放电，同样，每个负电极(2)与其两侧的正电极(1)之间产生均匀放电。这样在整个电极层正、负电极之间形成大面积的低温等离子体。
一个净化装置中根据净化率的要求嵌入一个或多个电极层(6)。污染气体从正、负电极之间等离子区域通过。在同一个净化装置中污染气体依次通过每个电极层(6)，即流过每一电极层的等离子区域。
工作时交流电从电源箱(11)中的整流滤波电路(12)整流后变成280V～300V的直流电压，供振荡放大电路(13)使用。驱动脉冲形成电路(15)产生一对方波脉冲，轮流驱动振荡放大电路(13)中的两个IGPT功率模块，得到大功率方波电流，送到升压整流电路(14)后得到几KV到几十KV的直流高压。此高压加到电极层(6)的正负极上。整个电极层的正负电极之间均匀放电，形成大面积的等离子区域。风机(5)将进风口(8)的污染气体送入装置中，使之通过正负电极间的等离子区域而得到净化。净化后的气体从出风口(7)排出。若一个电极层的净化效果不理想，可串接多个电极层，废气依次通过各个电极层。风机也可安装在出风口处，此时风机应产生足够的负压。在高压放电低温等离子体区域中产生的水或其它液体可以从排污口(9)中排出。当机壳垂直安装或水平安装时，排污口(9)总是安装在机壳的最下端。
权利要求1.一种无介质放电低温等离子体工业废气净化装置，由电极层，电源箱及相应的外壳，风机，排污口组成，其特征在于一个或若干个电极层平行排列在外壳中，风机安装在进风口。
2.根椐权利要求1所述的无介质放电低温等离子体工业废气净化装置，其特征在于上述的电极层由固定于同一支架上的若干个正负电极组成，正负电极之间距离相等且相互平行，正极由金属板制成，负极由若干根距离相等且相互平行金属丝制成，同一电极层上的正极连接在一起，同一电极层上的负极连接在一起，并通过外壳上的绝缘接线柱分别连接到电源箱中的高压电源的正负电极上。
3.根椐权利要求1或2所述的无介质放电低温等离子体工业废气净化装置，其特征在于电源箱由整流滤波电路，驱动脉冲形成电路，振荡放大电路和升压整流电路组成，整流滤波电路与振荡放大电路连接，驱动脉冲形成电路连接到振荡放大电路的两个IGPT功率模块的输入端，IGPT功率模块的输出端连接到升压整流电路，而升压整流电路的高压正负电极分别连接到电极层上的正极和负极。
4.根椐权利要求1所述的无介质放电低温等离子体工业废气净化装置，其特征在于上述机壳垂直或水平安装时，排污口总是安装在机壳的最下端。
专利摘要无介质高压放电低温等离子体净化污染装置采用平板状金属作为正电极，多根平行于正电极表面的线状金属丝作为负电极，正负电极之间无任何介质，正负电极之间高压放电生成低温等离子。由于在正负电极之间不存在介质，所以不存在介质击穿的问题，因此适当提高放电电压时，就能得到更高的电子密度与更高能量密度的低温等离子体，从而提高治理效果。由于不存在介质发热问题，能量利用率也大为提高。正电极与负电极正负相间、紧密排列，组装在一起，使整个净化装置的体积大大减少，同时也降低了制作成本，占地面积小，安装方便。若干个正负电极正、负相间紧密组装在同一个绝缘支架上，则构成一个“电极层”。一个“电极层”可独立嵌入净化装置，或从装置中取出。一个净化装置可由一个或若干个“电极层”组成。每个电极层上的正极连在一起，负极连在一起，当高压施加于正、负电极上时，每个电极层上的正、负极之间均匀放电，形成大面积的低温等离子体区域，当污染气体依次流过这些电极层上等离子体区域时，污染气体分子被降解，或被氧化，或产生其它化学反应，从而达到治理目的。
文档编号B01D53/74GK2586526SQ01254629
公开日2003年11月19日 申请日期2001年11月9日 优先权日2001年11月9日
发明者刘旭明 申请人:刘旭明