基于等离子体和静电除尘协同处理VOCs废气的净化装置的制作方法

基于等离子体和静电除尘协同处理vocs废气的净化装置
技术领域
1.本发明涉及废气处理技术领域，尤其涉及基于等离子体和静电除尘协同处理vocs废气的净化装置。


背景技术：

2.vocs往往具有异味、恶臭，引起头晕、咽喉肿痛及呼吸道炎症，而且还会影响人的消化系统，造成恶心、食欲不振等病症；此外，许多vocs还具有致癌、致畸、致突变的三致效应，研究表明，vocs具有胚胎毒性，孕期接触vocs而生下的新生儿致畸率是正常新生儿的8-13倍，且胎儿流产率较未接触孕妇高出25％。
3.现有的废气处理方法中，有些只适用于废气中气体成分的处理，有些只适用于颗粒或液滴的收集，各具适用性和优缺点，不同程度地存在运行维护成本高、二次污染严重、适用范围窄等问题，处理效率普遍较低，还可能产生毒性更强、浓度更高的副产物，如二噁英等突出问题。


技术实现要素：

4.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于等离子体和静电除尘协同处理vocs废气的净化装置，可以实现空气污染中vocs、致病微生物和悬浮微粒的一体化综合净化治理，无二次污染问题。
5.本发明提出的基于等离子体和静电除尘协同处理vocs废气的净化装置，包括：
6.壳体，具有一容纳空间，所述壳体两侧开有若干均匀分布的进风口，所述壳体后侧开有排风口，所述排风口可拆卸设置有风机；
7.第一等离子体组件，包括两间隔设置的第一固定板，两所述第一固定板相向一侧分别固定设置有若干均匀分布的第一丝状电极和第一板电极，用于对vocs废气灭菌；
8.第二等离子体组件，包括两间隔设置的第二固定板，两所述第二固定板相向一侧分别固定设置有若干均匀分布的第二丝状电极和第二板电极，用于对灭菌后的vocs废气降解；
9.静电除尘组件，包括若干交错排列的地电极板和高压电极，用于对灭菌和降解后的vocs废气除尘；
10.vocs废气经进风口进入后依次经第一等离子体组件、第二等离子体组件、静电除尘组件处理后在风机作用下从排风口排出，第一等离子体组件放电后工质气体中残余的空间电荷有助于第二等离子体组件弥散放电，从而实现vocs废气的降解。
11.优选地，两所述第一固定板中部和两所述第二固定板中部均设置有阻挡介质，以防止发生电极间放电击穿。
12.优选地，所述阻挡介质为氧化铝陶瓷阻挡介质。
13.优选地，所述第一等离子体组件和第二等离子体组件的施加电压为6-8kv，频率为20khz。
14.优选地，每一地电极板与相邻高压电极的间距均相同。
15.优选地，所述地电极板和高压电极的数量共10-20个，且所述地电极板与相邻所述高压电极的间距为10-20mm。
16.优选地，所述静电除尘组件下端还设置有用于集尘的收集盒。
17.优选地，所述静电除尘组件的两侧均设置有第一等离子体组件和第二等离子体组件。
18.优选地，所述第一等离子体组件和第二等离子体组件的放电区均设置有光电传感器和超声波传感器，所述超声波传感器和光电传感器均与壳体的内壁固定连接。
19.优选地，还包括控制面板，所述控制面板的输入端与所述超声波传感器和光电传感器的输出端电连接，所述控制面板与所述第一等离子体组件和第二等离子体组件的供电电源双向连接，用于控制供电电源的输出电压。
20.工作原理：
21.本技术的等离子体组件利用放电产生低温等离子体，其中富含高活性粒子如o、n、oh自由基等，荷电粒子如电子、正离子和负离子，电场作用，以及紫外线辐照等，这些粒子具有很高的化学活性，表现出强氧化性，一般认为活性物种和高能电子可通过破坏病毒微生物细胞和结构导致其灭活，打断大分子化学键将其降解为小分子，使得很多原本需要在高温条件下发生的理化过程得以在室温下实现。
22.本技术的装置采用三段式处理方式，vocs废气首先经过第一等离子体组件的灭菌、第二等离子体组件的降解、静电除尘组件的除尘，相互之间的协同作用显著提高了vocs的处理效率；
23.本技术设置的超声波传感器和光电传感器能够对第一等离子体组件和第二等离子组件的电离环境进行检测，并根据其反馈的信息对第一等离子体组件和第二等离子组件供电的电源电压进行调节，以保证对vocs废气的最优处理条件。
24.有益技术效果：
25.本技术的净化装置通过等离子体组件与静电除尘组件的协同作用，实现了空气污染中vocs、致病微生物和悬浮微粒的一体化综合净化治理，无二次污染问题；本技术的净化装置每小时可处理50m3以上的废气，净化效率高；本技术采用纯电式净化方法，无耗材，电能消耗低，启停响应快，节能环保。
附图说明
26.图1为本发明提出的基于等离子体和静电除尘协同处理vocs废气的净化装置的俯视剖面图；
27.图2为本发明提出的基于等离子体和静电除尘协同处理vocs废气的净化装置的主视剖面图；
28.图3为本发明提出的基于等离子体和静电除尘协同处理vocs废气的净化装置的工作原理示意图；
29.图4为本发明提出的基于等离子体和静电除尘协同处理vocs废气的净化装置的静电除尘组件的结构示意图；
30.图5为本发明提出的模块连接示意图。
31.图中：1-壳体、2-风机、3-进风口、4-第一等离子体组件、5-第二等离子体组件、6-静电除尘组件、7-第一丝状电极、8-第一固定板、9-第一板电极、10-地电极板、11-高压电极、12-第二固定板、13-第二丝状电极、14-第二板电极、15-光电传感器、16-超声波传感器、17-控制面板、18-供电电源。
具体实施方式
32.参照图1-5，本发明提出的基于等离子体和静电除尘协同处理vocs废气的净化装置，包括：
33.壳体1，具有一容纳空间，所述壳体1两侧开有若干均匀分布的进风口3，所述壳体1后侧开有排风口，所述排风口可拆卸设置有风机2；
34.第一等离子体组件4，包括两间隔设置的第一固定板8，两所述第一固定板8相向一侧分别固定设置有若干均匀分布的第一丝状电极7和第一板电极9，用于对vocs废气灭菌；
35.第二等离子体组件5，包括两间隔设置的第二固定板12，两所述第二固定板12相向一侧分别固定设置有若干均匀分布的第二丝状电极13和第二板电极14，用于对vocs废气降解；
36.静电除尘组件6，包括若干交错排列的地电极板10和高压电极11，用于对vocs废气除尘；
37.在使用时，vocs废气经进风口进入后依次经第一等离子体组件、第二等离子体组件、静电除尘组件处理后在风机作用下从排风口排出，第一等离子体组件放电后工质气体中残余的空间电荷有助于第二等离子体组件弥散放电，从而实现vocs废气的降解。
38.此外，第一固定板中部和两所述第二固定板中部均设置有阻挡介质。其中阻挡介质优选为氧化铝陶瓷阻挡介质。
39.第一等离子体组件和第二等离子体组件的施加电压为6-8kv，优选为6kv，频率为20khz，每个模块功率约20w，第一等离子体组件和第二等离子体组件形成的等离子体中富含大量的o、n活性粒子、高能电子、紫外线等，通过破坏细胞和病毒结构使其灭活，本技术通过对第一等离子体组件和第二等离子体组件的施加电压、频率和固定板上电极丝的设计，使得第一等离子体组件能够对vocs废气灭菌，而第二等离子体组件则能够实现对vocs废气的降解，将大分子降解为简单、安全的小分子，且该方式不会产生二噁英等剧毒物质的风险，安全环保，此外第一等离子体组件和第二等离子体组件的电极边缘区电场强度最高，可达40kv/cm，电场分布的整体均匀性很好，有助于放电均匀性，可产生大面积的等离子体，增加灭菌和废气降解的接触面积。
40.对于静电除尘组件来说，静电除尘单元包括可调直流低压电源、高压直流电源和板-板反应器三部分，板-板反应器由地电极板和高压电极的数量共10-20个组成，具体为15个，每一地电极板与相邻高压电极的间距均相同，且位于最外侧的两个电极均为地电极板，所述地电极板与相邻所述高压电极的间距为10-20mm，优选为15mm；当施加电压10-40kv的范围内，平板电极间的电场强度为e＝u/d＝(10-40)15kv/1.5cm＝(6.66-26.66)kv/cm，近似认为每个尘粒带有1000个电荷，其所受电场力为f＝e*q＝(6.66-26.66)kv/cm*1000*1.6*10-19
c＝1.07-4.27*10-10
n，在此电场力驱动下，荷电的尘粒将向极板运动，达到收集的目的。
41.静电除尘组件下端还设置有用于集尘的收集盒，当集尘足够多时，将因重力而下落到收集盒中，或通过敲击使其降落去除。
42.为了进一步提高净化装置的处理能力，静电除尘组件的两侧均设置有第一等离子体组件和第二等离子体组件。
43.为了进一步提高装置的处理效果，所述第一等离子体组件和第二等离子体组件的放电区均设置有光电传感器15和超声波传感器16，所述超声波传感器16和光电传感器15均与壳体1的内壁固定连接；还包括控制面板17，所述控制面板17的输入端与所述超声波传感器16和光电传感器15的输出端电连接，所述控制面板17与所述第一等离子体组件和第二等离子体组件的供电电源18双向连接，用于控制供电电源的输出电压。光电传感器和超声波传感器用于接收第一等离子体组件和第二等离子组件放电区的光声信息和震动信息，然后反馈给控制面板，并通过控制面板对供电电源的输出电压进行控制，以保证对vocs废气的最优处理条件。
44.本技术的净化装置通过等离子体组件与静电除尘组件的协同作用，实现了空气污染中vocs、致病微生物和悬浮微粒的一体化综合净化治理，无二次污染问题；本技术的净化装置每小时可处理50m3以上的废气，净化效率高；本技术采用纯电式净化方法，无耗材，电能消耗低，启停响应快，节能环保。
45.对于本装置来说，针对石化、冶金、化肥、味精、有机材料等集中排放vocs的企业，可在烟筒等vocs排放源头安装本装置，净化达标后再排放。多台串并联组合运行，集中式工业应用；针对汽车、柴油车等移动排放场景，可在排烟管处安装本装置，单台运行即可；针对本地非集中排放污染源和区域传输污染，vocs废气进入室内空间(如家庭居室)，一方面可以单台独立运行，也可布置成多台运行，构建分布式防御。
46.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。