一种用于低温等离子体协同催化治理有机废气的装置的制作方法

1.本实用新型涉及垃圾焚烧炉烟气净化技术领域，特别是涉及一种用于低温等离子体协同催化治理有机废气的装置。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展、城市化水平和人民生活水平的不断提高，垃圾产生量与日俱增，由此而带来的污染问题日益严重。垃圾无害化处理处置已成为生态环境领域的需解决的迫切问题。目前处理垃圾的主要方式有：填埋、焚烧和堆肥。根据国家统计局的数据，我国2017年垃圾清运量为2.15亿吨，垃圾无害化处理量为2.1亿吨，其中，焚烧无害化处理量8463万吨，卫生填埋无害化处理量12037万吨。
3.垃圾焚烧产生的烟气中有多种污染物，主要包括颗粒物、酸性气体、二噁英和重金属等，需要进行合理净化，以免对环境产生二次污染。二噁英是多氯代二苯并二噁英(pcdds)和多氯代二苯并呋喃 (pcdfs)的统称，其作为《关于持久性有机污染物(pops)的斯德哥尔摩公约》的首批控制对象，已引起国际的广泛关注。
4.目前，世界范围内普遍采用活性炭粉末喷射组合布袋除尘工艺控制二噁英排放。但是利用活性炭吸附烟气中的二噁英只是将二噁英从烟气中转移到活性炭中，并没有减少二噁英的总量，且吸附二噁英后的活性炭是危废，需要特殊处理。另外，由于缺少工程示范，仅少数厂家采用催化降解技术处理二噁英，单独利用催化剂存在催化起燃温度高的问题，催化反应温度在200℃以上。紫外光解、等离子体分解等技术处理二噁英目前处在初级研究阶段，等离体子反应器的能耗较高，且出口有较高浓度的臭氧残留。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种用于低温等离子体协同催化治理有机废气的装置，以解决上述现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种用于低温等离子体协同催化治理有机废气的装置，包括低温等离子体反应机构，所述低温等离子体反应机构一端设置有烟气进气管，所述低温等离子体反应机构另一端连通有催化反应机构，所述催化反应机构另一端连接有出气管，所述低温等离子体反应机构顶端连通有洁净气进气管；
7.所述低温等离子体反应机构包括固定座，所述固定座上安装有第一安装管，所述第一安装管两端内壁均固定连接有过滤网板，所述过滤网板与所述第一安装管同轴设置，两所述过滤网板之间固定连接有外电极管和内电极柱，所述外电极管外壁与所述第一安装管内壁固定连接，所述内电极柱与所述过滤网板同轴设置，所述内电极柱与所述外电极管之间形成空腔，所述洁净气进气管与所述空腔连通，所述内电极柱与所述外电极管电性连接有电源，所述外电极管内壁与所述内电极柱外壁均设置有阻火件。
8.优选的，所述阻火件包括第一阻火孔管和第二阻火孔管，所述第一阻火孔管内壁
与所述内电极柱外壁固定连接，所述第二阻火孔管外壁与所述外电极管内壁固定连接，所述第一阻火孔管和第二阻火孔管均位于两所述过滤网板之间且与所述过滤网板同轴设置。
9.优选的，所述催化反应机构包括与所述第一安装管固定连接的第二安装管，所述第二安装管与所述第一安装管同轴设置，所述第二安装管中部顶端开设有安装槽，所述安装槽内可拆卸连接有催化剂载体网板，所述催化剂载体网板上涂覆有催化剂，所述第二安装管上安装有限位部，所述限位部与所述催化剂载体网板限位配合。
10.优选的，所述限位部包括设置在所述催化剂载体网板两侧的抵接管，两所述抵接管外壁与所述第二安装管内壁滑动连接，两所述抵接管一端分别与所述催化剂载体网板两侧抵接，所述第二安装管顶端开设有两滑槽，两所述滑槽在所述催化剂载体网板两侧对称设置，两所述抵接管顶端均固定连接有连接块，所述连接块滑动连接在所述滑槽内，所述第二安装管外壁套设有第一密封管和第二密封管，任一所述抵接管的连接块远离所述抵接管的一侧与所述第一密封管内壁滑动连接，另一所述抵接管的连接块远离所述抵接管的一侧与所述第二密封管内壁滑动连接，所述第一密封管与所述第二密封管螺纹连接。
11.优选的，所述抵接管靠近所述催化剂载体网板一端的内壁安装有加热管，所述加热管与所述催化剂载体网板接触配合。
12.优选的，所述催化剂载体网板外壁设置有密封胶圈。
13.优选的，所述第一安装管顶端开设有接口，所述接口与所述空腔连通，所述洁净气进气管通过所述接口伸入所述空腔内。
14.本实用新型公开了以下技术效果：
15.1.本实用新型将焚烧后的烟气通过烟气进气管通入第一安装管内，内电极柱和外电极管在分别连接电源的两极，电源通电后内电极柱与外电极管高压放电，产生等离子体，对烟气中的二噁英进行氧化降解，同时流出的等离子体和烟气的混合体通过催化反应机构，在催化反应机构的作用下对烟气中的二噁英进行加速氧化降解。当进气二噁英浓度高于1ngteq/m3时，低温等离子体反应机构引入洁净气，提高了脱除效果，同时可对臭氧进行催化分解，不会形成二次污染。
16.2.低温等离子体协同催化作用不仅对二噁英有较高的处理效果，还能够同时具有氧化氮氧化物和单质汞、除恶臭和分解其他挥发性有机物的作用，进而有助于简化其后续的脱除过程。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型一种用于低温等离子体协同催化治理有机废气的装置(工作状态)的轴测图；
19.图2为本实用新型一种用于低温等离子体协同催化治理有机废气的装置(更换催化剂载体网板)的轴测图；
20.图3为本实用新型一种用于低温等离子体协同催化治理有机废气的装置主视图的
剖视图；
21.图4为本实用新型低温等离子体反应机构的结构示意图；
22.图5为图2中a处的放大图。
23.其中，1、第一安装管；2、烟气进气管；3、固定座；4、第二安装管；5、第一密封管；6、第二密封管；7、洁净气进气管；8、外电极管；9、第二阻火孔管；10、内电极柱；11、第一阻火孔管；12、抵接管；13、加热管；14、滑槽；15、过滤网板；16、连接块；17、安装槽；18、出气管；19、催化剂载体网板。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
26.本实用新型提供一种用于低温等离子体协同催化治理有机废气的装置，包括低温等离子体反应机构，低温等离子体反应机构一端设置有烟气进气管2，低温等离子体反应机构另一端连通有催化反应机构，催化反应机构另一端连接有出气管18，低温等离子体反应机构顶端连通有洁净气进气管7；
27.低温等离子体反应机构包括固定座3，固定座3上安装有第一安装管1，第一安装管1两端内壁均固定连接有过滤网板15，过滤网板15与第一安装管1同轴设置，两过滤网板15之间固定连接有外电极管8和内电极柱10，外电极管8外壁与第一安装管1内壁固定连接，内电极柱10与过滤网板15同轴设置，内电极柱10与外电极管8之间形成空腔，洁净气进气管7与空腔连通，内电极柱10与外电极管 8电性连接有电源，外电极管8内壁与内电极柱10外壁均设置有阻火件。
28.将焚烧后的烟气通过烟气进气管2通入第一安装管1内，内电极柱10和外电极管8分别连接电源(未在图中表现)的两极，电源通电后内电极柱10与外电极管8放电，使空腔内的空气产生等离子体，对烟气中的二噁英进行氧化降解，同时流出的等离子体和烟气的混合体通过催化反应机构，在催化反应机构的作用下对烟气中的二噁英进行加速氧化降解。当进气二噁英浓度高于1ngteq/m3时，低温等离子体反应机构引入洁净气，增加自由基产率以强化脱除效果。
29.在低温等离子体反应机构中，利用直流高压电源或直流叠加高频脉冲电源供电，直流高压电源或直流叠加高频脉冲电源的正直流电压为6kv至18kv范围内可调，负直流电压为6kv至20kv范围内可调；电源的脉冲峰值电压在10至100kv范围内可调，脉冲波形上升时间在1至100ns之间，频率在10至1000khz范围内可调；
30.进一步的，为避免内电极柱10和外电极管8进行高压放电时，空腔内着火，阻火件包括第一阻火孔管11和第二阻火孔管9，第一阻火孔管11内壁与内电极柱10外壁固定连接，第二阻火孔管9外壁与外电极管8内壁固定连接，第一阻火孔管11和第二阻火孔管9均位于两过滤网板15之间且与过滤网板15同轴设置。
31.进一步的，为使流出的烟气在等离子体产生的臭氧和其它强氧化性粒子的作用下氧化降解，设置催化反应机构，催化反应机构包括与第一安装管1固定连接的第二安装管4，第二安装管4与第一安装管 1同轴设置，第二安装管4中部顶端开设有安装槽17，安装槽17内可拆卸连接有催化剂载体网板19，催化剂载体网板19上涂覆有催化剂，第二安装管4上安装有限位部，限位部与催化剂载体网板19限位配合。烟气和等离子体混合气体通过催化剂载体网板19，在催化剂载体网板19上催化剂的作用下，加速烟气中二噁英的氧化降解，限位部实现对催化剂载体网板19的限位同时便于对其进行拆卸更换。
32.进一步的，为便于对催化剂载体网板19进行限位同时便于其更换，设置限位部，限位部包括设置在催化剂载体网板19两侧的抵接管12，两抵接管12外壁与第二安装管4内壁滑动连接，两抵接管12 一端分别与催化剂载体网板19两侧抵接，第二安装管4顶端开设有两滑槽14，两滑槽14在催化剂载体网板19两侧对称设置，两抵接管12顶端均固定连接有连接块16，连接块16滑动连接在滑槽14内，第二安装管4外壁套设有第一密封管5和第二密封管6，任一抵接管 12的连接块16远离抵接管12的一侧与第一密封管5内壁滑动连接，另一抵接管12的连接块16远离抵接管12的一侧与第二密封管6内壁滑动连接，第一密封管5与第二密封管6螺纹连接。在第二安装管 4顶端开设安装槽17，便于将第二安装管4内的催化剂载体网板19 取出进行更换，通过抵接管12对催化剂载体网板19进行抵接，保证催化剂载体网板19的稳定性，通过第一密封管5和第二密封管6控制两抵接管12的滑动，同时对安装槽17进行密封，避免使用过程中烟气从安装槽17流出。为使第一密封管5和第二密封管6可转动，进行螺纹连接，第一密封管5和第二密封管6内壁均设置滑道，两连接块16分别通过第一密封管5和第二密封管6的滑道与第一密封管 5和第二密封管6滑动连接。
33.进一步的，为控制催化剂的量，保证二噁英的脱除率高于95％，抵接管12靠近催化剂载体网板19一端的内壁安装有加热管13，加热管13与催化剂载体网板19接触配合。通过洁净气进气管7向装置内通入在再生气体，通过加热管13对催化剂进行加热，加热温度为 350℃-450℃，加热时间为0.5-1小时，从而实现催化剂再生，根据烟气流量调节催化剂填充量，使催化剂空速为20000h-1。
34.催化剂以改性二氧化钛为载体，载体二氧化钛的质量占比为 80-90wt％；以二氧化锰为活性组分，活性组分中按金属元素质量占载体总质量比例计，锰的负载量为1.2至8wt％；以氧化钨中的一种或多种为活性助剂，活性助剂的负载量为0.5至1wt％。
35.再生气和洁净气的成分相同，均为配气比例为3:1的空气和氧气组成混合气体。
36.进一步的，为保证催化剂载体网板19与第二安装管4内壁的贴合度，催化剂载体网板19外壁设置有密封胶圈。
37.进一步的，为便于洁净气进气管7安装，第一安装管1顶端开设有接口，接口与空腔连通，洁净气进气管7通过接口伸入空腔内。
38.本实用新型使用时，将焚烧后的烟气通过烟气进气管2通入第一安装管1内，内电极柱10和外电极管8在分别连接电源的两极，电源通电后内电极柱10与外电极管8高压放电，产生等离子体，对烟气中的二噁英进行氧化降解，同时流出的等离子体和烟气的混合体通过催化剂载体网板19，在催化剂载体网板19上催化剂的作用下对烟气中的二噁英进行加速氧化降解。当进气二噁英浓度高于1ngteq/m3 时，低温等离子体反应机构引入洁净气，保证脱除效果。
39.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型，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实用新型的限制。
40.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。