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發布時間:2020-12-19 11:54  
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低溫等離子廢氣處理設備
低溫等離子技術是在外加電場的作用下,介質放電產生的大量攜能電子轟擊污染物分子,一是在產生等離子體的過程中,高頻放電所產生的瞬間高能足夠打開一些有害氣體分子的化學能,使之分解為單質原子或無害分子;二是等離子體中包含大量的高能電子、正負離子、激發態粒子和具有強氧化性的自由基,這些活性粒子和部分臭氣分子碰撞結合,在電場作用下,使臭氣分子處于激發態。當臭氣分子獲得的能量大于其分子鍵能的結合能時,臭氣分子的化學鍵斷裂,直接分解成單質原子或由單一原子構成得無害氣體分子。同時產生的大量·OH、·HO2、·O等活性自由基和氧化性極強的O3,與有害氣體分子發生化學反應,最終生成無害產物。使復雜大分子污染物轉變為簡單小分子安全物質害的物質,或使有毒有害物質轉變成無毒無從而使污染物得以降解去除。

旋風除塵器利用離心力和電場力的共同作用分離粒子。旋風除塵器內安裝電暈極但不加電壓的運行工況稱為旋風除塵器的“靜態”工況,此時的除塵效率稱為旋風除塵器的靜態除塵效率。為了研究安裝電暈極對旋風除塵器除塵效率的影響,對常規旋風除塵器和旋風除塵器兩種情況分別進行了各種入口風速下的除塵效率實驗。
常規旋風除塵器選用長筒體型,筒體直徑為40mm、入口尺寸為270×110mm,排灰口直徑為116mm。排氣管直徑為200 mm,排氣管插入深度460 mm。在常規旋風除塵器內安裝電暈極構成旋風除塵器,電暈極由15根直徑4 mm鋼筋構成網狀結構并固定在排氣管上。實驗粉塵為400h目滑石粉,發塵濃度控制在5g/m3左右。
常規旋風除塵器安裝電暈極后除塵效率明顯提高,除塵效率的變化規律與常規旋風除塵器除塵效率的變化規律相同,即先隨著入口風速的增加而增加,至一運行工況后,除塵效率又有所降低。
常規旋風除塵器運行工況在入口風速V=17m/s左右,此時,其總除塵效率達到了80%;而安裝電暈極以后,旋風除塵器的靜態運行工況約在入口風速V=20 m/s左右,靜態總除塵效率達到約85%,增幅為6.3%左右。這說明僅僅安裝電暈極而不加電壓,就能使旋風除塵器的除塵效率明顯提高電暈極。在旋風除塵器內具有提高效率的作用。

低溫等離子技術
電場激發出的電子、自由基、激發態分子(主要是O3等)等活性物質,是低溫等離子體技術凈化有機廢氣的關鍵。VOCs組分解離的難易程度,一方面取決于電子的能量,另一方面還取決于分子中化學鍵的鍵能。電子在放電過程中獲得的能量主要集中在2~12eV之間,而VOCs分子分解所需要能量剛好均在這個區域內。
目前,產生低溫等離子體的常用方法是電暈放電和介質阻擋放電。
電暈放電,是在大氣壓或高于大氣壓條件下,使用電極表面曲率半徑很小的電極,如針狀電極或細線狀電極,由于放電空間電場不均勻,使電離過程主要局限于局部電場很高的電極附近,特別是發生在曲率半徑很小的電極附近或薄層中,并伴隨明顯光亮的放電現象,一般都發生在高電壓(大于5kv)和較高頻率(20~40kHz)條件下。
介質阻擋放電,是絕緣介質覆蓋在電極上或者懸掛在放電空間中的一種氣體放電。當在電極上施加足夠高的交流電壓,電極之間的氣體發生電離,而電極間的介質能起到儲能作用,限制放電電流的自由增長,進而產生大量細絲狀、極短的脈沖微放電,均勻穩定地充滿整個放電間隙,同時能抑制級間火花或弧光的產生。
采用介質阻擋放電方式的等離子體反應器,一般都采用陶瓷、石英等防腐蝕介質材料,電極與廢氣不直接接觸,從而可以一定程度避免設備腐蝕問題。而電暈放電技術(或針尖放電式)通常是氣體與電極直接接觸的,即使通過的氣體沒有腐蝕性,但等離子體中的活性強氧化物質(如臭氧)也可能腐蝕電極。相對而言,采用介質阻擋放電方式比電暈放電方式(如針尖放電)更安全。
值得注意的是,低溫等離子體技術主要是將有機分子中的化學鍵打斷,但尚未能完全將有機物礦化成CO2和H2O。以某治理項目為例,非甲烷總烴的去除率僅為45%,而惡臭的去除率可達93%。這主要是因為非甲烷總烴經過處理后,大分子變成小分子,用色譜法檢測依然表現為非甲烷總烴;而分解過程中產生的部分異味副產物(如臭氧等)亦會對惡臭的去除率有一定影響。
因此,正經的低溫等離子體技術供應商,通常還會在等離子反應器前配置預處理系統,有效去除廢氣中的粉塵和水分,并且也會在反應器后再配置后處理系統,延長廢氣與活性物質的反應時間,同時對多余的活性物質(主要是臭氧)進行分解消除。
