和軸向調(diào)節(jié)的方式改變氣體通流截面積大小，進(jìn)而增大處理氣體的流量。徑向調(diào)節(jié)是通過(guò)改變固體絕緣介質(zhì)套筒與金屬電極罩殼單位軸向長(zhǎng)度的半徑差值實(shí)現(xiàn)的，即調(diào)節(jié)氣縫高度。軸向調(diào)節(jié)是通過(guò)改變反應(yīng)器軸向長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)的，即氣縫長(zhǎng)度。本發(fā)明的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)可是實(shí)現(xiàn)DBD區(qū)域徑向與軸向的雙維度變化，可在不增大驅(qū)動(dòng)電源工作電壓的情況下增加氣體通流截面積(軸向調(diào)節(jié))，也可在驅(qū)動(dòng)電源工作電壓略有增加的情況下增加氣體通流截面積(徑向調(diào)節(jié))。因此，本發(fā)明有效解決了線板式反應(yīng)器和軸向進(jìn)氣線管式反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)的氣體通流截面積難以增大的缺陷。
[0027]2、本發(fā)明采用圓柱形芯電極棒，布置芯電極棒于U型板式電極開(kāi)口中心位置，處于氣體迎流方向最前端，氣體進(jìn)入反應(yīng)器DBD區(qū)域時(shí)，先流經(jīng)圓柱形芯電極棒，氣體沖擊圓柱形芯電極棒，將進(jìn)入芯電極附近電場(chǎng)強(qiáng)度較高區(qū)域，更容易被激發(fā)成為高能等離子體狀
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[0028]3、本發(fā)明反應(yīng)器帶有圓柱形擾流棒，多種氣體進(jìn)入反應(yīng)器時(shí)流經(jīng)圓柱形芯電極棒，由于圓柱形芯電極棒具有最大的橫向尺寸和最小的流向尺寸，導(dǎo)致其表面法線方向上的速度梯度最大，逆壓力梯度也最大，圓柱形芯電極棒尾跡中的尾渦結(jié)構(gòu)非常明顯，在芯電極棒后形成2個(gè)尺度較大且基本對(duì)稱的旋渦，促進(jìn)高強(qiáng)度電場(chǎng)與低強(qiáng)度電場(chǎng)中氣體粒子的混合，提高了多種氣體混合均勻程度，并且能提高高能粒子與低能粒子間的碰撞幾率，將極大地促進(jìn)催化氣體中高能態(tài)粒子與低能態(tài)粒子的能量交換。
[0029]4、本發(fā)明反應(yīng)器中存在兩種不同的放電形式，介質(zhì)阻擋電暈放電與介質(zhì)阻擋絲狀放電，其放電形貌顯著不同，通過(guò)對(duì)反應(yīng)器工作電壓、介質(zhì)等效電容等參量的調(diào)整，可以改變電場(chǎng)強(qiáng)度及放電形式，從而可以根據(jù)處理氣體流量的不同有效調(diào)節(jié)放電功率，降低處理廢氣的成本。
[0030]5、本發(fā)明中固體絕緣介質(zhì)采用管式結(jié)構(gòu)(石英管、陶瓷管)，與平面結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)的阻擋介質(zhì)，具有制造加工工藝簡(jiǎn)便、成本低、強(qiáng)度相對(duì)較高的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠通過(guò)增加介質(zhì)管軸向及徑向尺寸來(lái)獲得較大的DBD區(qū)域容積。
[0031]6、本發(fā)明適于化學(xué)反應(yīng)。從局部高強(qiáng)電場(chǎng)中獲得能量而被加速的電子具有較高的能量，是后來(lái)反應(yīng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，其能量范圍正好適于打開(kāi)化學(xué)鍵，使基態(tài)物質(zhì)激發(fā)或使分子成為原子、離子，從而引發(fā)各種等離子體化學(xué)反應(yīng)。
[0032]7、本發(fā)明放電過(guò)程易于控制。從微觀上看，DBD區(qū)域由許多個(gè)放電細(xì)絲組成，但它可以通過(guò)改變氣壓、放電電壓、電極形狀、溫度和放電頻率等宏觀易于控制的參數(shù)而得到調(diào)節(jié)，使之為工程服務(wù)。
[0033]8、本發(fā)明能量利用率高。當(dāng)電極兩端施加電壓時(shí)，等離子區(qū)中會(huì)有許多微放電通道r半徑大約為100I_tm)，由于通道的密度大，輸入的能量分布在許多條微通道中而非集中在某一處，于是提高了能量利用率。
[0034]9、反應(yīng)器內(nèi)整個(gè)放電空間大量呈現(xiàn)細(xì)絲狀的細(xì)微快脈沖放電，電流細(xì)絲無(wú)規(guī)則分布在放電區(qū)域。此時(shí)反應(yīng)器內(nèi)的放電形式為介質(zhì)阻擋絲狀放電，內(nèi)電極與介質(zhì)之間的氣體被全部擊穿，由于電極間介質(zhì)的存在，限制了放電電流的自由增長(zhǎng)，也阻止了極間火花與弧光的形成，能夠形成通常大氣壓強(qiáng)下穩(wěn)定的氣體放電。
[0035]10、本發(fā)明使用條件不苛刻。DBD可以在很寬的氣壓，電壓及頻率范圍內(nèi)使用，另外由于它可以在較大的區(qū)域內(nèi)形成等離子區(qū)，所以可以允許有較大的氣體流量。
[0036]11、本發(fā)明的工作穩(wěn)定性好、放電功率大，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，并且其間隙較大，處理工業(yè)廢氣時(shí)能夠減少對(duì)氣體的流通阻力。
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1為本發(fā)明的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為本發(fā)明的反應(yīng)器的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3為本發(fā)明的反應(yīng)器并聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖4為本發(fā)明的反應(yīng)器并聯(lián)時(shí)安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041 ] 其中，1、芯電極棒，2、絕緣介質(zhì)，3、1/2U型電極板a，4、1/2U型電極板b，5、待催化氣體，6、端蓋a，7、端蓋b，8、驅(qū)動(dòng)電源。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0043]實(shí)施例1
[0044]如圖1和圖2所示，芯電極棒I和絕緣介質(zhì)2 (石英管或陶瓷管)同軸布置，絕緣介質(zhì)2緊貼芯電極棒I布置。U型板式電極罩殼由1/2U型電極板a3和1/2U型電極板b4構(gòu)成，每塊1/2U型電極板含有長(zhǎng)為r的直板段和半徑為R的圓弧段。1/2U型電極板a3和1/2U型電極板b4對(duì)稱環(huán)繞布置于絕緣介質(zhì)2外側(cè)，并與絕緣介質(zhì)2之間留有一定的間隙(R-r)，此間隙即為DBD間隙。待催化氣體5由U型開(kāi)口處進(jìn)入反應(yīng)器，芯電極棒I在U型彎開(kāi)口處正中央位置，處于氣體迎流方向的反應(yīng)器前端。1/2U型電極板a3和1/2U型電極板b4的U型彎中間設(shè)置縫隙，此縫隙為DBD催化反應(yīng)后氣體出口通道。反應(yīng)器兩端用絕緣介質(zhì)端蓋a6和絕緣介質(zhì)端蓋b7封閉。驅(qū)動(dòng)電源8通過(guò)導(dǎo)線分別連接芯電極棒1、1/2U型電極板a3和1/2U型電極板b4。
[0045]反應(yīng)器結(jié)構(gòu)單元的氣體通流截面積S = 2*L* (R-r)，L為反應(yīng)器的長(zhǎng)度，R為電極罩殼3的半徑，r為芯電極棒I的半徑。徑向調(diào)節(jié)是通過(guò)改變芯電極棒I與電極罩殼3單位軸向長(zhǎng)度的半徑差值實(shí)現(xiàn)的，即調(diào)節(jié)氣縫高度(R-r)。軸向調(diào)節(jié)是通過(guò)改變反應(yīng)器軸向長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)的，即氣縫長(zhǎng)度L。
[0046]絕緣介質(zhì)2的厚度d可以輔助調(diào)節(jié)DBD擊穿電壓和放電功率。
[0047]實(shí)施例2
[0048]電極罩殼3也可以為一個(gè)整體，該整體的圓弧處設(shè)置氣體出口通道。
[0049]實(shí)施例3
[0050]如圖3和圖4所示，3個(gè)反應(yīng)器并聯(lián)設(shè)置，各反應(yīng)器的芯電極棒I的中心線在同一平面內(nèi)。驅(qū)動(dòng)電源8并聯(lián)接入所有反應(yīng)器。并聯(lián)設(shè)置的反應(yīng)器也可以為多個(gè)，如3個(gè)，4個(gè)，5個(gè)以及更多。
[0051]實(shí)施例4
[0052]多個(gè)反應(yīng)器可以通過(guò)連接裝置串聯(lián)設(shè)置。該布置方式可推廣為N個(gè)相同的反應(yīng)器串聯(lián)，如3個(gè)，4個(gè)，5個(gè)以及多個(gè)，各反應(yīng)器芯電極棒I中心線在同一平面內(nèi)。驅(qū)動(dòng)電源8并聯(lián)接入N個(gè)反應(yīng)器。
[0053]實(shí)施例5
[0054]多個(gè)反應(yīng)器也可以是一串聯(lián)加并聯(lián)的方式組成系統(tǒng)陣列。
[0055]實(shí)施例6
[0056]多個(gè)反應(yīng)器沿著軸向疊加設(shè)置。
[0057]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種U型板式介質(zhì)阻擋放電低溫等離子反應(yīng)器，其特征在于:包括芯電極、U型板電極罩殼、絕緣介質(zhì)以及驅(qū)動(dòng)電源，其中，所述芯電極安裝在U型板電極罩殼的內(nèi)部，U型板電極罩殼的圓弧處設(shè)置平行于芯電極的氣體出口通道，絕緣介質(zhì)安裝在芯電極與U型板電極罩殼之間，驅(qū)動(dòng)電源分別與所述芯電極和U型板電極罩殼連接，氣體從U型板電極罩殼的U型開(kāi)口處進(jìn)入反應(yīng)器，處理好的氣體通過(guò)所述氣體出口通道離開(kāi)反應(yīng)器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述U型板電極罩殼的兩端均設(shè)置有用于防止氣體流出的端蓋。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述芯電極為芯電極棒。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述芯電極安裝在U型板電極罩殼的兩個(gè)平板之間，且與U型板電極罩殼的兩個(gè)平板的距離相等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述U型板電極罩殼包括對(duì)稱設(shè)置的兩部分，這兩部分配合，構(gòu)成氣體通道；u型板電極罩殼與所述芯電極棒之間的距離能夠調(diào)-K-T O6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)的形狀為中空?qǐng)A柱體。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)緊密套合在芯電極棒上。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)套合在芯電極棒上，且與芯電極棒之間留有間隙。9.一種介質(zhì)阻擋放電低溫等離子催化反應(yīng)系統(tǒng)，所述反應(yīng)系統(tǒng)由若干個(gè)權(quán)利要求1-8任一所述的反應(yīng)器并聯(lián)和/或串聯(lián)而成。10.—種介質(zhì)阻擋放電低溫等離子催化反應(yīng)系統(tǒng)，所述反應(yīng)系統(tǒng)由若干個(gè)權(quán)利要求1-8任一所述的反應(yīng)器軸向疊加而成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種U型板式介質(zhì)阻擋放電低溫等離子反應(yīng)器及反應(yīng)系統(tǒng)，包括芯電極、U型板電極罩殼、絕緣介質(zhì)以及驅(qū)動(dòng)電源，其中，所述芯電極安裝在U型板電極罩殼的內(nèi)部，U型板電極罩殼的圓弧處設(shè)置平行于芯電極的氣體出口通道，絕緣介質(zhì)安裝在芯電極與U型板電極罩殼之間，驅(qū)動(dòng)電源分別與所述芯電極和U型板電極罩殼連接，氣體從U型板電極罩殼的U型開(kāi)口處進(jìn)入反應(yīng)器，處理好的氣體通過(guò)所述氣體出口通道離開(kāi)反應(yīng)器。本裝置能夠處理大流量氣體；能夠增強(qiáng)氣體擾動(dòng)，強(qiáng)化等離子體催化；并且能夠提高多種氣體混合均勻程度；DBD擊穿電壓和放電功率均較低，可降低處理廢氣成本；可單獨(dú)工作也可矩陣布置工作的介質(zhì)阻擋放電低溫等離子催化反應(yīng)器。
【IPC分類】H05H1/24
【公開(kāi)號(hào)】CN105050304
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510502563
【發(fā)明人】高巖, 高永芬, 欒濤, 張軍梅, 張樂(lè)川, 張書(shū)迎, 蘇樂(lè)
【申請(qǐng)人】山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?br>【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月14日