CN1304091C - 用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极。它具有母管，母管一端开口，另一端封闭，在母管上设有多个对称分布或交错分布的喷嘴。本发明的优点：通入放电喷嘴电极的添加气在电晕区几乎被完全分解，所以即使是污染性气体也不会对环境造成二次污染。另外由于不同的添加气能在电晕区分解产生不同的自由基，所以可以根据烟气中处理对象有针对性选择相应的添加气。采用这种电极设计使喷嘴内气流速度比反应器内烟气速度快很多，因此喷嘴内的添加气射流使烟气较难进入喷嘴附近的电晕区，添加气在这个区域被分解的概率大大增加，从而解决了许多放电形式分解背景气体的缺陷，大大提高了能量效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极。
背景技术
目前，使用较多的等离子体烟气治理技术是电子束法、脉冲电晕法和直流电晕法。但是，电子束法产生的高能电子对于烟气中主要气体分子均可破坏其化学键，因而烟气中含量较高的N2和CO2等气体分子也将被分解和电离，浪费了能量，造成工艺的能耗过大；脉冲电晕法能耗虽然只有电子束法的50％，但仍能对烟气中N2和CO2等气体分子起分解和电离作用，浪费能量。而且电子束法和脉冲电晕法在实际应用过程中往往加入氨气作吸收剂，氨气不能完全反应，造成氨气泄漏，排放入大气会形成对周围环境产生污染。
直流电晕放电是在直流高压作用下，利用电极间电场分布不均匀性而产生的一种放电形式。若采用常规的放电电极结构，比如线筒式结构和线板式结构，烟气直流电晕放电的电晕区较小，仅限于线电极附近，放电电流也比较微弱，因而污染物脱除效果较差。并且若提高操作电压容易形成火花击穿，造成放电的不稳定。为提高直流电晕电流以提高烟气中污染物的脱除效率，Fuji等人采用了所谓的多针-板式放电结构。这种电极结构的特点是由多个针电极取代以往单个的线电极，这样在气隙间形成多个放电通道，可增加电晕放电区域，增大放电电流。研究结果表明，这种多针-板式的电晕放电反应器的对烟气中污染物的脱除可以达到较高的水平。但是，其不足之处在于能耗较大。
20世纪90年代中期，Ohkaho和Chang等人根据喷嘴电晕矩的流动稳定性原理，提出使用喷嘴结构的放电电极用于烟气治理的方法。所谓喷嘴电晕矩，就是管状的放电电极。两根管状电极对称布置于反应器的两端，当分别接上正负高压时电极之间就形成强烈的电晕放电区域。如果喷嘴电晕矩中通入常温气体，气体的流动可使直流电晕放电变得非常稳定，而且若气量调节适当，可产生跨越整个放电气隙的稳定流光电晕，这对烟气中污染物的脱除是相当有帮助的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极。
它具有母管，母管一端开口，另一端封闭，在母管上设有多个对称分布或交错分布的喷嘴。
本发明的优点：
添加气在喷嘴附近的电晕区内几乎被完全分解，所以即使是污染性气体如氨气等，也不会对环境造成二次污染。同时喷嘴口气体的流动能使电晕放电更加稳定，可产生跨越整个放电气隙的稳定流光电晕。由于不同的添加气能在电晕区分解产生不同的自由基，所以可以根据烟气中处理对象有针对性选择相应的添加气。采用这种电极设计使喷嘴内气流速度比反应器内烟气速度快很多，因此喷嘴内的添加气射流使烟气较难进入喷嘴附近的电晕区，添加气在这个区域被分解的概率大大增加，从而解决了许多放电形式分解背景气体的缺陷，大大提高了能量效率。
附图说明
图1是喷嘴对称分布的放电喷嘴电极结构示意图；
图2是喷嘴交错分布的放电喷嘴电极结构示意图。
具体实施方案
针对电子束法和脉冲电晕法的欠缺，一种用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极被提出。添加气(NH3，N2，O2和CO2等气体)从放电喷嘴电极母管的一端进入，再从喷嘴迅速喷出。如果在电极上施加直流高压电，喷嘴末端由于曲率半径很小，其附近就产生极高的电场强度，导致电晕放电的发生。气体的流动能使电晕放电更加稳定，而且适当调节添加气流量可产生跨越整个放电气隙的稳定流光电晕。添加气从喷嘴喷出后在电晕区被迅速有效的分解，从而产生大量的自由基(如NH2，NH，O，OH，O3，HO2等)，能有效脱除烟气中的各种污染物。
如图所示，放电喷嘴电极具有母管2，母管一端开口，另一端封闭，在母管上设有多个喷嘴1。母管的半径为8-10mm，喷嘴的长度为3-7mm，半径为2-4mm。母管上的喷嘴可以是对称分布也可以是交错分布，每个喷嘴都能形成独立的放电通道。为了使电晕尽可能布满整个放电气隙，母管上喷嘴的间距一般控制在15-25mm。放电喷嘴电极材料为不锈钢。添加气从母管开口端引入，由于喷嘴半径很小，所以在喷嘴口能够形成强烈的射流，阻止烟气进入喷嘴附近的电晕区，能够有效减少背景气体的分解，提高能量效率。添加气从喷嘴喷出后在喷嘴附近的电晕区被迅速分解，从而产生大量的自由基，能有效脱除烟气中的各种污染物。由于不同的添加气在放电过程中能够产生不同的自由基，所以可以根据烟气中处理对象有针对性选择相应的添加气。
Claims (5)
1.一种用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极，其特征在于它具有母管(2)，母管一端开口，另一端封闭，在母管上设有具有一定间距的多个对称分布或交错分布的喷嘴(1)。
2.根据权利要求1的一种用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极，其特征在于所说母管半径为8-10mm。
3.根据权利要求1的一种用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极，其特征在于所说的喷嘴的长度为3-7mm。
4.根据权利要求1的一种用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极，其特征在于所说的喷嘴的半径为2-4mm。
5.根据权利要求1的一种用于直流电晕放电烟气治理的放电喷嘴电极，其特征在于所说的喷嘴间距为15-25mm。
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