一种有机废气处理系统

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种有机废气处理系统。

背景技术

随着我国工业化水平的不断提高，工业废气排放加剧，空气污染严重，环境质量恶化成为日益突出的问题。传统的废气处理方法有物理吸附法、化学洗涤法、光催化分解法、生物处理法等，然而这些传统的废气处理方法均存在运转费用高、设备及运行管理要求高、占地面积大、净化效率不高、极易产生二次污染、易受污染物浓度及温度影响等缺点。气体放电低温等离子体空间中富含的电子、离子、激发态粒子和自由基都是极为活泼的化学反应物，与有害气体分碰撞、激发、解离使其降解、无二次污染，大气压非平衡等离子体技术作为一种新型废气处理方法引起了广泛关注。如何从结构上设计一种等离子体产生效率高、装置结构简单、经济低成本的等离子体废气处理发生装置显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，解决或至少减轻传统的废气处理方法均存在运转费用高、设备及运行管理要求高、占地面积大、净化效率不高、极易产生二次污染、易受污染物浓度及温度影响的问题，提供一种有机废气处理系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种有机废气处理系统，包括等离子体气体处理装置，所述等离子体气体处理装置的进气端连通至有机废气的排出端，等离子体气体处理装置包括阳极筒、阴极杆和高频高压电源，所述阳极筒呈圆柱形，阳极筒轴向设置有若干个处理孔，所述阴极杆转动设置于阳极筒的处理孔内，阴极杆与阳极筒的处理孔数量相等且一一对应设置，所述高频高压电源的正极和负极分别连接至阳极筒和阴极杆；

所述阳极筒前后两端分别设置有前盖和后盖，所述前盖和后盖均呈外小内大的圆锥状壳体，前盖外端连通至有机废气的排出端、内端连通至阳极筒的前端，所述后盖外端连通至空气、内端连通至阳极筒的后端；

所述阴极杆轴向阵列套合有若干个放电板，所述放电板呈圆环形，放电板圆周内侧与阴极杆导电固定连接，放电板圆周外侧呈齿轮状，所述阳极筒的处理孔的截面呈内齿圈状。

为了进一步实现本发明，可优先选用以下技术方案：

优选的，所述等离子体气体处理装置设置有驱动组件，所述驱动组件包括驱动盘、驱动齿轮和驱动电机，所述驱动盘呈圆形平板状，驱动盘上设置有若干个第一通孔，驱动盘前后两端分别密封转动设置于前盖内端和阳极筒前端，驱动盘与前盖和阳极筒之间均设置有绝缘层，所述阳极筒的处理孔布设呈若干个同轴的环形，所述阴极杆两端伸出阳极筒，所述驱动齿轮导电固定套合于阴极杆伸出阳极筒前端的一段，驱动盘靠近阳极筒的一端固定设置有若干个同轴设置的驱动齿圈，所述驱动齿圈与驱动齿轮相互啮合，所述驱动电机与驱动盘传动连接，驱动电机带动驱动盘转动。

优选的，位于最外层的所述驱动齿圈的圆周内侧与位于阳极筒最外环的处理孔内的阴极杆的驱动齿轮相互啮合，位于内侧的驱动齿圈的圆周内外两侧分别与邻近的阴极杆的驱动齿轮相互啮合。

优选的，所述驱动盘靠近阳极筒的一端设置有若干个内凹的滑道，所述滑道呈环形且与驱动盘同轴设置，所述阴极杆端部滑动设置于滑道内。

优选的，所述驱动电机固定设置于驱动盘外侧，驱动电机的输出轴固定套合有主动齿轮，所述主动齿轮由绝缘材质制成，所述驱动盘圆周外侧固定设置有外齿圈，所述外齿圈与主动齿轮相互啮合，所述驱动盘与高频高压电源的负极连接，所述驱动齿圈、驱动齿轮、驱动盘和外齿圈均为导电材质制成。

优选的，所述驱动盘外侧固定设置有若干个导电套，所述导电套转动设置有导电齿轮，所述导电齿轮与外齿圈相互啮合，所述导电套与高频高压电源的负极连接，所述导电套和导电齿轮均为导电材质制成。

优选的，所述后盖内端径向设置有定位板，所述定位板呈平板状，定位板与阳极筒后端面之间留有间隙，定位板上设置有若干个第二通孔和若干个定位孔，所述阴极杆伸出阳极筒后端的一端转动设置于定位孔内。

优选的，所述高频高压电源包括正极供电线路、负极供电线路、第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管、第四晶闸管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、电感、电容和变压器，所述正极供电线路和负极供电线路分别连接至220V市电的正极和负极，所述第一晶闸管与第三晶闸管、第一二极管与第三二极管、第二晶闸管与第四晶闸管和第二二极管与第四二极管分别串联设置于正极供电线路和负极供电线路之间，第一晶闸管的集电极连接至正极供电线路、发射极连接至第三晶闸管的集电极，第三晶闸管的发射极连接至负极供电线路，第三二极管的正极连接至负极供电线路、负极连接至第一二极管的正极，第一二极管的负极连接至正极供电线路，第二晶闸管的集电极连接至正极供电线路、发射极连接至第四晶闸管的集电极，第四晶闸管的发射极连接至负极供电线路，第四二极管的正极连接至负极供电线路、负极连接至第二二极管的正极，第二二极管的负极连接至正极供电线路，第一晶闸管与第三晶闸管之间和第一二极管和第三二极管之间连接且串联电感和电容后连接至变压器的第一输入端，第二晶闸管与第四晶闸管之间和第二二极管和第四二极管之间连接且连接至变压器的第二输入端，所述变压器的第一输出端和第二输出端分别连接至阳极筒和阴极杆。

优选的，所述等离子体气体处理装置前端设置有废气浓缩装置，所述废气浓缩装置将有机废气浓缩后输送至等离子体气体处理装置。

优选的，所述废气浓缩装置包括外壳和转盘，所述转盘转动设置于外壳内，所述转盘设置有吸附剂，转盘径向均分为若干个吸附区域，所述外壳输入端连通至有机废气的排出端、输出端连通至空气，外壳内设置有与转盘的吸附区域相对应的冷却区和脱附区，外壳靠近其输入端一侧的冷却区设置有冷空气进口，外壳靠近其输出端一侧的冷却区设置有冷空气出口，外壳靠近其输入端一侧的脱附区设置有热空气出口，外壳靠近其输出端一侧的脱附区设置有热空气进口，所述冷空气进口和冷空气出口均连通至冷空气管网，所述热空气进口连通至热空气管网，所述热空气出口连通至前盖。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的阳极筒设置有多个处理孔，多个处理孔同时处理有机废气，提高有机废气的处理效率，本发明的阴极杆上阵列设置有多个放电板，且处理孔的截面呈内齿圈状，采用了锥形介质阻挡放电结构，在锥尖端产生强电场强度，大大增加了臭氧的生成效率，相比传统的线-筒电极在电晕放电时对有机废气的处理效率提高近10％。

本发明结构紧凑、合理，通过驱动盘带动所有的阴极杆转动，提高尖端放电的频率，并且保证阴极杆在转动状态与高频高压电源可靠连接。

本发明的高频高压电源结构紧凑、体积小，工作频率可达20kHz可满足高频大功率的要求，确保产生良好的气体电离效果。高频高压电源的控制回路采用SG3525芯片以产生所需要的控制信号，使用美国IR公司生产的IR2110芯片作为主电路和控制回路的隔离器件，为了减小场效应管的开关损耗，采用串联谐振软开关技术。谐振频率由谐振电感和谐振电容决定，根据谐振频率与元件的开关频率的关系，电源可以在不同的模式下工作。

本发明在等离子体气体处理装置前端设置有废气浓缩装置，将有机废气进行浓缩后再经过等离子体气体处理装置进行处理，浓缩后废气的气量减少，提高等离子体气体处理的处理量。

附图说明

图1为本发明的等离子体气体处理装置的结构示意图；

图2为本发明的等离子体气体处理装置的结构剖视图；

图3为本发明的图2中的横向剖视图；

图4为本发明的阳极筒的结构示意图；

图5为本发明的阴极杆的结构示意图；

图6为本发明的驱动盘的结构示意图；

图7为本发明的后盖的结构示意图；

图8为本发明的驱动盘的传动示意图；

图9为本发明的阴极杆与阳极筒的连接示意图；

图10为本发明的高频高压电源的电气原理图；

图11为本发明的废气浓缩装置的结构示意图；

图12为本发明的废气浓缩装置的结构剖视图；

其中：1-阳极筒；2-阴极杆；3-处理孔；4-前盖；5-后盖；6-放电板；7-驱动盘；8-驱动齿轮； 9-驱动电机；10-驱动齿圈；11-滑道；12-主动齿轮；13-导电套；14-导电齿轮；15-定位板； 16-正极供电线路；17-负极供电线路；18-第一晶闸管；19-第二晶闸管；20-第三晶闸管；21- 第四晶闸管；22-第一二极管；23-第二二极管；24-第三二极管；25-第四二极管；26-电感；27- 电容；28-变压器；29-外壳；30-转盘；31-冷空气进口；32-冷空气出口；33-热空气进口；34- 热空气出口；35-外齿圈。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-12所示，一种有机废气处理系统，包括等离子体气体处理装置，等离子体气体处理装置的进气端连通至有机废气的排出端，等离子体气体处理装置包括阳极筒1、阴极杆2 和高频高压电源，阳极筒1呈圆柱形，阳极筒1轴向设置有若干个处理孔3，阴极杆2转动设置于阳极筒1的处理孔3内，阴极杆2与阳极筒1的处理孔3数量相等且一一对应设置，高频高压电源的正极和负极分别连接至阳极筒1和阴极杆2；

阳极筒1前后两端分别设置有前盖4和后盖5，前盖4和后盖5均呈外小内大的圆锥状壳体，前盖4外端连通至有机废气的排出端、内端连通至阳极筒1的前端，后盖5外端连通至空气、内端连通至阳极筒1的后端；

阴极杆2轴向阵列套合有若干个放电板6，放电板6呈圆环形，放电板6圆周内侧与阴极杆2导电固定连接，放电板6圆周外侧呈齿轮状，阳极筒1的处理孔3的截面呈内齿圈状。

为了使阴极杆2同步转动，本实施例中，等离子体气体处理装置设置有驱动组件，驱动组件包括驱动盘7、驱动齿轮8和驱动电机9，驱动盘7呈圆形平板状，驱动盘7上设置有若干个第一通孔，驱动盘7前后两端分别密封转动设置于前盖4内端和阳极筒1前端，驱动盘7与前盖4和阳极筒1之间均设置有绝缘层，阳极筒1的处理孔3布设呈若干个同轴的环形，阴极杆2两端伸出阳极筒1，驱动齿轮8导电固定套合于阴极杆2伸出阳极筒1前端的一段，驱动盘7靠近阳极筒1的一端固定设置有若干个同轴设置的驱动齿圈10，驱动齿圈10与驱动齿轮8相互啮合，驱动电机9与驱动盘7传动连接，驱动电机9带动驱动盘7转动；驱动盘7转动时，驱动齿圈10跟随驱动盘7转动，而驱动齿圈10带动与其相啮合的驱动齿轮8 转动，进而使阴极杆2转动。

为了优化产品结构，位于最外层的驱动齿圈10的圆周内侧与位于阳极筒1最外环的处理孔3内的阴极杆2的驱动齿轮8相互啮合，位于内侧的驱动齿圈10的圆周内外两侧分别与邻近的阴极杆2的驱动齿轮8相互啮合。

为了保证阴极杆2转动的稳定性，驱动盘7靠近阳极筒1的一端设置有若干个内凹的滑道11，滑道11呈环形且与驱动盘7同轴设置，阴极杆2端部滑动设置于滑道11内，后盖5内端径向设置有定位板15，定位板15呈平板状，定位板15与阳极筒1后端面之间留有间隙，定位板15上设置有若干个第二通孔和若干个定位孔，阴极杆2伸出阳极筒1后端的一端转动设置于定位孔内。

为了保证高频高压电源向所有转动的阴极杆2可靠供电，驱动电机9固定设置于驱动盘 7外侧，驱动电机9的输出轴固定套合有主动齿轮12，主动齿轮12由绝缘材质制成，驱动盘 7圆周外侧固定设置有外齿圈35，外齿圈35与主动齿轮12相互啮合，驱动盘7与高频高压电源的负极连接，驱动齿圈10、驱动齿轮8、驱动盘7和外齿圈35均为导电材质制成，驱动盘7外侧固定设置有若干个导电套13，导电套13转动设置有导电齿轮14，导电齿轮14与外齿圈35相互啮合，导电套13与高频高压电源的负极连接，导电套13和导电齿轮14均为导电材质制成。

高频高压电源包括正极供电线路16、负极供电线路17、第一晶闸管18、第二晶闸管19、第三晶闸管20、第四晶闸管21、第一二极管22、第二二极管23、第三二极管24、第四二极管25、电感26、电容27和变压器28，正极供电线路16和负极供电线路17分别连接至220V 市电的正极和负极，第一晶闸管18与第三晶闸管20、第一二极管22与第三二极管24、第二晶闸管19与第四晶闸管21和第二二极管23与第四二极管25分别串联设置于正极供电线路 16和负极供电线路17之间，第一晶闸管18的集电极连接至正极供电线路16、发射极连接至第三晶闸管20的集电极，第三晶闸管20的发射极连接至负极供电线路17，第三二极管24 的正极连接至负极供电线路17、负极连接至第一二极管22的正极，第一二极管22的负极连接至正极供电线路16，第二晶闸管19的集电极连接至正极供电线路16、发射极连接至第四晶闸管21的集电极，第四晶闸管21的发射极连接至负极供电线路17，第四二极管25的正极连接至负极供电线路17、负极连接至第二二极管23的正极，第二二极管23的负极连接至正极供电线路16，第一晶闸管18与第三晶闸管20之间和第一二极管22和第三二极管24之间连接且串联电感26和电容27后连接至变压器28的第一输入端，第二晶闸管19与第四晶闸管21之间和第二二极管23和第四二极管25之间连接且连接至变压器28的第二输入端，变压器28的第一输出端和第二输出端分别连接至阳极筒1和阴极杆2。

为了提高使用效率，等离子体气体处理装置前端设置有废气浓缩装置，废气浓缩装置将有机废气浓缩后输送至等离子体气体处理装置，废气浓缩装置包括外壳29和转盘30，转盘 30转动设置于外壳29内，转盘30设置有吸附剂，转盘30径向均分为若干个吸附区域，外壳29输入端连通至有机废气的排出端、输出端连通至空气，外壳29内设置有与转盘30的吸附区域相对应的冷却区和脱附区，外壳29靠近其输入端一侧的冷却区设置有冷空气进口31，外壳29靠近其输出端一侧的冷却区设置有冷空气出口32，外壳29靠近其输入端一侧的脱附区设置有热空气出口34，外壳29靠近其输出端一侧的脱附区设置有热空气进口33，冷空气进口31和冷空气出口32均连通至冷空气管网，热空气进口33连通至热空气管网，热空气出口34连通至前盖4；本实施例中，吸附剂为疏水性瓦片式沸石分子筛，有机废气通过转盘30 时，其有机物质吸附在转盘30上，吸附有有机物质的转盘30转动至脱附区时，有机物质受热从转盘30脱离，并随热空气一起进入等离子体气体处理装置进行处理，脱附后的转盘30 转动至冷却区，冷空气对吸附剂进行冷却处理，使吸附剂恢复吸附功能，转盘30绕其中心轴转动，在有机废气流向始终保持不变情况下，实现不间断浓缩吸附工作。

本发明的阳极筒1设置有多个处理孔3，多个处理孔3同时处理有机废气，提高有机废气的处理效率，本发明的阴极杆2上阵列设置有多个放电板6，且处理孔3的截面呈内齿圈状，采用了锥形介质阻挡放电结构，在锥尖端产生强电场强度，大大增加了臭氧的生成效率，相比传统的线-筒电极在电晕放电时对有机废气的处理效率提高近10％。

本发明结构紧凑、合理，通过驱动盘7带动所有的阴极杆2转动，提高尖端放电的频率，并且保证阴极杆2在转动状态与高频高压电源可靠连接。

本发明的高频高压电源结构紧凑、体积小，工作频率可达20kHz可满足高频大功率的要求，确保产生良好的气体电离效果。高频高压电源的控制回路采用SG3525芯片以产生所需要的控制信号，使用美国IR公司生产的IR2110芯片作为主电路和控制回路的隔离器件，为了减小场效应管的开关损耗，采用串联谐振软开关技术。谐振频率由谐振电感26和谐振电容 27决定，根据谐振频率与元件的开关频率的关系，电源可以在不同的模式下工作。

本发明在等离子体气体处理装置前端设置有废气浓缩装置，将有机废气进行浓缩后再经过等离子体气体处理装置进行处理，浓缩后废气的气量减少，提高等离子体气体处理的处理量。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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。