專利名稱：活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用逆變技術(shù)產(chǎn)生活性氧離子的裝置，產(chǎn)生的高能活性氧離子能有效處理有機(jī)廢氣和惡臭氣體。
技術(shù)背景隨著工業(yè)的發(fā)展，有機(jī)廢氣的排放量迅速增加，其治理問(wèn)題日益為人們所重視。有機(jī)廢氣種類多，往往組成復(fù)雜、濃度呈無(wú)規(guī)律的變化，這就給治理帶來(lái)了難度。目前國(guó)內(nèi)外采用的處理方法中，催化燃燒法因其凈化效率高，工藝簡(jiǎn)單，是應(yīng)用最廣的一種，也有不少國(guó)產(chǎn)裝置。但其主要問(wèn)題是能耗大，尤其是廢氣濃度低時(shí)熱回收量少能耗更大；另外濃度變化大時(shí)適應(yīng)性不佳等亦限制了其應(yīng)用。因而，工程實(shí)際使用率并不高。吸附法可回收溶劑，但缺點(diǎn)是吸附劑的容量有限且設(shè)備龐大，吸附劑再生及溶劑回收等后處理工程復(fù)雜。其它的治理方法還有冷凝法、吸收法等。這些方法一般均需要較多的設(shè)備、較大的能耗及較高的運(yùn)行費(fèi)用，有些會(huì)造成二次污染，同時(shí)，由于惡臭污染源多為局部的無(wú)組織排放源，很多時(shí)候是短時(shí)間、突發(fā)性的，難于捕捉和收集，也給治理帶來(lái)困難。
因此，經(jīng)濟(jì)、高效的治理低濃度有機(jī)廢氣和惡臭氣體，除改進(jìn)傳統(tǒng)技術(shù)外，尚需開(kāi)發(fā)新的技術(shù)?；钚匝跏抢酶邏红o電的特殊脈沖放電方式(活性氧發(fā)射管每秒鐘發(fā)射上千億個(gè)高能離子)，產(chǎn)生高密度的高能活性氧(介于氧分子和臭氧之間的一種過(guò)渡態(tài)氧)迅速與有機(jī)分子碰撞，激活有機(jī)分子，并直接將其破壞；或者高能活性氧激活空氣中的氧分子產(chǎn)生二次活性氧，與有機(jī)分子發(fā)生一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并利用自身反應(yīng)產(chǎn)生的能量維系氧化反應(yīng)，而進(jìn)一步氧化有機(jī)物質(zhì)，生成二氧化碳和水以及其他小分子。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提出一種高效率、低能耗、性能穩(wěn)定的高壓窄脈沖發(fā)生裝置，以便提供廢氣和惡臭處理用所需的足夠的活性氧離子。
本實(shí)用新型提出的活性氧高壓窄頻脈沖發(fā)生裝置，由控制電路、高壓脈沖發(fā)生電路和放電電極(活性氧發(fā)射管)、經(jīng)電路連接構(gòu)成。其中，高頻脈沖發(fā)生電路采用逆變技術(shù)，控制電路采用自適應(yīng)控制，逆變產(chǎn)生的高壓窄脈沖施加到活性氧發(fā)射管上，產(chǎn)生大量高能活性氧離子，與有機(jī)廢氣或惡臭混合，達(dá)到凈化處理的目的。
本實(shí)用新型中，控制電路由微處理器及智能傳感電路組成，高壓脈沖發(fā)生電路采用場(chǎng)控器件作為大功率AC-AC變換器的開(kāi)關(guān)器件，結(jié)合脈沖寬帶技術(shù)(PWM)變頻供電。采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，以降低反向恢復(fù)特征的要求，并設(shè)計(jì)了脈沖變壓器以降低因損耗而產(chǎn)生的熱效應(yīng)，最后的輸出窄脈沖，施加到活性氧發(fā)生電極上。整個(gè)裝置可以產(chǎn)生高濃度的活性氧離子。其電路原理見(jiàn)附圖1所示、本實(shí)用新型中，脈沖發(fā)生電器路由放大器U10、轉(zhuǎn)換器U11和U12、大功率管V1和V2、高頻脈沖變壓器T1經(jīng)電路連接構(gòu)成。脈沖發(fā)生電路的輸出端連接放電電極。發(fā)生電路由能量驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生脈沖信號(hào)，通過(guò)U10放大后變換為雙路相差180°的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)大功率管V1和V2，形成窄脈沖，再經(jīng)過(guò)脈沖升壓變壓器T1產(chǎn)生3～15KV的高壓脈沖，脈沖前沿小于20-50ns，脈沖半寬為100-200ns。其電路見(jiàn)圖3所示。
本實(shí)用新型中，控制電路由微處理器U1、信號(hào)源JIN、信號(hào)處理與整形電路U7U8U9、延時(shí)調(diào)節(jié)電路U4、脈沖功率放大電路U3、電壓控制和隔離電路U2，以及功能控制電路U5和顯示電路U6等經(jīng)電路連接組成，見(jiàn)圖2所示。整個(gè)電路采用移相式控制方式，同時(shí)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)控制電路，能夠根據(jù)處理氣體的濃度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)電氣參數(shù)。具有以下功能手動(dòng)/自動(dòng)功能，占空比，有害氣體濃度顯示功能，串口聯(lián)機(jī)功能，超限極警功能，4路高能脈沖發(fā)生器電路，12位A/D采樣。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于利用諧振技術(shù)與開(kāi)關(guān)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)在電壓過(guò)零關(guān)斷的同時(shí)有效的減小開(kāi)關(guān)的損耗，從而增加轉(zhuǎn)換效率，提高活性氧離子的產(chǎn)生量。
本實(shí)用新型的活性氧發(fā)生電極采用內(nèi)外電極的方式，如圖4所示，由內(nèi)外金屬電極和電介質(zhì)構(gòu)成，內(nèi)電極為帶孔金屬薄板制成的圓筒，外電極為金屬板網(wǎng)，內(nèi)外電極間固定一根一端封閉的電介質(zhì)，并且內(nèi)外電極和電介質(zhì)緊密結(jié)合。內(nèi)外電極長(zhǎng)度為100～700mm，外電極厚度為0.1～0.5mm，內(nèi)電極厚度為0.1～0.3mm，內(nèi)外電極外徑為10～50mm，電介質(zhì)外徑為10～50mm。內(nèi)外電極和電介質(zhì)均固定在絕緣座底上，通過(guò)導(dǎo)電簧片與脈沖電源的輸出端相接。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、產(chǎn)生量高活性氧離子數(shù)是同等工頻活性氧發(fā)生裝置所產(chǎn)生的2～5倍。
2、能耗低是同等處理效率的傳統(tǒng)設(shè)備能耗的約1/20-1/30。
3、處理效率高有機(jī)污染物去除率較工頻處理裝置提高20％～50％。
4、自控性能高采用自適應(yīng)控制，由傳感器取樣的信號(hào)與基準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)不同濃度自動(dòng)調(diào)整活性氧發(fā)生量，優(yōu)化有機(jī)廢氣凈化處理效果。
因此本實(shí)用新型裝置滿足處理有機(jī)廢氣和惡臭的工業(yè)實(shí)用化要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置原理圖；圖2為活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置控制電路圖；圖3為活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置脈沖發(fā)生電路圖；圖4為活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置發(fā)射管結(jié)構(gòu)圖；圖中標(biāo)號(hào)1為外電極，2為內(nèi)電極，3為電解質(zhì)，4為底座，5為導(dǎo)電柱。
具體實(shí)施方式
根據(jù)附圖所示，活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置，外形的長(zhǎng)度為300mm，寬度為250mm，高度為200mm。脈沖發(fā)生電路如圖3所示，放大器U10采用40106芯片，轉(zhuǎn)換器U11和U12采用4N33芯片。放電電極長(zhǎng)度為500mm，外電及厚度為0.4mm，內(nèi)電極厚度為0.2mm，外電極直徑為40mm。控制電路如圖2所示。電源輸入220V，當(dāng)按下有關(guān)功能鍵時(shí)，專用芯片把按鍵值，通過(guò)數(shù)據(jù)總線送入微處理器U1，由程序進(jìn)行識(shí)別以確定進(jìn)行的工作，如果設(shè)定報(bào)警限值，該數(shù)據(jù)會(huì)由濃度顯示數(shù)碼管顯示該定值，設(shè)置好后該值自動(dòng)消隱，照常顯示濃度值。裝置上的5個(gè)功能指示燈是通過(guò)8D鎖存器控制，在總線上完成更新。在自動(dòng)模式下，不需要人為干預(yù)，微處理器通過(guò)12位A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)氣體傳感器進(jìn)行采樣并與限值比較，當(dāng)?shù)扔诖笥谙拗禃r(shí)，先啟動(dòng)通風(fēng)裝置，再啟動(dòng)主電源，在總線的控制下，自動(dòng)選擇并尋找最佳放電狀態(tài)。當(dāng)A/D對(duì)傳感器進(jìn)行采樣時(shí)，并把該采樣數(shù)值通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS-232按口與PC機(jī)相聯(lián)，收發(fā)波特率定為2400b/s或4800b/s。整個(gè)裝置輸出脈沖前沿20～50ns，脈沖半寬為100～200ns，重復(fù)頻率10kHz，電壓3kV，施加到長(zhǎng)度為500mm的活性氧發(fā)生管上，活性氧發(fā)生量大于107個(gè)/cm3，同時(shí)可根據(jù)處理廢氣的具體情況自動(dòng)調(diào)節(jié)電源參數(shù)，控制活性氧發(fā)生量，最終用于有機(jī)廢氣和惡臭氣體的處理。
權(quán)利要求1.一種活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置，由控制電路、高壓脈沖發(fā)生電路以及活性氧發(fā)射管組成，其特征在于高頻脈沖發(fā)生電路采用逆變技術(shù)，控制電路采用自適應(yīng)控制，逆變產(chǎn)生的高壓窄脈沖施加到活性氧發(fā)射管上，產(chǎn)生大量高能活性氧離子，與有機(jī)廢氣或惡臭混合，達(dá)到凈化處理的目的。
2.權(quán)利要求1所述的活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置，其特征在于脈沖發(fā)生電路采用場(chǎng)控器件作為大功率AC-AC變換器的開(kāi)關(guān)器件，結(jié)合脈寬調(diào)制技術(shù)變頻供電。
3.權(quán)利要求1所述的活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置，其特征在于脈沖發(fā)生電器路由放大器U10、轉(zhuǎn)換器U10和U12、大功率管V1和V2、高頻脈沖變壓器T1經(jīng)電路連接構(gòu)成，脈沖發(fā)生電路的輸出端連接放電電極。
4.權(quán)利要求1所述的活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置，其特征在于控制電路由微處理器U1、信號(hào)源JIN、信號(hào)處理與整形電路U7U8U9、延時(shí)調(diào)節(jié)電路U4、脈沖功率放大電路U3、電壓控制和隔離U2，以及功能控制電路U5和顯示電路U6經(jīng)電路連接組成，整個(gè)電路采用移相式控制方式，同時(shí)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)控制電路，能夠根據(jù)處理氣體的濃度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)電氣參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性氧高壓窄脈沖發(fā)生裝置，其特征在于上述的活性氧發(fā)射管由內(nèi)外金屬電極和電介質(zhì)構(gòu)成，內(nèi)電極為帶孔金屬薄板制成的圓筒，外電極為金屬卷筒，內(nèi)外電極間固定一根一端封閉的電介質(zhì)，并且內(nèi)外電極和電介質(zhì)緊密結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的活性氧高壓窄脈沖裝置，其特征在于內(nèi)外電極長(zhǎng)度為100～700mm，外電極厚度為0.1～0.5mm，內(nèi)電極厚度為0.1～0.3mm，內(nèi)外電極外徑為10～50mm，電介質(zhì)外徑為10～50mm。
專利摘要本實(shí)用新型是一種為活性氧機(jī)廢氣和惡臭氣體凈化處理裝置提供高能脈沖的裝置。由控制電路、脈沖產(chǎn)生電路、以及放電電極組成。制成的高壓發(fā)生裝置能產(chǎn)生前沿小于50ns，脈沖半寬約為100－200ns，重復(fù)頻率1～20kHz可調(diào)，電壓3～15kV可調(diào)的高壓脈沖，施加到活性氧發(fā)生電極上，能產(chǎn)生大量的高能活性氧。整個(gè)裝置處于無(wú)火花放電的高效電暈放電下，效率高，且可根據(jù)處理氣體的濃度變化自動(dòng)調(diào)整輸出電壓和頻率以改善放電狀態(tài)。
文檔編號(hào)B01D53/76GK2612446SQ0322998
公開(kāi)日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2003年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月2日
發(fā)明者陳剛, 許太明, 曲獻(xiàn)偉 申請(qǐng)人:上海復(fù)潔環(huán)境科技工程有限公司