基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器，其技術(shù)特點是：包括機殼、瓷介質(zhì)棒、接地電極和陽電極，機殼兩端分別設有進氣端和出氣端，瓷介質(zhì)棒通過兩個安裝支架軸向安裝在機殼內(nèi)的中部，接地電極以螺旋方式繞裝在圓筒狀機殼的表面上，陽電極安裝在瓷介質(zhì)棒上，接地電極與陽電極連接到陡前沿納秒脈沖電源的輸出端上，該陡前沿納秒脈沖電源由高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路連接構(gòu)成。本實用新型其采用陡前沿納秒脈沖電源作為雙介質(zhì)低溫等離子反應器，實現(xiàn)了燃燒爐大氣污染物的協(xié)同與集成治理功能，可大幅降低燃煤環(huán)境污染治理成本，可廣泛應用于中小型燃煤鍋爐升級改造，符合國家的節(jié)能減排政策。
【專利說明】基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煙氣凈化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)和城市建設的發(fā)展和汽車數(shù)量的激增，大氣污染已經(jīng)成為日益嚴重的全球性問題，其來源主要為各種燃燒爐煙氣(特別是燃煤鍋爐煙氣)和機動車尾氣。燃燒產(chǎn)生的煙塵、S02、C02、N0x、汞等重金屬是我國大氣污染的主要特征。主要由SO2排放所致的硫酸型酸雨污染危害面積達國土面積30%以上，全國因此每年損失上千億元。目前SO2污染已成為制約我國經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，控制其污染勢在必行。我國中小型燃煤鍋爐(220t / h以下)因其數(shù)量多、范圍廣、治理難度大及投資限制等諸多因素成為控制SO2排放的老大難。另外由于多年來我國燃煤大氣污染物的治理的重點是煙塵、SO2，的控制，而針對氮、細微顆粒物、重金屬汞等污染物的控制還沒有全面展開，導致我國氮、汞等其他污染物排放量大幅增加，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重影響，針對我國嚴峻的大氣污染治理形勢。
[0003]目前，對中小型燃煤鍋爐污染治理通常采用單一污染物的控制策略，以除塵和二氧化硫治理為為主治理目標，包括燃燒前、燃燒中(爐內(nèi)脫硫)及燃燒后(FGD)脫硫3種方式，最常用和最有效的脫硫處理方式是燃燒后脫硫處理方式，即對鍋爐燃燒后產(chǎn)生的煙氣進處理，通過各種方式將煙氣中的SO2脫除，按脫硫過程中是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕狀態(tài)，煙氣脫硫又可分為濕法、半干法和干法3種工藝。上述簡易脫硫方法的共同特點是設備少、流程短、操作簡單、維護方便、投資少、運行費用低，一般除塵效70% — 90%，脫硫效率30%?85%，基本能夠滿足所使用地區(qū)的當?shù)嘏欧艠藴?。但由于系統(tǒng)不完整、出現(xiàn)了不少問題，諸如結(jié)垢、堵塞、煙氣帶水造成風機及煙道腐蝕、脫硫產(chǎn)物不處理直接排放造成二次污染等一系列問題。
[0004]等離子體作為物質(zhì)存在的第四態(tài)不僅已為人們所認識，而且等離子體技術(shù)已進入廣泛的實際應用領(lǐng)域，等離子煙氣處理技術(shù)是國際上公認的最具發(fā)展前景的煙氣處理技術(shù)。對應于不同的應用要求的等離子體參數(shù)不同，相應的等離子體發(fā)生技術(shù)也不同。產(chǎn)生低溫等離子體的方法很多常見的有電子束照射法和電暈放電法等，其存在的問題是:電子束方法需要昂貴的加速器、電子槍壽命短以及X射線屏蔽等問題，電暈放電方法屬于弱電離放電其處理能力低、極板易腐蝕，安裝環(huán)境要求高、使用壽命短的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設計合理、效率高、成本低且使用壽命長的基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器。
[0006]本實用新型解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器，包括機殼、瓷介質(zhì)棒、接地電極和陽電極，所述機殼的中部為圓筒狀且兩端分別設有進氣端和出氣端，所述瓷介質(zhì)棒通過兩個安裝支架軸向安裝在機殼內(nèi)的中部，所述的接地電極以螺旋方式繞裝在圓筒狀機殼的表面上，所述的陽電極安裝在瓷介質(zhì)棒上，接地電極與陽電極連接到陡前沿納秒脈沖電源的輸出端上，該陡前沿納秒脈沖電源由高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路連接構(gòu)成。
[0008]而且，所述機殼由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成；所述瓷介質(zhì)棒由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成。
[0009]而且，所述的交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容Cl構(gòu)成，高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感LI，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容Cl，隔交濾波電感LI和隔直耦合電容Cl的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同與接地電極相連接。
[0010]而且，所述的高壓交流電源包括依次連接的三相全控整流電路、三相全控逆變電路和諧振升壓電路。
[0011]而且，所述的高壓直流電源包括依次連接三相全控整流電路、三相全控逆變電路、諧振升壓電路和聞頻聞壓娃堆整流電路。
[0012]本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:
[0013]本實用新型設計合理，其采用陡前沿納秒脈沖電源作為雙介質(zhì)低溫等離子反應器，其通過螺旋式線接地極和直線陽電極產(chǎn)生螺旋形磁力線，具有電子密度高而均勻、約束磁場低、有超常的電離效率等特點，克服了電子束方法使用昂貴的加速器、短壽命的電子槍以及X射線屏蔽等問題，也克服了脈沖電暈方法處理能力低、極板易腐蝕、安裝環(huán)境要求高、使用壽命短的問題，實現(xiàn)了燃燒爐大氣污染物的協(xié)同與集成治理功能，可大幅降低燃煤環(huán)境污染治理成本?？蓮V泛應用于中小型燃煤鍋爐升級改造，符合國家的節(jié)能減排政策。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實用新型的陡前沿納秒脈沖電源的電路方框圖；
[0016]圖3為本實用新型的高壓交流電源的原理圖；
[0017]圖4是本實用新型的高壓直流電源的原理圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述。
[0019]一種基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器，如圖1所示，包括機殼2、瓷介質(zhì)棒6、接地電極3和陽電極4，所述機殼由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成，該機殼的中部為圓筒狀且兩端分別設有進氣端I和出氣端7，所述瓷介質(zhì)棒由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成，該瓷介質(zhì)棒通過兩個安裝支架5軸向安裝在機殼內(nèi)的中部，所述的接地電極以螺旋方式繞裝在圓筒狀機殼的表面上，所述的陽電極安裝在瓷介質(zhì)棒上，接地電極與陽電極連接至IJ陸前沿納秒脈沖電源的輸出端上。
[0020]如圖2所示，陡前沿納秒脈沖電源由高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路連接構(gòu)成，該交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容Cl構(gòu)成。高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感LI，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容Cl，隔交濾波電感LI和隔直耦合電容Cl的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與雙介質(zhì)低溫等離子反應器上的陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同連接到雙介質(zhì)低溫等離子反應器上的接地電極上。雙介質(zhì)低溫等離子反應器的等效模型為電阻R和電容C的并聯(lián)，隔直耦合電容Cl用于將所產(chǎn)生的交流高壓耦合至反應器兩端，同時隔除高壓直流電源對交流電源的影響。隔交濾波電感LI用作對高壓整流后的直流進行濾波，同時隔除交流電源對直流電源的影響；抗短路電感L2用于防止短路發(fā)生。
[0021]如圖3所示，高壓交流電源包括依次連接的三相全控整流電路、三相全控逆變電路和諧振升壓電路，高壓交流電源首先將380V的三相工頻交流電經(jīng)過三相全控整流電路，并通過由濾波電抗器L和支撐電容C組成的LC濾波電路變成可調(diào)的直流，然后，通過由兩個IPM組成的高頻變單相橋式逆變電路逆變成高頻交流，再通過高頻變壓器進行升壓，產(chǎn)生高頻高壓交流電源。該高壓交流電源電路采用串聯(lián)諧振升壓的工作方式，相對于直流利用變壓器進行升壓，可減小變壓器的匝比，降低變壓器的初級電流。當反應器放電出現(xiàn)短路時，變壓器的初級電流將會很大，很容易對開關(guān)管造成破壞，從而使電路的可靠性降低。為此，串聯(lián)諧振電感LS不僅能起到諧振作用，同時還能在負載短路時，起到限制初級短路電流大小的作用，從而提高了電路工作的可靠性。如圖4所示，高壓直流電源包括依次連接三相全控整流電路、三相全控逆變電路、諧振升壓電路和高頻高壓硅堆整流電路，直流電源與交流電源相比，在諧振升壓電路(高頻變壓器)的輸出端增加了高頻高壓硅堆整流電路，從而得到了高壓直流輸出。
[0022]陡前沿納秒脈沖電源通過交直流疊加電源取代交流電源，提高了放電密度，放電密度是電暈放電的1500倍，同時直流組分又是維持螺旋等離子體源(產(chǎn)生螺旋磁力線)的必要條件，從而保證了雙介質(zhì)低溫等離子反應器。
[0023]需要強調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器，其特征在于:包括機殼、瓷介質(zhì)棒、接地電極和陽電極，所述機殼的中部為圓筒狀且兩端分別設有進氣端和出氣端，所述瓷介質(zhì)棒通過兩個安裝支架軸向安裝在機殼內(nèi)的中部，所述的接地電極以螺旋方式繞裝在圓筒狀機殼的表面上，所述的陽電極安裝在瓷介質(zhì)棒上，接地電極與陽電極連接到陡前沿納秒脈沖電源的輸出端上，該陡前沿納秒脈沖電源由高壓交流電源、高壓直流電源和交直流耦合電路連接構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器，其特征在于:所述機殼由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成；所述瓷介質(zhì)棒由高純度氧化鋁瓷介質(zhì)制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器，其特征在于:所述的交直流耦合電路由隔交濾波電感L1、抗短路電感L2和隔直耦合電容Cl構(gòu)成，高壓交流電源的一端連接隔交濾波電感LI，高壓直流電源的一端連接隔直耦合電容Cl，隔交濾波電感LI和隔直耦合電容Cl的另一端共同連接到抗短路電感L2上，該抗短路電感L2的另一端與陽電極相連接，高壓交流電源、高壓直流電源的另一端共同與接地電極相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器，其特征在于:所述的高壓交流電源包括依次連接的三相全控整流電路、三相全控逆變電路和諧振升壓電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于陡前沿納秒脈沖電源的雙介質(zhì)低溫等離子反應器，其特征在于:所述的高壓直流電源包括依次連接三相全控整流電路、三相全控逆變電路、諧振升壓電路和高頻高壓硅堆整流電路。
【文檔編號】B01D53/32GK203507790SQ201320655946
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】高志遠, 高強 申請人:天津市英格環(huán)?？萍加邢薰?br>