專利名稱：：一種用于汽車尾氣治理的電暈放電等離子體反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是利用電暈放電等離子體系統(tǒng)，去除汽車尾氣中碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(N0x)、一氧化碳(C0)、顆粒物等污染物的一種裝置。
背景技術(shù)：
：汽車通常使用傳統(tǒng)的碳氫化合物燃料，尾氣成分非常復(fù)雜，其中含有對環(huán)境污染較大的氮氧化合物(N0x)、碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)等氣態(tài)污染物及可吸入顆粒物。因此燃用汽油和柴油的汽車排出的尾氣不僅污染環(huán)境，也會對人體造成嚴重危害，已經(jīng)引起廣泛關(guān)注和重視。目前控制汽車尾氣排放的技術(shù)主要有前處理技術(shù)、機內(nèi)凈化技術(shù)及機外凈化技術(shù)等。前處理技術(shù)主要包括提高燃油品質(zhì)、使用乳化油、采用代用燃料等方法；機內(nèi)凈化技術(shù)是通過發(fā)動機本身的改變或增加某些附件改善可燃混合氣的燃燒狀況，抑制有害氣體的產(chǎn)生，使排氣中的有害氣體成分減少。以上兩種方法可以在一定程度上減少發(fā)動機污染物的生成，但不能從根本上消除有害物質(zhì)。而且隨著汽車低排放要求的不斷嚴格，改善內(nèi)燃機工作過程的難度越來越大，能兼顧動力性、經(jīng)濟性和排放性的內(nèi)燃機將越來越復(fù)雜，成本急劇上升。機外凈化技術(shù)中三效催化技術(shù)雖已經(jīng)相當成熟，但存在催化劑失活、催化凈化器增加汽車的排風(fēng)阻力使有效功率下降、通常要使用資源緊缺的貴金屬且貴金屬尾氣凈化器可能對環(huán)境造成二次污染等缺點；光催化降解技術(shù)還存在量子效率低、反應(yīng)速率慢等缺點，在經(jīng)濟上也難以和常規(guī)環(huán)保技術(shù)競爭，同時不能凈化尾氣中的細微顆粒物。非平衡等離子體技術(shù)具有凈化效率高、處理效果好、能同時處理多種污染物以及無二次污染等優(yōu)點，在凈化汽車尾氣這一領(lǐng)域具有潛力。目前采用非平衡等離子體技術(shù)處理汽車尾氣，多數(shù)采用含有放電極和接地極的介質(zhì)阻擋放電或電暈放電反應(yīng)器進行凈化處理，有的與催化劑相結(jié)合，均能取得良好的污染物去除效果。專利后置式汽車尾氣凈化器(CN1315614)是由內(nèi)、中、外層電極和介質(zhì)圈等組成，電場中的低溫等離子體和催化劑協(xié)同作用可提高尾氣凈化率；專利用于尾氣凈化的整體式低溫等離子體催化反應(yīng)器(CN1648425)是一種包括殼體、蜂窩載體催化劑、低溫等離子體發(fā)生裝置等結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，其等離子體發(fā)生裝置主要由脈沖發(fā)生器和放電組件組成；專利線-板式脈沖放電等離子體發(fā)生裝置(CN2613966)，其放電電極由多根放電線的框架組成，放電電極和接地電極構(gòu)成一個放電通道，利用該等離子體發(fā)生裝置處理有害氣態(tài)污染物，可以提高氣態(tài)污染物的去除率。目前用于汽車尾氣處理的反應(yīng)器，其電極結(jié)構(gòu)多為同軸圓柱型、線筒式或線板式等。這些反應(yīng)器還存在等離子體空間分布不均勻，能量利用率不高，需要催化劑的協(xié)同作用等問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種高效的汽車尾氣處理方法及針-孔結(jié)構(gòu)等離子體反應(yīng)裝置，該裝置內(nèi)的等離子體分布均勻，能量利用率高，可有效去除實際汽車尾氣中的碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)、顆粒物等污染物。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種用于汽車尾氣治理的電暈放電等離子體反應(yīng)器，其外觀是圓柱形，由絕緣外殼和多組串聯(lián)的電極組成。每一組電極布置均采用針-孔結(jié)構(gòu)，多針電極為放電極，由圓形多針電極板和不銹鋼針組成；圓形多孔電極為接地極。該反應(yīng)器組裝時，針與孔的中心相對，針孔間距為17-21mm;針直徑小于0.8mm，均布于圓形多針電極板上；孔直徑為5-7mm,均布于圓形多孔電極的極板上。當給反應(yīng)器施加一定高電壓時，反應(yīng)器產(chǎn)生電暈放電。放電區(qū)的高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有很強氧化性能的自由基等活性物種可與尾氣中的污染物質(zhì)發(fā)生作用，使其得以去除。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明采用多組針-孔電極，能在放電區(qū)產(chǎn)生更多的高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有很強氧化性能的自由基等活性物種，活性物種分布更均勻，能有效處理含多種有害組分的實際汽車尾氣。同時，反應(yīng)器體積小，結(jié)構(gòu)參數(shù)易改變，適用范圍廣。圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圓形多孔電極結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)為進氣口；2為圓形多針電極板；3為針；4為圓形多孔電極；5為絕緣外殼；6為出氣口；7為孔。具體實施方式實施例1如圖1所示，等離子體反應(yīng)器由絕緣外殼5和三組串聯(lián)的電極組成。每一組電極布置均采用針-孔結(jié)構(gòu)，多針電極為放電極，由圓形多針電極板2和不銹鋼針3組成；圓形多孔電極4為接地極。其中，圓形多針電極板2直徑為70mm,19根長度為8mm的不銹鋼針3均布其上，針直徑為0.8mm;圓形多孔電極4的極板直徑為70mm,19個直徑為6mm的孔7均布其上。組裝時，針3均與孔7的中心相對，針孔間距為21mm。實際汽車尾氣是型號為HONDAEC2500L的汽油發(fā)動機正常定速運行的條件下產(chǎn)生。工作時，通過進氣口l將汽車尾氣通入反應(yīng)器，同時給反應(yīng)器施加一定的高電壓，使之產(chǎn)生電暈放電。當工作氣體流經(jīng)放電區(qū)時，其中的NOx、HC、CO、顆粒物等污染物就可與放電區(qū)的高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有很強氧化性能的自由基等活性物種發(fā)生作用，從而使其得以去除，處理后的氣體經(jīng)出氣口6排出。第一次實驗條件為放電電壓20kV，放電頻率為40kHz，工作氣體流量為0.15m3/h;第二次實驗條件為放電電壓18kV,放電頻率為40kHz，工作氣體流量為0.1m3/h。實驗結(jié)果如表1所示。實施例2如圖1所示，等離子體反應(yīng)器由絕緣外殼5和三組串聯(lián)的電極組成。每一組電極布置均采用針-孔結(jié)構(gòu)，多針電極為放電極，由圓形多針電極板2和不銹鋼針3組成；圓形多孔電極4為接地極。其中，圓形多針電極板2直徑為70mm，19根長度為8mm的不銹鋼針3均布其上，針直徑為0.6mm;圓形多孔電極4的極板直徑為70mm,19個直徑為5mm的孔7均布其上。組裝時，針3均與孔7的中心相對，針孔間距為17mm。實際汽車尾氣是型號為HONDAEC2500L的汽油發(fā)動機正常定速運行的條件下產(chǎn)生。工作時，通過進氣口1將汽車尾氣通入反應(yīng)器，同時給反應(yīng)器施加一定的高電壓，使之產(chǎn)生電暈放電。當工作氣體流經(jīng)放電區(qū)時，其中的NOx、HC、CO、顆粒物等污染物就可與放電區(qū)的高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有很強氧化性能的自由基等活性物種發(fā)生作用，從而使其得以去除，處理后的氣體經(jīng)出氣口6排出。第一次實驗條件為放電電壓20kV，放電頻率為40kHz,工作氣體流量為0.15m3/h;第二次實驗條件為放電電壓18kV，放電頻率為40kHz，工作氣體流量為0.1m3/h。實驗結(jié)果如表1所示。實施例3采用由絕緣外殼和兩組串聯(lián)的電極組成的等離子體反應(yīng)器處理汽車尾氣，其他實驗條件同實施例1。實驗結(jié)果如表1所示。對比例采用傳統(tǒng)的線筒式等離子體反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)徑為70mm,反應(yīng)區(qū)長度同實施例1。實際汽車尾氣是型號為HONDAEC2500L的汽油發(fā)動機正常定速運行的條件下產(chǎn)生。工作時，通過進氣口將汽車尾氣通入反應(yīng)器，同時給反應(yīng)器施加一定的高電壓，使之產(chǎn)生電暈放電，處理后的氣體經(jīng)出氣口排出。第一次實驗條件為放電電壓20kV，放電頻率為40kHz，工作氣體流量為0.15m3/h;第二次實驗條件為放電電壓18kV，放電頻率為40kHz，工作氣體流量為0.1m3/11。實驗結(jié)果如表l所示。表1不同條件下的實驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由以上比較可以看出，本發(fā)明對汽油發(fā)動機尾氣中污染物的去除率比傳統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器高，且去除效果好。權(quán)利要求1.一種用于汽車尾氣治理的電暈放電等離子體反應(yīng)器，由絕緣外殼和多組串聯(lián)的電極組成，其特征是圓柱形反應(yīng)器每一組電極布置均采用針-孔結(jié)構(gòu)，多針電極為放電極，圓形多孔電極為接地極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈放電等離子體反應(yīng)器，其特征是多針電極由圓形多針電極板(2)和針(3)組成，針直徑小于0.8mm，均布于圓形多針電極板上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈放電等離子體反應(yīng)器，其特征是圓形多孔電極(4)的孔(7)直徑為5-7mm，均布于圓形多孔電極的極板上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈放電等離子體反應(yīng)器，其特征是組裝時，針(3)與孔(7)的中心相對，針孔間距為17-21mm。全文摘要一種用于汽車尾氣治理的電暈放電等離子體反應(yīng)器。本發(fā)明是利用電暈放電等離子體系統(tǒng)，去除汽車尾氣中碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)、顆粒物等污染物的一種裝置。由絕緣外殼和多組串聯(lián)的電極組成，其特征是圓柱形反應(yīng)器每一組電極布置均采用針-孔結(jié)構(gòu)，多針電極為放電極，圓形多孔電極為接地極；組裝時，針與孔的中心相對。本發(fā)明對實際汽車尾氣中NOx、HC、CO、顆粒物等污染物的凈化效率高，反應(yīng)器體積小，結(jié)構(gòu)參數(shù)易改變，適用范圍廣。文檔編號F01N3/08GK101229484SQ200710134539公開日2008年7月30日申請日期2007年10月29日優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日發(fā)明者儲金宇,吳春篤,波張,趙如金,陳志剛申請人:江蘇大學(xué)