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联合等离子体废气处理设备CPP技术

1、产品概述
CPP联合等离子体工业废气处理技术是我司联合复旦大学开发,采用双介质阻挡放电产生等离子体,利用产生的高能电子、自由基等活性粒子去激活、电离、裂解工业废气中的各组分,使之发生分解、氧化等一系列复杂的化学反应,多级净化,消除各种VOCs污染物。


2、工作原理

CPP双介质阻挡放电等离子体降解气态污染物的机理为:产生高能电子,羟基,臭氧及氧原子;高能电子轰击污染分子;自由氧、羟基、自由基氧化污染物分子;活性基团及分子碎片反应。具体过程如下:
① 产生高能电子,羟基,臭氧及氧原子

在外加电场的作用下,气体被击穿,产生高能电子e,空气中的H2O和O2等在高能电子的作用下可产生活性极强的活性粒子或自由基·O、·OH、O3:

② 高能电子轰击污染分子
高能电子通过碰撞将能量转移到污染物的分子或原子中,而获得能量的分子或原子即被激发,同时部分分子会被电离为活性基团。
③ 自由氧、羟基、自由基氧化污染物分子

在各类强氧化自由基的作用下,呈游离状态的有机物被逐步氧化,分解成小分子、低害或无害的物质,如CO2、H2O等。其中·OH(羟基自由基)是最具活性的氧化剂之一,氧化能力明显高于普通氧化剂,与废气反应,矿化程度更高。

④ 活性基团及分子碎片反应

活性粒子·O、·OH、O3可直接降解气态污染物,也可与空气、水蒸气和其他分子作用产生新的自由基和激发态物质,从而将有机物进一步降解为CO、CO2、H2O、低分子酸、酸等。


3、产品结构

介质阻挡放电是一种获得高气压下低温等离子体的放电方法,它是将一块或者多块绝缘介质插入两个金属电极之间的气隙中以实现阻挡放电通道的作用。可以在0.001~10×105Pa的气压下进行,具有辉光放电的大空间均匀放电和电晕放电的高气压运行的特点。整个放电是由许多在空间和时间上随机分布的微放电构成,这些微放电的持续时间很短,一般在10ns量级。介质层对此类放电主要作用:限制微放电中带电粒子的运动,使微放电成为一个个短促的脉冲;让微放电均匀稳定地分布在整个面状电极之间,防止火花放电。因此,双介质阻挡放电具有放电温度低,不容易点燃易燃易爆的气体的特点。另外介质阻挡放电由于电极不直接与放电气体发生接触,从而避免了电极的腐蚀问题。


4、工艺特点
① 产生电子能量高、等离子体密度大,达到传统等离子技术(电晕放电)的1500倍。
② 反应速度快。气体通过反应区的速度达8-20米/秒,即达到很好的处理效果;反应时间短,在0.01~0.1秒内完成,其他技术气体通过反应区的速度0.01米/秒都很难达到CPP的处理效果。
③ 气体通过部分采用石英、不锈钢等防腐蚀材料,电极与废气不直接接触,彻底解决了电晕放电设备腐蚀问题;电晕放电技术是气体与电极直接接触,电极在3个月或1年内会造成严重腐蚀,即使通过的气体没有腐蚀性,自身所产生的臭氧也会把电极造成腐蚀。
④ 通过高能电子对污染物的直接击穿和直接轰击,使分子链断裂,彻底分解有机物,并非污染物的转移,无二次气态污染;
⑤ 高度智能化控制,远程控制,操控方便;不受时间限制,即用即开,即关即停节约能源。
⑥ 能耗低,结构简单、占地面积小。

⑦ 安全性更高:采用介质阻挡放电,废气不直接接触电极,在紧急状况下石英管碎裂可有效释放能量,安全性更高。


5、安全性问题
1)CPP等离子气体采用双介质结构,放电极被介质层隔离开来,与废气不接触,不存在电极老化腐蚀问题,可长期稳定运行。
2)CPP等离子体反应管具有泄爆泄压功能。装置采用一个电源对应一个反应管的“一对一”的小反应器工作模式,反应管是由石英玻璃管制作,当遇到突然爆燃的压力膨胀(比如突然的废气浓度过高引起爆燃),反应管本身会崩裂泄压,最终使设备可能存在的爆炸性危险消除。
3)反应管密闭在CPP装置内,不裸露在外界环境中,即使发生以上爆燃事故,破损的反应管也不会影响外界环境。
4)CPP装备有烟雾/光声传感器,一旦管道或设备内部产生烟雾或火光,电源开关立即联锁停机,同时设备内的喷淋系统自动启动(该喷淋系统也作为反应管的日常冲洗系统),在第一时间将危险的火苗浇灭。
5)CPP等离子体装置进口设有阻火器,同时在进CPP设备的风管上配置单向阀,一旦有爆燃事故发生,将危险限值在CPP设备单元内,避免影响其他工艺单元或车间生产。
6)CPP等离子体设备定期自动冲洗。VOC成分在分解过程会聚合成大分子焦状物沉积在反应管内壁及管道内,若不加以及时清洗,容易形成安全隐患,积累到一定程度,可能存在燃烧的可能性。
7)CPP设备间内配有环境可燃气体检测仪,与CPP设备联动。若环境中的可燃气体浓度达到爆炸下限的1%,即联动停车提前预防可能的危险,使设备能保证在安全可靠的环境中使用。
8)CPP等离子体设备已在安全防火防爆等级要求高的石油化工企业及制药企业均有大量工程应用。

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