低溫等離子體介紹

低溫等離子體介紹第1頁(yè)/共63頁(yè)一.等離子體原理及簡(jiǎn)介第2頁(yè)/共63頁(yè)1-1何為等離子體等離子體是繼固、液、氣三態(tài)后被列為物質(zhì)的第四態(tài)。由正離子、負(fù)離子、電子和中性粒子組成。在這個(gè)體系中因其總的正、負(fù)電荷數(shù)相等，故稱為等離子體。第3頁(yè)/共63頁(yè)按粒子溫度劃分1-2

等離子體分類平衡態(tài)等離子體非平衡態(tài)等離子體電子溫度和離子溫度相等時(shí)，等離子體在宏觀上處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，因體系溫度可達(dá)到上萬(wàn)度，故又稱之為高溫等離子體。恒星等離子體和熱核聚變反應(yīng)中的等離子體均屬于這一類型電子溫度>>離子溫度，電子溫度可達(dá)上萬(wàn)度，而離子和中性粒子的溫度卻可低至室溫，因此，整個(gè)體系的表觀溫度還是很低，故又稱為低溫等離子體。一般氣體放電產(chǎn)生的等離子體屬于這一類型第4頁(yè)/共63頁(yè)

氣體放電1-3低溫等離子體產(chǎn)生方法電暈放電介質(zhì)阻擋放電直流輝光放電脈沖輝光放電電容耦合射頻常壓輝光放電磁控管放電微波誘導(dǎo)放電第5頁(yè)/共63頁(yè)1-4介質(zhì)阻擋放電示意圖：介質(zhì)阻擋放電的電極結(jié)構(gòu)

具有電子密度高和常壓下進(jìn)行的特點(diǎn)；電荷的傳遞和能量分散有限，大部分的能量被應(yīng)用于激發(fā)原子和分子，產(chǎn)生自由基等活性粒子；雙介質(zhì)層的阻擋放電不直接與放電氣體發(fā)生接觸,避免了電極腐蝕。

利用介質(zhì)阻擋放電去除環(huán)境中的難降解物質(zhì)成為可能

第6頁(yè)/共63頁(yè)1-5

等離子體去除污染物的基本原理能量傳遞過(guò)程：電場(chǎng)＋電子→高能電子高能電子＋污染物→受激原子受激分子自由基活性基團(tuán)活性基團(tuán)＋氧氣→生成物＋熱活性基團(tuán)＋活性基團(tuán)→生成物＋熱第7頁(yè)/共63頁(yè)反應(yīng)體系可產(chǎn)生活性粒子，如氧原子、OH自由基、HO2自由基等：

第8頁(yè)/共63頁(yè)以H2S為例說(shuō)明：途徑一：H2S直接分解第9頁(yè)/共63頁(yè)以H2S為例說(shuō)明：途徑二：產(chǎn)生O原子和臭氧

H2S+O3→H2O+SO2

O2+e→2O

O+O2→O3

進(jìn)而H2S被O原子和臭氧氧化分解。

H2S+O→H2O+S

第10頁(yè)/共63頁(yè)以H2S為例說(shuō)明：途徑三：產(chǎn)生OH自由基H2O+e→OH+HH2O+O→2OH

H+O2→OH+O

進(jìn)而H2S被OH自由基氧化分解。

H2S+OH→（HO·H2S）→H2O+SHSH+O2→SO+OH第11頁(yè)/共63頁(yè)以苯乙烯為例說(shuō)明：苯乙烯在高能電子的攻擊下，可發(fā)生如下反應(yīng)：

第12頁(yè)/共63頁(yè)OH?、H?、HO2?和氧原子能繼續(xù)與生成的苯基和乙烯基等基團(tuán)繼續(xù)作用，使其氧化成為CO、CO2和H2O。反應(yīng)過(guò)程如下：

第13頁(yè)/共63頁(yè)酚在等離子體中受到O·、OH·等自由基的進(jìn)一步碰撞，發(fā)生開(kāi)環(huán)解離，最終氧化成CO、CO2和H2O：

第14頁(yè)/共63頁(yè)二.技術(shù)開(kāi)發(fā)歷程第15頁(yè)/共63頁(yè)復(fù)旦開(kāi)發(fā)該技術(shù)歷程

自1994年開(kāi)始研發(fā)，至今已有21名博士、32名碩士參與開(kāi)發(fā)。

歷經(jīng)三代產(chǎn)品升級(jí)該技術(shù)已從第一、二代產(chǎn)品，進(jìn)入第三代產(chǎn)品應(yīng)用階段。

已出版印刷相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)100余篇,申請(qǐng)專利10余項(xiàng).

第16頁(yè)/共63頁(yè)

國(guó)家自然基金項(xiàng)目（No.29577271）國(guó)家自然基金項(xiàng)目（No.29477265）國(guó)家自然基金項(xiàng)目（No.29607001）國(guó)家自然基金項(xiàng)目（No.20177004）上海市科技攻關(guān)項(xiàng)目（No.上海市科委98－016）上海市專項(xiàng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目（No.上海市科委972312020）上海市自然基金項(xiàng)目（No.07ZR14004）科技部科技創(chuàng)新項(xiàng)目（No.06C26213100973)

上海市科技創(chuàng)新項(xiàng)目（No.99C281271)

已承擔(dān)國(guó)家級(jí)課題4項(xiàng)，省部級(jí)課題3項(xiàng),國(guó)家科技部創(chuàng)新項(xiàng)目1項(xiàng)，上海市創(chuàng)新項(xiàng)目1項(xiàng)第17頁(yè)/共63頁(yè)氯氟烴類物質(zhì)：CF2ClBr、CF3Br、CF3Cl、氯丁二烯等。含氮化合物：甲胺、二甲胺、DMF等。含硫化合物：H2S、CS2、二甲二硫、硫醇、硫醚等。苯系物：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等。

VOCs類廢氣:烴、芳烴、脂、酯、醇、醛、酮、醚等。其他惡臭氣體。

對(duì)多種類型廢氣進(jìn)行了降解處理

第18頁(yè)/共63頁(yè)與復(fù)旦大學(xué)共同成立“復(fù)旦-派力迪污染控制工程研究中心”第19頁(yè)/共63頁(yè)中心主要組成人員結(jié)構(gòu)：教授3名，副教授5名，講師1名，高工3名，工程師6名，多具有研究生學(xué)歷，另有中心輔助人員20余名.第20頁(yè)/共63頁(yè)三.相關(guān)科研成果第21頁(yè)/共63頁(yè)等離子體技術(shù)處理惡臭項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)：第22頁(yè)/共63頁(yè)介質(zhì)阻擋放電處理工業(yè)廢氣專利介質(zhì)阻擋放電處理硫化氫和二硫化碳技術(shù)證書(shū)第23頁(yè)/共63頁(yè)以介質(zhì)阻擋放電為核心技術(shù)的臭氧發(fā)生器專利低溫等離子體工業(yè)廢氣治理裝置獲獎(jiǎng)證書(shū)第24頁(yè)/共63頁(yè)等離子體放電管專利等離子體工業(yè)廢氣處理技術(shù)優(yōu)秀發(fā)明獎(jiǎng)杯第25頁(yè)/共63頁(yè)低溫等離子體惡臭廢氣治理專利證書(shū)第26頁(yè)/共63頁(yè)低溫等離子體惡臭廢氣治理專利證書(shū)第27頁(yè)/共63頁(yè)正在受理的低溫等離子體廢氣治理專利授權(quán)的等離子體有關(guān)專利第28頁(yè)/共63頁(yè)第29頁(yè)/共63頁(yè)成果證書(shū)第30頁(yè)/共63頁(yè)四.社會(huì)關(guān)注第31頁(yè)/共63頁(yè)在工博會(huì)的高新技術(shù)推廣會(huì)上，進(jìn)行技術(shù)展示高新技術(shù)推廣會(huì)上，復(fù)旦侯惠奇教授陪同上海市前市長(zhǎng)徐匡迪參觀第32頁(yè)/共63頁(yè)復(fù)旦大學(xué)環(huán)科所第一代低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置現(xiàn)場(chǎng)鑒定會(huì)。圖中前上海市副市長(zhǎng)蔣以任親臨現(xiàn)場(chǎng)第33頁(yè)/共63頁(yè)淄博市委書(shū)記劉慧晏給與該技術(shù)極大關(guān)注

第34頁(yè)/共63頁(yè)淄博市周清利市長(zhǎng)視察第35頁(yè)/共63頁(yè)淄博市環(huán)保局李洋局長(zhǎng)視察中心示范項(xiàng)目第36頁(yè)/共63頁(yè)復(fù)旦-派力迪在等離子體領(lǐng)域：1、國(guó)內(nèi)外唯一實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，技術(shù)領(lǐng)先近十年，備受關(guān)注。2、韓國(guó)、英國(guó)、臺(tái)灣意向引進(jìn)。第37頁(yè)/共63頁(yè)五.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及中試設(shè)備第38頁(yè)/共63頁(yè)試驗(yàn)車間和實(shí)驗(yàn)室第39頁(yè)/共63頁(yè)人員培訓(xùn)和技術(shù)研討

每月開(kāi)展至少一次，并不定期進(jìn)行技術(shù)交流。

第40頁(yè)/共63頁(yè)第二代介質(zhì)阻擋放電工業(yè)廢氣處理裝置：第41頁(yè)/共63頁(yè)第三代低溫等離子體工業(yè)廢氣處理裝置

第42頁(yè)/共63頁(yè)等離子體放電管工作狀況圖：第43頁(yè)/共63頁(yè)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)第三代產(chǎn)品試驗(yàn)裝置第44頁(yè)/共63頁(yè)中石化齊魯分公司腈綸廠試驗(yàn)裝置

第45頁(yè)/共63頁(yè)組合式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)第46頁(yè)/共63頁(yè)移動(dòng)式一體化試驗(yàn)平臺(tái)

設(shè)計(jì)試驗(yàn)車1輛，組合式試驗(yàn)設(shè)備2臺(tái)，建設(shè)實(shí)驗(yàn)室200m2，試驗(yàn)車間1000m2。

移動(dòng)試驗(yàn)車第47頁(yè)/共63頁(yè)六.工程應(yīng)用及樣板工程第48頁(yè)/共63頁(yè)等離子體廢氣處理裝置圖6-1第二代等離子體應(yīng)用于上海化纖(集團(tuán))有限公司H2S、CS2廢氣處理第49頁(yè)/共63頁(yè)第50頁(yè)/共63頁(yè)②齊魯石化腈綸廠惡臭氣體等離子體處理裝置主要指標(biāo)：1．處理量：20000Nm3/h2．流速：11m/s3．電耗：2.5W/Nm34．惡臭去除率>95％5．污染物分解時(shí)間：小于

0.01秒6-2第三代等離子體應(yīng)用于齊魯石化腈綸廠有機(jī)胺廢氣處理第51頁(yè)/共63頁(yè)第52頁(yè)/共63頁(yè)①新華制藥異味氣體等離子體處理裝置6-3第三代等離子體應(yīng)用于山東新華制藥股份有限公司酯類廢氣處理第53頁(yè)/共63頁(yè)第54頁(yè)/共63頁(yè)6-4正在應(yīng)用和即將應(yīng)用的工程案例煙臺(tái)恒邦化工助劑有限公司黃藥生產(chǎn)--異丙(丁、戊)醇和CS2廢氣處理

Q=6000M3/h,廢氣濃度15000mg/L吉林石化化肥廠污水站—醇、醛、胺類廢氣處理

Q=2000M3/h,廢氣濃度500mg/L三、寧夏大地豐之源生物藥業(yè)有限公司--生物發(fā)酵廢氣處理

Q=20000M3/h,廢氣濃度800mg/L四.山東太陽(yáng)紙業(yè)有限公司—污水處理站廢氣處理

Q=15000M3/h,廢氣濃度500mg/L第55頁(yè)/共63頁(yè)七.技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)第56頁(yè)/共63頁(yè)技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)低溫等離子體技術(shù)對(duì)污染物的降解無(wú)選擇性，幾乎對(duì)所有的異味污染物質(zhì)都有降解作用。不產(chǎn)生二次污染。高度智能化控制，遠(yuǎn)程控制，操控方便；不受時(shí)間限制，即用即開(kāi)，即關(guān)即停。能耗低，單位能耗3-5W/Nm3。反應(yīng)時(shí)間很短，在0.01-0.1秒內(nèi)完成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小；處理能力2000-5000m3/h設(shè)備占地30m2。電極不與廢氣接觸，避免電極腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。第57頁(yè)/共63頁(yè)八.低溫等離子體

安全防范技術(shù)措施第58頁(yè)/共63頁(yè)一.整機(jī)安全：Q/SPLD001-2009(370300Z001-2009)淄博市技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)《低溫等離子體企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》。二.低溫等離子體氣體處理工程在危險(xiǎn)場(chǎng)所使用防爆型設(shè)備的選用:

1.檢測(cè)儀表：本安型ia等級(jí).2.可燃性氣體檢測(cè)儀：本安型ia等級(jí)加隔爆型.3.控制柜：隔爆型.4.輔助用電設(shè)備：（風(fēng)機(jī)，水泵，電磁閥）防爆風(fēng)機(jī)，防爆水泵，防爆電磁閥.第59頁(yè)/共63頁(yè)5.低溫等離子體主機(jī)：

1)低溫等離子體主機(jī)防爆方案及安全防護(hù)措施:低溫等離子體分立控制器：本安型（ia）(注：工作電流被限制在100毫安)2)等離子發(fā)生體運(yùn)行安全保護(hù)：

a.增加引風(fēng)管線長(zhǎng)度，使等離子發(fā)生體工作環(huán)境危險(xiǎn)級(jí)別降低。

b.環(huán)境可燃性氣體檢測(cè)儀對(duì)其進(jìn)行連鎖保護(hù)。（環(huán)境可燃性氣體檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低溫等離子體周圍可燃性氣體含量，當(dāng)環(huán)境可燃性氣體含量達(dá)到爆炸下限（LEL）的25%時(shí)，主機(jī)自控系統(tǒng)發(fā)出指令，及時(shí)切斷主機(jī)電源進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，待操作人員確認(rèn)后方可開(kāi)機(jī)。第60頁(yè)/共63頁(yè)c.通過(guò)嚴(yán)格的配風(fēng)比控制系統(tǒng)確保進(jìn)入等離子發(fā)生體的混合氣體濃度低于爆炸下限（LEL）的50%。

d.當(dāng)可燃性氣體含量達(dá)到爆炸下限（LEL）的50%時(shí)，主機(jī)自控系統(tǒng)發(fā)出指令，及時(shí)切斷主機(jī)電源進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，待操作人員確認(rèn)后方可開(kāi)機(jī)。

e.兩級(jí)阻火器的使用確保等離子體假設(shè)出現(xiàn)事故狀態(tài)下，將等離子體設(shè)備本身與工藝管線內(nèi)的可燃性氣體徹底隔開(kāi)，破壞爆炸產(chǎn)生的條件，不會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成損壞。

f.等離子發(fā)生體特殊的選材，確保事故狀態(tài)下壓力及時(shí)釋放，不會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成損壞。

g.DBD主機(jī)防爆機(jī)箱為正