专利名称：活性氧高压窄脉冲发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环保技术领域，具体涉及一种利用逆变技术产生活性氧离子的装置，产生的高能活性氧离子能有效处理有机废气和恶臭气体。
技术背景随着工业的发展，有机废气的排放量迅速增加，其治理问题日益为人们所重视。有机废气种类多，往往组成复杂、浓度呈无规律的变化，这就给治理带来了难度。目前国内外采用的处理方法中，催化燃烧法因其净化效率高，工艺简单，是应用最广的一种，也有不少国产装置。但其主要问题是能耗大，尤其是废气浓度低时热回收量少能耗更大；另外浓度变化大时适应性不佳等亦限制了其应用。因而，工程实际使用率并不高。吸附法可回收溶剂，但缺点是吸附剂的容量有限且设备庞大，吸附剂再生及溶剂回收等后处理工程复杂。其它的治理方法还有冷凝法、吸收法等。这些方法一般均需要较多的设备、较大的能耗及较高的运行费用，有些会造成二次污染，同时，由于恶臭污染源多为局部的无组织排放源，很多时候是短时间、突发性的，难于捕捉和收集，也给治理带来困难。
因此，经济、高效的治理低浓度有机废气和恶臭气体，除改进传统技术外，尚需开发新的技术。活性氧是利用高压静电的特殊脉冲放电方式(活性氧发射管每秒钟发射上千亿个高能离子)，产生高密度的高能活性氧(介于氧分子和臭氧之间的一种过渡态氧)迅速与有机分子碰撞，激活有机分子，并直接将其破坏；或者高能活性氧激活空气中的氧分子产生二次活性氧，与有机分子发生一系列链式反应，并利用自身反应产生的能量维系氧化反应，而进一步氧化有机物质，生成二氧化碳和水以及其他小分子。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种高效率、低能耗、性能稳定的高压窄脉冲发生装置，以便提供废气和恶臭处理用所需的足够的活性氧离子。
本实用新型提出的活性氧高压窄频脉冲发生装置，由控制电路、高压脉冲发生电路和放电电极(活性氧发射管)、经电路连接构成。其中，高频脉冲发生电路采用逆变技术，控制电路采用自适应控制，逆变产生的高压窄脉冲施加到活性氧发射管上，产生大量高能活性氧离子，与有机废气或恶臭混合，达到净化处理的目的。
本实用新型中，控制电路由微处理器及智能传感电路组成，高压脉冲发生电路采用场控器件作为大功率AC-AC变换器的开关器件，结合脉冲宽带技术(PWM)变频供电。采用软开关技术，以降低反向恢复特征的要求，并设计了脉冲变压器以降低因损耗而产生的热效应，最后的输出窄脉冲，施加到活性氧发生电极上。整个装置可以产生高浓度的活性氧离子。其电路原理见附图1所示、本实用新型中，脉冲发生电器路由放大器U10、转换器U11和U12、大功率管V1和V2、高频脉冲变压器T1经电路连接构成。脉冲发生电路的输出端连接放电电极。发生电路由能量驱动单元产生脉冲信号，通过U10放大后变换为双路相差180°的驱动信号，驱动大功率管V1和V2，形成窄脉冲，再经过脉冲升压变压器T1产生3～15KV的高压脉冲，脉冲前沿小于20-50ns，脉冲半宽为100-200ns。其电路见图3所示。
本实用新型中，控制电路由微处理器U1、信号源JIN、信号处理与整形电路U7U8U9、延时调节电路U4、脉冲功率放大电路U3、电压控制和隔离电路U2，以及功能控制电路U5和显示电路U6等经电路连接组成，见图2所示。整个电路采用移相式控制方式，同时设计了自适应控制电路，能够根据处理气体的浓度进行自动调节电气参数。具有以下功能手动/自动功能，占空比，有害气体浓度显示功能，串口联机功能，超限极警功能，4路高能脉冲发生器电路，12位A/D采样。
本实用新型的特点在于利用谐振技术与开关技术有机结合，可以实现在电压过零关断的同时有效的减小开关的损耗，从而增加转换效率，提高活性氧离子的产生量。
本实用新型的活性氧发生电极采用内外电极的方式，如图4所示，由内外金属电极和电介质构成，内电极为带孔金属薄板制成的圆筒，外电极为金属板网，内外电极间固定一根一端封闭的电介质，并且内外电极和电介质紧密结合。内外电极长度为100～700mm，外电极厚度为0.1～0.5mm，内电极厚度为0.1～0.3mm，内外电极外径为10～50mm，电介质外径为10～50mm。内外电极和电介质均固定在绝缘座底上，通过导电簧片与脉冲电源的输出端相接。
本实用新型具有以下优点1、产生量高活性氧离子数是同等工频活性氧发生装置所产生的2～5倍。
2、能耗低是同等处理效率的传统设备能耗的约1/20-1/30。
3、处理效率高有机污染物去除率较工频处理装置提高20％～50％。
4、自控性能高采用自适应控制，由传感器取样的信号与基准值进行比对，根据不同浓度自动调整活性氧发生量，优化有机废气净化处理效果。
因此本实用新型装置满足处理有机废气和恶臭的工业实用化要求，具有广泛的应用前景。
图1为活性氧高压窄脉冲发生装置原理图；图2为活性氧高压窄脉冲发生装置控制电路图；图3为活性氧高压窄脉冲发生装置脉冲发生电路图；图4为活性氧高压窄脉冲发生装置发射管结构图；图中标号1为外电极，2为内电极，3为电解质，4为底座，5为导电柱。
具体实施方式
根据附图所示，活性氧高压窄脉冲发生装置，外形的长度为300mm，宽度为250mm，高度为200mm。脉冲发生电路如图3所示，放大器U10采用40106芯片，转换器U11和U12采用4N33芯片。放电电极长度为500mm，外电及厚度为0.4mm，内电极厚度为0.2mm，外电极直径为40mm。控制电路如图2所示。电源输入220V，当按下有关功能键时，专用芯片把按键值，通过数据总线送入微处理器U1，由程序进行识别以确定进行的工作，如果设定报警限值，该数据会由浓度显示数码管显示该定值，设置好后该值自动消隐，照常显示浓度值。装置上的5个功能指示灯是通过8D锁存器控制，在总线上完成更新。在自动模式下，不需要人为干预，微处理器通过12位A/D转换器对气体传感器进行采样并与限值比较，当等于大于限值时，先启动通风装置，再启动主电源，在总线的控制下，自动选择并寻找最佳放电状态。当A/D对传感器进行采样时，并把该采样数值通过标准的RS-232按口与PC机相联，收发波特率定为2400b/s或4800b/s。整个装置输出脉冲前沿20～50ns，脉冲半宽为100～200ns，重复频率10kHz，电压3kV，施加到长度为500mm的活性氧发生管上，活性氧发生量大于107个/cm3，同时可根据处理废气的具体情况自动调节电源参数，控制活性氧发生量，最终用于有机废气和恶臭气体的处理。
权利要求1.一种活性氧高压窄脉冲发生装置，由控制电路、高压脉冲发生电路以及活性氧发射管组成，其特征在于高频脉冲发生电路采用逆变技术，控制电路采用自适应控制，逆变产生的高压窄脉冲施加到活性氧发射管上，产生大量高能活性氧离子，与有机废气或恶臭混合，达到净化处理的目的。
2.权利要求1所述的活性氧高压窄脉冲发生装置，其特征在于脉冲发生电路采用场控器件作为大功率AC-AC变换器的开关器件，结合脉宽调制技术变频供电。
3.权利要求1所述的活性氧高压窄脉冲发生装置，其特征在于脉冲发生电器路由放大器U10、转换器U10和U12、大功率管V1和V2、高频脉冲变压器T1经电路连接构成，脉冲发生电路的输出端连接放电电极。
4.权利要求1所述的活性氧高压窄脉冲发生装置，其特征在于控制电路由微处理器U1、信号源JIN、信号处理与整形电路U7U8U9、延时调节电路U4、脉冲功率放大电路U3、电压控制和隔离U2，以及功能控制电路U5和显示电路U6经电路连接组成，整个电路采用移相式控制方式，同时设计了自适应控制电路，能够根据处理气体的浓度进行自动调节电气参数。
5.根据权利要求1所述的活性氧高压窄脉冲发生装置，其特征在于上述的活性氧发射管由内外金属电极和电介质构成，内电极为带孔金属薄板制成的圆筒，外电极为金属卷筒，内外电极间固定一根一端封闭的电介质，并且内外电极和电介质紧密结合。
6.根据权利要求5所述的活性氧高压窄脉冲装置，其特征在于内外电极长度为100～700mm，外电极厚度为0.1～0.5mm，内电极厚度为0.1～0.3mm，内外电极外径为10～50mm，电介质外径为10～50mm。
专利摘要本实用新型是一种为活性氧机废气和恶臭气体净化处理装置提供高能脉冲的装置。由控制电路、脉冲产生电路、以及放电电极组成。制成的高压发生装置能产生前沿小于50ns，脉冲半宽约为100－200ns，重复频率1～20kHz可调，电压3～15kV可调的高压脉冲，施加到活性氧发生电极上，能产生大量的高能活性氧。整个装置处于无火花放电的高效电晕放电下，效率高，且可根据处理气体的浓度变化自动调整输出电压和频率以改善放电状态。
文档编号B01D53/76GK2612446SQ0322998
公开日2004年4月21日 申请日期2003年4月2日 优先权日2003年4月2日
发明者陈刚, 许太明, 曲献伟 申请人:上海复洁环境科技工程有限公司