一种油漆厂静电除尘联合等离子体除VOCs装置与方法与流程

本发明一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置与方法属于电源与大气环保领域。

背景技术：

油漆喷涂工艺在汽车，轮船，家居等行业应用广泛，其排出的废气对人类和环境都会产生不良的影响，例如会损害肝脏和神经系统，引起内内分泌失调，影响儿童智力发育，因此对油漆厂产生废气进行处理是十分有必要的。另一方面，近年来各省市相继颁布了更严格的标准，以减少雾霾和vocs气体的排放，当前市场上的废气净化装置尚不能满足该标准，迫切需要新的高效废气处理装置。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置与方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，包括三相电源、直流电源、脉冲电源和新型反应器；所述三相电源通过直流电源叠加脉冲电源给新型反应器供电，所述三相电源包括电源ua、电源ub和电源uc，所述直流电源包括第一三相不可控整流桥电路、第一逆变电路、滤波电路、高频变压器t1和反向二极管电路，所述脉冲电源包括第二三相不可控整流桥电路、第二逆变电路和高频变压器t2，所述三相电源一端分别连接直流电源和脉冲电源，所述直流电源和脉冲电源叠加通过耦合电容c5和保护电阻r1连接新型反应器的电极，三相电源另一端接地，所述新型反应器包括静电除尘模块、介质阻挡模块、led紫外光灯模块和外壳，所述外壳为圆柱体，所述静电除尘模块、介质阻挡模块和led紫外光灯模块设在外壳内，所述静电除尘模块、介质阻挡模块和led紫外光灯模块电极串联。

进一步地，所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，所述第一三相不可控整流桥电路包括晶体二极管d1、晶体二极管d2、晶体二极管d3、晶体二极管d4、晶体二极管d5、晶体二极管d6和电容c1，所述第一逆变电路包括半场效晶体管q1、半场效晶体管q2、半场效晶体管q3和半场效晶体管q4，所述滤波电路包括电容c3和电感l1，所述反向二极管电路包括反向二极管d13、反向二极管d14、反向二极管d15和反向二极管d16；所述ua连接d1和d4之间，所述ub连接d2和d5之间，所述uc连接d3和d6之间，所述d1连接d4、d2连接d5、d3连接d6和c1并联，所述c1一端分别连接q1的漏极和q2的漏极，另一端分别连接q3的源极和q4的源极，所述q1的源极连接q3的漏极，所述q2的源极连接q4的漏极，所述q1的源极和q3的漏极之间连接c3，所述c3连接l1，所述l1连接t1的3端，所述q2的源极和q4的漏极连接t1的4端，所述t1的1端分别连接d13的阴极和d15的阳极，所述t1的2端分别连接d14的阴极和d16的阳极，所述d13连接d15、d14连接d16和c5并联。

进一步地，所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，所述第二三相不可控整流桥电路包括晶体二极管d7、晶体二极管d8、晶体二极管d9、晶体二极管d10、晶体二极管d11、晶体二极管d12和电容c2，所述第二逆变电路包括半场效晶体管q5、半场效晶体管q6、半场效晶体管q7和半场效晶体管q8；所述ua连接d7和d10之间，所述ub连接d8和d11之间，所述uc连接d9和d12之间，所述d7连接d10、d8连接d11、d9连接d12和c2并联，所述c2一端分别连接q5的漏极和q6的漏极，另一端分别连接q7的源极和q8的源极，所述q5的源极连接q7的漏极，所述q6的源极连接q8的漏极，所述q5的源极和q7的漏极之间连接t2的3端，所述q6的源极和q8的漏极连接t2的4端，所述t2的1端分别连接c5和反向二极管电路，所述t2的2端连接新型反应器。

进一步地，所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，所述介质阻挡模块包括第一外层、等离子体发生器、第二外层、a电极、陶瓷阻挡介质、b电极和薄铜片；所述b电极外设有第二外层，第二外层上环绕8个等离子体发生器，所述等离子体发生器内设有a电极，等离子体发生器外设有陶瓷阻挡介质，所述陶瓷阻挡介质上设有薄铜片，所述等离子体发生器外设有第一外层，所述第一外层和第二外层都是圆柱体。

进一步地，所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，所述led紫外光灯模块包括c电极、第一led紫外线灯组、d电极、第二led紫外线灯组和e电极；所述第一led紫外线灯组包括两排led紫外线灯，每排4个led紫外线灯，所述第二led紫外线灯组包括两排led紫外线灯，每排两个led紫外线灯；所述c电极依次连接第一led紫外线灯组、d电极、第二led紫外线灯组和e电极。

一种在所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置上实现的方法，包括以下步骤：

步骤a、打开电源，三相市电分别经过直流电源和脉冲电源；

步骤b、经直流电源时，首先经第一三相不可控整流桥电路，输出电压为537v的直流电，经过第一逆变电路，通过dsp的控制，输出频率为500hz的交流电，经谐振电路，实现开关管的零电压或零电流开通或关断，再经过高频变压器t1升压为高频高压交流电，经过反向二极管组进行整流得到所需直流电，通过耦合电容进行充电；

步骤c、经脉冲电源时，首先经第二三相不可控整流桥电路，输出电压为537v的直流电，经过第二逆变电路，通过dsp的控制，输出频率为20khz的方波电压，再经高频变压器t2得到所需方波电压加到耦合电容，实现对新型反应器的供电；

步骤d、油漆废气流经本发明，先经过静电除尘模块，大粒径分子荷电后在直流电压的作用下被收集在集尘极；

步骤e、未能被收集的小分子和vocs气体也都移动到集尘极附近，这部分气体经过介质阻挡模块，在叠加电场作用下会产生大量高能电子和具有强大氧化性的自由基，它们和有害气体分子进行频繁的碰撞，使vocs气体的化学键断开，生成大量的·h、·o、·ho2、自由基和氧化性极强的o3,继而与vocs气体发生化学反应生成co2和h2o，介质阻挡模块产生的臭氧和高能电子继续在led紫外光灯模块继续参与反应；

步骤f、从静电除尘模块流通的电极周围的气体，vocs浓度较低，不通过介质阻挡模块，直接进入led紫外光灯模块，在此一级，led二极管持续发出波长为224或者255nm的紫外光，产生高能光子，光子和臭氧与vocs分子进行协同分解氧化反应，使vocs降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳，经过led紫外光灯模块的气体满足国家标准，通过管道直接排放到空气。

有益效果：

本发明一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置与方法，与现有技术相比，具有以下优势：

1、实现了一个电源连接多级反应模块，并且废气在反应器内流速可达3m/s，大大提高了净化速度，这使得本发明结构体积减小，净化效率提高，耗电量减少；

2、本发明使用直流基压叠加高压脉冲电源，能够降低静电除尘模块的电压闪络，提高小粒径粉尘的荷电率，有效抑制反电晕现象，提高除尘效率；

3、介质阻挡模块能够产生大量的高能电子和臭氧，在led紫外灯模块可以继续发生各种物理化学反应，提高了净化效果；

4、耦合led紫外光灯，能够使气体分子在紫外光作用下解离或激发，产生带电粒子，增加微放电数目，降低气体的击穿电压，除vocs更加高效。

5、led紫外光灯耗能少，每个仅20mw，且寿命能达到20000小时，避免了长期使用，效率降低定期更换的弊端。

6、vocs受高能电子，臭氧，紫外光降解的协同作用，发生一系列反应，使得vocs的降解效果提高20％以上。

附图说明

图1是一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置电路图。

图2是新型反应器结构简图。

图3是介质模块结构简图。

图中：11第一三相不可控整流桥电路、12第一逆变电路、13滤波电路、14反向二极管电路、21第二三相不可控整流桥电路、22第二逆变电路、31静电除尘模块、32介质阻挡模块、321第一外层、322等离子体发生器、323第二外层、324a电极、325陶瓷阻挡介质、326b电极、327薄铜片、33led紫外光灯模块、331c电极、332第一led紫外线灯组、333d电极、334第二led紫外线灯组、335e电极、34外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细描述。

具体实施方式一

一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，如图1所示，包括三相电源、直流电源、脉冲电源和新型反应器；所述三相电源通过直流电源叠加脉冲电源给新型反应器供电，所述三相电源包括电源ua、电源ub和电源uc，所述直流电源包括第一三相不可控整流桥电路11、第一逆变电路12、滤波电路13、高频变压器t1和反向二极管电路14，所述脉冲电源包括第二三相不可控整流桥电路21、第二逆变电路22和高频变压器t2，所述三相电源一端分别连接直流电源和脉冲电源，所述直流电源和脉冲电源叠加通过耦合电容c5和保护电阻r1连接新型反应器的电极，三相电源另一端接地，所述新型反应器包括静电除尘模块31、介质阻挡模块32、led紫外光灯模块33和外壳34，所述外壳34为圆柱体，不锈钢材料，所述静电除尘模块31、介质阻挡模块32和led紫外光灯模块33设在外壳34内，所述静电除尘模块31、介质阻挡模块32和led紫外光灯模块33电极串联。

工作原理：高频高压直流电源是三相市电经第一三相不可控整流桥电路11，输出电压为537v的直流电，经过第一逆变电路12，其可以通过dsp的控制，输出频率为500hz的交流电，经滤波电路13，实现开关管的零电压或零电流开通或关断，再经过高频高压变压器t1升压为高频高压交流电，经过反向二极管电路14进行整流得到所需直流电，连接耦合电容c5进行充电；高频高压脉冲电源是三相市电经过第二三相不可控整流桥电路21，输出电压为537v的直流电，经过第二逆变电路，其可以通过dsp的控制，输出频率为20khz的方波电压，再经高频高压变压器t1得到所需方波电压加到耦合电容c5，即可实现对新型反应器的供电。高压直流电源通过新型反应器电极供电，在气体放电时形成回路，在静电除尘模块31完成对粉尘的荷电收集，再连接到介质阻挡模块32的电极，施加的高频脉冲电压发生介质阻挡放电，产生等离子体和臭氧，发生一系列复杂的化学反应，完成对vocs的去除，电极再连接led紫外光灯模块33的电极，对led紫外光灯供电，在叠加电源的作用下，led灯持续发光，产生高能光子，光子和臭氧与vocs分子进行协同分解氧化反应，使vocs降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳，再通过排风管道排出室外。

具体实施方式二

具体地，所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，如图1所示，所述第一三相不可控整流桥电路11包括晶体二极管d1、晶体二极管d2、晶体二极管d3、晶体二极管d4、晶体二极管d5、晶体二极管d6和电容c1，所述第一逆变电路12包括半场效晶体管q1、半场效晶体管q2、半场效晶体管q3和半场效晶体管q4，所述滤波电路13包括电容c3和电感l1，所述反向二极管电路14包括反向二极管d13、反向二极管d14、反向二极管d15和反向二极管d16；所述ua连接d1和d4之间，所述ub连接d2和d5之间，所述uc连接d3和d6之间，所述d1连接d4、d2连接d5、d3连接d6和c1并联，所述c1一端分别连接q1的漏极和q2的漏极，另一端分别连接q3的源极和q4的源极，所述q1的源极连接q3的漏极，所述q2的源极连接q4的漏极，所述q1的源极和q3的漏极之间连接c3，所述c3连接l1，所述l1连接t1的3端，所述q2的源极和q4的漏极连接t1的4端，所述t1的1端分别连接d13的阴极和d15的阳极，所述t1的2端分别连接d14的阴极和d16的阳极，所述d13连接d15、d14连接d16和c5并联。

高压直流电源中，三相市电经过第一三相不可控整流桥电路11整流成单相直流，再经第一逆变电路12得到500hz交流电，再经滤波电路13滤除高频和谐波成分，滤波电路13的第一输出端连接第一高压变压器t1的第一输入端得到高压交流电，第一高频高压变压器t1的二次侧1端连接反向二极管d13的阴极和d15的阳极，二次侧2端连接反向二极管d14的阴极和d16的阳极，d13的阳极连接d14阳极，d15的阴极连接d16的阴极，整流后得到负高压直流电，通过d13和d14的阳极连接耦合电容c5的a端，d15和d16的阴极连接耦合电容c5的b端，再连接保护电阻r1将负高压直流电加到新型反应器上。

具体地，所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，如图1所示，所述第二三相不可控整流桥电路21包括晶体二极管d7、晶体二极管d8、晶体二极管d9、晶体二极管d10、晶体二极管d11、晶体二极管d12和电容c2，所述第二逆变电路22包括半场效晶体管q5、半场效晶体管q6、半场效晶体管q7和半场效晶体管q8；所述ua连接d7和d10之间，所述ub连接d8和d11之间，所述uc连接d9和d12之间，所述d7连接d10、d8连接d11、d9连接d12和c2并联，所述c2一端分别连接q5的漏极和q6的漏极，另一端分别连接q7的源极和q8的源极，所述q5的源极连接q7的漏极，所述q6的源极连接q8的漏极，所述q5的源极和q7的漏极之间连接t2的3端，所述q6的源极和q8的漏极连接t2的4端，所述t2的1端分别连接c5和反向二极管电路14，所述t2的2端连接新型反应器。

高频高压脉冲电源中，三相市电经过第二三相不可控整流桥电路21整流成单相直流，再经第二逆变电路22可调制出频率为20khz的方波，再经高频高压变压器t2得到所需幅值的方波电压，第二高频高压变压器t2二次侧1端连接耦合电容c5的b端，二次侧2端连接新型反应器外壳34。耦合电容c5的a端通过保护电阻r1连接到新型反应器电极上，对反应器进行供电。

具体地，所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，如图2所示，所述介质阻挡模块32包括第一外层321、等离子体发生器322、第二外层323、a电极324、陶瓷阻挡介质325、b电极326和薄铜片327；所述b电极326外设有第二外层323，第二外层323上环绕8个等离子体发生器322，所述等离子体发生器322内设有a电极324，等离子体发生器322外设有陶瓷阻挡介质325，所述陶瓷阻挡介质325上设有薄铜片327，所述等离子体发生器322外设有第一外层321，所述第一外层321和第二外层323都是圆柱体。

具体地，所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置，如图3所示，所述led紫外光灯模块33包括c电极331、第一led紫外线灯组332、d电极333、第二led紫外线灯组334和e电极335；所述第一led紫外线灯组332包括两排led紫外线灯，每排4个led紫外线灯，所述第二led紫外线灯组334包括两排led紫外线灯，每排两个led紫外线灯；所述c电极331依次连接第一led紫外线灯组332、d电极333、第二led紫外线灯组334和e电极335。

如图3所示，所述静电除尘模块31包括f电极和集尘极，高压直流电源通过f电极供电，维持该模块的电场方向；

高压脉冲电源通过f电极在直流电压上叠加脉冲电压，进行电晕放电，产生电子，电子在移动的过程中遇到粉尘进行荷电，使其在电场的作用下往集尘极定向移动，完成粉尘的收集。在介质阻挡模块32，f电极连接a电极324和等离子体发生器322的b电极326，8个等离子体发生器322并联连接，薄铜片327并联连接，然后接到连接第一外层321。在电极间的气体在高频高压脉冲下被击穿而形成均匀稳定的放电，产生大量高能电子和具有强大氧化性的自由基即低温等离子体，发生复杂的化学反应生成co2和h2o。介质阻挡模块32生成的臭氧和高能电子一起进入led紫外光灯模块33。在led紫外光灯模块33，led紫外光灯通过c电极331供电，c电极331、d电极333和c电极335、发生电晕放电，产生电流，通过a电极324和第二外层323之间的空气间隙形成放电通道，与第一外层321形成放电回路。第一外层为不锈钢材料，第二外层为绝缘板，led紫外光灯能发出224nm和255nm的紫外光，发射出高能光子，光子和臭氧与vocs分子进行协同分解氧化反应，使vocs降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳，再通过排风管道排出室外。

具体实施方式三

一种在所述一种油漆厂静电除尘联合等离子体除vocs装置上实现的方法，包括以下步骤：

步骤a、打开电源，三相市电分别经过直流电源和脉冲电源；

步骤b、经直流电源时，首先经第一三相不可控整流桥电路11，输出电压为537v的直流电，经过第一逆变电路12，通过dsp的控制，输出频率为500hz的交流电，经谐振电路，实现开关管的零电压或零电流开通或关断，再经过高频变压器t1升压为高频高压交流电，经过反向二极管组进行整流得到所需直流电，通过耦合电容进行充电；

步骤c、经脉冲电源时，首先经第二三相不可控整流桥电路21，输出电压为537v的直流电，经过第二逆变电路22，通过dsp的控制，输出频率为20khz的方波电压，再经高频变压器t2得到所需方波电压加到耦合电容，实现对新型反应器的供电；

步骤d、油漆废气流经本发明，先经过静电除尘模块31，大粒径分子荷电后在直流电压的作用下被收集在集尘极；

步骤e、未能被收集的小分子和vocs气体也都移动到集尘极附近，这部分气体经过介质阻挡模块32，在叠加电场作用下会产生大量高能电子和具有强大氧化性的自由基，它们和有害气体分子进行频繁的碰撞，使vocs气体的化学键断开，生成大量的·h、·o、·ho2、自由基和氧化性极强的o3,继而与vocs气体发生化学反应生成co2和h2o，介质阻挡模块32产生的臭氧和高能电子继续在led紫外光灯模块33继续参与反应；

步骤f、从静电除尘模块31流通的电极周围的气体，vocs浓度较低，不通过介质阻挡模块32，直接进入led紫外光灯模块33，在此一级，led二极管持续发出波长为224或者255nm的紫外光，产生高能光子，光子和臭氧与vocs分子进行协同分解氧化反应，使vocs降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳，经过led紫外光灯模块33的气体满足国家标准，再通过排风管道排出室外。