低温等离子体介绍

低温等离子体介绍第1页/共63页一.等离子体原理及简介第2页/共63页1-1何为等离子体等离子体是继固、液、气三态后被列为物质的第四态。由正离子、负离子、电子和中性粒子组成。在这个体系中因其总的正、负电荷数相等，故称为等离子体。第3页/共63页按粒子温度划分1-2

等离子体分类平衡态等离子体非平衡态等离子体电子温度和离子温度相等时，等离子体在宏观上处于热力学平衡状态，因体系温度可达到上万度，故又称之为高温等离子体。恒星等离子体和热核聚变反应中的等离子体均属于这一类型电子温度>>离子温度，电子温度可达上万度，而离子和中性粒子的温度却可低至室温，因此，整个体系的表观温度还是很低，故又称为低温等离子体。一般气体放电产生的等离子体属于这一类型第4页/共63页

气体放电1-3低温等离子体产生方法电晕放电介质阻挡放电直流辉光放电脉冲辉光放电电容耦合射频常压辉光放电磁控管放电微波诱导放电第5页/共63页1-4介质阻挡放电示意图：介质阻挡放电的电极结构

具有电子密度高和常压下进行的特点；电荷的传递和能量分散有限，大部分的能量被应用于激发原子和分子，产生自由基等活性粒子；双介质层的阻挡放电不直接与放电气体发生接触,避免了电极腐蚀。

利用介质阻挡放电去除环境中的难降解物质成为可能

第6页/共63页1-5

等离子体去除污染物的基本原理能量传递过程：电场＋电子→高能电子高能电子＋污染物→受激原子受激分子自由基活性基团活性基团＋氧气→生成物＋热活性基团＋活性基团→生成物＋热第7页/共63页反应体系可产生活性粒子，如氧原子、OH自由基、HO2自由基等：

第8页/共63页以H2S为例说明：途径一：H2S直接分解第9页/共63页以H2S为例说明：途径二：产生O原子和臭氧

H2S+O3→H2O+SO2

O2+e→2O

O+O2→O3

进而H2S被O原子和臭氧氧化分解。

H2S+O→H2O+S

第10页/共63页以H2S为例说明：途径三：产生OH自由基H2O+e→OH+HH2O+O→2OH

H+O2→OH+O

进而H2S被OH自由基氧化分解。

H2S+OH→（HO·H2S）→H2O+SHSH+O2→SO+OH第11页/共63页以苯乙烯为例说明：苯乙烯在高能电子的攻击下，可发生如下反应：

第12页/共63页OH•、H•、HO2•和氧原子能继续与生成的苯基和乙烯基等基团继续作用，使其氧化成为CO、CO2和H2O。反应过程如下：

第13页/共63页酚在等离子体中受到O·、OH·等自由基的进一步碰撞，发生开环解离，最终氧化成CO、CO2和H2O：

第14页/共63页二.技术开发历程第15页/共63页复旦开发该技术历程

自1994年开始研发，至今已有21名博士、32名硕士参与开发。

历经三代产品升级该技术已从第一、二代产品，进入第三代产品应用阶段。

已出版印刷相关技术文献100余篇,申请专利10余项.

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国家自然基金项目（No.29577271）国家自然基金项目（No.29477265）国家自然基金项目（No.29607001）国家自然基金项目（No.20177004）上海市科技攻关项目（No.上海市科委98－016）上海市专项开发项目（No.上海市科委972312020）上海市自然基金项目（No.07ZR14004）科技部科技创新项目（No.06C26213100973)

上海市科技创新项目（No.99C281271)

已承担国家级课题4项，省部级课题3项,国家科技部创新项目1项，上海市创新项目1项第17页/共63页氯氟烃类物质：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类废气:烃、芳烃、脂、酯、醇、醛、酮、醚等。其他恶臭气体。

对多种类型废气进行了降解处理

第18页/共63页与复旦大学共同成立“复旦-派力迪污染控制工程研究中心”第19页/共63页中心主要组成人员结构：教授3名，副教授5名，讲师1名，高工3名，工程师6名，多具有研究生学历，另有中心辅助人员20余名.第20页/共63页三.相关科研成果第21页/共63页等离子体技术处理恶臭项目验收会：第22页/共63页介质阻挡放电处理工业废气专利介质阻挡放电处理硫化氢和二硫化碳技术证书第23页/共63页以介质阻挡放电为核心技术的臭氧发生器专利低温等离子体工业废气治理装置获奖证书第24页/共63页等离子体放电管专利等离子体工业废气处理技术优秀发明奖杯第25页/共63页低温等离子体恶臭废气治理专利证书第26页/共63页低温等离子体恶臭废气治理专利证书第27页/共63页正在受理的低温等离子体废气治理专利授权的等离子体有关专利第28页/共63页第29页/共63页成果证书第30页/共63页四.社会关注第31页/共63页在工博会的高新技术推广会上，进行技术展示高新技术推广会上，复旦侯惠奇教授陪同上海市前市长徐匡迪参观第32页/共63页复旦大学环科所第一代低温等离子体工业废气处理装置现场鉴定会。图中前上海市副市长蒋以任亲临现场第33页/共63页淄博市委书记刘慧晏给与该技术极大关注

第34页/共63页淄博市周清利市长视察第35页/共63页淄博市环保局李洋局长视察中心示范项目第36页/共63页复旦-派力迪在等离子体领域：1、国内外唯一实现工业化应用，技术领先近十年，备受关注。2、韩国、英国、台湾意向引进。第37页/共63页五.实验平台及中试设备第38页/共63页试验车间和实验室第39页/共63页人员培训和技术研讨

每月开展至少一次，并不定期进行技术交流。

第40页/共63页第二代介质阻挡放电工业废气处理装置：第41页/共63页第三代低温等离子体工业废气处理装置

第42页/共63页等离子体放电管工作状况图：第43页/共63页试验现场第三代产品试验装置第44页/共63页中石化齐鲁分公司腈纶厂试验装置

第45页/共63页组合式实验平台第46页/共63页移动式一体化试验平台

设计试验车1辆，组合式试验设备2台，建设实验室200m2，试验车间1000m2。

移动试验车第47页/共63页六.工程应用及样板工程第48页/共63页等离子体废气处理装置图6-1第二代等离子体应用于上海化纤(集团)有限公司H2S、CS2废气处理第49页/共63页第50页/共63页②齐鲁石化腈纶厂恶臭气体等离子体处理装置主要指标：1．处理量：20000Nm3/h2．流速：11m/s3．电耗：2.5W/Nm34．恶臭去除率>95％5．污染物分解时间：小于

0.01秒6-2第三代等离子体应用于齐鲁石化腈纶厂有机胺废气处理第51页/共63页第52页/共63页①新华制药异味气体等离子体处理装置6-3第三代等离子体应用于山东新华制药股份有限公司酯类废气处理第53页/共63页第54页/共63页6-4正在应用和即将应用的工程案例烟台恒邦化工助剂有限公司黄药生产--异丙(丁、戊)醇和CS2废气处理

Q=6000M3/h,废气浓度15000mg/L吉林石化化肥厂污水站—醇、醛、胺类废气处理

Q=2000M3/h,废气浓度500mg/L三、宁夏大地丰之源生物药业有限公司--生物发酵废气处理

Q=20000M3/h,废气浓度800mg/L四.山东太阳纸业有限公司—污水处理站废气处理

Q=15000M3/h,废气浓度500mg/L第55页/共63页七.技术特点及优势第56页/共63页技术特点及优势低温等离子体技术对污染物的降解无选择性，几乎对所有的异味污染物质都有降解作用。不产生二次污染。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。能耗低，单位能耗3-5W/Nm3。反应时间很短，在0.01-0.1秒内完成。结构简单、占地面积小；处理能力2000-5000m3/h设备占地30m2。电极不与废气接触，避免电极腐蚀，使用寿命长。第57页/共63页八.低温等离子体

安全防范技术措施第58页/共63页一.整机安全：Q/SPLD001-2009(370300Z001-2009)淄博市技术监督局颁发《低温等离子体企业标准》。二.低温等离子体气体处理工程在危险场所使用防爆型设备的选用:

1.检测仪表：本安型ia等级.2.可燃性气体检测仪：本安型ia等级加隔爆型.3.控制柜：隔爆型.4.辅助用电设备：（风机，水泵，电磁阀）防爆风机，防爆水泵，防爆电磁阀.第59页/共63页5.低温等离子体主机：

1)低温等离子体主机防爆方案及安全防护措施:低温等离子体分立控制器：本安型（ia）(注：工作电流被限制在100毫安)2)等离子发生体运行安全保护：

a.增加引风管线长度，使等离子发生体工作环境危险级别降低。

b.环境可燃性气体检测仪对其进行连锁保护。（环境可燃性气体检测仪实时监测低温等离子体周围可燃性气体含量，当环境可燃性气体含量达到爆炸下限（LEL）的25%时，主机自控系统发出指令，及时切断主机电源进行联锁保护，并发出声光报警信号，待操作人员确认后方可开机。第60页/共63页c.通过严格的配风比控制系统确保进入等离子发生体的混合气体浓度低于爆炸下限（LEL）的50%。

d.当可燃性气体含量达到爆炸下限（LEL）的50%时，主机自控系统发出指令，及时切断主机电源进行联锁保护，并发出声光报警信号，待操作人员确认后方可开机。

e.两级阻火器的使用确保等离子体假设出现事故状态下，将等离子体设备本身与工艺管线内的可燃性气体彻底隔开，破坏爆炸产生的条件，不会对其他设备造成损坏。

f.等离子发生体特殊的选材，确保事故状态下压力及时释放，不会对其他设备造成损坏。

g.DBD主机防爆机箱为正