低温等离子体介绍.pptx

目目 录录1 1等离子体原理及简介等离子体原理及简介2 2技术开发历程技术开发历程3 3科研成果简介科研成果简介4 4社会关注社会关注5 5试验平台及中试设备试验平台及中试设备6 6工程应用及样板工程工程应用及样板工程7 7技术特点及优势技术特点及优势8 8低温等离子体与生物法的比较低温等离子体与生物法的比较一一.等离子体原理及简介等离子体原理及简介 1-1 1-1 何为等离子体何为等离子体 等离子体是继固、液、气三态后被列等离子体是继固、液、气三态后被列为物质的第四态。由正离子、负离子、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，故称为因其总的正、负电荷数相等，故称为等离子体。等离子体。按粒子温度划分按粒子温度划分1-21-2 等离子体分类等离子体分类平衡态等离子体平衡态等离子体非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高温等离子体子体。恒星等离子体和热核聚恒星等离子体和热核聚变反应中的等离子体均属于这变反应中的等离子体均属于这一类型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低温等离子体。一般一般气体放电产生的等离子体产生的等离子体属于这一类型属于这一类型 气气 体体 放放 电电1-3 1-3 低温等离子体产生方法低温等离子体产生方法电电晕晕放放电电介介质质阻阻挡挡放放电电直直流流辉辉光光放放电电脉脉冲冲辉辉光光放放电电 电电容容耦耦合合射射频频常常压压辉辉光光放放电电 磁磁控控管管放放电电 微微波波诱诱导导放放电电 1-4 1-4 介质阻挡放电示意图：介质阻挡放电示意图：介质阻挡放电的电极结构介质阻挡放电的电极结构 具有电子密度高和常具有电子密度高和常压下进行的特点；压下进行的特点；电电荷荷的的传传递递和和能能量量分分散散有有限限，大大部部分分的的能能量量被被应应 用于激发原子和分子，产生自由基等活性粒子用于激发原子和分子，产生自由基等活性粒子；双双介介质质层层的的阻阻挡挡放放电电不不直直接接与与放放电电气气体体发发生生接接触触,避免了电极腐蚀。避免了电极腐蚀。利用介质阻挡放电利用介质阻挡放电去除环境中的难降解物质去除环境中的难降解物质成为可能成为可能 1-51-5 等离子体去除污染物的基本原理等离子体去除污染物的基本原理能量传递过程：能量传递过程：能量传递过程：能量传递过程：电场电场 电子电子 高能电子高能电子 高能电子污染物高能电子污染物 受激原子受激原子 受激分子受激分子 自由基自由基 活性基团活性基团 活性基团活性基团 氧气氧气 生成物生成物 热热活性基团活性基团 活性基团活性基团 生成物生成物 热热反应体系可产生活性粒子，如氧原子、反应体系可产生活性粒子，如氧原子、OH自自由基、由基、HO2自由基等：自由基等：以以H2S为例说明：为例说明：途径一：途径一：H2S直接分解直接分解以以H2S为例说明：为例说明：途径二：产生途径二：产生O原子和臭氧原子和臭氧 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 以以H2S为例说明：为例说明：途径三：产生途径三：产生OH自由基自由基 H2O+e OH+H H2O+O 2OH H+O2 OH+O 进而H2S被OH自由基氧化分解。H2S+OH（HOH2S）H2O+SH SH+O2 SO+OH 以苯乙烯为例说明：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：苯乙烯在高能电子的攻击下，可发生如下反应：OH、H、HO2和氧原子能继续与生成的和氧原子能继续与生成的苯基和乙烯基等基团继续作用，使其氧化成苯基和乙烯基等基团继续作用，使其氧化成为为CO、CO2和和H2O。反应过程如下：。反应过程如下：酚在等离子体中受到酚在等离子体中受到O、OH等自由基的进等自由基的进一步碰撞，发生开环解离，最终氧化成一步碰撞，发生开环解离，最终氧化成CO、CO2和和H2O：二二.技术开发历程技术开发历程复旦开发该技术历程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.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98016 ）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项氯氟烃类物质：氯氟烃类物质：CF2ClBr、CF3Br、CF3Cl、氯丁二烯等。、氯丁二烯等。含氮化合物：甲胺、二甲胺、含氮化合物：甲胺、二甲胺、DMF等。等。含硫化合物：含硫化合物：H2S、CS2、二甲二硫、硫醇、硫醚等。、二甲二硫、硫醇、硫醚等。苯系物：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等。苯系物：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等。VOCs类废气类废气:烃、芳烃、脂、酯、醇、醛、酮、醚等。烃、芳烃、脂、酯、醇、醛、酮、醚等。其他恶臭气体。其他恶臭气体。对多种类型废气进行了降解处理 与复旦大学共同成立与复旦大学共同成立“复旦复旦-派力迪污染派力迪污染控制工程研究中心控制工程研究中心”中心主要组成人员结构：中心主要组成人员结构：教授教授3 3名，副教授名，副教授5 5名，讲师名，讲师1 1名，高工名，高工3 3名，工程师名，工程师6 6名，多具有研究生名，多具有研究生学历，另有中心辅助人员学历，另有中心辅助人员2020余名余名.三三.相关科研成果相关科研成果等离子体技术处理恶臭项目验收会：等离子体技术处理恶臭项目验收会：介质阻挡放电介质阻挡放电处理工业废气处理工业废气专利专利介质阻挡放电处介质阻挡放电处理硫化氢和二硫理硫化氢和二硫化碳技术证书化碳技术证书以介质阻挡放以介质阻挡放电为核心技术电为核心技术的臭氧发生器的臭氧发生器专利专利低温等离子体低温等离子体工业废气工业废气 治理治理装置获奖证书装置获奖证书等离子体放等离子体放电管专利电管专利等离子体工等离子体工业废气处理业废气处理技术优秀发技术优秀发明奖杯明奖杯低温等离子体低温等离子体恶臭废气治理恶臭废气治理专利证书专利证书低温等离子体低温等离子体恶臭废气治理恶臭废气治理专利证书专利证书正在受理的低正在受理的低温等离子体废温等离子体废气治理专利气治理专利授权的等离子授权的等离子体有关专利体有关专利成果证书成果证书四四.社会关注社会关注在工博会的在工博会的高新技术推高新技术推广会上，进广会上，进行技术展示行技术展示高新技术推高新技术推广会上，复广会上，复旦侯惠奇教旦侯惠奇教授陪同上海授陪同上海市前市长徐市前市长徐匡迪参观匡迪参观复旦大学环科所第一代低温等离子体工业废气处理装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置现场鉴定会。图中前上海市副市长蒋以任亲临现场淄博市委书记刘慧晏给与该技术极大关注淄博市委书记刘慧晏给与该技术极大关注 淄博市淄博市周清利周清利市长视市长视察察淄博市环保局李洋局长淄博市环保局李洋局长视察中心示范项目视察中心示范项目复旦复旦-派力迪在等离子体领域：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、国内外唯一实现工业化应用，技术领 先近十年，备受关注。先近十年，备受关注。2、韩国、英国、台湾意向引进。、韩国、英国、台湾意向引进。五五.实验平台及中试设备实验平台及中试设备试验车间和实验室试验车间和实验室人员培训和技术研讨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。每月开展至少一次，并不定期进行技术交流。第二代介质阻挡放电工业废气处理装置：第二代介质阻挡放电工业废气处理装置：第三代低温等离子体第三代低温等离子体工业废气处理装置工业废气处理装置 等离子体放电管工作状况图：等离子体放电管工作状况图：试验现试验现场场第三代第三代产品试产品试验装置验装置中石化齐鲁分公司腈纶厂试验装置中石化齐鲁分公司腈纶厂试验装置 组合式实验平台组合式实验平台移动式一体化试验平台移动式一体化试验平台 设计试验车设计试验车1 1辆，组合式试验设备辆，组合式试验设备2 2台，建设实验台，建设实验室室200m200m2 2，试验车间，试验车间1000m1000m2 2。移动试验车移动试验车六六.工程应用及样板工程工程应用及样板工程等离子体等离子体废气处理废气处理装置图装置图6-1 第二代等离子体应用于第二代等离子体应用于 上海化纤上海化纤(集团集团)有限公司有限公司H2S、CS2废气处理废气处理齐鲁石化腈纶厂齐鲁石化腈纶厂恶臭气体等离子体恶臭气体等离子体处理装置处理装置主要指标：主要指标：1 1处理量：处理量：20000Nm20000Nm3 3/h/h2 2流速：流速：11m/s11m/s3 3电耗：电耗：2.5W/Nm2.5W/Nm3 34 4恶臭去除率恶臭去除率 95 955 5污染物分解时间：小于污染物分解时间：小于 0.010.01秒秒6-2 第三代等离子体应用于第三代等离子体应用于 齐鲁石化腈纶厂有机胺废气处理齐鲁石化腈纶厂有机胺废气处理新华制药异味气新华制药异味气体等离子体处理装体等离子体处理装置置6-3 第三代等离子体应用于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山东新华制药股份有限公司酯类废气处理6-4 正在应用和即将应用的工程案例正在应用和即将应用的工程案例1 1烟台恒邦化工助剂有限公司黄药生产烟台恒邦化工助剂有限公司黄药生产-异丙异丙丁、丁、戊戊)醇和醇和CS2CS2废气处理废气处理 Q=6000M3/h,Q=6000M3/h,废气浓度废气浓度15000mg/L15000mg/L二.二.吉林石化化肥厂污水站吉林石化化肥厂污水站醇、醛、胺类废气处理醇、醛、胺类废气处理 Q=2000M3/h,Q=2000M3/h,废气浓度废气浓度500mg/L500mg/L三、三、宁夏大地丰之源生物药业有限公司宁夏大地丰之源生物药业有限公司-生物发酵废生物发酵废气处理气处理 Q=20000M3/h,Q=20000M3/h,废气浓度废气浓度800mg/L800mg/L四四.山东太阳纸业有限公司山东太阳纸业有限公司污水处理站废气处理污水处理站废气处理 Q=15000M3/h,Q=15000M3/h,废气浓度废气浓度500mg/L500mg/L七七.技术特点及优势技术特点及优势技术特点及优势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。所有的异味污染物质都有降解作用。不产生二次污染。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。制，即用即开，即关即停。能耗低，单位能耗能耗低，单位能耗3-5W/Nm33-5W/Nm3。反应时间很短，在反应时间很短，在0.01-010.01-0.1秒内完成。秒内完成。结构简单、占地面积小；处理能力结构简单、占地面积小；处理能力2000-5000m3/h2000-5000m3/h设备设备占地占地30m230m2。电极不与废气接触，避免电极腐蚀，使用寿命长。电极不与废气接触，避免电极腐蚀，使用寿命长。八八.低温等离子体低温等离子体 安全防范技术措施安全防范技术措施一一.整整机机安安全全：Q/SPLD001-2009(370300Z001-2009)Q/SPLD001-2009(370300Z001-2009)淄淄博博 市市技技术术监监督督局局颁颁发发低低温温等等离离子子体体企企业业标标准准。二二.低低温温等等离离子子体体气气体体处处理理工工程程在在危危险险场场所所使使用用防防爆爆型设型设 备的选用备的选用:1.1.检测仪表：本安型检测仪表：本安型iaia等级等级.2.2.可燃性气体检测仪：本安型可燃性气体检测仪：本安型iaia等级加隔爆型等级加隔爆型.3.3.控制柜：隔爆型控制柜：隔爆型.4.4.辅助用电设备：（风机，水泵，电磁阀）防爆辅助用电设备：（风机，水泵，电磁阀）防爆风机，防爆水泵，防爆电磁阀风机，防爆水泵，防爆电磁阀.5.5.低温等离子体主机：低温等离子体主机：1)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（低温等离子体分立控制器本安型（iaia）(注：工作注：工作电流被限制在电流被限制在100100毫安毫安)2)2)等离子发生体运行安全保护：等离子发生体运行安全保护：a.a.增加引风管线长度，使等离子发生体工作环增加引风管线长度，使等离子发生体工作环境危险级别降低。境危险级别降低。b.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（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（量达到爆炸下限（LELLEL）的）的25%25%时，主机自控系时，主机自控系统发出指令，及时切断主机电源进行联锁保护，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并发出声光报警信号，待操作人员确认后方可开机。开机。c.c.通过严格的配风比控制系统确保进入等离子发生体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（的混合气体浓度低于爆炸下限（LELLEL）的）的50%50%。d.d.当可燃性气体含量达到爆炸下限（当可燃性气体含量达到爆炸下限（LELLEL）的）的50%50%时，时，主机自控系统发出指令，及时切断主机电源进行联锁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保护，并发出声光报警信号，待操作人员确认后方可开机。开机。e.e.两级阻火器的使用确保等离子体假设出现事故状态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，不会对其他设备造彻底隔开，破坏爆炸产生的条件，不会对其他设备造成损坏。成损坏。f.f.等离子发生体特殊的选材，确保事故状态下压力及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。时释放，不会对其他设备造成损坏。g.DBDg.DBD主机防爆机箱为正压型防爆，由南阳防爆电气主机防爆机箱为正压型防爆，由南阳防爆电气所设计实施。所设计实施。_ 复旦-派力迪污染控制工程研究中心邮编：200433Tel：[phone]Fax：[phone]E-mail：；_谢谢 谢谢 关关 注注 ！