热等离子体技术在有机废气处理工程中的应用

热等离子体技术在有机废气处理工程中的应用

吴健华

广东思创环境工程有限公司佛山分公司广东省佛山市528200

摘要：有机废气在工业生产中十分常见，其对大气会产生很大的破坏作用，包括酸雨、臭氧层破坏等，对有机废气进行处理，是各工厂和全社会面临的共同问题，目前看来，通过热等离子体技术，可以较有效的处理有机废气，其具有方便、快速的特点，针对热等离子体技术在有机废气处理工程中的应用进行探讨，有利于该技术进一步应用和推广。

关键词：有机废气；热等离子体技术；处理工程

前言：出于对环境保护、大气保护的重视，有机废气处理工作日益引起相当部门和人士的担忧，传统的有机废气处理方式，或者依然会对大气造成损害，或者需要较高投资，都具有不同的劣势，在这种情况下，热等离子体技术以其方便快捷的特点成为有机废气处理的较好选择。

一、现有有机废气处理办法的比较

有机废气在工业生产中非常常见，由于工业原料含有多种微量元素，大部分有机废气受其影响，存在着有毒有害、不溶于水、易燃易爆等危险，也给处理带来了困难，目前来看，处理有机废气的方法包括燃烧法、吸附法、氧化法、吸收法、中和法等，其中燃烧法依然会对大气造成二次危害，吸附法则需要频繁更换活性炭，吸收法对设备要求较高，投资也较大，这都是目前有机废气处理办法的劣势。

应用热等离子体技术处理有机废气，效率更高、能耗更低，而且操作简单，不会产生二次污染，是有机废气处理的可靠选择[1]。

二、热等离子体技术在有机废气处理工程中的应用

（一）应用热等离子体技术进行有机废气处理的流程

在工业生产中，有机废气的产生往往不可避免，如果不经处理排入大气，将对大气造成极大危害，形成酸雨甚至臭氧空洞，在国家明确标准的要求下，企业通常都会建立相对的有机废气处理部门、设备。

一般来说，当混合废气产生后，不会对其进行特别的分离工作，直接通过负压控制对混合气体进行收集，并将其暂时存储在负压管道内，然后经过真空泵的推动使混合气体进入热等离子体反应器的区间内，对其进行集中处理。

（二）通过VOCs技术进行有机废气处理

等离子体是固体、液体、气体之外的第四种物质状态，通常来说，等离子体包括大量的离子、电子等带电粒子和原子、激发态分子、光子等中性粒子，这些粒子共同组成等离子体。由于带电粒子存在正负极并且会相互作用，抵消部分电荷，因此等离子体往往是不带电的。高温等离子体和低温等离子体是等离子体的两种形式，其划分依据是等离子体的温度，通常，温度达到104-108K的为高温等离子体。温度在103-104K之间的为低温等离子体，低温等离子体包括冷等离子体和热等离子体。

热等离子体除了带有电力和离子外，还有大量的原子、中子和中性粒子，各种粒子之间有频繁的相互作用。这种作用的活跃程度取决于热等离子体本身的能量和温度，通常，二者是成正比的。应用热等离子体进行有机废气处理时，当电弧开始放电，VOCs分子和电子等会发生一系列碰撞，如果电子的能量低于最小化学键能量，这种碰撞为弹性碰撞，电子可以有效保留能量，反之，如果电子的能量高过最大化学键能量，这种碰撞即为非弹性碰撞。VOCs分子会将能量从电子处吸收过来，电子在电力刺激和碰撞中产生的动能可以转化为废气分子的内能，从而使废气分子获得电离、激发、离解的基本能量。这即是VOCs技术处理有机废气的基本原理和方式[2]。

（三）二箱蓄热式热等离子体反应器

二箱蓄热式热等离子体反应器是目前应用热等离子体技术的设备之一，其突出的体现了通过热等离子体技术处理有机废气的优势。

一般而言，二箱蓄热式热等离子体反应器是由等离子体裂解室、气体流向切换阀、陶瓷蓄热材料、分解箱、喷嘴等结构组成，其具体构成形式如图1所示。

图1二箱蓄热式热等离子体反应器

二箱蓄热式热等离子体反应器的基本原理是利用处于放热状态的1号蓄热陶瓷材料将VOCs进气在分解箱中进行预热处理，由于陶瓷具有较好的导热性和蓄热性，这种预热处理的效果也往往比其他材料更好，之后，通过等离子体裂解室将热等离子体裂解成无机小分子，最后通过换热的方式，将高温气体的余热再传递给2号蓄热陶瓷材料，使工作得以反复进行，通过图1可以看出，蓄热材料往往是两个，实际工作中，需要一个放热、一个吸热[3]。

其工作过程是通过污染气体进口将需要处理的有机废气推入换向阀，之后通过1号蓄热陶瓷材料对其进行加热，之后裂解室中的高温气体被排入分解箱，与有机废气发生反应，将其分解成小分子。这部分气体可以对2号蓄热陶瓷材料进行加热，再排出，这即是二箱蓄热式热等离子体反应器的基本工作流程。

总结：有机废气是工业发展的副产品，其对大气的危害十分明显，目前我国和世界其他各国均对废气处理提出了一系列要求，传统的有机废气处理办法存在着二次污染、投资大等问题，热等离子体技术处理有机废气则可以相对有效的避免上述情况，探讨其其原理、设备和工作方式，有利于该技术的推广、应用和进步。

参考文献：

[1]戎晓林.热等离子体技术在有机废气处理工程中的应用研究[D].广州大学,2016.

[2]陆建海,顾震宇,韦彦斐,滕富华,汪昊其.锅炉热力焚烧技术在有机废气处理工程中的应用[J].环境工程,2014,06:71-73+101.

[3]罗国根.低温等离子体技术处理含吡啶废气研究与应用[D].浙江大学,2011.