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大功率电磁感应UVC紫外线灯用于光解VOCS

大功率电磁感应UVC紫外线灯用于光解VOCS
作者:朱升和  高级工程师
 
一、UVC是如何产生的。      
  在石英玻璃管中充有适量的Hg与Ar、Ne、Ke等惰性气体组成的潘宁气体,当潘宁气体受到电场、电磁场、微波等能量的激励后,能产生稳定的等离子体放电。等离子体中的汞原子受激发形成带着价电子的亚稳定的汞原子,当价电子回归到稳定轨道时即会释出自身的能量形成各种波长的射线,如图一所示:
 
  其中,253.7nm和185.0nm即是我们所需的UVC,453.8nm和546.1nm是我所看到的兰光和录光是无用的非UVC光,它的亮,暗与UVC的强弱并无正比关系。
二、UVC可以光解90%以上的VOCS种类的气体,并非万能。
   
    图二显示了各种有机气体分子的结合键能,其中,红色字体的分子键UVC是无法光解的。
    253.7nm的激发能是472(KJ/mol)主要起到破坏微生物DNA的作用,可以光解小部分VOC的种类。185.0nm的激发能是647(kJ/mol)大于氧分子的键能,可以把O=O分开形3原子氧-臭氧的激发和氧化能力大有提高。所以,绝大部分的VOCS都能被UVC光解。只是在作用时间和气体浓度上,需要设计匹配!(原UVC,应为VOCS)
172nm的激发能更高为 696(kJ/mol)光介效果会更好,但它不属于UVC范畴,而是属于激光范围,本文不予多述。
三、紫外线的密度分布(功率能量的分布)。
UVC用于医疗卫生的杀菌消毒与VOCS的要求是有巨大差的。UVC用于前者适用的环境是静态的空气(缓慢流动的空气),对UVC的强度要求较低,作用时间较长(按时计),但是UVC用于光解废气处理的对象是流动的气体,而且作用时间很短(秒计)因此,就必须强调UVC的密度分布(必须集中),不能分散!
 四、传统UVC灯管的优缺点。
    大家都知道灯管的管径越细动始效率越高,但由于管壁负载很大,光衰也很大寿命很短,在潮湿的环境气体中必须加防护石英管。但是技术成熟,成本低。
 五、大功率电磁感应UVC杀菌灯。                                 
    本文要重点介绍的是300w电磁感应UVC灯,是升级换代的新产品。抛弃了灯丝、电极采用电磁感应的方法获取紫外线。如图三所示:
  
图三,分别是点灯系统,和点亮的灯 。
 
 
 
其优点:
1、紫外线能量集中,传统的320W的能量分布在1.5米的长度空间,本产品 300的分布在400X150mm的长度空间。
2、管径加粗、管壁负载轻、光衰小、寿命长,3000小时无光衰,1万小时光衰 <5%。寿命6万小时。                                      
3、UVC射线集中,便于环保设备的结构设计。          
4、无需另加石英护套管可节省20%的紫外线损耗。                                        5、可以适于各种恶劣的VOCS气体和环境。从零下30度,到150度均能正常工作。不怕酸碱,但须无灰尘。
图四:是灯的特性曲线(即距离管壁处的UVC强度曲线)及安装尺寸:
灯的特性曲线:                           安装尺寸:
六、大功率电磁感应300W UVC的应用
1、有机废气处理设备的结构。
  
               大风量结构                      小风量结构
2、适用于酒店,宾馆,及办公大楼的中央空调的通风系统中,清除VOCS和杀菌消毒的附加电器,确保输入的空气为三无气体(无有机废气,无细菌,无病毒)
根据气流量而确定用灯的数量,气流量小的一个灯管即可!该灯对于消除有机恶臭有特效,但气源必须预先除灰尘,除油汚。
3、特别适用于工业废气VOCs的光解净化和有机恶臭的消除净化.
工程案例:
  
                 
 
 
此文供设备制造工程师设计参考;文中不妥之处欢迎批评指正!
 
作者:朱升和   13601764171                  
职称:中国照明学会紫外光专委会 专家          
时间:2016年11月20日        

本文发表于:“全国挥发性有机物(VOCs)污染防治”技术交流暨供需洽谈会论文集

 

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