多级非热等离子体设备和用于处理流体流的方法.pdf

本发明公开了非热等离子体（NTP）系统，其使用两级或更多级来处理包含污染物（例如VOC；颗粒）的流体流（例如空气），每级被操作以产生具有目标针对一种或多种污染物的相应频率的NTP。NTP生成单元组件或介电阻挡放电装置沿流动路径分级设置。可以使用具有多个级的并行流动路径。连续的级中的NTP场以不同频率、功率密度和/或波形操作，它们被控制为目标化合物的振动谐波。功率密度可被调整为只产生气态电离物质或就地焚烧空气携带的有机悬浮颗粒。自动故障检测使用分裂地电流，使得不平衡指示有故障。故障组件被自动隔离。自动重新选择路径允许以稍微降低的性能来操作。

权利要求书
1.  一种处理流体流的设备，包括：
第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，所述第一级NTP生成单元组件可操作以在第一流动路径中产生第一NTP场；
第二级NTP生成单元组件，所述第二级NTP生成单元组件可操作以在相对位于所述第一流动路径中的所述第一NTP场下游的所述第一流动路径中产生第二NTP场；和
控制系统，其被耦连以控制所述第一和至少所述第二NTP生成单元组件，以分别在第一周期过程中产生：具有第一组NTP场特征的所述第一NTP场，和具有第二组NTP场特征的所述第二NTP场，所述第二组NTP场特征与所述第一组NTP场特征不同。

2.  根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和所述第二组NTP场特征包括频率，并且所述控制系统可操作以控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场具有第一频率，并可操作以控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场具有第二频率，所述第二频率与所述第一频率不同。

3.  根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和所述第二组NTP场特征包括波形或功率水平中的至少一个，并且所述控制系统可操作以控制所述第一级NTP生成单元组件以具有第一波形或第一功率水平中的至少一个，并且可操作以控制所述第二级NTP生成单元组件以具有分别与所述第一波形或第一功率水平不同的第二波形或第二功率水平中的至少一个。

4.  根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和所述第二组NTP场特征包括频率、波形和功率水平，并且所述控制系统被配置成控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征将第一化合物转换成第二化合物，并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征将所述第二化合物转换成第三化合物。

5.  根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和所述第二组NTP场特征包括频率、波形和功率水平，并且所述控制系统被配置成控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征破坏第一易挥发有机化合物（VOC），并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征破坏第二VOC，所述第二VOC相对不如所述第一VOC复杂。

6.  根据权利要求1所述的设备，其中所述第一和所述第二组NTP场特征包括频率、波形和功率水平，并且所述控制系统被配置成控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征破坏多个类型的第一易挥发有机化合物（VOC），并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征破坏多个类型的第二VOC，所述第二VOC的类型的数目比所述第一VOC的类型的数目少。

7.  根据权利要求1所述的设备，进一步包括：
至少一个传感器，其被定位以检测至少一个特征，所述至少一个特征指示所述第一组NTP场特征中的至少一个与所述第一级NTP生成单元组件的至少一个操作特征之间的第一级比率，其中所述第一级比率指示所述第一NTP场和通过所述第一NTP场的流体流中的多个污物的相互作用。

8.  根据权利要求7所述的设备，其中所述控制系统被配置成识别使功率最小化的所述第一NTP场的至少一个频率，并控制所述第一级NTP生成单元组件的操作以在操作过程中至少部分基于指示所述第一级比率的反馈在所识别的频率附近振荡。

9.  根据权利要求1所述的设备，进一步包括：
第三级NTP生成单元组件，所述第三级NTP生成单元组件可操作以在相对位于所述第一流动路径中的所述第一和所述第二NTP场下游的所述第一流动路径中产生第三NTP场，和
其中所述控制系统被耦连以控制所述至少第三NTP生成单元组件，以 在所述第一周期过程中产生具有第三组NTP场特征的第三NTP场，所述第三组NTP场特征与所述第一和所述第二组NTP场特征不同。

10.  根据权利要求9所述的设备，其中所述第一、第二和第三组NTP场特征包括频率、波形和功率水平，并且所述控制系统被配置以控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征破坏第一易挥发有机化合物（VOC），并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征破坏第二VOC，并控制所述第三NTP生成单元组件，使得所述第三NTP场特征破坏第三VOC，所述第三VOC相对不如所述第二VOC复杂，且所述第二VOC相对不如所述第一VOC复杂。

11.  根据权利要求1所述的设备，其中所述第一、第二和第三组NTP场特征包括频率、波形和功率水平，并且所述控制系统被配置以控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征破坏多个类型的第一易挥发有机化合物（VOC），并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征破坏多个类型的第二VOC，并控制所述第三NTP生成单元组件，使得所述第三场特征破坏多个类型的第三VOC，所述第二VOC的类型的数目小于所述第一VOC的类型的数目，所述第三VOC的类型的数目小于所述第二VOC的类型的数目。

12.  根据权利要求1所述的设备，进一步包括：
并行的第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，所述并行的第一级NTP生成单元组件可操作以在第二流动路径中产生并行的第一NTP场；和
并行的第二级NTP生成单元组件，所述并行的第二级NTP生成单元组件可操作以在相对位于所述第二流动路径中的所述并行的第一NTP场下游的所述第二流动路径中产生并行的第二NTP场，以及
其中所述控制系统被耦连以控制所述并行的第一和至少所述并行的第二NTP生成单元组件，以在所述第一周期过程中分别产生：具有所述第一组NTP场特征的所述并行的第一NTP场，和具有所述第二组NTP场特 征的所述并行的第二NTP场。

13.  根据权利要求1所述的设备，进一步包括：
气体入口，所述气体入口相对位于所述第一级NTP生成单元组件的上游；
气体出口，所述气体出口相对位于所述第二级NTP生成单元组件的下游，其中所述第一流动路径在所述气体入口和所述气体出口之间延伸；和
对于所述第一和第二级NTP生成单元组件中的每一个的至少一个相应的高压/高频变压器。

14.  根据权利要求1所述的设备，其中所述第一级和所述第二级NTP生成单元组件各自是平面介电阻挡放电（DBD）型NTP生成单元组件，它们分别包括以交替布置方式提供的至少一个电热电极和至少两个电接地电极，并且至少一个介电阻挡在所述至少一个电热电极和所述至少两个电接地电极之间间隔开，以在它们之间提供至少一个间隙，并且其中所述第一级和所述第二级NTP生成单元组件各自的所述至少一个电热电极和所述至少两个电接地电极之间的所述至少一个间隙形成所述第一流动路径的一部分。

15.  根据权利要求14所述的设备，其中所述第一级和所述第二级NTP生成单元组件各自的所述至少一个电热电极和所述至少两个电接地电极中的至少一个由催化活性材料制成，其在所述设备的运行过程中在所述第一流动路径中暴露于待处理的流体流，并且其中介电阻挡为敷涂有催化活性材料或者由催化活性材料组成中的一种。

16.  一种操作设备来处理流体流的方法，所述方法包括：
在第一周期过程中操作第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，以在第一流动路径中产生具有第一组NTP场特征的第一NTP场；和
在所述第一周期过程中操作第二级NTP生成单元组件，以在相对位于所述第一流动路径中的所述第一NTP场下游的所述第一流动路径中产生 具有第二组NTP场特征的第二NTP场，所述第二组NTP场特征与所述第一组NTP场特征不同。

17.  根据权利要求16所述的方法，其中所述第一和所述第二组NTP场特征包括频率，并且操作所述第一NTP生成单元组件包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场具有第一频率，并且操作所述第二NTP生成单元组件包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场具有第二频率，所述第二频率与所述第一频率不同。

18.  根据权利要求16所述的方法，其中所述第一和所述第二组NTP场特征包括波形或功率水平中的至少一个，并且操作所述第一级NTP生成单元组件包括操作所述第一级NTP生成单元组件以具有第一波形或第一功率水平中的至少一个，并且操作所述第二级NTP生成单元组件包括操作所述第二级NTP生成单元组件以具有分别与所述第一波形或第一功率水平不同的第二波形或第二功率水平中的至少一个。

19.  根据权利要求16所述的方法，其中所述第一和所述第二组NTP场特征包括频率、波形和功率水平，并操作所述第一NTP生成单元组件包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场特征将第一化合物转换成第二化合物，并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征将所述第二化合物转换成第三化合物。

20.  根据权利要求16所述的方法，其中所述第一和所述第二组NTP场特征包括频率、波形和功率水平，并且操作所述第一NTP生成单元组件包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场特征破坏第一易挥发有机化合物（VOC），并且操作所述第二NTP生成单元组件包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场特征破坏第二VOC，所述第二VOC相对不如所述第一VOC复杂。

21.  根据权利要求16所述的方法，其中所述第一和所述第二组NTP 场特征包括频率、波形和功率水平，并且操作所述第一NTP生成单元组件包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场特征破坏多个类型的第一易挥发有机化合物（VOC），并且操作所述第二NTP生成单元组件包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场特征破坏多个类型的第二VOC，所述第二VOC的类型的数目比所述第一VOC的类型的数目小。

22.  根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
检测指示所述第一组NTP场特征中的至少一个特征与所述第一级NTP生成单元组件的至少一个操作特征的第一级比率的特征，其中所述第一级比率指示所述第一NTP场和通过所述第一NTP场的流体流中的多个污物的相互作用；
识别使功率最小化的所述第一NTP场的至少一个频率；和
控制所述第一级NTP生成单元组件的操作，以在操作过程中至少部分基于指示所述第一级比率的反馈信号在所识别的频率附近振荡。

23.  根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
在所述第一周期过程中操作第三级NTP生成单元组件，以在相对位于所述第一流动路径中的所述第一和所述第二NTP场下游的所述第一流动路径中产生具有第三组NTP场特征的第三NTP场，所述第三组NTP场特征与所述第一和所述第二组NTP场特征不同。

24.  根据权利要求23所述的方法，其中所述第一、第二和第三组NTP场特征包括频率、波形和功率水平，并且操作所述第一NTP生成单元组件包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场特征破坏第一易挥发有机化合物（VOC），操作所述第二NTP生成单元组件包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场特征破坏第二VOC，并且操作所述第三NTP生成单元组件包括操作所述第三NTP生成单元组件使得所述第三NTP场特征破坏第三VOC，所述第三VOC相对不如所述第二VOC复杂，所述第二VOC相对不如所述第一VOC复杂。

25.  根据权利要求16所述的方法，其中所述第一、第二和第三组NTP场特征包括频率、波形和功率水平，并且操作所述第一NTP生成单元组件包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场特征破坏多个类型的第一易挥发有机化合物（VOC），操作所述第二NTP生成单元组件包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场特征破坏多个类型的第二VOC，并且操作所述第三NTP生成单元组件包括操作所述第三NTP生成单元组件使得所述第三NTP场特征破坏多个类型的第三VOC，所述第二VOC的类型的数目比所述第一VOC的类型的数目小，所述第三VOC的类型的数目比所述第二VOC的类型的数目小。

26.  根据权利要求16所述的方法，进一步包括：
在所述第一周期过程中，操作并行的第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，以在第二流动路径中产生具有所述第一组NTP场特征的并行的第一NTP场；和
在所述第一周期过程中，操作并行的第二级NTP生成单元组件以在相对位于所述第二流动路径中的所述并行的第一NTP场下游的所述第二流动路径中产生具有所述第二组NTP场特征的第二NTP场。

27.  一种操作设备来处理流体流的方法，所述方法包括：
在第一周期过程中操作第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，以在第一流动路径中产生具有第一组NTP场特征的第一NTP场；
检测指示所述第一组NTP场特征中的至少一个特征与所述第一级NTP生成单元组件的至少一个操作特征的第一级比率的特征，其中所述第一级比率指示所述第一NTP场和通过所述第一NTP场的流体流中的多个化合物的相互作用；
识别使所述第一级比率最优化的所述第一NTP场的至少一个频率；和
控制所述第一级NTP生成单元组件的操作，以在至少一个随后的周期过程中至少部分基于指示所述第一级比率的反馈在所识别的频率附近振荡。

28.  根据权利要求27所述的方法，其中在第一周期过程中操作第一级NTP生成单元组件包括操作所述第一级NTP生成单元组件以步进通过所述第一NTP场的第一频率范围，并且控制所述第一级NTP生成单元组件的操作以在至少一个随后的周期过程中在所识别的频率附近振荡包括控制所述第一级NTP生成单元组件的操作以在比所述第一范围小的第二范围中在所识别的频率附近振荡所述第一NTP场。

29.  根据权利要求27所述的方法，其中识别使所述第一级比率最优化的所述第一NTP场的至少一个频率包括识别所述第一NTP场的功率增加而所述第一级NTP生成单元组件的操作特征没有相应变化的所述第一NTP场的至少一个频率。

30.  根据权利要求27所述的方法，其中识别使所述第一级比率最优化的所述第一NTP场的至少一个频率包括识别响应由所述第一级NTP生成单元组件施加的电压降低而维持所述第一NTP场的功率的所述第一NTP场的至少一个频率。

31.  根据权利要求27所述的方法，其中所述第一级比率指示的相互作用包括所述第一NTP场和通过所述第一NTP场的流体流中的多个易挥发有机化合物污物的相互作用。

说明书多级非热等离子体设备和用于处理流体流的方法
技术领域
本公开涉及流体流的处理，并且具体涉及诸如含有各种污物（contaminant）、污染物（pollutant）或其它不期望组分的空气的流体流的处理。
背景技术
在工业、商业、民用或其它实际应用情况中，流体流中通常存在要被处理的许多污物、污染物或其它不希望有的组分。流体流例如可以是含有各种化合物的空气流，所述化合物例如是任意组合和浓度的可能有气味或者没有气味的易挥发有机化合物（VOC）。流体流可以另外或可替代地包括被称为颗粒物（PMxx）的悬浮的细小有机颗粒，其中xx表示颗粒的平均粒径。例如，PM10表示直径平均为10微米的颗粒，并且PM10以前是科学家们、卫生官员和管理者早期关注的对象。现在PM2.5越来越受到关注。据估计，在美国，PM污染每年造成22000-52000例死亡（2000年），在欧洲，每年造成200000例死亡。人们认为PM2.5中许多都是由吸烟或柴油燃料燃烧引起的。细小的有机颗粒也可能含有气雾滴。流体流可能有其它污物或污染物。污物或污染物可由多种过程例如生产、制造甚至烹饪引起。
这些流体流中有一些已使用各种技术进行处理。例如，处理可包括各种氧化或还原技术，或焚烧。此外，包括有机气雾滴的细小的有机颗粒可被焚烧。
已经采用的一种技术是将流体流暴露到非热等离子体（即主要通过高压而不是热产生的等离子体）。采用非热等离子体的一种此类处理途径在美国专利8,105,546中有描述。
尽管许多处理途径在商业上可行，但期望获得高能效和/或比通过传统途径能获得的对污物或污染物更彻底的分裂或破坏。还期望有一种 可升级的系统来适应大量的各种应用，并可配置以解决各种偶然事故。
发明内容
本文中描述的是用于处理例如含污物或污染物的空气的流体流的结构和方法，所述污物或污染物例如是可以有气味或无气味的易挥发有机化合物（VOC）和/或悬浮的细小有机颗粒，包括直径近似在2.5微米或更小范围的颗粒，诸如烟。此类污物或污染物可能是例如通过商业和/或工业材料处理产生的排放物。此类污物或污染物可能源于食物制备，例如由可位于居民区附近的餐馆或厨房产生。
所述结构和方法采用具有针对特定化合物的频率的非热等离子体。不受理论限制，这在化合物的分子中引起振动频率，从而有利地造成离解为安全或更简单的形式。
为了提高能效并彻底破坏，处理系统可使用沿待处理的流体流动流的流动路径串联设置的多个级处理。每一级可包括产生相应的非热等离子体场的结构，并且每一级可被控制以获得相应非热等离子体场的选择物理特征。每一级产生的非热等离子体例如可以具有相应的频率、功率密度和/或波形。这些物理特征被选择并被控制以针对流体流中的特定污物或污染物。
由于单个非热等离子体场可处理的能量和空气体积有物理局限性，可以使用并行的流动路径，每一流动路径具有其自已的一组沿相应流动路径串联设置的级。这可以使比用单个串联布局可处理的更大体积的流体（例如空气）被处理。这还可有利地提供在给定流动路径一个或多个部件失效、被维修或不可用时用于处理的替代路径。
因此，处理系统可包括多个并行流动路径，每一个具有沿各自的相应流动路径串联设置的多个级。流体可行进通过第一级以暴露于第一非热等离子体，然后通过第二级以暴露于第二非热等离子体。流体可行进通过后面的（例如第三）级以暴露于后续的（例如第三）非热等离子体。任意数目的串联设置的级都可用来获得对于正在处理的空气或气体的理想效果。并行路径或并行非热等离子体场的总数可以是待被处理的体积和／或体积中的污物或污染物水平的函数。任意给定级处的所有并行 的非热等离子体场都可以相同特征（例如，频率、功率密度、波形）操作。串联的每个连续的级可在与其它级不同的相应频率、功率密度和／或波形下操作。连续的级被调整以激发目标化合物的分子振动，使得如果离解是预想效果，则目标化合物优先离解，或者如果期望激活则优选激活不同反应。功率密度可为充分扩散的，以便只产生气态电离物质，或可为充分强的，以就地通过非热等离子体场和有源微电弧放电来焚烧空中悬浮的有机颗粒。非热等离子体还可焚烧燃烧的气雾滴，如气雾油。功率密度可根据需要在颗粒破坏和VOC破坏的高设置和可以低功率密度设置转换目标VOC的低设置之间精细调节。
为了产生非热等离子体，每一级可包括一个或多个相应的电极组件。电极组件可采用介电阻挡放电装置的形式。介电阻挡放电装置可各自包括多个催化活性电极。介电阻挡放电装置发展一个或多个非热等离子体场，以便产生充分的反应性氧物质、羟基物质和／或其它高电离分子和原子物质，以便引起目标化合物（例如VOC）的氧化和／或还原和／或转换。非热等离子体场还产生电子轰击和与VOC分子撞击，这有助于VOC的离解。这出现的同时羟基和反应性氧物质产生。并行的非热等离子体场可具有相似的功率激发，包括频率、功率密度和波形，而串联的每个顺续的非热等离子体场在相应不同的频率、功率密度和／或波形下操作，其中频率、功率密度和波形被选择和控制为每一个后级针对的化合物的振动谐波。
自动故障检测使用分裂地电流（split ground current），所以不平衡说明有故障。故障部件被自动隔离。自动重新选择路径允许以只有轻微降低的性能操作。
可将处理流体流的设备概括为包括第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，所述第一级NTP生成单元组件可操作以在第一流动路径中产生第一NTP场；第二级NTP生成单元组件，所述第二级NTP生成单元组件可操作以在相对位于所述第一流动路径中的第一NTP场下游的所述第一流动路径中产生第二NTP场；和控制系统，其被耦连以控制所述第一和至少所述第二NTP生成单元组件，以分别在第一周期过程中产生：具有第一组NTP场特征的第一NTP场，和具有第二组 NTP场特征的第二NTP场，所述第二组NTP场特征与所述第一组NTP场特征不同。
第一和第二组NTP场特征可包括频率，所述控制系统可操作以控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场具有第一频率，并可操作以控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场具有第二频率，所述第二频率与所述第一频率不同。所述第一和第二组NTP场特征可包括波形或功率水平中的至少一个，并且所述控制系统可操作以控制所述第一级NTP生成单元组件，以具有第一波形或第一功率水平中的至少一个，并且可操作以控制所述第二级NTP生成单元组件，以具有分别与所述第一波形或第一功率水平不同的第二波形或第二功率水平中的至少一个。所述第一和第二组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，所述控制系统被配置成控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征将第一化合物转换成第二化合物，并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征将所述第二化合物转换成第三化合物。所述第一和第二组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，所述控制系统可被配置成控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征破坏第一易挥发有机化合物（VOC），并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征破坏第二VOC，所述第二VOC相对不如所述第一VOC复杂。所述第一和第二组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，所述控制系统可被配置成控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征破坏多个类型的第一易挥发有机化合物（VOC），并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征破坏多个类型的第二VOC，所述第二VOC的类型的数目比所述第一VOC的类型的数目少。所述设备可进一步包括：至少一个传感器，其被定位以检测至少一个特征，该特征指示所述第一组NTP场特征中的至少一个与所述第一级NTP生成单元组件的至少一个操作特征之间的第一级比率，其中第一级比率指示所述第一NTP场和通过所述第一NTP场的流体流中的多个污物的相互作用。所述控制系统可被配置成识别使功率最小化的所述第一NTP场的至少一个频率，并控制所述第一级NTP生成单元组件的操 作以在操作过程中至少部分基于指示所述第一级比率的反馈在所识别的频率附近振荡。所述设备可进一步包括：第三级NTP生成单元组件，所述第三级NTP生成单元组件可操作以在相对位于所述第一流动路径中的第一和第二NTP场下游的所述第一流动路径中产生第三NTP场，和其中所述控制系统被耦连以控制所述至少第三NTP生成单元组件，以在所述第一周期过程中产生具有第三组NTP场特征的第三NTP场，所述第三组NTP场特征与所述第一和第二组NTP场特征不同。所述第一、第二和第三组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，所述控制系统可被配置以控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征破坏第一易挥发有机化合物（VOC），并控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征破坏第二VOC，并控制所述第三NTP生成单元组件，使得所述第三NTP场特征破坏第三VOC，所述第三VOC相对不如所述第二VOC复杂，且所述第二VOC相对不如所述第一VOC复杂。所述第一、第二和第三组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，所述控制系统可被配置以控制所述第一NTP生成单元组件，使得所述第一NTP场特征破坏多个类型的第一易挥发有机化合物（VOC），控制所述第二NTP生成单元组件，使得所述第二NTP场特征破坏多个类型的第二VOC，控制所述第三NTP生成单元组件，使得所述第三场特征破坏多个类型的第三VOC，所述第二VOC的类型的数目小于第一VOC的类型的数目，所述第三VOC的类型的数目小于所述第二VOC的类型的数目。所述设备可进一步包括：并行的第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，所述并行的第一级NTP生成单元组件可操作以在第二流动路径中产生并行的第一NTP场；和并行的第二级NTP生成单元组件，所述并行的第二级NTP生成单元组件可操作以在相对位于所述第二流动路径中的所述并行的第一NTP场下游的所述第二流动路径中产生并行的第二NTP场，和其中所述控制系统被耦连以控制所述并行的第一和至少并行的第二NTP生成单元组件，以在所述第一周期过程中分别产生：具有所述第一组NTP场特征的并行的第一NTP场，和具有所述第二组NTP场特征的并行的第二NTP场。所述设备可进一步包括：气体入口，其相对位于所述第一级 NTP生成单元组件的上游；气体出口，其相对位于所述第二级NTP生成单元组件的下游，其中所述第一流动路径在所述气体入口和所述气体出口之间延伸。所述第一级和第二级NTP生成单元组件可各自是平面介电阻挡放电（DBD）型NTP生成单元组件，它们分别包括以交替布置方式提供的至少一个电热电极和至少两个电接地电极，并且至少一个介电阻挡在所述至少一个电热电极和所述至少两个电接地电极之间间隔开，以在它们之间提供至少一个间隙，并且其中所述第一级和第二级NTP生成单元组件各自的所述至少一个电热电极和所述至少两个电接地电极之间的所述至少一个间隙形成所述第一流动路径的一部分。所述第一级和第二级NTP生成单元组件各自的所述至少一个电热电极和所述至少两个电接地电极中的至少一个可由催化活性材料制成，其在设备运行过程中在所述第一流动路径中暴露于待处理的流体流，并且其中介电阻挡为敷涂有催化活性材料或者由催化活性材料组成中的至少一种。
一种操作设备来处理流体流的方法可概括为包括：在第一周期过程中操作第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，以在第一流动路径中产生具有第一组NTP场特征的第一NTP场；和在所述第一周期过程中操作第二级NTP生成单元组件，以在相对位于所述第一流动路径中的所述第一NTP场下游的所述第一流动路径中产生具有第二组NTP场特征的第二NTP场，所述第二组NTP场特征与所述第一组NTP场特征不同。
所述第一和第二组NTP场特征可包括频率，并且操作所述第一NTP生成单元组件可包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场具有第一频率，操作所述第二NTP生成单元组件可包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场具有第二频率，所述第二频率与所述第一频率不同。所述第一和第二组NTP场特征可包括波形或功率水平中的至少一个，操作所述第一级NTP生成单元组件可包括操作所述第一级NTP生成单元组件以具有第一波形或第一功率水平中的至少一个，操作所述第二级NTP生成单元组件可包括操作所述第二级NTP生成单元组件以具有分别与所述第一波形或第一功率水平不同的第二波形或第二功率水平中的至少一个。所述第一和第二组NTP 场特征可包括频率、波形和功率水平，操作所述第一NTP生成单元组件可包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一组NTP场特征将第一化合物转换成第二化合物，并操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二组NTP场特征将所述第二化合物转换成第三化合物。所述第一和第二组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，操作所述第一NTP生成单元组件可包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场特征破坏第一易挥发有机化合物（VOC），操作所述第二NTP生成单元组件可包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场特征破坏第二VOC，所述第二VOC相对不如所述第一VOC复杂。所述第一和第二组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，操作所述第一NTP生成单元组件可包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场特征破坏多个类型的第一易挥发有机化合物（VOC），操作所述第二NTP生成单元组件可包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场特征破坏多个类型的第二VOC，所述第二VOC的类型的数目比所述第一VOC的类型的数目小。所述方法可进一步包括：检测指示所述第一组NTP场特征中的至少一个特征与所述第一级NTP生成单元组件的至少一个操作特征的第一级比率的特征，其中所述第一级比率指示所述第一NTP场和通过所述第一NTP场的流体流中的多个污物的相互作用；识别使功率最小化的所述第一NTP场的至少一个频率；和控制所述第一级NTP生成单元组件的操作，以在操作过程中至少部分基于指示所述第一级比率的反馈信号在所识别的频率附近振荡。所述方法可进一步包括：在所述第一周期过程中操作第三级NTP生成单元组件，以在相对位于所述第一流动路径中的第一和第二NTP场下游的所述第一流动路径中产生具有第三组NTP场特征的第三NTP场，所述第三组NTP场特征与所述第一和第二组NTP场特征不同。所述第一、第二和第三组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，操作所述第一NTP生成单元组件可包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场特征破坏第一易挥发有机化合物（VOC），操作所述第二NTP生成单元组件可包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场特征破坏第二VOC，操作所述第三 NTP生成单元组件可包括操作所述第三NTP生成单元组件使得所述第三NTP场特征破坏第三VOC，所述第三VOC相对不如所述第二VOC复杂，所述第二VOC相对不如所述第一VOC复杂。所述第一、第二和第三组NTP场特征可包括频率、波形和功率水平，操作所述第一NTP生成单元组件可包括操作所述第一NTP生成单元组件使得所述第一NTP场特征破坏多个类型的第一易挥发有机化合物（VOC），操作所述第二NTP生成单元组件包括操作所述第二NTP生成单元组件使得所述第二NTP场特征破坏多个类型的第二VOC，操作所述第三NTP生成单元组件可包括操作所述第三NTP生成单元组件使得所述第三场特征破坏多个类型的第三VOC，所述第二VOC的类型的数目比所述第一VOC的类型的数目小，所述第三VOC的类型的数目比所述第二VOC的类型的数目小。所述方法可进一步包括：在所述第一周期过程中操作并行的第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，以在第二流动路径中产生具有第一组NTP场特征的并行的第一NTP场；和在所述第一周期过程中操作并行的第二级NTP生成单元组件以在相对位于所述第二流动路径中的所述并行的第一NTP场下游的第二流动路径中产生具有第二组NTP场特征的第二NTP场。
一种操作设备来处理流体流的方法可概括为包括：在第一周期过程中操作第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，以在第一流动路径中产生具有第一组NTP场特征的第一NTP场；检测指示所述第一组NTP场特征中的至少一个特征与所述第一级NTP生成单元组件的至少一个操作特征的第一级比率的特征，其中所述第一级比率指示所述第一NTP场和通过所述第一NTP场的流体流中的多个化合物的相互作用；识别使所述第一级比率最优化的所述第一NTP场的至少一个频率；和控制所述第一级NTP生成单元组件的操作，以在至少一个随后的周期过程中至少部分基于指示所述第一级比率的反馈在所识别的频率附近振荡。
在第一周期过程中操作第一级NTP生成单元组件可包括操作所述第一级NTP生成单元组件，以步进通过所述第一NTP场的第一频率范围，控制所述第一级NTP生成单元组件的操作以在至少一个随后的周 期过程中在所识别的频率附近振荡包括控制所述第一级NTP生成单元组件的操作以在比所述第一范围小的第二范围内在所识别的频率附近振荡所述第一NTP场。识别使所述第一级比率最优化的所述第一NTP场的至少一个频率可包括识别所述第一NTP场的功率增加而所述第一级NTP生成单元组件的操作特征没有相应变化的所述第一NTP场的至少一个频率。识别使所述第一级比率最优化的所述第一NTP场的至少一个频率可包括识别响应由所述第一级NTP生成单元组件施加的电压降低而维持所述第一NTP场的功率的所述第一NTP场的至少一个频率。所述第一级比率指示的相互作用可包括所述第一NTP场和通过所述第一NTP场的流体流中的多个易挥发有机化合物污物的相互作用。
附图说明
在附图中，相同的附图标记标识相似元件或动作。元件在附图中的尺寸和相对位置不一定是按比例绘制的。例如，各元件的形状和角度不是按比例绘出的，这些元件中有一些被任意放大和定位以提高附图的易读性。而且，绘出元件的具体形状不旨在传递关于具体元件的实际形状的任何信息，选择元件的具体形状的原因只是为了在附图中容易识别。
图1A为根据一个示意性实施例的使用多个非热等离子体生成单元组件来处理流体流的流体流处理系统的非热等离子体生成部分的示意图。
图1B为根据一个示意性实施例的使用多个非热等离子体生成单元组件来处理流体流的流体流处理系统的控制部分的示意图。
图2为根据一个示意性实施例的说明用来向非热等离子体生成单元组件的电极提供高电压的电源的流体流处理系统的一部分的功能框图。
图3为根据一个示意性实施例的有三个并行流动路径的流体流处理系统的一部分的等视图，每个并行路径有串联设置以产生连续的非热等离子体场的两个电极组件。
图4A为根据一个示意性实施例的流体流动处理系统的一个流动路径的一部分的等视图，其中示出了壳体、两个电极组件和一个高压变压 器。
图4B为图4A的非热等离子体生成单元组件的一部分的放大图，示出了两个电极组件。
图5为根据一个示意性实施例的电极组件的局部分解等视图。
图6A为根据一个示意性实施例的适合用在电极组件中的电极的平面图。
图6B为图6A电极的导电元件的一部分的放大图。
图6C为图6A电极的电连接器或端子的放大图。
图7为根据一个示意性实施例的叠加地电极以形成电极组件的至少一部分的热电极的平面图。
图8为根据一个示意性实施例的流体流处理系统的一部分的示意图，其中图示了故障检测子系统的一部分。
具体实施方式
在下文的描述中，列出某些特定的细节以便提供对各个公开的实施例的彻底理解。不过，相关领域的技术人员会认识到，在没有一个或多个这些特定细节时或者用其它方法、部件、材料等也可以实践这些实施例。在其它实例中，没有示出或详细描述与流体流系统相关的公知结构，如管道、缓冲器、排气口、风扇、压缩机或鼓风机，以避免不必要地混淆对这些实施例的描述。
除非上下文要求为其它情况，在下面的整个说明书和权利要求中，词语“包括”及其变型应理解为是开放性、包含意义的，即“包括、但不限于”。
在整个本说明书中提到“一个实施例”时表示关于该实施例描述的具体特征件、结构或特征被包括于至少一个实施例中。因此，在整个本说明书中各处出现词语“在一个实施例中”或“在实施例中”时，不一定都指同一实施例。而且，在一个或多个实施例中，具体特征件、结构或特征可以任何适当方式组合。
在本说明书和所附的权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“所述/该”包括复数引用，除非内容明确规定为其它情况。还应该 注意的是，术语“或”通常以其最宽泛的含义使用，即表示“和/或”，除非内容明确指示为其它情况。
本文提供的标题和说明书摘要只是为了方便，不解释实施例的范围或含义。
图1A和图1B示出了根据一个示意性实施例的流体流处理系统100。如本文中描述的，流体流处理系统100可用来处理流体流（箭头102a、102b，共同为102），例如由各来源（未示出）产生的气体（例如空气）流，例如由各制造过程或其它过程产生的。此可有利地将污物或污染物转换成安全或比较安全的形式，或甚至除去污物或污染物。
流体流处理系统100包括流入口104，多个流出口106a-106c（图示了三个，总体为106），位于流入口104和相应的流出口106之间的一个或多个流动路径110a-110c中的多个非热等离子体（NTP）生成单元组件108a-108n（图示了九个，总体为108），和通信地耦连以控制流体流处理系统100的各个元件的控制子系统112。如所示，NTP生成单元组件108被设置成位于沿流入口104和相应的流出口106之间的流动路径110相对布置的多个级114a-114c（图示了三个，总体为114）中，每一级114有利地被控制以针对相应的一种或几种污染物。如所示的，NTP生成单元组件108还可被任意设置成多个并行的流动路径110a-110c。使用两个或更多个并行的流动路径110可以处理相对大体积的流体流。
如图1A清楚图示的，流入口104流体连通地耦连到流体流102a的源（未示出），例如一件或多件工业机械。流入口104可以是单个被定位以收集待处理的流体流的管道、连接器或罩。流入口104可采用岐管的形式，例如将流体流的部分分配到相应的并行流动路径110。流入口104例如可以包括一个或多个致动器（图1A中没有显示）。例如，流入口104可包括风扇、压缩机或鼓风机（图1A中没有显示）。这可用来引起流体流沿流体或（一个或多个）流动路径110的运动。同样，例如，流入口104可包括耦连的马达或螺线管（图1A中没有显示）以控制缓冲器和/或排气口（图1A中没有显示）。这可用来选择性地打开和/或关闭并行流动路径110中的某些。
流出口106可以将经处理的流体流102b排放到周围环境或其他环境。尽管图示为分开的流出口106a-106c，但是流体流处理系统100可将分开的并行流动路径110组合到单一流出口106中。流出口106通常包括一种或多种催化剂，例如臭氧破坏催化剂111a-111c（图示了三个，总体为111）。
流出口106例如可包括一个或多个致动器（图1A中没有显示）。例如，流出口106可包括风扇、压缩机或鼓风机（图1A中没有显示）。这可用来引起流体流沿流体或（一个或多个）流动路径110运动到周围环境和/或反馈流动管道116。同样，例如，流出口106可包括耦连以控制缓冲器和/或排气口（图1A中没有显示）的马达或岐管（图1A中没有显示）。这可用来选择性地排放到周围环境。
多个横向输出流路径116a，116b（显示了两个，共同为116）可选择性在流出口106a-106c之间或其一部分之间提供流体连通路径。横向输出流路径116可包括排气口、缓冲器或通过致动器（例如电机、歧管）选择性可操作的阀门119a、119b（显示了四个，标注了两个，共同为119），以打开或关闭相应的横向输出流动路径116。横向输出流动路径116可允许选择性绕过流出口106中的一个或多个和相连催化剂111，例如催化剂111变成有毒的或正被更换或重建的位置。这可有利地使流体根据需要重新选择路径，以应对事故或者甚至适应不同的应用或安装。
在一些实施方式中，返回管道（未显示）提供反馈流动路径。这可使流体流被重新处理。沿返回管道的流可选择性地通过一个或多个耦连的致动器（图1A中没有显示）来控制以控制缓冲器和/或排气口（图1A中没有显示），所述致动器例如马达或歧管（图1A中没有显示）。
并行流动路径110可由两级或更多级NTP生成单元组件108和耦连在其之间的或耦连在NTP生成单元组件108和流入口104或流出口106之间的任意管道118a-118c（只有三个标注出，共同为118）限定。管道118可采用适于沿期望的流动路径引导流体流的方式。
一个或多个横向中间流动路径120a-120d（图示了四个，共同为120）可选择性地在并行流动路径110或其部分之间提供流体连通路径。 横向中间流动路径120可包括选择性通过致动器（例如电机、歧管）可操作的排气口、缓冲器或阀门122a、122b（图示了两个，共同为122），以打开或关闭相应的横向中间流动路径120。横向中间流动路径120可允许选择性地绕过NTP生成单元组件108中的一个或多个，例如在其中的一个NTP生成单元组件108出故障或维修或重建时。
NTP生成单元组件108通常包括一组或多组电极或电极组件124a-124n（在图1A中图示了九个，共同为124）和相应的电源126a-126n（在图1A中图示了九个，共同为126）。电源126被电耦连以向相应的电极组件124的电极提供高压电功率，以在电极之间或靠近电极处产生具有期望频率的非热等离子体。在非热等离子体中，电子流动主要是由电压而不是热引起的。如本文中进一步描述的，非热等离子体的频率可选择为匹配或为与具体污染物（例如，化合物，易挥发有机化合物VOC）相关的谐振频率的谐波，所述具体污染物是在具体级114处的目标以被减少或破坏。
如图1A图示，对于任何给定的并行流动路径110的NTP生成单元组件108可容纳于相应壳体130（只有一个标注出）中。可替代地，对于任何给定的并行流动路径110的两个或更多个NTP生成单元组件108可共同容纳于共同的壳体中。（一个或多个）壳体被设计成使流体流动流通过或经由非热等离子体通过电极组件124。壳体可包括单片金属结构。
如本文中更详细描述的，相应的电源126可被控制以向相应的电极组件124供应具有特定的选择或定义电特征的电功率。电源126例如可控制供应到相应的电极组件124的电功率的电压和频率。电源126可另外控制供应到相应的电极组件124的电功率的安培和/或相位。频率的控制可有利地被用来针对不同的污染物（例如，不同的有机化合物，如易挥发有机化合物或VOC）。例如，相应的并行流动路径110中的每个连续电源126可向相应的电极组件124供应相应频率（例如50Hz-50KHz）的电流，以匹配目标化合物的谐振频率或谐波。控制电特征还可允许在电极组件124或靠近电极组件124处达到期望功率密度（例如瓦特/面积）。足够高的功率密度在分解某些化合物和/或焚烧或 以其它方式破坏某些PMxx颗粒是有用的。例如，足够高的功率密度可用于小（例如2.5微米）颗粒，例如烟雾。特别是，这预期在处理有机的和可被焚烧的PMxx颗粒是有效的。
电源126被电耦连以接收来自电力源V的电力。电力源V可以是电力干线、电路箱或诸如电网的其它电力来源。电力源V通常供应交流（AC）电，其可以是60Hz的三相电。可替代地，在一些实施方式中，可以使用单相或两相AC电力服务。
电源126可升高电压，降低电压，整流，逆变，调节或以其它方式转换所接收的电力，再将转换的电力供应到相应的NTP生成单元组件108的电极组件124。如图2所示，每个电源126可包括一个或多个逆变器200（显示了一个）、接触器201、高压/高频变压器202（示出了一个）和可选的调谐电感器204a、204b（示出了两个，共同为204）。逆变器200被电耦连以接收来自电力源V的AC电。逆变器200被控制以选择性调节电流的频率。逆变器200例如可以通过一个或多个PLC被控制。（一个或多个）接触器201被控制以选择性地将来自逆变器200的AC电耦连到高压/高频变压器202。（一个或多个）接触器201可由控制子系统来控制。
高压/高频变压器202被电耦连，以将来自逆变器200的电流的电压升高到足够高的电平，以在施加到电极组件124的电极206a、206b（示出了两个，共同为206）两端时，生成非热等离子体。例如，高压/高频变压器202可将电压升高到大约8千伏（KV）。
一个或多个调谐电感器204可用来基于电极组件124和其电极206的具体特性调节电源126。调谐电感器204可用来平衡电极的电容与高压变压器202的电感和电路中的其它电感，以获得期望频率。这有利地允许使用具有各种不同电极组件设计和材料的单个高压变压器设计。对于每个变压器商业安装通常用单个调谐电感器204。不过，一些实施例可包括两个或更多个调谐电感器204。这些调谐电感器204可接入电路或从电路中切出。这可允许识别新化合物或其它污染物的谐振频率。例如，调谐电感器204可选择性被试用，跳过各个中心频率以找到化合物的谐振状态。
在一些实施方式中，电源126可任选地另外包括一个或多个升压型变换器电路、降压型变换器电路、降压-升压型变换器电路、回扫（flyback）变换器电路、整流器电路、交流发电机电路、调节器电路。这些电路中有一个或多个可以是无源的（例如二极管整流桥）。这些电路中有一个或多个可以是有源的（例如金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或绝缘栅双极晶体管或IGBT全桥或半桥电路）。
返回图1A，有源电力或电子器件，例如逆变器200可响应一个或多个控制信号C而被驱动。如下文主要参照图1B更详细讨论的，控制信号可由控制子系统112产生。
NTP生成单元组件108可包括一个或多个传感器S（每个NTP生成单元组件示出了一个）。传感器S可采用多种形式，并可感测多种特征、条件或状态。例如，一个或多个传感器可感测电特性。例如，一个或多个传感器S可与电源126中的相应一个关联，以感测其电特征。传感器可包括一个或多个电流传感器、电压传感器、电阻传感器或阻抗传感器。同样，例如，一个或多个传感器S可感测流体流的特征。传感器S可包括一个或多个体积流量传感器、压力传感器或速度传感器（例如风速表）。在这方面，注意的是，在给定非热等离子体场中能量的量的情况下，保持NTP生成单元组件108两端的压力梯度可能是很重要的。因此，一个或多个体积流量传感器、压力传感器或速度传感器可被监控以保证对功率有足够的流量。举另一个例子，一个或多个传感器S可感测机械或机电元件的工作状态，例如排气口或缓冲器的位置。传感器S可包括一个或多个位置传感器、接触开关、光学传感器、电极或其它类型的传感器。
如图1B最清楚示出的，控制子系统112优选容纳于与电力电子器件、具体是与高压变压器隔开的单独的控制柜111中，以防止干扰控制子系统112的电路。控制子系统112可采用多种形式，包括各种硬件、固件和/或软件部件。控制子系统112可包括一个或多个控制器，如微处理器140或一个或多个可编程逻辑单元（PLC）142（示出了九个，只标注出一个）。控制子系统112可包括一个或多个非短暂计算机-或处理器-可读介质。例如，控制子系统112可包括非易失性存储器，如只 读存储器（ROM）144或闪速存储器146。同样，例如，控制子系统112可包括易失性存储器，如动态随机存取存储器（RAM）148。
控制子系统112可选择性地包括一个或多个模拟-数字转换器150，例如在传感器S提供模拟形式的感测信息情况下。控制子系统112可包括一个或多个端口152（只显示了一个），以提供与其的通信。例如，一个或多个串行或并行端口152可提供与流体流处理系统100的其余的各部件的通信，或者与其外部和/或与其隔离的装置或部件的通信。
各个部件可通过一个或多个总线154或其它架构耦连。尽管只显示了一个总线154，但通常对于不同功能会有单独的总线，如电源总线、通信总线、指令总线、地址总线、数据总线等。
微处理器140可控制流体流处理系统100的剩余的各元件。例如，微处理器140可提供控制信号C，以例如基于来自传感器S的表示感测信息、条件或状态的信号控制各个致动器。微处理器140可检测或监控故障或其它异常。例如，微处理器140可监控一个或多个传感器，以保证在NTP生成单元组件108两端有足够的流动，或者保证不发生接地故障、短路或电弧。在出现或检测到故障或异常时，微处理器140可采取适当动作。例如，微处理器140可将控制信号C提供给一个或多个致动器，以打开或关闭缓冲器或阀门，以将流体流动路线通过故障部件（例如NTP生成单元组件108），和/或调节风扇、压缩机或鼓风机的速度。同样，例如，微处理器140可提供控制信号以响应检测到具体的NTP生成单元组件108上有不充分的流动，而关断到与NTP生成单元组件108中具体一个相关的一个或多个部件（例如高压变压器202、电极组件124）和/或引起通知或警告被提供或发送。微处理器140可提供控制信号C，以在出现电力问题例如接地故障时，关断流体流处理系统100的全部或部分。例如，微处理器140可提供控制信号C以停止一个或多个部件的操作，打开接触器以关断到一个或多个部件（例如高压/高频变压器202，电极组件124）的电力，和/或引起通知或警告被提供或发送。微处理器140可任选地控制PLC，例如向PLC142提供频率和/或电压的期望设置。微处理器140可采用多种形式中的任何一种形式，包括由因特尔（INTEL）、摩托罗拉（Motorola）、高级微器件 （Advanced Micro Devices）等出售的各种复杂指令集或精简指令集微处理器。
PLC142被通信耦连，以控制逆变器200（图2）中相应逆变器的工作。PLC142可提供控制信号C，以使逆变器200中的相应逆变器调节逆变器200的输出电流的频率。PLC142可采用多种形式中的任何一种，包括商业可获得的PLC，如西门子（Siemens）出售的PLC。
控制子系统112可包括钥匙激活开关151，其要求有钥匙153的存在来允许电力被供应到高压/高频变压器202。钥匙153可以是机械钥匙或者可以是电子钥匙。钥匙激活开关151和钥匙153可用来确保安全操作，如下文参照图3讨论的。
图3示出了根据一个示意性实施例的流体流处理系统300的一部分。图3省略了之前示出和描述的控制子系统以及可容纳控制子系统的关联控制柜的图示。
流体流处理系统300包括三个不同的壳体302a-302c（共同为302）。壳体302可由支架或其它支承组件304支承。
每个壳体302具有入口306a-306c（共同为306）和出口308a-308c（共同为308），壳体302形成在入口306和出口308之间延伸的封闭内部空间或体积（图3中不可见）。在一些安装中，入口和出口的设计可与图示相反。每个壳体302可具有门310a-310c（共同为310），以选择性提供到内部空间或体积的通道，例如以进入位于其中的电极组件（图3中不可见）。每个门可包括锁312（图3中显示了三个，标注了一个）。锁312要求有钥匙153（图1B）来打开。有利的是，如上文指出的，可要求有相同的钥匙153来给流体流处理系统300供电。这可与截止开关结合，所述截止开关不会使流体流处理系统300在门310打开时操作，从而确保安全操作。具体地，锁312可被捕获于钥匙开关中，使得当钥匙移动以打开容纳控制子系统112（图1）的控制柜111（图1B）的门（未示出）时，控制子系统112禁止到高压/高频变压器320的电力。控制子系统112还可对此做出响应，在接地触点（未显示）中切换，在任何人能够打开门并接近高压线圈和端子之前使得控制柜111在电学上安全。
壳体302各自可包括多个窗口314（在图3中示出了12个，只标注出一个）。窗口314可与由电极组件产生的相应的等离子体场对准，从而允许在操作过程中视觉检查等离子体场。
在图3所示的实施例中，每个壳体302有两个高压/高频变压器320a-320f（共同为320）。高压/高频变压器320中的每一个都电耦连，以向各级电极组件提供电力。因此，在此示意性实施例中，每个壳体302都包括两级电极组件（图3中不可见），每一级由高压/高频变压器320中相应的一个提供。每级可包括一组、两组或更多组电极（图3中不可见）。
图4A和图4B示出了根据一个示意性实施例的流体流处理系统400的一部分。图4A省略了之前图示和描述的控制子系统以及关联的可容纳控制子系统的控制柜的图示。
流体流处理系统400包括单个不同的壳体402。壳体402可由支架或其它支承组件404支承。
壳体402有入口406和出口408，壳体402形成在入口406和出口408之间延伸的封闭内部空间或体积409。在一些安装中，入口和出口的设计可与图示的相反。壳体402可有门410以选择性提供到内部空间或体积409的通道，例如以进入位于其中的电极组件422（唯一的）。壳体402可包括与由电极组件415a、415b（示出了两个，共同为415）产生的相应等离子体场对准的多个窗口414（示出了两个），从而允许在操作过程中视觉检查等离子体场。
在图4A和图4B所示的实施例中，壳体402有多个高压/高频变压器420（在图4A中示出了一个）。高压/高频变压器420中的每一个都被电耦连，以向各级电极组件415提供电力。电极组件415包括一对或多对地电极422（在图4B中只标注出一个）和热电极424（在图4B中只标注出一个），以及电绝缘介电阻挡板426（在图4B中只标注出一个）。高压/高频变压器420通过地线或电缆428电耦连到地电极422，通过热线或电缆430电耦连到热电极424。电极组件415的其它地电极彼此电耦连。其它热电极彼此电耦连。热线或电缆430可穿过具有贯穿其中的通道434的绝缘块432。绝缘块432有助于防止高压电流对任何 金属短路或产生电弧。绝缘块432例如可由超高分子量（UHMW）聚乙烯形成。
图5示出了根据一个示意性实施例的电极组件500。
与图4所示类似，电极组件500包括多个地电极502a、502b-502n（标注出三个，共同为502），多个热电极504a、504b-504n（标注出三个，共同为504）和多个介电阻挡板506a、506b-506n（标注出三个，共同为506）。如下文解释的，地电极502和热电极504构造可相同，只有排列和电耦连使它们分别用作地电极和热电极。
电极组件500可包括支承结构，如支架508，以支承地电极502、热电极504和介电阻挡板506。
电极组件500可包括从其外侧开始沿电极组件500的尺寸连续排列的接连的地电极502、介电阻挡板和热电极504。介电阻挡板506位于相接（即最相邻）的地电极502和热电极504之间。因此，每个地电极502通过介电阻挡板506与最邻近的热电极504隔开。介电阻挡板506防止在地电极502和热电极504之间出现短路或电弧。介电阻挡板506可选择性包括催化剂或由催化剂局部或全部敷涂。适合的催化剂可包括TiO2，其形成介电阻挡板506的表面上的氧化物，并且特别善于形成氧基。
如图5所示，每个电极502、504分别具有电连接器或端子510、512（每个地电极502和热电极504标注出一个）。电连接器或端子510、512允许电连接或耦连到高压变压器420（图4）。特别是，地电极502的电连接器或端子510与热电极504的电连接器或端子512隔开。例如，地电极502的电连接器或端子510可相对朝着或靠近电极组件500的底部定位，而热电极504的电连接器或端子512相对朝着或靠近电极组件500的顶部定位。地电极的电连接器或端子510相对与热电极504的电连接器或端子512隔开的距离可降低出现短路或电弧的可能性。使热电极504的电连接器或端子512朝着顶部间隔开有助于将电连接器或端子512与支架508和/或壳体130隔离。
图6A-图6C示出了根据一个示意性实施例的适合用在电极组件502、504（图5）中的电极600。
电极600包括导电基底602、一对电绝缘支承件604a、604b和电连接器或端子606。电绝缘支承件604a、604b位于导电基底602的相对端608a、608b。电绝缘支承件604a、604b支承导电基底602，同时将导电基底602与其它结构例如支架508（图5）电隔离。
导电基底602可采用由如金属的导电材料制成的丝网或筛网的形式。应用人员已经认识到相比实心板，使用网孔或筛网或类似开放结构可能是有利的。应用人员认为相比实心板，通过使用网孔或筛网，可以实现改进的等离子体形成（例如4倍）。网孔有许多边缘，等离子体在这些边缘处显示出形成优势。不受理论限制，应用人员认为这可能是由于由其上形成等离子体的结构和/或大量的边缘产生的微湍流引起。导电基底602可以是基本平面的，具有主体部分610，其中腿612a-612d（共同为612）由此在相对端608a、608b中的每一个处延伸。可有两个腿612从每一端608a、608b延伸，从而允许导电基底602固定于相应的绝缘支承件604a、604b中。腿612a中的一个腿比其它腿612b-612d长，并且充分长以延伸通过相应的绝缘支承件604a。电连接器或端子606被物理和电耦连在此腿612a的终端。例如，电连接器或端子606可被焊接或熔接到腿612a的终端。电连接器或端子606可采用多种形式中的任何一种允许物理和电连接到高压电源（例如连接到高压电力变压器420（图4））的形式。如图6A和图6C所示，电连接器或端子606例如可以采用铲形连接器的形式。
电极600的尺寸或表面积应该基于介电阻挡板506的大小或尺寸来选择。电极600在排列、对齐或以叠层或其它布置配准设置时，不应延伸超过介电阻挡板506的（一个或几个）边缘或周边。在具体应用以及在介电阻挡板506的各种来源的商业出售中，介电阻挡板506的大小或尺寸可变化。
每个电极600的导电部分可由金属催化剂例如钛或铜制成。可替代地，导电部分可由敷涂有催化剂的其它导电材料（例如其它金属）制成。导电部分可以例如采用钛上敷涂或者不敷涂催化剂的钛基的形式。导电部分例如可以采用不同于钛和敷涂有催化剂的金属的形式。金属应该与所采用的具体催化剂兼容。可以采用可蒸发、电镀或以其它方式沉积在 导电部分上或形成到导电部分中的任何金属催化剂。适合金属催化剂可包括Fe、Co、Ni、Cu、Ru、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt和Au以及其组合或合金，例如Pt和Rh的合金。还可使用非金属催化剂。适合的非金属催化剂可包括氧化铬或氧化铝。
每个电极600的导电部分例如可以近似0.03英寸厚。导电部分的开放面积可以在例如近似露出的导电部分的总面积的50%到近似75%变化。导电部分可从各种商业可获得的网孔中选择，这可降低成本。
地电极502和/或热电极504的总数以及由此的介电阻抗板506的总数可取决于具体应用或安装和/或电极502、504的表面积。对于一些应用，每种类型的电极502、504中大约有十种可能是合适的。
图示的电极600可根据电极600在电极组件500（图5）中的取向有利地用作地电极502（图5）或热电极504（电极）。这最清楚地示于图7中。
图7示出了根据一个示意性实施例的一对两个相同的电极，第一电极702和第二电极704相对彼此设置用作热电极（例如电极702）和地电极（例如电极704）。
第一电极702有长腿706a、三个短腿706b-706d和电接触器或端子708。第二电极704有一个长腿710a，三个短腿710b-710d和电接触器或端子712。热电极的电绝缘支承件714a，714b在图7中可见。
第一电极702和第二电极704分别可有利地在结构、形状和构造上是相同的。值得注意的是，第二电极704在电极组件中的取向与第一电极702的取向成相反方向（关于纵轴或横轴翻转）。因此，尽管第一电极702的长腿706和电连接器或端子708相对朝着图7的上部定位，而第二电极704的长腿710和电连接器或端子712相对朝着图7的底部定位。因此，相同的电极结构可只是通过改变电极组件500中的电极结构的取向和产生适当的电连接，而在电极组件500（图5）中分别有利地实现地电极502和热电极504（图5）。
图8示出了根据一个示意性实施例的流体流处理系统800的一部分，其包括电耦连到高压/高频变压器804的两个电极组件802a、802b（共同为802），并包括一对电流转换器806a、806b。
电极组件802a、802b的热电极808a-808d（对于每个电极组件802a、802b只标注出两个，共同为808）直接或间接电耦连到高压/高频变压器804的一个输出810。具体地，图8示出了热电极808通过导电路径812a、812b（对于每个标注出的电极组件802a、802b只有一个标注出，共同为812）的串联电耦连。
电极组件802a、802b的地电极814a-814d（对于每个电极组件802a、802b只有两个标注出，共同为814）直接或间接电耦连到高压变压器804和地参考节点818的另一输出816。具体地，图8示出了地电极814通过导电路径818a、818b（对于每个标注出的电极组件802a、802b只有一个标注出，共同为818）的串联电耦连。
介电阻挡板815a、815b（对于每个电极组件802a、802b只有一个标注出，共同为815）分别被定位在每对热电极808和地电极814之间。介电阻挡板815的大小、尺寸和位置被形成为分别防止在热电极808和地电极814之间出现不期望的电弧或短路。
电流转换器806a、806b分别耦连到各个电极组件802a、802b的地电极814和地节点818之间。电流转换器806a、806b可以是故障监控或检测子系统的一部分。在这方面，电极组件802a、802b二者的热电极被共同馈送，而来自电极组件802a、802b的地电流沿分开的各自路径被感测。如果发生故障，例如介电阻挡板506（图5）破裂，电力会出现故障。因此，耦连到电极组件802a、802b的经历故障的电流转换器806a、806b会接收基本全部的电流，而耦连到电极组件802a、802b的不经历故障的电流转换器806a、806b基本不接收电流。控制器、处理器或其它部件（例如图1B的微处理器140）可监控电流转换器806a、806b的状态。控制器、处理器或其它部件可指示正在经历故障的具体电极组件802a、802b。这可以是通过灯（例如LED）和/或显示器（例如LCD）的视觉指示，和通过扬声器的听觉指示和/或通过电子邮件消息（即email）、语音邮件、文本（即Text）消息、短消息服务消息（即SMS消息）等的电子通知。控制器、处理器或其它部件可另外或可替代地采取预防措施。例如，控制器、处理器或其它部件可响应检测到故障或检测到故障的时间段超过了预定持续时间而自动切断操作，停止向 高压/高频变压器420（图4）的电力供应。
操作
尽管有各种途径来操作上文描述的处理系统，这些途径可能取决于包括特定应用、流体体积和具体的待处理的污物或污染物的类型的多个因素，但下文描述了多个特定的方法。基于本文的教导，这些方法的变型以及其它的此类方法对本领域技术人员是很显然的。
控制器子系统在第一周期过程中操作第一级非热等离子体生成单元组件，以在第一流动路径中产生具有第一组NTP场特征的第一NTP场。
控制器子系统在第一周期过程中操作第二级NTP生成单元组件，以在相对位于第一流动路径中的第一NTP场下游的第一流动路径中产生具有第二组NTP场特征的第二NTP场。第二组NTP场特征与第一组NTP场特征不同。
可选地，控制子系统在第一周期过程中操作第三级NTP生成单元组件，以在相对位于第一流动路径中的第一和第二NTP场下游的第一流动路径中产生具有第三组NTP场特征的第三NTP场。第三组NTP场特征与第一和第二组NTP场特征不同。
可选地，控制子系统在第一周期过程中操作并行的第一级非热等离子体（NTP）生成单元组件，以在第二流动路径中产生并行的第一NTP场。并行的第一NTP场可具有与第一组NTP场特征相同的NTP场特征。
可选地，控制子系统在第一周期过程中操作并行的第二级NTP生成单元组件，以在相对位于第二流动路径中的并行的第一NTP场下游的第二流动路径中产生第二NTP场。并行的第二NTP场可具有与第二组NTP场特征相同的NTP场特征。
可选地，控制子系统在第一周期过程中操作并行的第三级NTP生成单元组件，以在相对位于第二流动路径中的并行的第二NTP场下游的第二流动路径中产生第三NTP场。并行的第三NTP场可具有与第三组NTP场特征相同的NTP场特征。
第一、第二和第三组NTP场特征可包括频率、功率密度和波形中的一个或多个。操作第一NTP生成单元组件可包括操作第一NTP生成单元组件以产生具有第一NTP场特征组的NTP场，从而破坏第一类型的VOC，例如将第一类型VOC还原成第二更简单的化合物。操作第二NTP生成单元组件可包括操作具有第二NTP场特征组的第二NTP生成单元组件，以破坏第二类型的VOC，例如将第二类型的VOC还原成第三更简单的化合物。操作第三NTP生成单元组件可包括操作具有第三NTP场特征组的第三NTP生成单元组件，以破坏第三类型的VOC，例如将第三类型的VOC还原成第三更简单的化合物。因此，第三VOC可相对不如第二VOC复杂，第二VOC相对不如第一VOC复杂。
自动NTP级调谐搜索
在一些实例中，对于给定化合物通过质谱学可找到适合频率。然而，使用通过调谐算法的处理系统确定适合频率可能更加有效。
将NTP级调整到对所关心的目标化合物有最佳破坏去除效果（DRE）的频率的一种方法包括对控制子系统编程以自动地以预定频率间隔或步长步进通过限定的频率范围。控制子系统在限定周期或保持时间维持非热等离子体的物理特征（例如频率）。观察或自动监控NTP频率和功率的物理特性或参数，同时控制这些相同参数。保持NTP场中的功率密度恒定，同时以限定频率间隔或步长从第一频率极限扫到第二频率极限。
通过相同的控制设置，会在一个或多个频率处出现功率增加。可替代地，通过可测量的不同电压控制信号维持NTP场中的功率。每种情况都指示发生下述情况：由于化合物反应于其自然谐振频率，功率的某类“谐振”会进入到场中具有化合物的NTP场中。在其自然谐振频率，化合物更容易吸收所施加功率，并且随着化合物通过NTP场而分裂。借助为正在通过NTP场而被调谐的具体化合物来进行调谐，原因是一旦化合物离解，所产生的化合物或元素不再表现出此特征功率变化。
频率范围可以是相当宽的，例如在第一次调查适合频率是什么时。 显然，可能有超过一个频率显示此效应。当使用此途径找到一个或几个谐振设置时，则可在所识别的频率附近执行质谱学分析，以验证发生的是什么反应。在一些实例中可能在那些检测到的频率当中有优选反应。例如，可以识别这些优选反应，并且系统工作于适当设置下操作以获得期望反应。
执行此过程的一个方法马上在下文进行描述。基于此描述其它方法是非常显然的。
控制子系统在第一周期过程中操作第一级NTP生成单元组件，以在第一流动路径中产生具有第一组NTP场特征的第一NTP场。例如，控制子系统可操作第一级TNP生成单元组件，以步进通过第一NTP场的第一频率范围。
控制子系统通过一个或多个传感器检测指示第一组NTP场特征的至少一个特征的第一级比率的特征。控制子系统通过一个或多个传感器检测第一级NTP生成单元组件的至少一个操作特征。第一级比率可指示第一NTP场和通过第一NTP场的流体流中的多个化合物的相互作用。
控制子系统识别使第一级比率最优化的第一NTP场的至少一个频率。例如，控制子系统可识别第一NTP场的功率增加而第一级NTP生成单元组件的操作特征不相应变化的第一NTP场的至少一个频率。可替代地，控制子系统识别响应由第一级NTP生成单元组件所施加的电压降低而维持第一NTP场的功率的第一NTP场的至少一个频率。
控制子系统然后可控制第一级NTP生成单元组件的操作，以在至少一个随后周期过程中至少部分基于指示第一级比率的反馈在所识别的频率附近振荡。例如，控制子系统可控制第一级NTP生成单元组件的操作以在所识别的比第一范围小的第二范围中的频率附近振荡第一NTP场。
自动NTP级操作
一旦选择了频率，对所选级的频率操作执行NTP调谐算法的改进形式。需要以此来保持NTP场为最有效设置，以补偿由于浓度、温度、 湿度变化的效应和其它效应造成的最佳频率的变化。这里所用算法会在上面搜索找到的频率附近以小的频率步长变化扫过窄的频率范围，并用上面的功率变化检测来保持操作频率为最佳值。
尽管有各种途径来操作上文描述的处理系统，但下文描述一种具体方法。基于本文的教导，这些的变型以及其它此类方法对本领域技术人员是非常显然的。
控制子系统通过至少一个传感器检测指示第一组NTP场特征的至少一个特征与第一级NTP生成单元组件的至少一个操作特征的第一级比率的特征。第一级比率可指示第一NTP场和通过第一NTP场的流体流中的多个污物的相互作用。
基于此，控制子系统识别使功率最小化的第一NTP场的至少一个频率。
控制子系统控制第一级NTP生成单元组件的操作，以在操作过程中至少部分基于指示第一级比率的反馈信号在所识别的频率附近振荡。
实例1
举一个例子，处理系统可具有多个并行流动路径，每个流动路径具有在相应的流动路径中串联设置的多个级。任何给定流动路径中的级可具有与并行流动路径中的相应级相同的操作特征。因此，每个流动路径中的第一级可生成彼此具有至少基本相同的物理特征的非热等离子体。同样，每个流动路径中的第二级可生成彼此具有至少基本相同的物理特征、但与第一级的非热等离子体的物理特征不同的非热等离子体。
流动路径中的（一个或多个）第一级被调整为对流体流中出现的最复杂的化合物具有最大有效性。因此，第一级引起那些最复杂的化合物离解成较小的分子复杂性。
在流体流是要被氧化和还原的含VOC的空气，并且VOC是包括以下的化合物的混合物时：1）长链烃化合物，和2）在苯环结构中有各种单键和双键碳原子的一些烃化合物，则第一级被调整以打破苯环键，使所产生的烃从碳环类型的芳族化合物转换为长链烃化合物。随后的级（例如第二级）被调整到对最长链的烃化合物或其它剩下的化合物 有最大有效性。更后面的级（例如第三级）被调整为对那些在之前的级中还未完全离解或处理的化合物有效。为离解烃链化合物而调整的非热等离子体的级对于烃链中的碳原子的数目不是特定的。因此，对于作为处理目标的长链碳化合物中每个碳原子计数，不需要专门的不同的级。
实例2
流动路径中的第一级被调整为获得尽可能多的VOC被氧化的最大破坏。
随后的NTP级被调整为对前面级中剩下的那些VOC有最大有效性。
结论
上文对所示实施例的描述，包括在摘要中描述的，不旨在是排他性的，或将实施例限制为所公开的确切形式。尽管为了说明目的，本文中描述了具体实施例和实例，但在不偏离本公开的精神和范围下可以进行各种等同修改，相关领域的技术人员会认识到这些。本文中提供的对各个实施例的教导可用于其它处理系统，不一定是如上文一般描述的示例性串行和并行非热等离子体处理系统。
例如，前面的详细描述已经通过使用方框图、示意图和例子列出了装置和/或过程的各个实施例。至此，这些方框图、示意图和例子具有一个或多个功能和/或操作，本领域技术人员应理解可以通过宽范围的硬件、软件、固件或实际上其任何组合来单独和/或共同实现这些方框图、流程图或例子中的每个功能和/或操作。在一个实施例中，本发明的主题可通过专用集成电路（ASIC）来实现。不过，本领域技术人员会认识到本文中整体或部分公开的实施例同样可以标准集成电路来实现，如由一个或多个计算机执行的一个或多个计算机程序（例如，如在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序），如由一个或多个控制器（例如微控制器）执行的一个或多个程序，如由一个或多个处理器（例如微处理器）执行的一个或多个程序，如固件或实际上以其任何组合，并且根据本公开的教导，设计电路和/或为软件和/或固件写代码在 本领域普通技术人员的技能范围内。
当以软件实现逻辑并将逻辑存储在存储器中时，逻辑或信息可存储在任何计算机可读介质上以供任何处理器相关系统或方法使用或与其结合使用。在此公开的背景下，存储器是为电子、磁、光或其它包含或存储计算机和/或处理器程序的物理器件或装置的计算机可读介质。逻辑和/或信息可以任何计算机可读介质体现以供指令执行系统、设备或器件使用或与其结合使用，所述指令执行系统、设备或器件如基于计算机的系统，包括处理器的系统或可从指令执行系统、设备或器件中获取指令并执行与逻辑和/或信息关联的指令的其它系统。
在此说明书的背景下，计算机可读介质可以是可存储与逻辑和/或信息关联的任何元件，以供指令执行系统、设备和/或器件使用或与其关联使用。计算机可读介质可以是例如、但不局限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备或器件。计算机可读介质的更具体的例子（非排他列表）可包括下列：便携式计算机磁盘（磁，紧凑闪存卡，安全数字等等）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM，EEPROM或闪速存储器）、便携式紧凑盘只读存储器（CDROM）、数字带。注意，计算机可读介质甚至可以是其上打印与逻辑和/或信息关联的程序的纸或另一适合介质，因为程序可通过例如纸或其它介质的光扫描被电子捕获，然后被编辑、解释或根据需要以其它适当方式处理，然后存储在存储器中。
上文描述的各个实施例可组合以提供另外的实施例。在与本文中的具体教导和定义不会不一致的情况下，所有美国专利、美国专利申请公布、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和本说明书中提到的非专利出版物和/或申请数据表中列出的，包括但不限于美国专利8,105,546，全部通过引用以其全文被并入本文中。实施例的各个方面可根据需要修改，以使用各专利、申请和出版物的系统、电路和概念，以提供另外的实施例。
根据上文详述的描述可对实施例进行这些和其它变化。通常，在下文的权利要求中，所用术语不应解读为将权利要求限制到说明书和权利要求中公开的具体实施例，但应解读为包括所有可能的实施例以及与这 些权利要求被给予的等同方式的全部范围。相应地，权利要求不由本公开来限定。