一种基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器及其处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器，为双级式结构，所述双级式结构能够在两台等离子体电源下形成两个不同且独立的放电体系，每个所述放电体系为一个降解反应器，即第一级降解反应器和第二级降解反应器，前后两级降解反应器共用长距离的内径小的内电极作为低压电极构建电场，两个所述降解反应器中均产生密集的高能粒子并与进入其中的气体分子发生碰撞而使其发生分解。本发明专利技术能够使尾气中的有害成分气体能够完全被碱液所吸收，进而使尾气能够直接排放入大气中，实现完全无害化排放，不仅能够最大程度提升SF6废气降解率和能量效率，还能使结构更加稳固可靠安全。稳固可靠安全。稳固可靠安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器及其处理方法


[0001]本专利技术涉及一种基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器及其处理方法。

技术介绍

[0002]SF6是一种由人工合成的惰性气体，因为其优异的灭弧能力及理化性质，被广泛地应用于电力、半导体以及金属冶炼等行业。然而，SF6是一种强温室气体，其温室效应潜在值(Global Warming Potential,GWP)是二氧化碳(CO2)的 23500倍。半个世纪以来，随着气体绝缘设备在电力行业的推广应用，SF6的用量及排放逐年上涨。减少SF6气体的排放已经刻不容缓。
[0003]目前，以资源的角度来说，对SF6废气进行回收净化是最为环保的一种手段。通过净化技术，将SF6废气中的SF6分解产物、水、灰尘、油等杂质进行去除，得到纯净的SF6，即完成了对SF6废气的回收净化。例如：2019.06.07公开号为 CN109850854A的一种混合气体净化分离回收系统，2017.12.01公开号为 CN107413187A的一种环保型六氟化硫/氮气混合气体分离回收装置及方法。但其回收净化的整个过程非常复杂，并且对工艺流程要求较高；更为重要的是，回收净化装置往往体积较大，仅适用于一些大型的绝缘设备，无法适用于一些小型气体绝缘设备，造成随意排放的问题，没有从根本上解决SF6废气的问题。
[0004]近年来，国内外学者提出了采用降解的手段来处理工业应用所产生的SF6废气，使其无害化。目前比较有效的手段主要包括热解法、光解法以及低温等离子体法等。其中，介质阻挡放电(Dielectirc barrier discharge，DBD)低温等离子体法(Non
‑
Thermal Plasma，NTP)放电降解SF6具有高降解率和高能量效率的优点，适合在工业中推广应用。例如：2018.07.13公开号为 CN108273366A的“基于介质阻挡放电的六氟化硫降解处理装置及处理方法”、 2021.04.06公开号为CN112604465A的“用于六氟化硫气体放电降解处理的气体循环装置及方法”，通过介质阻挡放电手段，能够十分有效地对SF6废气进行降解，以实现减排的目的，其中均提到利用氢氧化钠等碱性溶液对SF6分解后的产物进行吸收处理。然而，2018年重庆大学的肖焓艳博士毕业论文《大气压介质阻挡放电及其协同催化降解SF6气体的研究》中提到SF6分解产物主要为H2S、 SOF2、SO2、SOF4、SO2F2五种，从性质上，前四种气体均能够与碱液反应或被碱液所吸收，而SO2F2气体与碱液不发生反应，并且在400℃以上仍保持稳定，吸入会引起肺出血，因此不能够直接排放。为了更好地满足SF6废气无害化降解，这个问题需要被解决。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器及其处理方法，能够形成两个独立的放电体系分别对SF6气体及其分解产生的 SO2F2气体进行处理，使尾气中的有害成分气体能够完全被碱液所吸收，进而使尾气能够直接排放入大气中，实现完全无害化排放。本专利技术不仅能够对更高浓度且更高气流量的SF6废气进行降解，还解
决了目前降解后的尾气无法直接排放的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术一种基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器，所述基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器为双级式结构，所述双级式结构能够在两台等离子体电源下形成两个不同且独立的放电体系，每个所述放电体系为一个降解反应器，两个所述降解反应器为串联结构，两个所述降解反应器中均产生密集的高能粒子并与进入其中的气体分子发生碰撞而使其发生分解。
[0008]进一步的，两个所述降解反应器共用一根内电极形成了两个高频高压交变电场，并在内电极前后两端均进行了接地。
[0009]进一步的，利用中间法兰支架将两级降解反应器进行连接并固定，在中间法兰支架上方设置有中间采气快插接口，能够对第一级降解反应器降解反应后的气体进行采样，与第二级降解反应器降解反应后的气体进行对比分析，按照结果对两个流量计或等离子体电源功率进行调节。
[0010]进一步的，还包括尾气吸收池，在所述尾气吸收池一半的位置设有检视窗，用于随时检查碱液容量以及浑浊状态以判断是否需要更换碱液。
[0011]进一步的，所述尾气吸收池呈密闭状态，其侧面和顶部分别设有进气口和出气口，所述进气口向内延伸，通过单向气阀连接内部气管，并接上了一进四出的转接头，通过四面各四根固定在内壁上的气管插入碱液之中。
[0012]进一步的，两个所述降解反应器的外层介质管均为陶瓷材质，陶瓷外管内直径为20mm、厚度为2.5mm、长度为360mm，将两个所述介质管利用法兰进行连接以便于方便拆卸；两个所述降解反应器的内层介质管均为陶瓷材质，长度为 760mm，外径为3mm，厚度为1mm，内径为2mm，穿过中间法兰，连接前后两端法兰，其中填充有高纯铝粉作为内电极，前后两端通过金属塞子并涂抹硅橡胶进行密封，金属塞子外部有螺纹，能够与前后端法兰连接并固定，同时通过前后端法兰下部的接线柱与大地相连。
[0013]进一步的，第一级金属网和第二级金属网均为80目的不锈钢套网，其长度为20mm，分别缠绕在两个所述外层介质管外表面，起充当外电极的作用；所述第一级金属网缠绕在离前端法兰70mm离中间端法兰90mm的位置，第二级金属网缠绕在离右端法兰70mm离中间法兰90mm的位置，其目的是为了防止与中间法兰距离过近造成直接隔空放电
[0014]一种基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器的处理方法，包括如下步骤：
[0015]步骤1、降解前准备工作：先按照降解系统原理，分别对电路、气路部分进行连接，电路部分主要包括两台等离子体电源供电的高压线、等离子体电源本身相关接线、前后端法兰接地线三个部分，气路部分主要包括从SF6废气气瓶和载气气瓶和降解反应器连接、降解反应器和尾气吸收池连接、尾气吸收池排出三个部分，连接完成后需仔细检查，确保连接稳定、可靠；其次，需观察尾气吸收池中碱溶液的容量和浑浊状态，据此判断是否需要对其中的碱溶液进行添加或者更换，同时，还需观察尾气吸收吃底部沉淀累积情况，若沉淀较多，则需进行清扫，由于碱液吸收后产生的沉淀为硫酸盐，在大自然中普遍存在，常为岩石的主要成分，无毒无害，可以直接当做日常垃圾进行处理；
[0016]步骤2、降解时：先打开载气气瓶减压阀，调整载气流量计至合适水平，待气流稳定
后，启动等离子体电源；启动后，能够观察到第一级降解反应器和第二级降解反应器金属外网覆盖范围产生明显的放电现象；几分钟待放电趋于稳定后，打开SF6废气减压阀，并及时调整其流量，使SF6废气流量和载气气流量保持在合理范围之内，即可开始进行SF6降解工作；工作过程中，可以从中间法兰采气快插接口对经过第一级降解后的尾气进行采样，利用气相色谱仪对其进行检测，得出经过第一级降解后的SF6浓度结果；然后，可根据此结果调整电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器，其特征在于，所述基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器为双级式结构，所述双级式结构能够在两台等离子体电源下形成两个不同且独立的放电体系，每个所述放电体系为一个降解反应器，即第一级降解反应器和第二级降解反应器，前后两级降解反应器共用长距离的内径小的内电极作为低压电极构建电场，两个所述降解反应器中均产生密集的高能粒子并与进入其中的气体分子发生碰撞而使其发生分解。2.根据权利要求1所述的基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器，其特征在于，两个所述降解反应器共用一根内电极形成了两个高频高压交变电场后并在内电极前后两端均进行了接地。3.根据权利要求2所述的基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器，其特征在于，利用中间法兰支架将两级降解反应器进行连接并固定，在中间法兰支架上方设置有中间采气快插接口，能够对第一级降解反应器降解反应后的气体进行采样，与第二级降解反应器降解反应后的气体进行对比分析，按照结果对两个流量计或等离子体电源功率进行调节。4.根据权利要求3所述的基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器，其特征在于，还包括尾气吸收池，在所述尾气吸收池一半的位置设有检视窗，用于随时检查碱液容量以及浑浊状态以判断是否需要更换碱液。5.根据权利要求4所述的基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器，其特征在于，所述尾气吸收池呈密闭状态，其侧面和顶部分别设有进气口和出气口，所述进气口向内延伸，通过单向气阀连接内部气管，并接上了一进四出的转接头，通过四面各四根固定在内壁上的气管插入碱液之中。6.根据权利要求5所述的基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器，其特征在于，两个所述降解反应器的外层介质管均为陶瓷材质，陶瓷外管内直径为20mm、厚度为2.5mm、长度为360mm，将两个所述介质管利用法兰进行连接以便于方便拆卸；两个所述降解反应器的内层介质管均为陶瓷材质，长度为760mm，外径为3mm，厚度为1mm，内径为2mm，穿过中间法兰，连接前后两端法兰，其中填充有高纯铝粉作为内电极，前后两端通过金属塞子并涂抹硅橡胶进行密封，金属塞子外部有螺纹，能够与前后端法兰连接并固定，同时通过前后端法兰下部的接线柱与大地相连。7.根据权利要求6所述的基于介质阻挡放电的双级式六氟化硫降解反应器，其特征在于，第一级金属网和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓虎，杨丰帆，王勇杰，陈思哲，程绳，罗浪，时伟君，林振华，林磊，王身丽，于聪，刘志鹏，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司超高压公司湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：