CN104835878A - 用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统及尾气处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，所述尾气包括DEZ尾气和TMA尾气，所述尾气处理系统包括与气体供应站房真空泵排气管连通的尾气入口、与尾气排放口连通的尾气出口和可调式恒温加热的加热装置，所述加热装置设置在尾气入口和尾气出口之间，所述加热装置包括用于可调式恒温加热的管道式外壁，所述管道式外壁的内腔设有阻隔式风道。所述尾气的处理方法主要包括加热装置预热和尾气加热处理两个步骤，在尾气加热处理中通入氮气进行稀释和通入压缩空气进行加速氧化或分解反应。本发明的用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统及处理方法具有尾气处理能力强、尾气处理速度快、安全性高、成本低廉和操作简单的特点。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池制造技术领域，具体是指一种用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统及尾气处理方法。
背景技术
在进行薄膜太阳能电池的制备中通常需要用到二乙基锌液体（二乙基锌简称DEZ）或三甲基铝液体（三甲基铝简称TMA），DEZ和TMA均为液态有机金属物质，在常温常压下为无色透明有恶臭的液体，加热后易蒸发和分解。遇空气能自然，DEZ燃烧时产生氧化锌白烟，TMA燃烧时会产生氧化铝白烟。与水激烈反应，并分解发生可燃性乙烷气而着火。
在目前薄膜太阳能电池的制造中，DEE或TMA通常通过钢瓶储存气体供应站房中，在日常使用中经常需要进行换钢瓶操作。在换瓶吹扫和填充的过程中会有少量DEZ挥发气体，目前此挥发气体通过真空泵再由氮气稀释后送置反应罐，通过反应液吸收后排放。反应液是一种国外供应商特制的混合石油榴类液体。
由于反应液的吸附能力有限，吸收用反应液需要定期更换（以DEZ为例，供应商提供标准每使用20瓶DEZ就更换一次，每瓶包含反应液470KG），而该反应液必须进口并且需要空运才能到达国内，同时更换液体时需要供应商技术支持。更换下来的废弃反应液还需要进行专业处废物理，所以运行成本极高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，无需使用反应液，具有尾气处理能力强、尾气处理速度快、安全性高、成本低廉和操作简单的特点。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，包括与气体供应站房真空泵排气管连通的尾气入口和与尾气排放口连通的尾气出口。所述尾气处理系统还包括可调式恒温加热的加热装置，所述加热装置设置在尾气入口和尾气出口之间，所述加热装置包括用于可调式恒温加热的管道式外壁，所述管道式外壁的内腔设有阻隔式风道。通过在尾气处理系统中设置可调式恒温加热的加热装置和阻隔式风道，DEZ、TMA尾气在通过真空泵抽取后进入阻隔式风道内，可调式恒温加热的管道式外壁产生高温，热量传导到加热管道内部并使热外壁内部和阻隔翅片表面处于高温状态，从而使用DEZ气体在高温状况下发生氧化或分解反应。由于DEZ、TMA在温度越高的情况下分解速率越高，但是危险性也会相应增大，因此，所述加热装置的加热分解温度一般设置在150～350℃之间。通过高温分解后，DEZ、TMA尾气会最终转变为粉末和无毒气体，粉末沉积在加热外壁内部和阻隔翅片表面，无毒气体通过尾气出口迅速排出进行后续收集处理，有效避免了DEZ、TMA尾气直接排出由于DEZ、TMA尾气毒性对环境和人员人身安全的影响。通过尾气处理系统可以对DEZ、TMA尾气进行连续式处理，无需吸收液，有效提升了DEZ的尾气处理能力；通过可调式温度设置，可以根据实际需要调节处理的速度，有效加快尾气处理的速度，同时，通过连续式高温分解尾气处理的方式，无需使用吸收液，无需频繁的换瓶操作，既降低了吸收液的使用成本从而降低尾气处理的成本，也简化了操作的步骤，减少操作员工与尾气接触的机会提高了安全性。
所述管道式外壁包括外保温层和内保温层，所述外保温层和内保温层之间设有用于加热的电磁发热丝。在实际使用中，电磁加热丝一般采用碳钢材料，具有较强的机械强度和较好的电阻加热性能；通过外保温层，既实现保温的目的也有效防止烫伤，兼顾处理系统的保温性能和安全性；通过设置内保温层，既实现了加热保温的目的，有有效防止了DEZ尾气对电磁加热丝的腐蚀，减少电磁加热丝维护和更换的频率，延长尾气处理系统的使用寿命。
所述阻隔式风道包括若干阻隔翅片，所述阻隔翅片相邻错位垂直设置在所述内保温层的内壁上，所述阻隔翅片与内部保温层的内壁之间形成迂回气体流通风道。通过阻隔翅片的设计，可以有效减缓DEZ、TMA尾气在阻隔式的流通速度，延长DEZ、TMA尾气的高温分解时间，保证了DEZ、TMA尾气分解的完全性。同时，通过阻隔翅片形成迂回气体流通风道，扩充了DEZ、TMA尾气的处理容纳空间、增大了DEZ、TMA尾气的受热面积，提升了处理系统的处理能力。
所述尾气处理系统还包括温度传感器，所述温度传感器为两个或两个以上，所述温度传感器分别设置在加热装置的中部，所述温度传感器与电磁加热丝通过可调温度开关电连接。可调温度开关可以实现尾气处理系统具备温度上下限调节，上下限报警设置。过温报警、保护等功能，实现正常-预警-报警-切断电源的工作模式。在实际使用中，PID恒温控制系统通过温度设定上下限两段报警，分别用于报警提示和报警关断电源。在实际的电路连接中，所有温度传感器同时与PID恒温控制系统连接，任一温度传感器进行温度报警即可切断电源，保证了尾气处理系统的稳定性和安全性。
所述真空泵排气管和尾气入口之间还设有阻火器，安装阻火器可以防止加热器内出现异常燃烧回火，进一步保证尾气处理系统的安全性，防范DEZ被引燃的安全隐患。此外，在排气管末端加装了粉尘过滤器，将有可能从管道式加热段排除的粉尘过滤掉，保护了环境。
所述管道式外壁的侧壁连接有氮气输送管道和压缩空气输送管道，所述氮气输送管道、压缩空气输送管道和所述阻隔式风道通过阀门控制连通。通过设置氮气输送管道和压缩空气输送管道，可以在DEZ、TMA尾气浓度较高的情况下通入氮气进行稀释，在DEZ、TMA尾气充分加热的情况下通入压缩空气进一步实现DEZ、TMA尾气的充分氧化反应和分解，通过氧化分解，DEZ最终转变成为氧化锌和二氧化碳，TMA最终转变成为氧化铝和二氧化碳，保证了尾气的处理的彻底性。
所述阀门控制连通所使用的阀门包括用于通断控制的电磁阀和用于流量控制的针阀。电磁阀同时与电源连接，在电源被切断的情况下，电磁阀也会被关断，通过针阀可以有效调节氮气和压缩空气的具体流量。
所述尾气处理系统还包括PCL触摸屏，所述PLC触摸屏同时与温度传感器、电磁发热丝、PID恒温控制系统点连接。通过PLC触摸屏，实现人机交互设置，简化操作过程。
所述PLC触摸屏还设有RS485数据接口。通过RS485数据接口实现通信功能，可以方便后期接入DEZ监控系统实现智能化监控和远程监控。
所述阻火器与所述排气管之间采用法兰连接，方便后期对加热装置的清洗维护，通过法兰上的孔可以加入柠檬酸或稀盐酸等酸液进行清洗。
一种利用所述尾气处理系统的尾气处理方法，包括以下步骤：
第一步、加热装置预热，通过调节加热装置，使阻隔式风道内的温度控制在150 ～350 ℃之间；
第二步，尾气处理加热分解，待加热装置预热的温度符合要求后，开启真空泵，从尾气入口把尾气输送到阻隔式风道，进行尾气的加热分解。
所述第二步所述的尾气处理加热分解的过程中还通入氮气进行稀浓度稀释处理和通入压缩空气进行加速分解处理。
所述加热装置的加热方式为电磁加热，所述电磁加热的功率为2～3.5KW。在实际使用中，一般使用2KW即可满足实际要求，有效节省能耗
本发明一种用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统及处理方法，具有如下的有益效果：
第一、尾气处理能力强，通过加热装置，实现了DEZ、TMA尾气的连续式高温处理，阻隔式风道扩充了DEZ、TMA尾气的容纳空间，提高了尾气处理系统的处理能力；
第二、尾气处理速度快，通过采用连续式高温分解处理，无需使用吸收液，无需进行换瓶操作，尾气处理连续性强，尾气处理非常迅速；
第三、安全性高，通过连续式高温分解处理，DEZ、TMA尾气在封闭的管道内进行高温分解处理，泄露风险低，无需使用吸收液简化换瓶步骤，降低操作人员与DEZ、TMA尾气接触风险；
第四、成本低廉，DEZ、TMA尾气处理的过程无需使用吸收液，节省了吸收液的购买成本，也无需进行频繁的吸收液的再生，降低了吸收液再生成本，减少了人员操作，节约了人力成本；
第五、操作简单，整个尾气处理过程无需进行繁琐的换瓶操作和吸收液的再生处理，全程连续式高温分解处理，操作便捷性高。
附图说明
附图1为本发明一种用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统的组成示意图；
附图中的标记包括：1、尾气入口，2、尾气出口，3、外保温层，4、电磁发热丝，5、内保温层，6、温度传感器，7、针阀，8、电磁阀，9、真空泵，10、阻火器，11、DN40不锈钢管，12、阻隔翅片，13、PID恒温控制系统；14、氮气输送管道，15、压缩空气输送管道，20、粉尘过滤器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。
如图1所示，一种用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，所述尾气包括DEZ尾气和TMA尾气，所述尾气处理系统包括与气体供应站房真空泵9排气管连通的尾气入口1和与尾气排放口连通的尾气出口2。所述尾气处理系统还包括可调式恒温加热的加热装置，所述加热装置设置在尾气入口1和尾气出口2之间，所述加热装置包括用于可调式恒温加热的管道式外壁，所述管道式外壁的内腔设有阻隔式风道。所述管道式外壁包括外保温层3和内保温层5，所述外保温层3和内保温层5之间设有用于加热的电磁发热丝4。所述阻隔式风道包括若干阻隔翅片12，所述阻隔翅片12相邻错位垂直设置在所述内保温层5的内壁上，所述阻隔翅片12与内部保温层的内壁之间形成迂回气体流通风道。所述尾气处理系统还包括温度传感器6，所述温度传感器6为两个或两个以上，所述温度传感器6分别设置在加热装置的中部，所述温度传感器6与电磁加热丝通过可调温度开关电连接。所述真空泵9排气管和尾气入口1之间还设有阻火器10, 在排气管末端加装了粉尘过滤器20。所述管道式外壁的侧壁连接有氮气输送管道14和压缩空气输送管道15，所述氮气输送管道14、压缩空气输送管道15和所述阻隔式风道通过阀门控制连通。所述阀门控制连通所使用的阀门包括用于通断控制的电磁阀8和用于流量控制的针阀7。所述尾气处理系统还包括PCL触摸屏，所述PLC触摸屏同时与温度传感器6、电磁发热丝4、PID恒温控制系统13点连接。所述PLC触摸屏还设有RS485数据接口。所述阻火器10与所述排气管之间采用法兰连接，尾气出口2和加热装置之间使用不锈钢管道连接，真空泵9排气管也为不锈钢管道，有效降低DEZ、TMA尾气对管道的腐蚀，延长尾气处理系统的使用寿命。
在图1中，在实际设计中，所示尾气处理系统的加热装置外形为圆柱体管道结构，阻隔式风道的长度为600mm，直径为100mm，材质选择为碳钢材料。阻隔式风道内的阻隔翅片12长度为75mm，相邻交错设置形成气体流通通道；氮气输送管道14垂直设置在距离尾气入口150mm处，压缩空气输送管道15垂直设置在距离氮气输送管道14 200mm处；尾气入口1为长度300mm的不锈钢管道，所采用的不锈钢管道直径为40mm，尾气入口1与排气管之间、尾气出口2和排气口之间也均采用DN40不锈钢管11连接。
一种利用所述尾气处理系统的尾气处理方法，包括以下步骤：
第一步、加热装置预热，通过调节加热装置，使阻隔式风道内的温度控制在150 ～350 ℃之间；
第二步，尾气处理加热分解，待加热装置预热的温度符合要求后，开启真空泵，从尾气入口把尾气输送到阻隔式风道，进行尾气的加热分解。
所述第二步所述的尾气处理加热分解的过程中还通入氮气进行稀浓度稀释处理和通入压缩空气进行加速分解处理。
所述加热装置的加热方式为电磁加热，所述电磁加热的功率为2～3.5KW。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，所述尾气包括DEZ尾气和TMA尾气，所述尾气处理系统包括与气体供应站房真空泵（9）排气管连通的尾气入口（1）和与尾气排放口连通的尾气出口（2），其特征在于：所述尾气处理系统还包括可调式恒温加热的加热装置，所述加热装置设置在尾气入口（1）和尾气出口（2）之间，所述加热装置包括用于可调式恒温加热的管道式外壁，所述管道式外壁的内腔设有阻隔式风道。
2.根据权利要求1所述的用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，其特征在于：所述管道式外壁包括外保温层（3）和内保温层（5），所述外保温层（3）和内保温层（5）之间设有用于加热的电磁发热丝（4）。
3.根据权利要求2所述的用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，其特征在于：所述阻隔式风道包括若干阻隔翅片（12），所述阻隔翅片（12）相邻错位垂直设置在所述内保温层（5）的内壁上，所述阻隔翅片（12）与内部保温层的内壁之间形成迂回气体流通风道。
4.根据权利要求3所述的用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，其特征在于：所述尾气处理系统还包括温度传感器（6），所述温度传感器（6）为两个或两个以上，所述温度传感器（6）分别设置在加热装置的中部，所述温度传感器（6）与电磁加热丝通过可调温度开关电连接。
5.根据权利要求4所述的用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，其特征在于：所述真空泵（9）排气管和尾气入口（1）之间还设有阻火器（10），所述排气管末端还设置有粉尘过滤器（20）。
6.根据权利要求5所述的用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，其特征在于：所述管道式外壁的侧壁连接有氮气输送管道（14）和压缩空气输送管道（15），所述氮气输送管道（14）、压缩空气输送管道（15）和所述阻隔式风道通过阀门控制连通。
7.根据权利要求6所述的用于薄膜太阳能电池的尾气处理系统，其特征在于：所述阀门控制连通所使用的阀门包括用于通断控制的电磁阀（8）和用于流量控制的针阀（7）。
8.一种利用权利要求1所述尾气处理系统的尾气处理方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、加热装置预热，通过调节加热装置，使阻隔式风道内的温度控制在150 ～350 ℃之间；
第二步，尾气处理加热氧化和分解反应，待加热装置预热的温度符合要求后，开启真空泵，从尾气入口把尾气输送到阻隔式风道，进行尾气的加热氧化和分解处理。
9.根据权利要求8所述的尾气处理方法，其特征在于：所述第二步所述的尾气处理加热分解的过程中还通入氮气进行稀浓度稀释处理和通入压缩空气进行加速氧化和分解处理。
10.根据权利要求8所述的尾气处理方法，其特征在于：所述加热装置的加热方式为电磁加热，所述电磁加热的功率为2～3.5KW。
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