CN112495159A - 用于六氟化硫气体降解处理的串联装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其包括装载有稀释气体的气瓶、与六氟化硫废气通过气路依次相连的多个放电反应器以及装有饱和氢氧化钙溶液的洗气池,其中多个放电反应器依次为一级反应器,二级反应器,…,末级反应器,稀释气体与六氟化硫废气分别通过气路与一级反应器相连,或稀释气体与六氟化硫废气通过气路汇合后再通过气路与一级反应器相连。本发明的串联装置构造比较简单,能够实现精确的气体稀释,实时控制SF6的稀释比例,既可对收集在气瓶中的SF6气体进行集中处理,也可直接与SF6气体设备联通取气,易于现场安装实现实时降解。
Description
技术领域
本发明属于废气例如发动机废气、烟气、烟雾、烟道气或气溶胶的化学或生物净化技术领域,具体涉及一种用于六氟化硫气体降解处理的串联装置。
背景技术
六氟化硫(SF6)是一种无色、无味、无毒、不可燃、不爆炸的惰性气体。因为其优良的物理化学性质,SF6被广泛应用于电力设备、金属冶炼、半导体制造和航空航天等行业。但SF6也是一种强温室气体,具有很强的红外辐射吸收能力,其温室效应潜力值(GWP)高达CO2的23900倍。为了应对日益严峻的气候变化问题,SF6减排势在必行。然而,随着近年来全球经济的快速发展,人类社会对SF6的需求量有增无减,目前,世界上每年要使用10000t以上的SF6气体,其中80%以上应用于电力行业中的气体绝缘设备中,气体绝缘设备的损坏、泄露、检修都会面临SF6气体的排放问题。因此,如何回收与降解SF6废气已经成为电力环保领域的热点问题。
近年来,许多环境废气常用的处理手段被用来降解SF6气体,包括热催化降解、光解、电解、低温等离子体处理等。其中低温等离子体处理技术作为近年来十分热门的废气处理手段,具有方便简单、能耗低、处理彻底等优势,应用前景十分广阔。对于SF6的低温等离子体放电处理过程,主流方法是采用介质阻挡(DBD)放电、微波放电等形式,在指定的反应器中形成等离子体区域,对SF6气体进行分解处理。武汉大学张晓星等人于2017年在《中国电机工程学报》上发表的“介质阻挡放电等离子体降解SF6的实验与仿真研究”中,采用石英玻璃反应器,对SF6废气进行DBD放电处理,处理过程中SF6需要经过稀释,因为过高的SF6浓度会抑制放电过程,削弱处理效果,稀释气体常用氮气等,最终在较低浓度SF6下能够实现超过90%的降解效果。但是该方法一方面造成稀释气体的较大浪费;二是增加了工序,降低了降解反应效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足,提供一种用于六氟化硫气体降解处理的串联装置及采用该装置降解处理六氟化硫气体的方法,该装置可用于更高浓度SF6废气的直接处理,实现SF6废气的高效降解。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案是:
提供一种用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其包括装载有稀释气体的气瓶、与六氟化硫废气通过气路依次相连的多个放电反应器以及装有饱和氢氧化钙溶液的洗气池,其中多个放电反应器依次为一级反应器,二级反应器,…,末级反应器,稀释气体与六氟化硫废气分别通过气路与一级反应器相连,或稀释气体与六氟化硫废气通过气路汇合后再通过气路与一级反应器相连。
按上述方案,所述稀释气体为氩气,氮气或空气,所述氩气纯度为99.99%(体积百分比)以上,所述氮气纯度为99.99%(体积百分比)以上。
按上述方案,所述稀释气体与六氟化硫废气在一级反应器内混合,一级反应器内SF6浓度为1~2%(体积百分比)。
按上述方案,所述放电反应器级数为两级以上。各级反应器内安装有放电管,并填充有催化剂如圆球状活性氧化铝颗粒,实现对六氟化硫的逐级降解。各级反应器内还可以根据需要添加外加气体如水蒸气等。反应器的级数可以根据使用需要来进行设置,反应器级数就越多,处理后气体中SF6浓度越低。根据第一级反应器降解的效果,针对性的设置后续二级、三级等降解反应器的反应条件(如调节放电管的施加电压)、催化剂填充类型,针对初级降解的产物进行选择性处理,控制最终产物的生成种类,减少环境污染的可能性。
按上述方案,所述装载有稀释气体的气瓶的气路上还依次设置有减压阀、电磁流量计和电磁阀。气瓶与减压阀、电磁流量计和电磁流量计之间通过气管连接。电磁流量计可以用来对气体的流速进行实时监测,电磁阀可以控制气路的关断。
按上述方案,所述六氟化硫废气的气路上还依次设置有减压阀、电磁流量计和电磁阀。气瓶与减压阀、电磁流量计和电磁流量计之间通过气管连接。SF6的稀释比可以通过两条气路的减压阀以及电磁流量计实现精确控制。上述气管均为特氟龙气管,用以防腐蚀。
按上述方案,所述洗气池内饱和氢氧化钙溶液液面高度超出排气管出气口10cm以上。
按上述方案,所述洗气池还连接有压力表。压力表用于测试洗气池内气体气压。洗气池内壁使用特氟龙镀膜,防止腐蚀和吸附。通过吸收池可以将分解产生的毒害气体产物吸收,最大程度上保证尾气中只含未降解的SF6以及稀释气体。洗气池出来的气体先取降解样气进行检验,检验合格(如SF6实现90%、95%、99%等规定降解率)后即可直接排放。如果达不到排放标准,可通过气体管路将洗气池出来的气体引入一级反应器中进行循环降解处理,直至达到检验合格标准排出。在气体循环过程中可以根据洗气池气压情况调节两条气路减压阀实时调控两种气体的进气量。
本发明还包括采用上述装置降解处理六氟化硫气体的方法,具体步骤如下:六氟化硫废气与稀释气体分别通过气路通入一级反应器中混合反应,或六氟化硫废气与稀释气体通过气路汇合后再通入一级反应器中混合反应,然后依次通过二级反应器,…,末级反应器依次反应,最后通入洗气池中与饱和氢氧化钙溶液反应即可排放到大气中。
本发明将六氟化硫废气与稀释气体通入放电反应器中,SF6与H2O发生初步分解与化合过程,生成HF和低氟硫化物SFx(x<6)以及OH(羟基)自由基、O(氧)自由基等,部分不稳定产物以及少量未降解的SF6气体经过二级反应器,…,末级反应器发生深度降解,最终形成稳定的降解产物,诸如SO2、SOF2、SO2F2及SOF4等。
本发明的有益效果在于:1、本发明的串联装置构造比较简单,能够实现精确的气体稀释,实时控制SF6的稀释比例,既可对收集在气瓶中的SF6气体进行集中处理,也可直接与SF6气体设备联通取气,易于现场安装实现实时降解。2、本发明提供的采用上述装置降解处理六氟化硫气体的方法可以充分降解SF6气体,通过级联装置可以定向调节SF6分解产物的方向和类型,减少环境污染的可能性,并且节约稀释气体的使用量,节省处理时间,实现对高浓度SF6废气的充分降解处理。
附图说明
图1为本发明实施例1用于六氟化硫气体降解处理的串联装置的结构示意图。
其中1-减压阀;2-电磁流量计;3-电磁阀;4-减压阀;5-电磁流量计;6-电磁阀;7-一级反应器;8-中间反应器;9-末级反应器;10-碱液洗气池。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种用于SF6气体降解处理的串联装置,结构示意图如图1所示,包括装载有稀释气体(载气为氩气,纯度99.99%,体积百分比)的气瓶,装载有六氟化硫废气(其中SF6体积浓度97%)的气瓶,装载有稀释气体的气瓶通过气管与减压阀(1)、电磁流量计(2)和电磁阀(3)连接,装载有六氟化硫废气的气瓶通过气管与减压阀(4)、电磁流量计(5)和电磁阀(6)连接,在使用过程中,先将气瓶的总阀门打开,将减压阀调至0.2Mpa左右,再打开电磁阀,设置电磁流量计的流量,气瓶里的气体首先经过减压阀的降压排出,再经过电磁流量计与电磁阀,稀释气体的流量为30L/min,六氟化硫废气的流量为6.4L/min(对应每小时通入2.5KgSF6),稀释气体和六氟化硫废气通过气管汇总到一路,然后所得混合气(其中六氟化硫体积百分浓度1-2%)通过气路依次进入一级反应器(7),二级反应器(8),末级反应器(9),各个反应器串联在一起,每个反应器内按大矩阵的规格放置有6×7=42个放电管,气体经过各级反应器的处理后通过气管通入装有饱和氢氧化钙溶液的洗气池(10),饱和氢氧化钙溶液液面高出气管排气孔10cm,这些碱液会将尾气中的有毒废气吸收,最后排入环境大气中(尾气中SF6体积浓度低于2%),通过碱液洗气后的尾气可以实现无毒化和无害化。
在气路连接中每一级都能通过三通阀门接出一路气流以供检测,这样可以实现对各级设备运行状态进行实时监测。
在降解过程中,电磁流量计与电磁阀不仅可以调节总气流的流量,还能对其浓度配比进行调节,为了保证装置的气密性,可以在末级反应器的末尾加装一个电磁流量计,用来监控首末两端的输入输出气流量。
Claims (10)
1.一种用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其特征在于,其包括装载有稀释气体的气瓶、与六氟化硫废气通过气路依次相连的多个放电反应器以及装有饱和氢氧化钙溶液的洗气池,其中多个放电反应器依次为一级反应器,二级反应器,…,末级反应器,稀释气体与六氟化硫废气分别通过气路与一级反应器相连,或稀释气体与六氟化硫废气通过气路汇合后再通过气路与一级反应器相连。
2.根据权利要求1所述的用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其特征在于,所述稀释气体为氩气,氮气或空气,所述氩气纯度为99.99%以上,所述氮气纯度为99.99%以上。
3.根据权利要求1所述的用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其特征在于,所述稀释气体与六氟化硫废气在一级反应器内混合,一级反应器内SF6浓度为1~2%。
4.根据权利要求1所述的用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其特征在于,所述放电反应器级数为两级以上。
5.根据权利要求1所述的用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其特征在于,所述放电反应器内安装有放电管并填充有催化剂。
6.根据权利要求1所述的用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其特征在于,所述装载有稀释气体的气瓶的气路上还依次设置有减压阀、电磁流量计和电磁阀。
7.根据权利要求1所述的用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其特征在于,所述六氟化硫废气的气路上还依次设置有减压阀、电磁流量计和电磁阀。
8.根据权利要求1所述的用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其特征在于,所述洗气池内饱和氢氧化钙溶液液面高度超出排气管出气口10cm以上。
9.根据权利要求1所述的用于六氟化硫气体降解处理的串联装置,其特征在于,所述洗气池还连接有压力表。
10.一种利用权利要求1-9任一所述的串联装置降解处理六氟化硫气体的方法,其特征在于,具体步骤如下:六氟化硫废气与稀释气体分别通过气路通入一级反应器中混合反应,或六氟化硫废气与稀释气体通过气路汇合后再通入一级反应器中混合反应,然后依次通过二级反应器,…,末级反应器依次反应,最后通入洗气池中与饱和氢氧化钙溶液反应即可排放到大气中。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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TA01 | Transfer of patent application right | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210316 |
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