一种基于介质阻挡放电技术再生SF6吸附剂的系统及方法与流程

本发明涉及sf6吸附剂再生技术领域，尤其涉及一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的系统及方法。

背景技术：

sf6吸附剂广泛用于去除气体绝缘组合电器(gasinsulatedswitchgear,gis)中的sf6有毒、有害分解气体，是保证sf6电气设备安全稳定运行必不可少的材料之一。

高压电气设备中的sf6气体经受电弧或异常局部放电时会发生分解，其分解产物(hf、so2、h2s、sf4、sof2、so2f2、sof4、s2f10等)中含有剧毒和强腐蚀性物质，这些物质会腐蚀设备内部金属元件，危害设备性能和人身安全。对于sf6分解气体的去除，国内外一般都使用吸附剂。常用的吸附剂有活性炭、分子筛和活性氧化铝。活性炭对sf6分解气体虽有较强的吸附能力，但它同时又大量地吸附sf6，因而通常不用。分子筛比活性氧化铝对sf6分解气体具有更好的吸附性能，不仅吸附容量大，而且即使分解气体或水分浓度很低时其吸附性能也很好。目前sf6电气设备中使用最广泛的kdhf-03型吸附剂是一种新型高效的sf6吸附剂，它可以有效地吸附，尤其对sof2、so2f2、s2f10有较强的吸附性能。

但每年有大量使用过的sf6吸附剂在电力设备检修工作中退役，通常退役sf6吸附剂的处理方式是将其在碱水中浸泡数十小时，再进行挖坑深埋处理。这种处理方式不仅费时费力，而且很难将其内部的有毒有害物质处理完全，容易对环境造成污染。

技术实现要素：

本发明提供一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的系统及方法，解决的技术问题在于：现有对使用过的sf6吸附剂进行碱水浸泡、填埋的处理方式，不仅费时费力，还很难将其内部的有毒有害物质处理完全，容易对环境造成污染。

为解决以上技术问题，本发明提供一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的系统，包括：

dbd反应器，其放电间隙用于盛放sf6吸附剂，设有对侧的进气口和出气口；

外加气体组件，连通所述进气口，用于向所述dbd反应器中添加反应气体；

电源组件，电性连接所述dbd反应器，用于控制所述dbd反应器的电源参数；

探测组件，用于确定介质阻挡放电过程中所述dbd反应器中等离子体的参数；

加热器，安装于所述dbd反应器外，用于对所述dbd反应器进行升温加热，确定反应温度；

测量组件，电性连接所述电源组件，用于测量介质阻挡放电过程中所述dbd反应器中的放电参数，从而在所述电源组件改变其输出的电源参数过程中，确定sf6吸附剂的再生效率变化趋势及放电利用效率；

分析组件，连通所述出气口，用于对所述dbd反应器中反应后的气体进行组分分析以及对反应后的sf6吸附剂进行再生效果分析。

优选的，所述分析组件包括气相色谱质谱联用仪和红外光谱仪，所述气相色谱质谱联用仪用于对所述dbd反应器中反应后的气体进行组分分析；所述红外光谱仪用于对所述dbd反应器中反应后的sf6吸附剂进行再生效果分析。

优选的，所述外加气体组件包括外加气体盛装器以及安装在所述外加气体盛装器和所述进气口之间的气体流量计。

优选的，所述探测组件为朗缪尔探针诊断组件；所述电源组件包括接入外部电源的调压器和电性连接所述调压器和所述dbd反应器的等离子体电源，所述调压器用于调节输入至所述等离子体电源中的电源电压；所述测量组件为电性连接所述等离子体电源的数字示波器，所述数字示波器通过高压探头连接所述等离子体电源以测量所述dbd反应器的放电电压和电流参数。

优选的，一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的系统，还包括尾气处理组件，所述尾气处理组件包括连通所述出气口的三通阀，以及连通所述三通阀的气体收集容器和气体吸附容器。

本发明提供的一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的系统，基于介质阻挡放电技术，以dbd反应器为处理核心，外加气体组件、电源组件、探测组件、加热器作用于dbd反应器为其创造反应条件，使得废弃sf6吸附剂在dbd反应器中进行化学反应，释放出自身吸收的低氟化合物、酸性物质和水分等，同时采用测量组件分析反应过程中sf6吸附剂的再生效率变化趋势及放电利用效率，以及采用分析组件对dbd反应器中反应后的气体进行组分分析，监控sf6吸附剂的再生过程，完成对废弃sf6吸附剂的无害化处理及再生，实现了废弃资源再利用，降低了环境污染，自动化的再生系统可减少工作人员的劳动强度，节约人力物力。

本发明还提供一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的方法，包括步骤：

s1.将废弃的sf6吸附剂放入dbd反应器中，并向dbd反应器中通入反应气体；

s2.开启电源，确定dbd反应器的电源参数，并对dbd反应器进行升温加热；

s3.确定介质阻挡放电过程中dbd反应器中等离子体的参数；

s4.测量介质阻挡放电过程中dbd反应器的放电参数；

s5.改变所述dbd反应器的电源参数，根据不同输入功率下dbd反应器的放电参数确定sf6吸附剂的再生效率变化趋势及放电利用效率；

s6.对sf6吸附剂再生过程中产生的气体进行分析，确定再生过程中的气体组分；

s7.对再生后的sf6吸附剂进行分析，确定sf6吸附剂的再生效果。

进一步地，所述步骤s5具体包括步骤：

s51.在介质阻挡放电过程中，采用数字示波器测量介质阻挡放电时的放电电压、电流参数；

s52.根据测量的放电电压、电流参数绘制李萨如图形，由李萨如图形面积确定放电功率，改变dbd反应器的输入电压来改变输入功率，确定不同输入功率下sf6吸附剂的再生效率变化趋势和放电利用率。

进一步地，所述步骤s7具体包括步骤：

s71.对反应后的sf6吸附剂作红外光谱分析检测，得出对应的光谱图；

s72.将所述光谱图与sf6气体的分解产物红外光谱吸收波数据作对比，分析介质阻挡放电下的脱附种类和脱附量，确定反应后的sf6吸附剂的再生效果。

进一步地，在所述步骤s2中，所述对dbd反应器进行升温加热，具体是指：从25℃开始逐渐升温，且升温速率恒定；

在所述步骤s3中，采用朗缪尔探针法确定介质阻挡放电过程中dbd反应器中等离子体的参数。

进一步地，在所述步骤s7后还包括步骤：

s8.采用碱液对sf6吸附剂再生过程中产生的有毒气相副组分产物进行吸收处理。

本发明提供的一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的方法，基于介质阻挡放电技术，将废弃的sf6吸附剂放入dbd反应器中(步骤s1)，以dbd反应器为处理核心，向dbd反应器中通入反应气体、开启电源、调节电源、进行升温加热、确定等离子体的参数等(步骤s1、s2、s3)为dbd反应器创造反应条件，使得废弃sf6吸附剂在dbd反应器中进行化学反应，释放出自身吸收的低氟化合物、酸性物质和水分等，同时分析反应过程中sf6吸附剂的再生效率变化趋势及放电利用效率(步骤s4、s5)，以及对dbd反应器中反应后的气体进行组分分析(步骤s6)，对再生后的sf6吸附剂进行再生效果分析(步骤s7)，完成了对废弃sf6吸附剂的无害化处理及再生，实现了废弃资源再利用，降低了环境污染，并且方法简单易实现，可减少工作人员的劳动强度，节约人力物力。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的系统的结构图；

图2是本发明实施例1提供的图1中dbd反应器的结构图；

图3是本发明实施例2提供的一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

为降低环境污染，减少工作人员的劳动强度，本实施例提供一种高效的系统及方法来对sf6吸附剂进行无害化处理并回收再利用，也就是废弃sf6吸附剂的再生处理。

吸附剂再生是指在不破坏吸附剂原有结构的前提下，用物理或化学方法，使附剂表面的吸附质脱离或分解，并恢复吸附剂的吸附性能，使吸附剂可重复使用的过程。目前较常用的再生方法包括热再生法、化学再生法、生物再生法、微波辐射再生法以及溶剂再生法。化学再生法有湿式氧化再生法和fenton氧化再生法等，湿式氧化再生法对设备要求较高，fenton氧化再生法只有在可以对吸附质矿化的条件下再生效果才会比较好；生物再生法仅适用于易于被生物分解并且具有吸附可逆性容易脱附的有机物吸附质，且周期长，因此其应用存在局限性；微波辐射法是目前研究较多的新型再生方法，但实际应用比较少；溶剂再生法再生效率低，且只是污染物的转移，并没有完全去除；而热再生法对于吸附质的选择性较低，再生率较高。

鉴于这些方法或多或少都有些缺陷，而sf6吸附剂因其吸附的往往是毒性气体，再生sf6吸附剂时意味着其会释放出吸附的有毒气体，在方法设计上需要考虑操作安全性、再生效率、再生效果等。近些年来，利用等离子体进行废弃物处理越来越流行。

物质的温度实际上是用来描述其内部粒子运动的剧烈程度的，当气体温度很高时，气体的物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样，物质就变成由相互作用并自由运动的电子和正离子组成的混合物(日光灯中的气体就处于这种状态)。物质的这种存在状态被称为物质的第四态，即等离子体态。电离过程中，电子和正离子总是成对出现的，因此，等离子体中的正离子和电子的数目大致相等，总体看来呈准电中性。

现实生活中等离子体随处可见，如自然界中的太阳、电离层、极光、雷电等；而日光灯、霓虹灯、电弧焊等则是由人工方法产生的等离子体。

一般情况下，等离子体中存在电子、正离子和中性粒子三种粒子。设它们的密度分别为ne、ni、nn，由于ne≈ni(呈准电中性)，故电离前气体分子密度为(ne+nn)。于是，可以定义电离度β＝ne/(ne+nn)，由此来描述等离子体的电离程度。

等离子体的构成决定了它具有如下的性质：①物质温度高，粒子动能大；②含有大量带电粒子，具有类似金属的导电性能；③化学性质活泼，容易发生化学反应；④具有发光特性，可以用作光源；其中第一和第三个性质使得低温等离子体在工业上有着广泛的应用前景。在环保领域，可以利用等离子体进行静电除尘、废弃物处理和有机污染物处理等，利用低温热等离子体的热效应还可以进行城市垃圾处理、核电站放射性污染物处理和医疗器械消毒处理等。

介质阻挡放电(dielectricbarrierdischarge，dbd)由于可以在较宽气压(0.01-1mpa)和频率(50hz-1mhz)范围内产生大体积、高能量密度的低温等离子体，而且放电均匀、稳定，产生的电子能量较高、能耗低、电极结构简单，放电电极之间存在绝缘介质，避免放电气体金属电极直接接触而损坏电极，因此它在气态污染治理方面具有良好的应用前景。

本实施例基于介质阻挡放电技术开发了一套sf6吸附剂的再生系统与一种sf6吸附剂的再生方法，主要是将已经废弃的sf6吸附剂经过处理，生成新的sf6吸附剂可重新投入使用，不仅省时省力，还节约能源，保护环境。

实施例1

本实施例中的附图标记包括：dbd反应器1，进气口1-1，出气口1-2，内电极1-3，内石英管1-4，外石英管1-5，外电极1-6，托盘1-7，sf6吸附剂1-8，放电间隙1-9；外加气体组件2，外加气体盛装器2-1，气体流量计2-2；电源组件3，调压器3-1，等离子体电源3-2；探测组件4；加热器5；测量组件6，高压探头6-1；分析组件7，气相色谱质谱联用仪7-1，红外光谱仪7-2；尾气处理组件8，三通阀8-1，气体收集容器8-2、气体吸附容器8-3。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的系统，包括：

dbd反应器1，其放电间隙1-9用于盛放sf6吸附剂1-8，设有对侧的进气口1-1和出气口1-2；

外加气体组件2，连通进气口1-1，用于向dbd反应器1中添加反应气体；

电源组件3，电性连接dbd反应器1，用于控制dbd反应器1的电源参数；

探测组件4，用于确定介质阻挡放电过程中dbd反应器1中等离子体的参数；

加热器5，安装于dbd反应器1外，用于对dbd反应器1进行升温加热，确定反应温度；

测量组件6，电性连接电源组件3，用于测量介质阻挡放电过程中dbd反应器1中的放电参数，从而在电源组件3改变其输出的电源参数过程中，确定sf6吸附剂1-8的再生效率变化趋势及放电利用效率；

分析组件7，连通出气口1-2，用于对dbd反应器1中反应后的气体进行组分分析以及对反应后的sf6吸附剂1-8进行再生效果分析；

尾气处理组件8，尾气处理组件8包括连通出气口1-2的三通阀8-1，以及连通三通阀8-1的气体收集容器8-2和气体吸附容器8-3，气体吸附容器8-3中盛装有碱液——ca(oh)2溶液。

具体的，在本实施例中：

①如图2所示，dbd反应器1从内圈至外圈依次设有内电极1-3、内石英管1-4、外石英管1-5、外电极1-6，内石英管1-4与外石英管1-5之间形成放电间隙1-9，内石英管1-4上设有一层层的托盘1-7，托盘1-7上用于盛放废弃的sf6吸附剂1-8，用于再生。

②再次参见图1，外加气体组件2包括外加气体盛装器2-1以及安装在外加气体盛装器2-1和进气口1-1之间的气体流量计2-2。外加气体盛装器2-1里面盛装有浓度99.995％高纯氮气或氩气，气体流量计2-2用于对放入dbd反应器1中的气体进行流量统计。

③再次参见图1，电源组件3包括接入外部电源(本实施例中为市电)的调压器3-1和电性连接调压器3-1和dbd反应器1的等离子体电源3-2，调压器3-1用于调节输入至所述等离子体电源3-2中的电源电压(对市电进行变换)，等离子体电源3-2则可控制dbd反应器1的输入功率(输入电流*输入电压)。

④探测组件4为朗缪尔探针诊断组件；加热器5采用可控制加热速率的电炉，加热时从25℃开始逐渐升温，终止温度为500℃，且升温速率恒定为5℃/min。

⑤测量组件6为电性连接所述等离子体电源3-2的数字示波器，数字示波器通过高压探头6-1连接等离子体电源3-2以测量dbd反应器1的放电电压和电流参数。进一步可在电源组件3改变其输出的电源参数过程中，由dbd反应器1的放电电压和电流参数确定sf6吸附剂1-8的再生效率(脱附量/吸附量)变化趋势及放电利用效率(放电功率/输入功率)。脱附量和吸附量由反应前后sf6吸附剂的红外光谱数据得出，放电功率由示波器测得的放电李萨如图形计算得出。

⑥分析组件7包括气相色谱质谱联用仪7-1和红外光谱仪7-2。

气相色谱质谱联用仪7-1对dbd反应器1中反应后的气体sof2、so2、so2f2、hf和h2s等进行组分分析，若这些组分含量均小于1ppm，即可认为完成sf6吸附剂再生。

红外光谱仪7-2对dbd反应器1中反应后的sf6吸附剂1-8进行再生效果分析。再生效果分析的过程主要是：

1)对反应后的sf6吸附剂1-8作红外光谱分析检测，得出对应的光谱图；

2)将光谱图与sf6气体的分解产物红外光谱吸收波数据作对比，分析介质阻挡放电下的脱附种类和脱附量，与光谱图对比，确定sof2、so2、so2f2、hf和h2s等组分的特征吸收峰，对比再生处理前后这些吸收峰的面积大小，确定反应后的sf6吸附剂1-8的再生效果。

需要说明的是，在完成再生效果分析后，还需可对sf6吸附剂1-8作吸附等温曲线测试验证，确定再生的sf6吸附剂1-8的解吸能力，当sf6吸附剂1-8的解吸能力达到设定的指标时，即完成sf6吸附剂再生。

其中，作吸附等温曲线测试验证，可以得到sf6吸附剂1-8的比表面积、孔洞体积和孔径，然后将其与全新未拆封的sf6吸附剂作对比分析，即可确定再生的sf6吸附剂1-8的解吸能力。

作吸附等温曲线测试可以是仅是其中的一部分样品，并且作吸附等温曲线测试的主要目的是为了保证再生的sf6吸附剂吸附性能，因此在某些实施例中，它不是必须的步骤。

如果再生的sf6吸附剂的解吸能力没达到设定的指标，则将整批再生品重新放入系统中进行再生。

本发明实施例提供的一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的系统，基于介质阻挡放电技术，以dbd反应器1为处理核心，外加气体组件2、电源组件3、探测组件4、加热器5作用于dbd反应器1为其创造反应条件，使得废弃sf6吸附剂1-8在dbd反应器1中进行化学反应，释放出自身吸收的低氟化合物、酸性物质和水分等，同时采用测量组件6分析反应过程中sf6吸附剂1-8的再生效率变化趋势及放电利用效率，以及采用分析组件7对dbd反应器1中反应后的气体进行组分分析，监控sf6吸附剂1-8的再生过程，完成对废弃sf6吸附剂1-8的无害化处理及再生，实现了废弃资源再利用，降低了环境污染，自动化的再生系统可减少工作人员的劳动强度，节约人力物力。

实施例2

本发明实施例提供一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的方法，可应用于实施例1所示的系统，如图3所示，包括步骤：

s1.将废弃的sf6吸附剂放入dbd反应器的放电间隙中，并向dbd反应器中通入反应气体；

s2.开启电源，确定dbd反应器的电源参数，并对dbd反应器进行升温加热；

s3.确定介质阻挡放电过程中dbd反应器中等离子体的参数；

s4.测量介质阻挡放电过程中dbd反应器的放电参数；

s5.改变所述dbd反应器的电源参数，根据不同输入功率下dbd反应器的放电参数确定sf6吸附剂的再生效率变化趋势及放电利用效率；

s6.对sf6吸附剂再生过程中产生的气体进行分析，确定再生过程中的气体组分；

s7.对再生后的sf6吸附剂进行分析，确定sf6吸附剂的再生效果；

s8.采用碱液对sf6吸附剂再生过程中产生的有毒气相副组分产物进行吸收处理。

需要进一步说明的是，所述步骤s5具体包括步骤：

s51.在介质阻挡放电过程中，采用数字示波器测量介质阻挡放电时的放电电压、电流参数；

s52.根据测量的放电电压、电流参数绘制李萨如图形，由李萨如图形面积确定放电功率，改变dbd反应器的输入电压来改变输入功率，确定不同输入功率下sf6吸附剂的再生效率变化趋势和放电利用率。

所述步骤s7具体包括步骤：

s71.对反应后的sf6吸附剂作红外光谱分析检测，得出对应的光谱图；

s72.将所述光谱图与sf6气体的分解产物红外光谱吸收波数据作对比，分析介质阻挡放电下的脱附种类和脱附量，确定反应后的sf6吸附剂的再生效果。

在所述步骤s2中，所述对dbd反应器进行升温加热，具体是指：从25℃开始逐渐升温，且升温速率恒定。

在所述步骤s3中，采用朗缪尔探针法确定介质阻挡放电过程中dbd反应器中等离子体的参数。

在所述步骤s8中，采用的碱液为ca(oh)2溶液，在其他实施例中，可采用其他的碱液。

另外，在本实施例中，在步骤s8后还设有步骤：

s9.对sf6吸附剂作吸附等温曲线测试验证，确定再生的sf6吸附剂的解吸能力，当sf6吸附剂的解吸能力达到设定的指标时，即完成sf6吸附剂的再生；

s10.判断再生的sf6吸附剂的解吸能力是否达到设定的指标，若达到，则流程结束，否则重新执行本方法的前序步骤。

其中，作吸附等温曲线测试验证，可以得到sf6吸附剂的比表面积、孔洞体积和孔径，然后将其与全新未拆封的sf6吸附剂作对比分析，即可确定再生的sf6吸附剂的解吸能力。

需要说明的是，作吸附等温曲线测试可以是仅是其中的一部分样品，并且作吸附等温曲线测试的主要目的是为了保证再生的sf6吸附剂吸附性能，因此在某些实施例中，它不是必须的步骤。

还需要说明的是，本方法的一些更具体的实施细节，与实施例1一致，本实施例不再赘述。

本发明实施例提供的一种基于介质阻挡放电技术再生sf6吸附剂的方法，基于介质阻挡放电技术，将废弃的sf6吸附剂放入dbd反应器中(步骤s1)，以dbd反应器为处理核心，向dbd反应器中通入反应气体、开启电源、调节电源、进行升温加热、确定等离子体的参数等(步骤s1、s2、s3)为dbd反应器创造反应条件，使得废弃sf6吸附剂在dbd反应器中进行化学反应，释放出自身吸收的低氟化合物、酸性物质和水分等，同时分析反应过程中sf6吸附剂的再生效率变化趋势及放电利用效率(步骤s4、s5)，以及对dbd反应器中反应后的气体进行组分分析(步骤s6)，对再生后的sf6吸附剂进行再生效果分析(步骤s7)，完成了对废弃sf6吸附剂的无害化处理及再生，实现了废弃资源再利用，降低了环境污染，并且方法简单易实现，可减少工作人员的劳动强度，节约人力物力。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。