一种CIGS尾气净化剂的性能测试装置的制作方法

一种cigs尾气净化剂的性能测试装置
技术领域
1.本实用新型涉及工业尾气净化测试技术领域，具体涉及一种cigs尾气净化剂的性能测试装置。


背景技术：

2.目前，在碳达峰、碳中和的发展目标下，可再生能源的利用受到越来越多的关注。其中，利用太阳能发电代替传统化石能源发电，不仅能够降低碳排放，而且能够实现绿色可持续发展。铜铟镓硒(cigs)薄膜太阳能电池由于效率高、抗辐射、寿命长、弱光发电性高等特点，是近年来备受人们关注的新型太阳能电池产品之一。但是，cigs薄膜太阳能电池在生产过程中不可避免的会产生含500-5000 ppm 硫化氢气体的尾气。硫化氢是一种急性剧毒气体，吸入少量的高浓度硫化氢可于短时间内致命。低浓度的硫化氢对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响。因此，cigs薄膜太阳能电池生产过程中产生的尾气必须要经过精脱硫处理，达到国家规定的排放标准后方可排入大气中。
3.公开号为cn112958078a的中国专利提供了一种cigs尾气处理净化剂及其制备方法，该专利文件中公布了一种适用于cigs尾气净化处理的低温高效净化剂，该净化剂能够在室温条件下将cigs尾气中的硫化氢气体高效净化至ppb级别。但是，研究发现该低温高效净化剂在净化处理尾气中的硫化氢气体时会放出较多的热量，从而导致反应床层温度升高。而净化剂中的高锰酸根物质性质很活泼，受热后容易发生分解而变质，从而导致净化剂的尾气净化性能和使用寿命下降。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有技术的缺陷，提供了一种cigs尾气净化剂的性能测试装置，可以实时监测反应床层温度的变化情况，避免因床层温度过高而导致的净化剂失活，有利于提高净化剂的使用寿命。
5.本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种cigs尾气净化剂的性能测试装置，包括第一气罐、第二气罐和第三气罐，第一至第三气罐均通过管道依次经气体干燥管、截止阀、质量流量计和单向阀共同与混气罐连接，混气罐通过管道依次连接反应罐和硫化氢气体吸收箱，反应罐和硫化氢气体吸收箱之间的管道上设有支管，支管上依次连接截止阀和微量硫分析仪，其特征在于：
7.所述反应罐包括带中空式隔层的罐体，罐体外壁上设有与罐体隔层连通的冷却水进口和冷却水出口，罐体内部顶端和底端分别设置一个多孔筛板，在两多孔筛板之间由上到下分布一组热电偶，冷却水进、出口与外部循环水系统连接，热电偶与外部循环水系统电学连接，外部循环水系统用于控制反应罐中的冷却水的循环通断并显示热电偶的检测温度。
8.进一步地，所述热电偶为低温热电偶，测温范围为5-200℃。
9.进一步地，所述微量硫分析仪为气相色谱仪，其对于硫化氢气体的检测下限为
0.01ppm。
10.进一步地，所述混气罐和反应罐均为304不锈钢罐，所述管道和支管均为316l不锈钢管道。
11.其中，外部循环水系统为现有技术。
12.本实用新型有益效果：
13.1、本实用新型提供了一种包含测温和循环冷却水的cigs尾气净化剂的性能测试装置，该装置操作简单，能够实时监测净化剂的不同位置温度的变化，通过通入循环冷却水进行降温，避免了净化剂因高温而导致的失活现象，提高了净化剂的尾气净化性能和使用寿命。
14.2、通过设有的热电偶，根据显示的温度变化判断不同位置净化剂的反应情况和消耗量。
附图说明
15.图1是本实用新型的示意图；
16.图2是反应罐的结构示意图；
17.图3是图2中i处的局部放大示意图。
18.附图说明：1、第一气罐；2、第二气罐；3、第三气罐；4、气体干燥管；5、截止阀；6、质量流量计；7、单向阀；8、混气罐；9、反应罐；91、罐体；91a、外壁体；91b、内壁体；91c、套管；92、热电偶；93、冷却水出口；94、冷却水进口；95、多孔筛板；96、隔层；10、微量硫分析仪；11、硫化氢气体吸收箱；12、氢氧化钠碱液；13、支管；14、外部循环水系统。
具体实施方式
19.为使本实用新型更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型的一种cigs尾气净化剂的性能测试装置进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
20.如图1所示，一种cigs尾气净化剂的性能测试装置，包括第一气罐1、第二气罐2和第三气罐3，第一气罐1装有氮气，第二气罐2装有硫化氢气体，第三气罐3装有压缩空气。第一至第三气罐均通过管道依次经气体干燥管4、截止阀5、质量流量计6和单向阀7共同与混气罐8连接，混气罐8通过管道依次连接反应罐9和硫化氢气体吸收箱11，反应罐9和硫化氢气体吸收箱11之间的管道上设有支管13，支管上依次连接截止阀5和微量硫分析仪10，硫化氢气体吸收箱11的出口端与外排的管道连接。
21.其中，上述管道和支管均为316l不锈钢管道；截止阀5用于控制管道中气体的开关；质量流量计6控制反应过程中气体的流速；混气罐8由304不锈钢材质制成，具有将上述不同气体充分混合的功能；微量硫分析仪10为气相色谱仪，其对于硫化氢气体的检测下限为0.01 ppm，用于检测反应罐9出口尾气中硫化氢气体的浓度；硫化氢气体吸收箱11为装有氢氧化钠碱液12的箱体，氢氧化钠碱液12的浓度为7.5 mol/l，尾气通入硫化氢气体吸收箱11是为了去除尾气中残存或逃逸出来的硫化氢气体，从而避免硫化氢气体危害实验人员身体健康和污染环境。
22.如图2所示，所述反应罐9用于cigs尾气净化剂的性能测试，它包括带中空式隔层
96的罐体91，罐体91为304不锈钢材质，本体为可分离的密封结构，如采用螺纹连接、法兰连接等可拆卸方式分离、组合，方便本装置使用时装、排净化剂a。罐体91上下端与外部管路连接。所述隔层96用来储入循环冷却水，对反应罐9内部起到冷却作用。罐体91的外壁上设有与隔层96连通的冷却水出口93和冷却水进口94，冷却水出口93位于罐体91的上侧、冷却水进口94位于罐体91的下侧。在罐体91内部的顶端和底端分别设置一个多孔筛板95，起到支撑净化剂a和及防止净化剂a进入外部的管路中。在两多孔筛板95之间由上到下均匀分布一组热电偶92，热电偶92数量为3个，用于测量不同区域净化剂a的反应温度。热电偶92安装时应注意与冷却水有效隔离，保证测量不受到冷取水温度影响，其具体结构如图3所示，罐体91包括外壁体91a和内壁体91b，在内外壁之间形成了中空的隔层96。在罐体91安装热电偶92处设置一个套管91c，套管91c横向穿入隔层96分别与外壁体91a和内壁体91b密封焊接，并将套管91c内的空间与隔层96完全密封隔离，热电偶92通过套管91c水平插入到反应罐9内并与罐体91密封连接，热电偶92具体连可以采用螺纹+垫片或者法兰+垫片等密封方式与罐体91连接。此处热电偶92采用低温热电偶，测温范围为5-200℃。其中，净化剂a为公开号为cn112958078a的专利文件中公布的现有物质，用于cigs尾气净化。
23.如图2所示，冷却水进、出口通过水管与带有温度显示的外部循环水系统14连接，每个热电偶92均与外部循环水系统14电学连接。其中，外部循环水系统14为本领域常用的配套设备，它具有控制反应罐9中的冷却水的循环通断和显示热电偶92检测温度的功能。通过控制冷却水的循环对反应罐9中的反应床进行有效降温，根据显示的温度变化判断反应床层上净化剂的反应情况和消耗量。
24.本实施例的具体使用包括以下步骤：
25.（1）成颗粒状的净化剂a称量2kg(净化剂a的总量与反应罐中两多孔筛板之间的容量相匹配)，然后将其直接放入反应罐中，且使其相互层压并且表面保持平整，最后将反应罐密封并与对应管道相连接。
26.（2）配置浓度为7.5 mol/l的氢氧化钠碱液并倒入硫化氢气体吸收箱，其中氢氧化钠碱液的体积为硫化氢气体吸收箱容积的70%。
27.（3）将全部管道和相关元件连接完成后，打开第一气罐和其对应气体通路上的截止阀、质量流量计和单向阀，通入的氮气用于检测该气体通路和整个性能测试装置的气密性。若气体通路或性能测试装置漏气，则需要重新连接并继续检测气密性，直至气体通路和性能测试装置完全密封为止。按此方法，分别检测第二气罐和第三气罐气体通路的气密性。整套装置的气密性检测完成后，分别打开第一气罐、第二气罐和第三气罐，通入气体开始进行cigs尾气净化剂的性能测试实验。
28.反应过程中，通过测量热电偶实时监测不同位置净化剂的温度变化情况，同时利用微量硫分析仪在线检测反应罐出口中硫化氢气体的浓度。
29.（4）由于cigs尾气与净化剂反应是放热反应，随着反应的进行，净化剂的温度会不断升高，当净化剂温度达到设置的警示温度后，立刻通入循环冷却水对反应罐进行降温。
30.（5）反应开始时，反应罐出口中硫化氢气体的浓度测试结果为0 ppm。随着反应的进行，净化剂由上到下逐渐被消耗，尾气出口中逐渐出现硫化氢气体。当出口中硫化氢气体的浓度达到1 ppm时即认为罐内整个净化剂已经被穿透，停止反应并记录实验数据，然后取出净化剂进行定硫，从而得到反应后净化剂中的s含量并计算出净化剂的穿透硫容。
31.本实用新型通过实时监测净化剂不同位置的温度变化和反应罐外部通入循环冷却水的方式，确保了不同反应区的净化剂温度始终低于设置的警示温度，避免了净化剂因温度过高而导致的活性组分变质的问题，提高了净化剂的净化性能和使用寿命。
32.以上所述是本实用新型的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，对其在形式或技术细节上所做出的各种修改，这些修改也应视为本实用新型的保护范围。