[发明专利]用于研究介质阻挡放电处理SF6气体的实验系统及实验方法

说明书

技术领域

本发明属于高电压绝缘技术和环境保护领域，具体涉及一种用于 研究介质阻挡放电高效处理六氟化硫气体(SF₆)的实验系统及实验 方法。

背景技术

六氟化硫(SF₆)具有良好的电气性能和优异的灭弧性能，作为 绝缘介质材料被广泛应用于各种高压电气设备中。此外，由于SF₆是 一种无色、无味、无毒、不可燃且无腐蚀性的惰性气体，它还被广泛 应用于金属冶炼、航空航天、医疗、化工、大气示踪和电子制造等行 业。这些行业中产生的SF₆如果不经过处理而直接排放到大气中，将 会对环境产生很大的影响。研究表明SF₆的温室效应潜在值 GWP(GlobalWarmingPotential)是CO₂的23900倍，而且SF₆在大气中 的处理速度非常缓慢，大约需要3200年，所以在1997年签订的《京都 议定书》中已将SF₆气体列为六种限制性使用的温室气体之一。

目前，处理SF₆方法的研究主要集中于热解法、热催化剂法和等 离子体法等。其中热解法使SF₆与CaCO₃在1100℃以上进行反应， 反应过程中必须保证足够多的CaCO₃来与反应生成的H₂S和HF反 应，但是在处理过程中温度高，耗能大，经济成本较高；热催化剂 法在处理过程中使用的催化剂可促进SF₆的分解，同时也降低反应温 度，但反应温度仍高达数百度，而且所添加的催化剂易中毒失去活 性，从而降低了SF₆的分解效率；而等离子体法作为一种新的处理环 境污染的方法有很多优点，它能在低温条件下利用气体放电产生的 高能电子、自由基等活性粒子和SF₆作用，使SF₆分子在极短的时间 内发生分解，生成氟原子和一系列的低氟硫化物如SF₅、SF₄、SF₃、 SF₂等，生成的低氟硫化物与O₂、H₂O和一些还原性气体产生的自由 基等发生一系列复杂的化学反应而生成如SOF₂、SOF₄、SO₂F₂以及 SO₂等产物从而加快SF₆气体的分解。

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，但如何进一步提高能量利用率和阻止有毒副产物 的生成是目前DBD处理SF₆领域亟待解决的问题。

国内公开了一种分解六氟化硫气体方法，该方法只公开了采用 双介质阻挡放电技术来分解处理SF₆气体，但是该方法处理SF₆的效 率和效果还有很大的改善空间，且并没有解决DBD处理SF₆容易产 生有毒副产物的问题。本发明结合该方法设计了DBD处理SF₆气体 的实验平台，进一步研究DBD处理SF₆气体的过程，在处理过程中 采用Lissajous图形法和发射光谱法来测量气体放电参数，为研究SF₆气体的分解机理提供更多的信息，为工业处理SF₆废气提供理论依 据。

发明内容

本发明的目的是针对目前对多因素影响DBD处理SF₆的研究不够 深入，不足以应用于工业实际等问题，提供一种用于研究介质阻挡放 电处理SF₆的实验平台和方法，最终为工业高效无害化处理SF₆废气提 供可靠的实验基础和技术支撑，从而减小SF₆气体对环境造成的危害。