[發明專利]用于研究介質阻擋放電處理SF6氣體的實驗系統及實驗方法

在審

• 申請號: 201610057207.1
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105698850A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 張曉星;唐炬;胡雄雄;肖焓艷;肖淞
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N30/02;G01N21/25;G01N33/00
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 王翔

技術領域

本發明屬于高電壓絕緣技術和環境保護領域，具體涉及一種用于 研究介質阻擋放電高效處理六氟化硫氣體(SF₆)的實驗系統及實驗 方法。

背景技術

六氟化硫(SF₆)具有良好的電氣性能和優異的滅弧性能，作為 絕緣介質材料被廣泛應用于各種高壓電氣設備中。此外，由于SF₆是 一種無色、無味、無毒、不可燃且無腐蝕性的惰性氣體，它還被廣泛 應用于金屬冶煉、航空航天、醫療、化工、大氣示蹤和電子制造等行 業。這些行業中產生的SF₆如果不經過處理而直接排放到大氣中，將 會對環境產生很大的影響。研究表明SF₆的溫室效應潛在值 GWP(GlobalWarmingPotential)是CO₂的23900倍，而且SF₆在大氣中 的處理速度非常緩慢，大約需要3200年，所以在1997年簽訂的《京都 議定書》中已將SF₆氣體列為六種限制性使用的溫室氣體之一。

目前，處理SF₆方法的研究主要集中于熱解法、熱催化劑法和等 離子體法等。其中熱解法使SF₆與CaCO₃在1100℃以上進行反應， 反應過程中必須保證足夠多的CaCO₃來與反應生成的H₂S和HF反 應，但是在處理過程中溫度高，耗能大，經濟成本較高；熱催化劑 法在處理過程中使用的催化劑可促進SF₆的分解，同時也降低反應溫 度，但反應溫度仍高達數百度，而且所添加的催化劑易中毒失去活 性，從而降低了SF₆的分解效率；而等離子體法作為一種新的處理環 境污染的方法有很多優點，它能在低溫條件下利用氣體放電產生的 高能電子、自由基等活性粒子和SF₆作用，使SF₆分子在極短的時間 內發生分解，生成氟原子和一系列的低氟硫化物如SF₅、SF₄、SF₃、 SF₂等，生成的低氟硫化物與O₂、H₂O和一些還原性氣體產生的自由 基等發生一系列復雜的化學反應而生成如SOF₂、SOF₄、SO₂F₂以及 SO₂等產物從而加快SF₆氣體的分解。

介質阻擋放電(DielectricBarrierDischarge，DBD)由于可以在 較寬氣壓(0.01～1MPa)和頻率(50Hz～1MHz)范圍內產生大體積、 高能量密度的低溫等離子體，而且放電均勻、穩定，產生的電子能量 較高；能耗低；電極結構簡單，放電電極之間存在絕緣介質，避免放 電氣體金屬電極直接接觸而損壞電極，因此它在氣態污染治理方面具 有良好的應用前景，但如何進一步提高能量利用率和阻止有毒副產物 的生成是目前DBD處理SF₆領域亟待解決的問題。

國內公開了一種分解六氟化硫氣體方法，該方法只公開了采用 雙介質阻擋放電技術來分解處理SF₆氣體，但是該方法處理SF₆的效 率和效果還有很大的改善空間，且并沒有解決DBD處理SF₆容易產 生有毒副產物的問題。本發明結合該方法設計了DBD處理SF₆氣體 的實驗平臺，進一步研究DBD處理SF₆氣體的過程，在處理過程中 采用Lissajous圖形法和發射光譜法來測量氣體放電參數，為研究SF₆氣體的分解機理提供更多的信息，為工業處理SF₆廢氣提供理論依 據。

發明內容

本發明的目的是針對目前對多因素影響DBD處理SF₆的研究不夠 深入，不足以應用于工業實際等問題，提供一種用于研究介質阻擋放 電處理SF₆的實驗平臺和方法，最終為工業高效無害化處理SF₆廢氣提 供可靠的實驗基礎和技術支撐，從而減小SF₆氣體對環境造成的危害。