CN209901036U - 大规模降解工业废气的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了大规模降解工业废气的装置，包括依次通过抗腐蚀气管可拆卸连接的均流器、反应器和气体处理室，以及控制所述反应器放电功率的主机和变压器；所述主机、变压器、反应器依次电连接；所述均流器包括水浴箱、混合气体通道、载气通道、待净化气体通道和排气组件；所述混合气体通道的一端与所述载气通道和所述待净化气体通道连接，所述混合气体通道的另一端与所述水浴箱连接；所述排气组件位于所述均流器的外壳上，具有多个气孔；所述反应器包括多个填充有催化介质的降解管，所述降解管的进气孔与所述排气组件的所述气孔通过抗腐蚀气管连接，所述降解管的出气孔通过抗腐蚀气管连接到所述气体处理室。
Description
技术领域
本实用新型属于废气处理技术领域，具体涉及大规模降解工业废气的装置，尤其可用于对高温室效应的SF6进行降解处理。
背景技术
SF6由于具有优越的绝缘与灭弧性能，使得以它作为绝缘介质的绝缘电气设备具有绝缘强度高、可靠性高、占地面积小及维护工作量小等优点，这使其备受电力行业的青睐。因此，近年来其被大规模应用于各种SF6气体绝缘设备中，这虽然为人们的生产生活带来了便利，但却对人类赖以生存的自然环境产生了巨大威胁。因为SF6是一种高温室效应潜在值(GWP)的温室气体。政府间气候变化专门委员会(IPCC)认为：在所有温室气体中，SF6具有最高的GWP,大约为CO2的23900倍(以100年的时间来计算)。因此，对SF6排放的控制迫在眉睫。
目前常用的控制SF6排放的方法有两类。其一为回收利用，如公开号CN107842711A的的专利文献，但该装置不但价格昂贵，并且存在SF6混合气体中分离SF6的问题。更为严重的是，目前绝大部分用量小的非电行业中SF6废气浓度较低(大约为数百至数万ppm)，难以被回收利用，容易直接被排放。其二是SF6的降解，即将SF6降解为各种非温室气体。SF6的降解由来已久，但降解 SF6的方法仍然处于试验阶段。用于电力设备的SF6气体不仅浓度高，而且其总量非常巨大，因此如何大规模高效率降解高浓度的SF6就成为本领域科研工作者所要解决的重大技术问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种大规模降解工业废气的装置，包括依次通过抗腐蚀气管可拆卸连接的均流器、反应器和气体处理室，以及控制所述反应器放电功率的主机和变压器；所述主机、变压器、反应器依次电连接；所述均流器包括水浴箱、混合气体通道、载气通道、待净化气体通道和排气组件；所述混合气体通道的一端与所述载气通道和所述待净化气体通道连接，所述混合气体通道的另一端与所述水浴箱连接；所述排气组件位于所述均流器的外壳上，具有多个气孔，所述排气组件连接所述反应器；所述反应器包括多个填充有催化介质的降解管，所述降解管的出气孔通过抗腐蚀气管连接到所述气体处理室。
在上述的降解工业废气的装置，所述多个降解管呈矩阵排列。
在上述的降解工业废气的装置，从所述排气组件的所述气孔排出的所述混合气体汇流后通入所述反应器。
在上述的降解工业废气的装置，所述排气组件的所述气孔通过抗腐蚀气管与所述降解管的进气孔连接。
在上述的降解工业废气的装置，所述均流器具有多个所述排气组件。
在上述的降解工业废气的装置，所述均流器连接多个所述反应器。
在上述的降解工业废气的装置，所述降解管的所述出气孔排出的气体汇集到一起后再通入所述气体处理室。
在上述的降解工业废气的装置，所述水浴箱具有控制通入反应器的气体含水量的加热器。
本实用新型主要有以下效果：1、本实用新型可以通过主机电源控制降解反应的剧烈程度；通过均流器使水气加入降解过程；还可以通过加热器控制通入反应器的水汽浓度。2、本实用新型具有降解高浓度(0-10％)SF6气体的能力，也可以拓展用于降解各种其他工业有害气体。3、本实用新型的均流器、反应器、气体处理室都是通过抗腐蚀气管可拆卸连接，针对降解的量小的情况，可以只使用一台反应器，若果任务量大，可以多台反应器联合降解，有效地节约了资源；反应器的降解管组成放电矩阵，各个管子之间能互不干扰地独立工作，发挥最大的降解效率。4、本实用新型可以更换填充介质与催化剂，随着DBD降解技术的进步，可以更换反应器中的填充介质与反应器，甚至连主机也能够更换，随着技术的更新换代，该装置只用花费较小的代价即可保持一流的降解水平。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1示出了一种大规模降解工业废气的装置的组成结构图。
图2示出了另一种大规模降解工业废气的装置的组成结构图。
图3～图5示出了均流器的结构示意图。
图6示出了反应器内部结构示意图。
图7、图8示出了主机的结构图示意图。
图9示出了变压器结构图。
图中：1-注水阀，2-水位视窗，3-泄污阀，4-流量计，5-进气口，6-水浴箱，7-排气组件，8-气孔，9-螺丝，10-把手，11-进气孔，12-放电区域，13-散热孔， 14-状态指示灯，15-输出显示屏，16-功率调节按钮，17-交流电源开关，18-停辊保护使能开关，19-AC380V电源输入接口，20-风扇接线接口(DC)，21-报警输出线接口(AC220V)，22-风扇保险丝(3A),23-排气扇，24-变压器中压接线接口，25-油孔，26-高压输出接线柱,27-地线接线柱，28-泄气孔。
具体实施方式
图1示出了大规模降解工业废气的装置的组成结构，包括依次连接的均流器、反应器和气体处理室。参考图2，均流器可与多个反应器连接，以增大降解规模。
图3示出了均流器，均流器起到将输送来的待处理气体和背景气体(稀释气体)混合均流输出以及对混合后的气体水浴升温的作用。均流器包括水浴箱、混合气体通道、载气通道、待净化气体通道和至少一个排气组件。
载气通道内通入背景气体，例如氩气或者氮气。待净化气体通道内通入待净化的气体，例如SF6。载气通道和待净化气体通道上都具有转子流量计4，载气通道上流量计量成大，用于计量稀释气体，待净化气体通道的流量计量成小，用于计量待净化的气体，这两个流量计4可安装在均流器外壳上。载气通道和待净化气体通道上都具有流量控制旋钮，旋钮可安装在均流器外壳上，例如流量计4 的下方。载气通道和待净化气体通道连接到混合气体通道的一端，混合气体通道的另一端连接水浴箱6，背景气体和待净化的气体分别从载气通道和待净化气体通道的进气口5流入，在混合气体通道先汇作一路，这样可以增加气体混合的速率，使其在向反应器输出之前达到均匀。混合气体通过混合气体通道进入水浴箱 6内，如果希望气体不过水，可以将水浴箱中的水排干；水浴箱具有加热器，通过控制水浴箱的温度来控制进气的水汽含量，从而控制反应的速率。
均流器的外壳上具有水位视窗2，用于观察水浴箱6中的水位，若水量不够，可以通过注水阀1往里注水(通过转接头与自来水管相连即可)，其中注水阀1 可安装在视窗2的上方。相应地，水浴箱6具有泄污阀3，可设置在视窗2下方，用于排掉因杂质溶于水中或与水反应后留下的污水。
参考图4、图5，具有多个气孔8的排气组件7位于均流器的外壳上，通入水浴箱6的混合气体在自身压力的作用下从所述气孔8排出，所述气孔8通过抗腐蚀气管(如特氟龙气管)连接到反应器的降解管。替代地，也可以将从排气组件7的气孔8排出的所述混合气体汇流后通入所述反应器。一个均流器可具有多个排气组件7，当有排气组件7不用时，可用堵头将气孔8堵住。排气组件7可采用法兰盘。
图6示出了反应器，反应器包括多个降解管，可呈矩阵排列，所有的待净化的气体都在这些管子中DBD降解。降解管的进气孔11通过抗腐蚀气管(如特氟龙气管)连接到均流器的气孔8，降解管的出气孔通过抗腐蚀气管(如特氟龙气管)连接到气体处理室。降解管的结构采用现有技术，例如常规的双层圆柱式放电管，每根管子皆有正负两极，其上均覆盖有一层陶瓷介质作为介质阻挡放电材料。其中外层介质厚度为2.5mm，内层介质厚度为2mm，外层介质内径为20mm，双层介质间有6mm气隙，反应管长300mm，其中放电区域长200mm，两边各预留了5cm的距离，保证绝缘距离。负电极为反应管中间直径为4mm的铜制圆柱。管子两侧突出部位均有两层密封圈，保证了管子的气密性。同时为了保证放电的均匀，正极为固定在管子外部的金属网。每根管子的放电区域的体积为 52.78cm3。为了提升反应效率，在每根管子中都填充催化介质，该催化介质可采用细氧化铝球。所有管子的正极通过高压线聚集到反应器外壳的插座，负极由铁丝汇聚到管子的外端部，既方便接地，又能有效地起到固定作用。反应器外壳可由不锈钢与陶瓷组成，考虑到反应器的便携性，反应器的底部可以安装滚轮。由于高压放电反应会产生大量热量，并且多根管子紧凑排列，为了及时散热，在反应器顶端装有多个风扇，反应时应先开风扇，再开反应器电源，关闭时也应该先关掉反应器电源，待反应器温度大致达到室温时才关风扇。相应地，反应器外壳上具有散热孔。
图7、图8示出了主机，主机用于调节反应器放电功率。主机的电路可采用现有技术。参考图7，主机的前面板上具有调节反应器的功率的按钮16，其调节范围为0～9.9kW，通过控制主机的输出电压可以调节变压器的输出电压，从而达到改变反应器中反应强度的目的。参考图8，主机的后面板上，最底下的一排一共有7个接口，左边四个接三相电源，右边三个一个接地、两个接变压器的一次侧。主机内具有风扇，用于主机工作过程中里面各元器件的冷却。后面板最左边还有一排接口用于为主机提供停辊保护和过热保护。
变压器分高压侧与中压侧，能够满足反应器功率的二次调整，其中常用的是高压侧，为了保证绝缘，高压侧的电线均在外部采用一根绝缘套管，在放电过程中，该电线应与任何物体保持5cm以上的距离。变压器在运行过程中会产生大量热量，导致变压器中的油温急剧上升，因此在正常使用时应保持，变压器顶部的油孔处于打开状态，避免油的汽化和膨胀导致变压器事故。在运输时应该将该油孔用螺丝拧紧，避免因为震动或者翻转导致变压器油漏出，污染环境，增加清理工作。
气体处理室是最下游的部分，可以将所有的降解管的出气孔排出的气体通过抗腐蚀气管(如特氟龙气管)汇聚到一起，通入气体处理室内的气体池(碱液池)处理后再由排气孔排出。气体处理室中具有至少一个碱液池，例如，可以是每个反应器对应一个碱液池，四个反应器排出的气体通过进气管汇聚到四个碱液池中，再由连接排气孔和碱液池的抗腐蚀气管(如特氟龙气管)将经过碱液处理的气体排出。
为了保证降解的充分完全，也为了保证工作人员的人身安全，整个设备应该放置在室外，并且使用过程中要严密监视装置的气密性。如果装置发生漏气应该迅速关闭气源，停止通气，并立即排查漏气位置。
Claims (8)
1.一种降解工业废气的装置，其特征在于，包括依次通过抗腐蚀气管可拆卸连接的均流器、反应器和气体处理室，以及控制所述反应器放电功率的主机和变压器；所述主机、变压器、反应器依次电连接；所述均流器包括水浴箱、混合气体通道、载气通道、待净化气体通道和排气组件；所述混合气体通道的一端与所述载气通道和所述待净化气体通道连接，所述混合气体通道的另一端与所述水浴箱连接；所述排气组件位于所述均流器的外壳上，具有多个气孔，所述排气组件连接所述反应器；所述反应器包括多个填充有催化介质的降解管，所述降解管的出气孔通过抗腐蚀气管连接到所述气体处理室。
2.根据权利要求1所述的降解工业废气的装置，其特征在于，所述多个降解管呈矩阵排列。
3.根据权利要求1所述的降解工业废气的装置，其特征在于，从所述排气组件的所述气孔排出的所述混合气体汇流后通入所述反应器。
4.根据权利要求1所述的降解工业废气的装置，其特征在于，所述排气组件的所述气孔通过抗腐蚀气管与所述降解管的进气孔连接。
5.根据权利要求3或4所述的降解工业废气的装置，其特征在于，所述均流器具有多个所述排气组件。
6.根据权利要求3或4所述的降解工业废气的装置，其特征在于，所述均流器连接多个所述反应器。
7.根据权利要求1所述的降解工业废气的装置，其特征在于，所述降解管的所述出气孔排出的气体汇集到一起后再通入所述气体处理室。
8.根据权利要求1所述的降解工业废气的装置，其特征在于，所述水浴箱具有控制通入反应器的气体含水量的加热器。
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|---|---|---|---|---|
| CN109513351A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-26 | 武汉大学 | 大规模降解工业废气的装置 |
| CN112495159A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-16 | 武汉大学 | 用于六氟化硫气体降解处理的串联装置 |
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| GR01 | Patent grant |