[发明专利]一种用于强温室气体SF6分解的方法

说明书

技术领域

本发明属废气处理技术领域，涉及一种用于强温室气体SF₆分解的方法，具体涉及一种将介质阻挡放电技术应用于温室气体SF₆分解的废气处理工艺技术。

背景技术

六氟化硫(SF6)气体因其良好的绝缘和灭弧性能，自1953年被投入工业应用以来，逐渐被广泛用于工业绝缘设备，如全封闭组合电器GIS、高压断路器、气体绝缘变压器等电力设备中，据有关统计报道，其消费量占到全年SF₆总消费量达的80％。另外，SF₆还在半导体工业中用作刻蚀或辅助刻蚀气体，甚至作为大气污染物长距离扩散的示踪剂以及医用呼吸气的稀释气也被广泛使用。2003年六氟化硫年消耗量为8500t，而到2005年六氟化硫气体全球每年销售量大约一万吨，仅我国SF₆气体产量就达2500吨，其中每年电力行业的正常检修和补充泄露需要300吨，根据国家2005年制定的电力行业标准《DL/T941-2005运行中变压器用六氟化硫质量标准》，允许年漏气率为1‰，而渗漏的SF₆尚无法进行回收，从而导致大量的SF₆气体被直接排放或泄漏至大气环境中。

SF₆作为目前大气中GWP值最大的温室气体，大气寿命长达3200年，全球增温潜势(GWP100)达23900，1960年前他的大气本底值低于0.04ppt，但1998年时大气中含量已达4.7ppt，在四十年内浓度上升了两个数量级。SF₆在自然界中的源仅有萤石CaF₂通过放射化学反应产生，而主要人为源而同时除了放电作用以外，几乎不存在汇，因此积累作用将逐渐显著，有关监测结果显示，SF₆的本底值在北半球每年平均增加0.24-0.31ppt。由于六氟化硫显著的温室效应和在大气中明显的积累效应，它已经被确定为京都议定书优先控制的六种污染物之一。

SF₆的化学性质极为稳定，甚至O(¹D)或OH自由基都不能与之反应，因此使用化学氧化方法对SF₆进行降解极为困难。现有的降解SF₆的方法有热解、射频等离子体、燃烧法等方法。热解过程将SF₆与CaCO₃在1100℃以上进行反应从而转化为CaF₂，但耗能显著。而射频等离子体(RF)则是在负压环境中进行，难以工业应用，且存在电极腐蚀以及能耗大的缺点。燃烧法由于处理率高而成为较可靠的六氟化硫末端处理的方法，但燃烧法温度需要1000℃以上，能耗高，且产生的HF需要末端处理；另外，燃烧过程中难免产生NOx副产物和不完全燃烧产物，故燃烧法有其局限性。因此开发一种经济有效的SF₆治理技术已十分必要，也符合当前气体污染控制的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是克服现有废气处理技术的缺陷，提供一种用于强温室气体SF₆分解的方法，具体涉及一种将介质阻挡放电技术应用于温室气体SF₆分解的废气处理技术。

本发明采用的放电形式为双介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，简称DBD)。

所述的介质阻挡放电是指将绝缘介质插入放电空间的一种气体放电，整个放电由许多空间和时间上随机分布的微放电构成，这些微放电的持续时间很短，一般在10ns量级。作为一种非平衡等离子体，由于其电极被介质阻隔，因此具有电极不易被腐蚀的特点。以在两个介质间发生的大量的微放电为特征，DBD可在很大的气压和频率范围内工作，其拥有较高的电子温度但实际气体温度接近室温。

介质阻挡放电化学反应过程中能量的传递大致如下：

(1).电场+电子→高能电子

(2).高能电子+SF₆(或H₂O)→SF_x+(6-x)F+H+OH等活性基团

(3).活性基团+活性基团→生成物+热

从以上过程可以看出，电子先从电场获得能量，通过激发或电离将能量转移到目标分子中去，那些获得能量的分子被激发或分解产生活性基团。然后这些活性基团之间相互碰撞后生成稳定产物和热。