[0001] 本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及SF6降解系统及降解方法。

[0002] 六氟化硫(SF6)气体因其优良的绝缘和灭弧性能被广泛应用于电力、冶金、交通等行业。然而，SF6也是目前人类已知最强的温室气体，其全球增温潜势值(GWP)高达二氧化碳的23900倍。SF6是难降解温室气体，排放在大气中的SF6寿命长约3400年，导致其在大气中的积累不可逆转，在1997年召开的《联合国气候变化框架公约》第3次缔约方会议上，84个国家联合签署了《京都议定书》以共同面对全球气候变暖问题，其中明确将SF6列定为6种限制排放的温室气体之一。因此，减少SF6气体排放对于支撑我国达成温室气体减排目标具有重要意义。

[0003] 实现SF6废气的高效降解是减少其排放量的主要途径之一。目前降解SF6废气的主要方法有热解法、光解法和等离子体法。热分解方法通过将SF6与过量碳酸钙(CaCO3)在1100℃以上的高温下反应，实现SF6废气的无害化降解，但存在反应慢、能耗高、安全隐患大等问题，通过引入催化剂可以将SF6的分解温度降低到600℃左右，但催化反应的效率较低，催化剂的寿命较短、成本较高等问题都十分突出。光解法通过紫外线产生的可还原自由基实现SF6降解，但同样存在反应耗时长、整体效率低、光源寿命短而成本高等问题。公开号为CN108273366A的中国发明专利基于介质阻挡放电的六氟化硫降解处理装置及处理方法，通过向介质阻挡放电反应器的两端施加高频电压，在反应器的内外介质管的间隙产生介质阻挡放电，放电产生大量低温等离子体，形成稳定的放电区域，SF6废气在放电区域里被等离子体轰击分解，降解成分解气体后随气流由出气口排入尾气吸收池，最终实现SF6的高效降解。

[0004] 然而，空气的存在会严重干扰放电反应，尽管当前此类等离子体技术在SF6降解领域已得到一定的应用推广，但仍然无法应对空气气氛下SF6降解的需求。当前绝缘设备SF6泄漏事故频发，如何实现室内空间低浓度SF6和空气混合气体的安全、高效降解，减少SF6的无组织排放已成为亟待解决的关键问题。

[0044] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0045] 为了解决难以对空气气氛下的SF6进行降解的技术问题，本发明提供了一种SF6降解系统，能够实现空气氛围下的SF6的降解。

[0046] 请参阅图1，SF6降解系统包括第一降解模块10、监测启动模块20和第二降解模块30，第一降解模块10用于填装第一降解溶液；监测启动模块20与第一降解模块10连接，用于监测SF6浓度，并将含SF6的空气通入第一降解溶液，以使第一降解溶液对SF6进行一次降解；
第二降解模块30与第一降解模块10连接，用于填装第二降解溶液，以通过第二降解溶液对一次降解生成的产物进行二次降解。

[0047] 具体地，通过设置第一降解模块10、监测启动模块20和第二降解模块30，第一降解模块10和第二降解模块30可分别填装第一降解溶液和第二降解溶液，监测启动模块20与第一降解模块10连接，室内空间的SF6发生泄漏时，监测启动模块20监测到泄漏的SF6，并将SF6伴随空气一同通入第一降解溶液，第一降解溶液对空气中的SF6进行一次降解，并将一次降解生成的产物通入第二降解模块30的第二降解溶液降解第一降解溶液降解SF6过程中生成的产物，最终实现对空气中的SF6的降解。

[0048] 可以理解的，第一降解模块10和第二降解模块30可以为任意可对第一降解溶液进行容纳的罐体结构。

[0049] 本实施例中，第一降解溶液主要通过活性电子介体[Ni(CN)4]3‑对SF进行降解，第3‑
一降解溶液在活性电子介体[Ni(CN)4] 的降解作用下，将SF6降解为SOF2、OF2、SF4等气体，其降解原理为：

[0050] 6Ni++3SF6+12HO2‑+18H+→6Ni2++SOF2↑+SO2↑+6OF2↑+SF4↑+15H2O；

[0051] 第二降解溶液通过高价电子介导剂Ag2+降解第一降解溶液降解形成的SOF2、OF2、SF4等气态产物，其降解原理为：

[0052] 6Ag2++SF4+SOF2+SO2+9H2O→6Ag++3SO42‑+6HF+12H+，

[0053] 6OF2+6H2O→12HF+6O2↑，

[0054] 两次降解的总反应方程式如下：

[0055] 3SF6+12HO2‑+6H+→3SO42‑+18HF+6O2↑；

[0056] 通过第一降解溶液和第二降解溶液的两次降解，将SF6最终降解为氧气并排入大气。

[0057] 可以理解的，监测启动模块20可以为气泵、风机等能将泄漏的SF6伴随空气一同通入第一降解模块10的任意设备。

[0058] 在其中一个实施例中，请参阅图1，SF6降解系统还包括配气模块40，配气模块40与监测启动模块20连接，用于向监测启动模块20通入氮气，以稀释监测启动模块20通入的SF6。具体地，在通常情况下，第一降解溶液和第二降解溶液可实现对一般浓度的SF6进行降解，配气单元是为了应对室内空间发生高浓度、大规模SF6泄漏的情况(SF6％＞100ppm)，当发生大规模SF6泄漏时，配气模块40可将一定量的氮气通入监测启动模块20，从而降低监测启动模块20的SF6的浓度，从而减缓第一降解溶液和第二降解溶液的降解压力，提升SF6的降解质量。

[0059] 在其中一个实施例中，请参阅图1，监测启动模块20包括进气单元21、混合罐22和出气单元23，进气单元21与混合罐22连接，用于将含SF6的空气通入混合罐22，出气单元23与混合罐22和第一降解模块10连接，用于将混合罐22内的气体通入第一降解模块10，配气模块40与混合罐22连接，用于将氮气通入混合罐22。具体地，当SF6的浓度较低时，进气单元21将SF6和空气的混合气通入混合罐22，然后经出气单元23通入第一降解模块10的第一降解溶液，当SF6的浓度过高时，进气单元21向混合罐22通入SF6和空气的混合气，配气模块40向混合罐22通入氮气，氮气和SF6与空气的混合气在混合罐22内均匀混合后，将SF6稀释，再通过出气单元23通入第一降解溶液，通过混合罐22的设置，可有效提升氮气与混合气的混合质量。

[0060] 在其中一个实施例中，请参阅图1，进气单元21包括红外监测仪211、真空泵212、第一流量计213和过滤器214，红外监测仪211、真空泵212、第一流量计213和过滤器214均通过进气管215连接，红外监测仪211能够通过开放光路红外吸收光谱技术实时、准确监测室内空间SF6泄漏情况，并将泄漏信号传达至真空泵212，当SF6发生泄漏时，真空泵212启动，形成室内负压环境，将含泄漏SF6的室内空气快速通入流量计和过滤器214，过滤器214通过玻璃纤维滤袋过滤去除进气中的粉尘等杂质，避免对后续设备造成损坏，并保证电化学反应的高效进行，SF6混合气经过滤器214过滤后进入混合罐22。

[0061] 在其中一个实施例中，混合罐22可以设计成恒温电热气室，通过加热适当升高气室温度，促使进气混合更加均匀，为兼顾混气的高效性与运行的安全性，混合罐22的温度宜控制在60℃左右。

[0062] 在其中一个实施例中，请参阅图1，混合罐22的内壁固定有若干相互间隔并交错设置的混流板221，混流板221将混合罐22的内部间隔形成连续弯曲的混合流道222。具体地，氮气和SF6的混合气通过在混合流道222内流动，可使气体在混合罐22的内部形成扰流，从而提升氮气和SF6的混合气的混合质量。

[0063] 在其中一个实施例中，请参阅图1，出气单元23包括依序连接的第一电磁阀231、第二流量计232和止回阀233。第一电磁阀231、第二流量计232和止回阀233均通过出气管234连接，止回阀233可防止因压力波动引起第一降解溶液倒吸，从而避免了管路及相关零件的腐蚀风险，第二流量计232可对进入第一降解溶液的气流量进行控制，以将最终气体流量控制在0.5L/min左右。

[0064] 在其中一个实施例中，请参阅图1，第一降解箱11的底部设置有第一锥形混流面111，出气单元23还包括若干第一微孔曝气头235，各第一微孔曝气头235均匀间隔并连接于出气管234延伸至第一降解箱11的一端，用于将废气朝第一锥形混流面111的方向均匀导向。具体地，通过第一微孔曝气头235和第一锥形混流面111的配合，可使通入第一降解溶液的废气在第一降解箱11内形成旋流，从而有助于废气与第一降解溶液的混合，提升废气的净化效率。

[0065] 在其中一个实施例中，请参阅图1，配气模块40包括氮气罐41、减压阀42、第三流量计43和第二电磁阀44，氮气罐41、减压阀42、第三流量计43和第二电磁阀44均通过配气管45连接，第三流量计43可对通入的氮气流量进行实时监测，从而将混合罐22内SF6的浓度控制在合适的范围内。

[0066] 在其中一个实施例中，请参阅图1，SF6降解系统还包括再生模块50、第一循环模块60和第二循环模块70，再生模块50用于通过反应后的第一降解溶液和第二降解溶液生成新的第一降解溶液和第二降解溶液，第一循环模块60与再生模块50和第一降解模块10连接，用于将反应后的第一降解溶液通入再生模块50，并将生成的第一降解溶液通入第一降解模块10，第二循环模块70与再生模块50和第二降解模块30连接，用于将反应后的第二降解溶液通入再生模块50，并将生成的第二降解溶液通入第二降解模块30。

[0067] 具体地，当第一降解溶液和第二降解溶液由于不断反应，以致浓度和降解效率降低时，第一循环模块60和第二循环模块70可分别将第一降解模块10和第二降解模块30的降解溶液通入再生模块50，再通过再生模块50生成新的第一降解溶液和第二降解溶液，重新生成的第一降解溶液和第二降解溶液可再经第一循环模块60和第二循环模块70分别通入第一降解模块10和第二降解模块30，从而实现第一降解溶液和第二降解溶液的循环利用，在及时补充第一降解溶液和第二降解溶液的同时，可避免第一降解溶液和第二降解溶液的浪费。

[0068] 可以理解的，再生模块50可通过添加氧化剂和还原剂等物质，以通过氧化还原反应生成新的第一降解溶液和第二降解溶液。

[0069] 在其中一个实施例中，请参阅图1，再生模块50包括电解槽51，电解槽51的阴极用于通过电解反应后的第一降解溶液，生成新的第一降解溶液，电解槽51的阴极用于通过电解反应后的第二降解溶液，生成新的第二降解溶液。具体地，通过电解槽51对反应后的第一降解溶液和第二降解溶液的电解作用，即可直接生成新的第一降解溶液和第二降解溶液，从而避免氧化还原反应而导致的新物质的添加，避免第一降解溶液和第二降解溶液污染，同时降低第一降解溶液和第二降解溶液的循环成本。

[0070] 本实施例中，请参阅图1，电解槽51的阴极连接铜电极，阳极连接铂电极，阴极区与阳极区之间安装有阳离子交换膜，铜电极与铂电极分别与直流稳压电源52的负极与正极相连，稳压电源52的运行电压为10V左右。

[0071] 本实施例中，由上述反应可知，第一降解液中的[Ni(CN)4]3‑与SF6反应形成[Ni2‑ 2‑
(CN)4] ，[Ni(CN)4] 在第一循环单元的循环下进入电解槽51的阴极，含镍氰络合物的氢氧
2‑
化钾溶液将作为电解槽51的阴极电解液，[Ni(CN)4] 约为40mM，第一降解溶液的pH约为13，
2+ ‑ + ‑ ‑ ‑
电解过程中，阴极电解反应原理为：Ni +e→Ni，O2+H2O+2e→HO2+OH，故而形成第一降解
3‑
液中的[Ni(CN)4] ；

[0072] 第二降解液中的Ag2+与SOF2、OF2反应形成Ag+，Ag+在第二循环单元的循环下进入电+解槽51的阳极，含银离子的硫酸溶液将作为电解槽51的阳极电解液，Ag约为25mM，pH约为+ ‑ 2+ 2+
1，阳极电解反应原理为：Ag→e+Ag ，故而形成第二降解液中的Ag 。

[0073] 可知，电解槽51的阴极区连续生成低价活性电子介体[Ni(CN)4]3‑,[Ni(CN)4]3‑作3‑
为SF6降解催化剂，在活性电子介体[Ni(CN)4] 的催化作用下，将SF6降解为SOF2、OF2、SF4等，
2+
电解槽51的阳极区连续产生高价电子介导剂Ag ，SF6降解生成的气体产物SOF2、OF2、SF4等
2+
进入第二降解溶液，与第二降解溶液的Ag 进行反应形成氧气，最终完成SF6的降解。

[0074] 在其中一个实施例中请参阅图1，第一循环模块60包括第一进液管61、第一出液管62、第一连接管63和第一三通阀64，第一连接管63与再生模块50和第一降解模块10连接，第一三通阀64装设于第一连接管63，第一进液管61与第一降解模块10和第一三通阀64连接，第一出液管62与再生模块50和第一出液管62连接。

[0075] 具体地，当第一降解模块10的第一降解溶液含量较低时，第一降解模块10的溶液将进入第一进液管61，再从第一进液管61进入第一三通阀64，然后从第一三通阀64的其中一个出液口进入第一连接管63连接再生模块50的一侧，最终进入再生模块50，由再生模块50生成新的第一降解溶液后，再由第一储液管流向第一连接管63连接第一降解模块10的一侧，最终通入第一降解模块10；当第一降解模块10的第一降解溶液含量较高时，第一降解模块10的溶液将进入第一进液管61，再从第一进液管61进入第一三通阀64，然后从第一三通阀64的另一个出液口进入第一连接管63连接第一降解模块10的一侧，然后直接进入第一降解模块10，针对不同含量的第一降解溶液实现不同的循环。

[0076] 本实施例中，请参阅图1，第一进液管61和第一出液管62均装设有第一电磁泵65。

[0077] 在其中一个实施例中，请参阅图1，第二循环模块70包括第二进液管71、第二出液管72、第二连接管73和第二三通阀74，第二连接管73与再生模块50和第二降解模块30连接，第二三通阀74装设于第二连接管73，第二进液管71与第二降解模块30和第二三通阀74连接，第二出液管72与再生模块50和第二出液管72连接。

[0078] 具体地，请参阅图1，当第二降解模块30的第二降解溶液含量较低时，第二降解模块30的溶液将进入第二进液管71，再从第二进液管71进入第二三通阀74，然后从第二三通阀74的其中二个出液口进入第二连接管73连接再生模块50的一侧，最终进入再生模块50，由再生模块50生成新的第二降解溶液后，再由第二储液管流向第二连接管73连接第二降解模块30的一侧，最终通入第二降解模块30；当第二降解模块30的第二降解溶液含量较高时，第二降解模块30的溶液将进入第二进液管71，再从第二进液管71进入第二三通阀74，然后从第二三通阀74的另一个出液口进入第二连接管73连接第二降解模块30的一侧，然后直接进入第二降解模块30，针对不同含量的第二降解溶液实现不同的循环。

[0079] 本实施例中，请参阅图1，第二进液管71和第二出液管72均装设有第二电磁泵75。

[0080] 在其中一个实施例中，请参阅图1，第一降解模块10包括第一降解箱11、第一降解柱12和连通管13，第一降解箱11用于容纳第一降解溶液，第一降解柱12固定于第一降解箱11的上方并与第一降解箱11连通，第一降解柱12填充有形成透气间隙的第一填料121，第一循环模块60的出液端与第一降解柱12连接，连通管13与第一降解柱12和第二降解模块30连接。

[0081] 具体地，第一降解溶液回流时将进入第一降解柱12，并流经第一填料121后进入第一降解箱11进行容纳，SF6经过第一降解箱11的第一降解溶液降解后，然后向上流动进入第一降解柱12的第一填料121，并在第一填料121形成的透气间隙流动，与第一填料121附着的第一降解溶液接触，从而对SF6进一步降解，提升SF6的降解效率，SF6降解生成物将进入连通管13，然后经连通管13进入第二降解模块30，由第二降解模块30进一步降解。

[0082] 本实施例中，第一填料121为聚四氟乙烯。

[0083] 在其中一个实施例中，请参阅图1，第二降解箱11的底部设置有第二锥形混流面131，连通管13延伸至第二降解箱31的一端设置有若干第二微孔曝气头311，各第微孔曝气头均匀间隔，用于将一次降解后的废气朝第二锥形混流面131的方向均匀导向。具体地，通过第二微孔曝气头311和第二锥形混流面131的配合，可使通入第二降解溶液的气体在第二降解箱31内形成旋流，从而有助于一次降解后的废气与第二降解溶液的混合，提升废气的净化效率。

[0084] 在其中一个实施例中，请参阅图1，第一连接管63延伸至第一降解柱12的内侧并位于第一填料121的上方，第一循环模块60还包括第一喷头66，第一喷头66固定于第一连接管63连接于第一降解柱12的一端，第一降解溶液通过第一连接管63回流至第一降解柱12时，将通过喷头向第一填料121进行喷淋，从而将第一降解覆盖于第一填料121。

[0085] 在其中一个实施例中，请参阅图1，第二降解模块30包括第二降解箱31和第二降解柱32，第二降解箱31用于容纳第二降解溶液，第二降解柱32固定于第二降解箱31的上方并与第二降解箱31连通，第二降解柱32填充有形成透气间隙的第二填料321，第二循环模块70的出液端与第二降解柱32连接。

[0086] 具体地，第二降解溶液回流时将进入第二降解柱32，并流经第二填料321后进入第二降解箱31进行容纳，一次降解的生成物经过第二降解箱31的第二降解溶液降解后，然后向上流动进入第二降解柱32的第二填料321，并在第二填料321形成的透气间隙流动，与第二填料321附着的第二降解溶液接触，从而对一次降解的生成物进一步降解，提升SF6的降解效率，降解过程最终生成的气体将从第二降解柱32的排气口进入空气。

[0087] 本实施例中，第二填料321为聚四氟乙烯。

[0088] 在其中一个实施例中，请参阅图1，第二连接管73延伸至第二降解柱32的内侧并位于第二填料321的上方，第二循环模块70还包括第二喷头76，第二喷头76固定于第二连接管73连接于第二降解柱32的一端，第二降解溶液通过第二连接管73回流至第二降解柱32时，将通过喷头向第二填料321进行喷淋，从而将第二降解覆盖于第二填料321。

[0089] 本发明实施例还提供了一种SF6降解方法，通过的SF6降解系统执行，请参阅图2，包括以下步骤：

[0090] 监测启动模块20将含SF6的空气通入第一降解模块10的第一降解溶液；

[0091] 第一降解溶液对空气中的SF6进行一次降解，并将一次降解生成的产物通入第二降解模块30的第二降解溶液；

[0092] 第二降解溶液降解一次降解生成的产物。

[0093] 为了更好的理解本发明，以下结合图1对本发明的技术方案进行详细说明：在进行空气中的SF6的降解过程中，当红外监测仪211监测到SF6发生泄漏时，真空泵212启动，形成室内负压环境，将含泄漏SF6的室内空气快速通入流量计和过滤器214，经过滤器214去除进气中的粉尘等杂质后进入混合罐22，若SF6的浓度过高，配气模块40向混合罐22通入氮气，氮气和SF6与空气的混合气在混合罐22内均匀混合后，将SF6稀释，混合罐22含有SF6的混合气首先进入第一降解箱11的第一降解溶液，经过第一降解箱11的第一降解溶液降解后，然后向上流动进入第一降解柱12的第一填料121，并在第一填料121形成的透气间隙流动，与第一填料121附着的第一降解溶液接触，对SF6进一步降解，SF6降解生成物将进入连通管13，然后经连通管13通入第二降解箱31，一次降解的生成物经过第二降解箱31的第二降解溶液进行二次降解，然后向上流动进入第二降解柱32的第二填料321，并在第二填料321形成的透气间隙流动，与第二填料321附着的第二降解溶液接触，对一次降解的生成物进一步降解，降解过程最终生成的气体将从第二降解柱32的排气口排入空气，从而实现空气中的SF6的高效降解。

[0094] 若第一降解箱11和第二降解箱31的第一降解溶液和第二降解溶液的含量较低时，第一降解溶液和第二降解溶液分别经过第一循环模块60和第二循环模块70通入电解槽51，经电解槽51的电解生成新的第一降解溶液和第二降解溶液后，再回流至第一降解柱12和第二降解柱32，并喷淋至第一降解柱12和第二降解柱32的第一填料121和第二填料321，再从第一填料121和第二填料321流回第一降解箱11和第二降解箱31，实现第一降解溶液和第二降解溶液的循环利用。

[0095] 以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。