六氟化硫氣體回收回充設(shè)備及處理系統(tǒng)

張禮棟 陸新永 韓海兵

摘? ?要：為了實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用的生態(tài)目標(biāo)，我國(guó)對(duì)SF6氣體回收處理技術(shù)進(jìn)行了研究，文章將對(duì)SF6氣體回收回充設(shè)備及處理系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)現(xiàn)如今已發(fā)現(xiàn)的回收處理技術(shù)和設(shè)備所存在的問題進(jìn)行分析與解決。

關(guān)鍵詞：SF6;回收回充設(shè)備;處理系統(tǒng)

SF6是一種絕緣特性極強(qiáng)的氣體，還具有“三無”特性，即無色、無味、無毒。相比較傳統(tǒng)的絕緣氣體，SF6的絕緣強(qiáng)度遠(yuǎn)高之。除此之外，SF6還具有良好的滅弧性，正因如此，它被廣泛地應(yīng)用于SF6電器。

1? ? SF6氣體回收處理研究的重要意義

雖然SF6氣體本身不具有腐蝕性與毒性，但是，在高溫高壓氣室中殘存少量水蒸氣的情況下，如果設(shè)備正常運(yùn)作，會(huì)產(chǎn)生電弧并且會(huì)有局部異常放電的情況，此時(shí)，SF6氣體會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，并分解出帶有HF，SO2F4，SOF2，SOF4等劇毒且腐蝕性強(qiáng)的有害氣體的物質(zhì)，因此，電氣設(shè)備中金屬元件的損壞程度會(huì)隨這種物質(zhì)留存于設(shè)備中時(shí)間的增加而加強(qiáng)，除此之外，還會(huì)威脅到人們的身體健康。在還沒有實(shí)行SF6氣體的回收處理技術(shù)以前，人們大多數(shù)采用將SF6氣體直接排入大氣中的處理方法，對(duì)生態(tài)環(huán)境有著嚴(yán)重的危害。為了解決SF6直接排放所產(chǎn)生的不良問題從而做到保護(hù)環(huán)境、維護(hù)人身安全、促進(jìn)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，對(duì)SF6氣體的回收處理技術(shù)進(jìn)行研究并在現(xiàn)有的技術(shù)上進(jìn)行完善，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

從理論知識(shí)上講，將SF6氣體進(jìn)行回收并循環(huán)利用是完全可以實(shí)現(xiàn)的。其處理工作原理為：在保證SF6氣體分子結(jié)構(gòu)的理化性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)不會(huì)發(fā)生改變的情況下，去除SF6氣體中存在的雜質(zhì)氣體，處理后所得的SF6氣體依然可以滿足電氣與理化性能的要求。

目前，市場(chǎng)上所存在的回收回充設(shè)備并不能完全達(dá)到人們的需求，其回收速度慢、效率低、得率低、質(zhì)量無法保證等問題會(huì)成為專業(yè)技術(shù)人員重點(diǎn)研究解決的方向。我國(guó)對(duì)于氣體回收的標(biāo)準(zhǔn)要求相比較于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格很多，因此，SF6氣體回收后不能立刻運(yùn)用于電氣設(shè)備，還必須要再經(jīng)歷一次嚴(yán)格凈化處理后方可循環(huán)利用，但是，由于種種因素的影響，我國(guó)目前為止還沒有發(fā)明出適合的小型新氣處理設(shè)備。

2? ? 對(duì)現(xiàn)有回收回充設(shè)備所存在的問題進(jìn)行分析

2.1? 處理模式與系統(tǒng)中的3個(gè)潛在問題

（1）不能實(shí)時(shí)、有效地監(jiān)控SF6氣體的現(xiàn)場(chǎng)回收處理情況。很多地區(qū)已經(jīng)建設(shè)有電科院，在現(xiàn)有的處理模式下，各工廠將生產(chǎn)的SF6氣體進(jìn)行預(yù)回收處理，當(dāng)氣體回收到一定量時(shí)再由電科院進(jìn)行專門處理。然而，這樣的處理模式很容易為SF6氣體的回收數(shù)量以及具體方式造成監(jiān)控困難，還有一部分工廠單位有可能會(huì)因?yàn)镾F6氣體的回收數(shù)量少而不經(jīng)專業(yè)處理檢測(cè)就直接排放入空氣或回收回充導(dǎo)入電氣設(shè)備。由于電科院的收費(fèi)制度以及管理制度都沒有統(tǒng)一的規(guī)定，在一定程度上打擊了工作人員的積極性。

（2）現(xiàn)場(chǎng)工作人員的健康安全問題得不到保障。由于工作場(chǎng)地的局限性，導(dǎo)致氣體處理中心沒有相對(duì)適宜的SF6凈化處理場(chǎng)所，安全程度有限的防護(hù)服成了設(shè)備操作人員的唯一安全依靠，但工作現(xiàn)場(chǎng)會(huì)因?yàn)橥L(fēng)等原因造成工作人員的生命安全受到威脅。

（3）作業(yè)進(jìn)程得不到很好的控制。大部分設(shè)備的冷卻措施采用液氮冷卻，但由于液氮具有儲(chǔ)存不便、運(yùn)輸復(fù)雜、使用量難以估計(jì)的不利因素，不但會(huì)造成作業(yè)進(jìn)程拖延，還不利于成本節(jié)約。

2.2? 處理質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)中的3個(gè)潛在問題

（1）檢測(cè)指的是處理后的SF6氣體檢測(cè)問題。據(jù)《六氟化硫氣瓶及氣體使用安全技術(shù)管理規(guī)則》，要想將處理后的新氣重新回充入設(shè)備中進(jìn)行循環(huán)利用，必須要經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試且測(cè)試合格方可回收利用，測(cè)試項(xiàng)目一共8項(xiàng)，必須每項(xiàng)都要達(dá)到要求。目前為止，市場(chǎng)上銷售的回收回充設(shè)備是以現(xiàn)場(chǎng)回收處理方式為主，其會(huì)受到時(shí)間與場(chǎng)所的約束，導(dǎo)致8項(xiàng)測(cè)試很難一次性完成，從而被迫使用簡(jiǎn)單且方便攜帶的純度檢測(cè)儀對(duì)SF6氣體的純度等方面進(jìn)行大概檢測(cè)，并不能精準(zhǔn)檢測(cè)，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來了很大的負(fù)面影響。

（2）處理設(shè)備參數(shù)達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有的設(shè)備雖然同時(shí)具備回收、回充和處理3個(gè)功能，但其工作性能大大降低，經(jīng)由這種設(shè)備凈化處理后的氣體與達(dá)到國(guó)家對(duì)于SF6氣體回收回沖處理的新標(biāo)準(zhǔn)還有一定距離。

（3）處理后的新氣灌裝與回充問題。由于第二個(gè)問題的存在，導(dǎo)致SF6氣體回收量少，從而出現(xiàn)鋼瓶裝不滿的問題，也有可能出現(xiàn)鋼瓶能裝滿但必須要利用其他設(shè)備進(jìn)行輔助回充且耗時(shí)極長(zhǎng)的問題。

3? ? 新型高效SF6氣體回收回充設(shè)備及處理系統(tǒng)的研究

3.1? GIS組合電器SF6氣體回收及回充裝置

氣體絕緣組合電器設(shè)備（Gas Insulated Switchgear，GIS）SF6氣體回收及回充裝置外形如圖1所示。

3.1.1? 回收技術(shù)參數(shù)（可按客戶具體要求定制）

回收初壓力≤0.8 MPa;

回收終壓力≤50 kPa;

回收時(shí)間：對(duì)初壓力0.8 MPa的1 m3 SF6氣體容積回收至終壓力50 kPa，回收時(shí)間<2 h。

3.1.2? 該裝置的主要功能

（1）對(duì)電氣設(shè)備抽真空及真空度的測(cè)量。

（2）對(duì)電氣設(shè)備中的氣體進(jìn)行回收。

（3）對(duì)回收和回充的SF6氣體進(jìn)行干燥及凈化處理。

（4）對(duì)SF6電器進(jìn)行充氣。

（5）對(duì)電氣中SF6氣體進(jìn)行壓縮貯存、灌瓶。

3.2? 回收回充設(shè)備功能及優(yōu)點(diǎn)介紹

3.2.1? 功能介紹

根據(jù)《安徽省電力公司六氟化硫氣體技術(shù)監(jiān)測(cè)管理規(guī)定》，SF6氣體回收回充設(shè)備必須要具備以下4個(gè)基本功能：（1）系統(tǒng)自動(dòng)清洗功能。（2）設(shè)備及鋼瓶抽真空功能。（3）氣體回收回充功能。（4）吸附劑再生功能。

3.2.2? 優(yōu)點(diǎn)介紹

（1）電磁閥回路控制的設(shè)計(jì)—可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）+觸摸屏減少了氣體回收過程中的手動(dòng)操作步驟，為設(shè)備操作人員減輕工作負(fù)擔(dān)。

（2）抽真空回路的設(shè)計(jì)大大降低了回收過程中空氣對(duì)SF6氣體的污染程度。

（3）吸附罐內(nèi)吸附劑再生回路的設(shè)計(jì)，不僅使吸附能力減弱的吸附劑得到再生，并且在堿液罐中處理吸附罐內(nèi)的低氟化物，做到環(huán)境零污染，很好地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

（4）空分裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)一步降低了回收過程中空氣對(duì)SF6氣體的污染程度。

（5）回收回充全過程無油產(chǎn)生。

3.3? SF6氣體處理系統(tǒng)

3.3.1? 系統(tǒng)組成介紹

SF6處理系統(tǒng)主要組成部分有：由源氣氣化系統(tǒng)（單元）;處理系統(tǒng)（單元）;動(dòng)力系統(tǒng)（單元）;尾氣儲(chǔ)存罐;尾氣深冷分離處理系統(tǒng)（單元），其處理系統(tǒng)工作流程如圖2所示：

3.3.2? 處理系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)述

（1）采用變壓吸附原理。

（2）可單獨(dú)處理SF6氣體，也可與其他回收回充設(shè)備配套處理。

（3）一用一備的主吸附塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性強(qiáng)，并為設(shè)備能連續(xù)處理廢氣的工作提供幫助。

（4）輔助吸附塔的使用可在SF6氣體零排放的基礎(chǔ)上提高設(shè)備的使用效率，與此同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)空氣“零污染”的目標(biāo)。

3.3.3? 動(dòng)力系統(tǒng)特點(diǎn)分析

（1）SF6氣體經(jīng)處理后所得的新氣能達(dá)到GB/T 12022—2006《工業(yè)六氟化硫》的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）無油活塞壓縮機(jī)的功能性極強(qiáng)，灌瓶速度高于50 kg/h。

（3）尾氣的分離具有靈活性。

3.3.4? 尾氣生冷分離系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)述

（1）操作工序不復(fù)雜。

（2）可單獨(dú)處理SF6氣體，也可與其他回收回充設(shè)備配套處理。

（3）確保SF6尾氣被完全固化后分離處理。

4? ? 結(jié)語

綜上所述，SF6氣體回收回充設(shè)備及處理系統(tǒng)的研究十分有必要，不僅使我國(guó)的廢氣處理技術(shù)得到了完善，更為我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)作出了極大貢獻(xiàn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]謝鵬.六氟化硫氣體回收處理及再利用系統(tǒng)在檢修基地的研究與應(yīng)用[D].福州：福州大學(xué)，2016.

[2]包偉.工業(yè)SF6廢氣凈化再生系統(tǒng)研究[D].洛陽：河南科技大學(xué)，2015.

[3]羅渺科.電氣設(shè)備六氟化硫循環(huán)利用的研究及應(yīng)用[J].低碳世界，2017（29）：69-70.

[4]遲敬元，張亮.六氟化硫的現(xiàn)場(chǎng)回收處理技術(shù)分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（29）：53-54.