六氟化硫氣體回收回充設備及處理系統

張禮棟 陸新永 韓海兵

摘? ?要：為了實現資源循環利用的生態目標，我國對SF6氣體回收處理技術進行了研究，文章將對SF6氣體回收回充設備及處理系統進行簡要介紹，并對現如今已發現的回收處理技術和設備所存在的問題進行分析與解決。

關鍵詞：SF6;回收回充設備;處理系統

SF6是一種絕緣特性極強的氣體，還具有“三無”特性，即無色、無味、無毒。相比較傳統的絕緣氣體，SF6的絕緣強度遠高之。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，如果設備正常運作，會產生電弧并且會有局部異常放電的情況，此時，SF6氣體會發生分解反應，并分解出帶有HF，SO2F4，SOF2，SOF4等劇毒且腐蝕性強的有害氣體的物質，因此，電氣設備中金屬元件的損壞程度會隨這種物質留存于設備中時間的增加而加強，除此之外，還會威脅到人們的身體健康。在還沒有實行SF6氣體的回收處理技術以前，人們大多數采用將SF6氣體直接排入大氣中的處理方法，對生態環境有著嚴重的危害。為了解決SF6直接排放所產生的不良問題從而做到保護環境、維護人身安全、促進電氣設備的安全運行，對SF6氣體的回收處理技術進行研究并在現有的技術上進行完善，具有重要的現實意義。

從理論知識上講，將SF6氣體進行回收并循環利用是完全可以實現的。其處理工作原理為：在保證SF6氣體分子結構的理化性質與化學性質不會發生改變的情況下，去除SF6氣體中存在的雜質氣體，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，市場上所存在的回收回充設備并不能完全達到人們的需求，其回收速度慢、效率低、得率低、質量無法保證等問題會成為專業技術人員重點研究解決的方向。我國對于氣體回收的標準要求相比較于國際標準要嚴格很多，因此，SF6氣體回收后不能立刻運用于電氣設備，還必須要再經歷一次嚴格凈化處理后方可循環利用，但是，由于種種因素的影響，我國目前為止還沒有發明出適合的小型新氣處理設備。

2? ? 對現有回收回充設備所存在的問題進行分析

2.1? 處理模式與系統中的3個潛在問題

（1）不能實時、有效地監控SF6氣體的現場回收處理情況。很多地區已經建設有電科院，在現有的處理模式下，各工廠將生產的SF6氣體進行預回收處理，當氣體回收到一定量時再由電科院進行專門處理。然而，這樣的處理模式很容易為SF6氣體的回收數量以及具體方式造成監控困難，還有一部分工廠單位有可能會因為SF6氣體的回收數量少而不經專業處理檢測就直接排放入空氣或回收回充導入電氣設備。由于電科院的收費制度以及管理制度都沒有統一的規定，在一定程度上打擊了工作人員的積極性。

（2）現場工作人員的健康安全問題得不到保障。由于工作場地的局限性，導致氣體處理中心沒有相對適宜的SF6凈化處理場所，安全程度有限的防護服成了設備操作人員的唯一安全依靠，但工作現場會因為通風等原因造成工作人員的生命安全受到威脅。

（3）作業進程得不到很好的控制。大部分設備的冷卻措施采用液氮冷卻，但由于液氮具有儲存不便、運輸復雜、使用量難以估計的不利因素，不但會造成作業進程拖延，還不利于成本節約。

2.2? 處理質量與標準中的3個潛在問題

（1）檢測指的是處理后的SF6氣體檢測問題。據《六氟化硫氣瓶及氣體使用安全技術管理規則》，要想將處理后的新氣重新回充入設備中進行循環利用，必須要經過嚴格的測試且測試合格方可回收利用，測試項目一共8項，必須每項都要達到要求。目前為止，市場上銷售的回收回充設備是以現場回收處理方式為主，其會受到時間與場所的約束，導致8項測試很難一次性完成，從而被迫使用簡單且方便攜帶的純度檢測儀對SF6氣體的純度等方面進行大概檢測，并不能精準檢測，給電力系統的安全運行帶來了很大的負面影響。

（2）處理設備參數達不到國家標準。現有的設備雖然同時具備回收、回充和處理3個功能，但其工作性能大大降低，經由這種設備凈化處理后的氣體與達到國家對于SF6氣體回收回沖處理的新標準還有一定距離。

（3）處理后的新氣灌裝與回充問題。由于第二個問題的存在，導致SF6氣體回收量少，從而出現鋼瓶裝不滿的問題，也有可能出現鋼瓶能裝滿但必須要利用其他設備進行輔助回充且耗時極長的問題。

3? ? 新型高效SF6氣體回收回充設備及處理系統的研究

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? 回收技術參數（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;

回收時間：對初壓力0.8 MPa的1 m3 SF6氣體容積回收至終壓力50 kPa，回收時間<2 h。

3.1.2? 該裝置的主要功能

（1）對電氣設備抽真空及真空度的測量。

（2）對電氣設備中的氣體進行回收。

（3）對回收和回充的SF6氣體進行干燥及凈化處理。

（4）對SF6電器進行充氣。

（5）對電氣中SF6氣體進行壓縮貯存、灌瓶。

3.2? 回收回充設備功能及優點介紹

3.2.1? 功能介紹

根據《安徽省電力公司六氟化硫氣體技術監測管理規定》，SF6氣體回收回充設備必須要具備以下4個基本功能：（1）系統自動清洗功能。（2）設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? 優點介紹

（1）電磁閥回路控制的設計—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操作步驟，為設備操作人員減輕工作負擔。

（2）抽真空回路的設計大大降低了回收過程中空氣對SF6氣體的污染程度。

（3）吸附罐內吸附劑再生回路的設計，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的低氟化物，做到環境零污染，很好地保護了生態環境。

（4）空分裝置的設計進一步降低了回收過程中空氣對SF6氣體的污染程度。

（5）回收回充全過程無油產生。

3.3? SF6氣體處理系統

3.3.1? 系統組成介紹

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

3.3.2? 處理系統優點簡述

（1）采用變壓吸附原理。

（2）可單獨處理SF6氣體，也可與其他回收回充設備配套處理。

（3）一用一備的主吸附塔結構設計合理性強，并為設備能連續處理廢氣的工作提供幫助。

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

3.3.3? 動力系統特點分析

（1）SF6氣體經處理后所得的新氣能達到GB/T 12022—2006《工業六氟化硫》的標準。

（2）無油活塞壓縮機的功能性極強，灌瓶速度高于50 kg/h。

（3）尾氣的分離具有靈活性。

3.3.4? 尾氣生冷分離系統優點簡述

（1）操作工序不復雜。

（2）可單獨處理SF6氣體，也可與其他回收回充設備配套處理。

（3）確保SF6尾氣被完全固化后分離處理。

4? ? 結語

綜上所述，SF6氣體回收回充設備及處理系統的研究十分有必要，不僅使我國的廢氣處理技術得到了完善，更為我國的生態環境保護作出了極大貢獻。

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