六氟化硫气体回收回充设备及处理系统

张礼栋 陆新永 韩海兵

摘   要：为了实现资源循环利用的生态目标，我国对SF6气体回收处理技术进行了研究，文章将对SF6气体回收回充设备及处理系统进行简要介绍，并对现如今已发现的回收处理技术和设备所存在的问题进行分析与解决。

关键词：SF6;回收回充设备;处理系统

SF6是一种绝缘特性极强的气体，还具有“三无”特性，即无色、无味、无毒。相比较传统的绝缘气体，SF6的绝缘强度远高之。除此之外，SF6还具有良好的灭弧性，正因如此，它被广泛地应用于SF6电器。

1    SF6气体回收处理研究的重要意义

虽然SF6气体本身不具有腐蚀性与毒性，但是，在高温高压气室中残存少量水蒸气的情况下，如果设备正常运作，会产生电弧并且会有局部异常放电的情况，此时，SF6气体会发生分解反应，并分解出带有HF，SO2F4，SOF2，SOF4等剧毒且腐蚀性强的有害气体的物质，因此，电气设备中金属元件的损坏程度会随这种物质留存于设备中时间的增加而加强，除此之外，还会威胁到人们的身体健康。在还没有实行SF6气体的回收处理技术以前，人们大多数采用将SF6气体直接排入大气中的处理方法，对生态环境有着严重的危害。为了解决SF6直接排放所产生的不良问题从而做到保护环境、维护人身安全、促进电气设备的安全运行，对SF6气体的回收处理技术进行研究并在现有的技术上进行完善，具有重要的现实意义。

从理论知识上讲，将SF6气体进行回收并循环利用是完全可以实现的。其处理工作原理为：在保证SF6气体分子结构的理化性质与化学性质不会发生改变的情况下，去除SF6气体中存在的杂质气体，处理后所得的SF6气体依然可以满足电气与理化性能的要求。

目前，市场上所存在的回收回充设备并不能完全达到人们的需求，其回收速度慢、效率低、得率低、质量无法保证等问题会成为专业技术人员重点研究解决的方向。我国对于气体回收的标准要求相比较于国际标准要严格很多，因此，SF6气体回收后不能立刻运用于电气设备，还必须要再经历一次严格净化处理后方可循环利用，但是，由于种种因素的影响，我国目前为止还没有发明出适合的小型新气处理设备。

2    对现有回收回充设备所存在的问题进行分析

2.1  处理模式与系统中的3个潜在问题

（1）不能实时、有效地监控SF6气体的现场回收处理情况。很多地区已经建设有电科院，在现有的处理模式下，各工厂将生产的SF6气体进行预回收处理，当气体回收到一定量时再由电科院进行专门处理。然而，这样的处理模式很容易为SF6氣体的回收数量以及具体方式造成监控困难，还有一部分工厂单位有可能会因为SF6气体的回收数量少而不经专业处理检测就直接排放入空气或回收回充导入电气设备。由于电科院的收费制度以及管理制度都没有统一的规定，在一定程度上打击了工作人员的积极性。

（2）现场工作人员的健康安全问题得不到保障。由于工作场地的局限性，导致气体处理中心没有相对适宜的SF6净化处理场所，安全程度有限的防护服成了设备操作人员的唯一安全依靠，但工作现场会因为通风等原因造成工作人员的生命安全受到威胁。

（3）作业进程得不到很好的控制。大部分设备的冷却措施采用液氮冷却，但由于液氮具有储存不便、运输复杂、使用量难以估计的不利因素，不但会造成作业进程拖延，还不利于成本节约。

2.2  处理质量与标准中的3个潜在问题

（1）检测指的是处理后的SF6气体检测问题。据《六氟化硫气瓶及气体使用安全技术管理规则》，要想将处理后的新气重新回充入设备中进行循环利用，必须要经过严格的测试且测试合格方可回收利用，测试项目一共8项，必须每项都要达到要求。目前为止，市场上销售的回收回充设备是以现场回收处理方式为主，其会受到时间与场所的约束，导致8项测试很难一次性完成，从而被迫使用简单且方便携带的纯度检测仪对SF6气体的纯度等方面进行大概检测，并不能精准检测，给电力系统的安全运行带来了很大的负面影响。

（2）处理设备参数达不到国家标准。现有的设备虽然同时具备回收、回充和处理3个功能，但其工作性能大大降低，经由这种设备净化处理后的气体与达到国家对于SF6气体回收回冲处理的新标准还有一定距离。

（3）处理后的新气灌装与回充问题。由于第二个问题的存在，导致SF6气体回收量少，从而出现钢瓶装不满的问题，也有可能出现钢瓶能装满但必须要利用其他设备进行辅助回充且耗时极长的问题。

3    新型高效SF6气体回收回充设备及处理系统的研究

3.1  GIS组合电器SF6气体回收及回充装置

气体绝缘组合电器设备（Gas Insulated Switchgear，GIS）SF6气体回收及回充装置外形如图1所示。

3.1.1  回收技术参数（可按客户具体要求定制）

回收初压力≤0.8 MPa;

回收终压力≤50 kPa;

回收时间：对初压力0.8 MPa的1 m3 SF6气体容积回收至终压力50 kPa，回收时间<2 h。

3.1.2  该装置的主要功能

（1）对电气设备抽真空及真空度的测量。

（2）对电气设备中的气体进行回收。

（3）对回收和回充的SF6气体进行干燥及净化处理。

（4）对SF6电器进行充气。

（5）对电气中SF6气体进行压缩贮存、灌瓶。

3.2  回收回充设备功能及优点介绍

3.2.1  功能介绍

根据《安徽省电力公司六氟化硫气体技术监测管理规定》，SF6气体回收回充设备必须要具备以下4个基本功能：（1）系统自动清洗功能。（2）设备及钢瓶抽真空功能。（3）气体回收回充功能。（4）吸附剂再生功能。

3.2.2  优点介绍

（1）电磁阀回路控制的设计—可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）+触摸屏减少了气体回收过程中的手动操作步骤，为设备操作人员减轻工作负担。

（2）抽真空回路的设计大大降低了回收过程中空气对SF6气体的污染程度。

（3）吸附罐内吸附剂再生回路的设计，不仅使吸附能力减弱的吸附剂得到再生，并且在碱液罐中处理吸附罐内的低氟化物，做到环境零污染，很好地保护了生态环境。

（4）空分装置的设计进一步降低了回收过程中空气对SF6气体的污染程度。

（5）回收回充全过程无油产生。

3.3  SF6气体处理系统

3.3.1  系统组成介绍

SF6处理系统主要组成部分有：由源气气化系统（单元）;处理系统（单元）;动力系统（单元）;尾氣储存罐;尾气深冷分离处理系统（单元），其处理系统工作流程如图2所示：

3.3.2  处理系统优点简述

（1）采用变压吸附原理。

（2）可单独处理SF6气体，也可与其他回收回充设备配套处理。

（3）一用一备的主吸附塔结构设计合理性强，并为设备能连续处理废气的工作提供帮助。

（4）辅助吸附塔的使用可在SF6气体零排放的基础上提高设备的使用效率，与此同时，还能实现空气“零污染”的目标。

3.3.3  动力系统特点分析

（1）SF6气体经处理后所得的新气能达到GB/T 12022—2006《工业六氟化硫》的标准。

（2）无油活塞压缩机的功能性极强，灌瓶速度高于50 kg/h。

（3）尾气的分离具有灵活性。

3.3.4  尾气生冷分离系统优点简述

（1）操作工序不复杂。

（2）可单独处理SF6气体，也可与其他回收回充设备配套处理。

（3）确保SF6尾气被完全固化后分离处理。

4    结语

综上所述，SF6气体回收回充设备及处理系统的研究十分有必要，不仅使我国的废气处理技术得到了完善，更为我国的生态环境保护作出了极大贡献。

[参考文献]

[1]谢鹏.六氟化硫气体回收处理及再利用系统在检修基地的研究与应用[D].福州：福州大学，2016.

[2]包伟.工业SF6废气净化再生系统研究[D].洛阳：河南科技大学，2015.

[3]罗渺科.电气设备六氟化硫循环利用的研究及应用[J].低碳世界，2017（29）：69-70.

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