王晶晶 郭春雷

摘要：文章介紹了電力企業(yè)幾種主要的氣體回收技術(shù)，分析了各自工程應(yīng)用時存在的一些關(guān)鍵問題、回收效果影響因素及研究重點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了新型回收袋的主要技術(shù)、回收能力和便攜性的解決措施。在綜合比較各自工業(yè)應(yīng)用時的優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍的基礎(chǔ)上，對回收裝置進(jìn)行效益分析及評價，認(rèn)為應(yīng)用試驗(yàn)尾氣回收袋將在保障回收質(zhì)量的基礎(chǔ)上，明顯提高了人機(jī)功效及經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：SF6電氣設(shè)備；試驗(yàn)尾氣；尾氣回收袋；SO2試驗(yàn)；回收能力

中圖分類號：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）29-0082-02

1 概述

1998年聯(lián)合國制定的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（京都協(xié)議）將六氟化硫（SF6）列入影響全球環(huán)境的溫室氣體之一，其GWP（全球變暖潛能值）是二氧化碳

2 SF6試驗(yàn)尾氣回收技術(shù)

2.1 車載式吸附及冷媒回收裝置

本方法具備兩種典型的回收與凈化技術(shù)：分子篩吸附技術(shù)和冷媒-液氮技術(shù)。其中主要利用分子篩來吸附掉SF6氣體分解產(chǎn)物中的底氟化物和水分。冷媒液氮技術(shù)則主要用來冷卻收集SF6氣體，原理類似SF6氣相色譜分析預(yù)處理過程，選擇合適的高低溫冷阱，將其冷凝并從空氣和其他氣體雜質(zhì)中脫離出來?！豆I(yè)六氟化硫》（GB/T12022-2006）、《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》（Q/CSG114002-2011）等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對電氣設(shè)備用SF6氣體質(zhì)量作出了明確規(guī)定。用實(shí)驗(yàn)室色譜以及便攜式色譜儀檢測回收凈化后的氣體，均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 車載式回收裝置回收凈化流程

在電氣設(shè)備SF6?試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)尾氣是隨著試驗(yàn)開展中測試設(shè)備的運(yùn)作而不斷產(chǎn)生的，此時電氣設(shè)備與測試儀器聯(lián)通，測試設(shè)備在微負(fù)壓環(huán)境下工作。因此結(jié)合試驗(yàn)工作特點(diǎn)，回收裝置需要產(chǎn)生一個微負(fù)壓，同時根據(jù)試驗(yàn)地點(diǎn)的不同回收裝置還需要頻繁切換狀態(tài)，能夠靈活選擇測試點(diǎn)（不同設(shè)備間隔氣室），這些是車載式回收裝置不變用于SF6電氣設(shè)備試驗(yàn)尾氣回收的主要原因。另外，液態(tài)氮的冷凝控制使得安全系數(shù)下降，保溫處理使得投資成本增高。在吸附過程中，分子篩的選擇直接影響SF6凈化效果，類似GIS設(shè)備中吸附劑的應(yīng)用，目前較為廣泛應(yīng)用的有5A、13X分子篩，活性氧化鋁，國產(chǎn)F-03，國產(chǎn)KDHF-03。有研究表明其吸附能力存在差異，以SO2吸附過程為例，如圖2所示：

圖2 吸附劑種類對分解產(chǎn)物檢測結(jié)果影響曲線

吸附劑的不同對底氟化物雜質(zhì)的去除影響較大，試驗(yàn)尾氣回收后，出于分析需求，希望能氣體測試時同步回收氣體并將將回收的氣體進(jìn)行進(jìn)一步測試分析，需要最大程度地保留氣體在電氣設(shè)備內(nèi)部的狀態(tài)、質(zhì)量，而此裝置更適用于回收后的凈化處理。綜上，由于回收時氣體壓力較大，影響氣體測試數(shù)據(jù)；投資較大，便攜性較差；回收的氣體受制冷和吸附性過程影響，不利進(jìn)行后續(xù)測量和試驗(yàn)分析，因此該裝置不適用于試驗(yàn)尾氣

回收。

2.2 RF-X型隔膜泵回收裝置

為解決試驗(yàn)尾氣回收對SF6氣體成分試驗(yàn)的影響，經(jīng)過技術(shù)人員不斷摸索，研制出隔膜泵回收裝置，解決了SF6氣體試驗(yàn)測試儀器對微負(fù)壓環(huán)境的要求，同時也解決了試驗(yàn)尾氣回收的問題。圖3為某單位研制出的試驗(yàn)尾氣回收裝置工作流程圖：

2.3 便攜式微負(fù)壓輕量型回收袋

為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提高人機(jī)功效；消除回收過程中六氟化硫及其分解產(chǎn)物氣體因吸附、滲透、腐蝕以及壓力變化造成的誤判，我公司研制了一種便攜式微負(fù)壓六氟化硫試驗(yàn)尾氣回收袋僅重3.0kg，體積依據(jù)試驗(yàn)氣體回收需求可自動變化：最小體積為50×55×12cm，最大體積為50×55×32cm，更利于現(xiàn)場試驗(yàn)人員的操作，具有以下有益效果：（1）可以在進(jìn)行六氟化硫氣體試驗(yàn)的同時，方便地同步進(jìn)行六氟化硫尾氣回收工作，而不影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確度，結(jié)構(gòu)簡單，輕量便攜，操作性強(qiáng)，更適用于電氣試驗(yàn)人員在各類電氣設(shè)備現(xiàn)場操作，改善人機(jī)功效，提高了回收工作的可行性；（2）全程采用了可對六氟化硫及其分解產(chǎn)物的理化性質(zhì)最大程度保留的理想材料制作，保障了后期試驗(yàn)及回收工作中的氣體質(zhì)量數(shù)據(jù)分析需求；（3）本實(shí)用新型小巧且重量輕，便于攜帶，總重僅3.0kg，體積可依據(jù)實(shí)際回收氣體需求變化；（4）回收能力強(qiáng)，一次可回收全天最大電氣試驗(yàn)工作量下所產(chǎn)生的所有試驗(yàn)尾氣；（5）通用性強(qiáng)，可以適用于多種六氟化硫氣體試驗(yàn)儀器，如六氟化硫露點(diǎn)儀、六氟化硫純度儀、六氟化硫分解產(chǎn)物測試儀等；（6）可依據(jù)電氣試驗(yàn)場地及設(shè)備需求隨時移動、隨取隨走，操作簡便。

對該回收袋開展試驗(yàn)尾氣回收性能測試，對回收前后的氣體開展簡易組分測試，結(jié)果如表1所示：

表1 回收裝置試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

試驗(yàn)項(xiàng)目 偏差要求 最大偏差 結(jié)論

濕度試驗(yàn) ±0.6℃ 0.5℃

純度試驗(yàn) ±0.3% -0.15% 合格

SO2試驗(yàn) ±1.5μL/L 1.8μL/L

需要進(jìn)一步改進(jìn)的是，該回收裝置受到采樣袋設(shè)計(jì)的局限以及微負(fù)壓裝置輕量便攜要求的制約，回收能力有限，雖達(dá)到單次預(yù)防性試驗(yàn)工作的需求，但回收量的拓展能力有限，在存儲裝置的設(shè)計(jì)上需進(jìn)一步改良。

3 試驗(yàn)尾氣回收技術(shù)（裝置）綜合比較

目前可對應(yīng)用于相同電氣設(shè)備氣體試驗(yàn)尾氣回收的裝置可比性評價，表2對主要3類回收裝置進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較。便攜式輕量型試驗(yàn)尾氣回收袋為電力企業(yè)職工創(chuàng)新項(xiàng)目，更加立足于電力行業(yè)生產(chǎn)工作實(shí)際，同時其人機(jī)功效以及新材料應(yīng)用都屬于創(chuàng)新點(diǎn)，投資少，綜合性能好，宜作為電氣設(shè)備試驗(yàn)尾氣同步現(xiàn)場回收工作的主要選擇。

表2 各種氣體回收技術(shù)（裝置）綜合評價

比較項(xiàng)目 車載式 隔膜泵 微負(fù)壓回收袋

處理量 8 7 6

人機(jī)功效 5 6 8

氣體質(zhì)量 5 7 7

設(shè)備投資 4 6 8

維護(hù)、壽命 4 6 5

綜合得分 26 32 34

確定各單項(xiàng)分值時，適當(dāng)考慮各自重要性而定權(quán)重；該綜合評分主要針對SF6?試驗(yàn)尾氣回收工作僅供參考。

另外，對于電力企業(yè)尾氣回收工作，可通過氣體回收效益說明，估算出靜態(tài)投資回收投資額與回收周期、回收量之間的關(guān)系，進(jìn)一步計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益。如將企業(yè)各環(huán)節(jié)氣體損耗全部回收，回收裝置的經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：王晶晶（1982-），女，湖北人，深圳供電局有限公司工程師，研究方向：SF6分解產(chǎn)物檢測、絕緣油檢測及其他絕緣介質(zhì)的檢測；郭春雷（1987-），男，安徽人，深圳供電局有限公司工程師，研究方向：電氣設(shè)備化學(xué)試驗(yàn)、SF6粉末分解物檢測等。