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    • 頭條膜技術!回收提純六氟化硫混合絕緣氣體的新方法
      2021-06-13 來源:《電氣技術》  |  點擊率:
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      導語利用中空纖維膜進行六氟化硫混合絕緣氣體的回收及提純,是一種新型回收分離提純方法,與傳統提純技術相比具有諸多優勢。

      近年來,電氣設備制造廠商開始研究混合絕緣氣體的絕緣和滅弧特性,嘗試應用混合絕緣氣體替代純氣體。國際大電網會議(CIORE)特別工作組已研究表明,混合絕緣氣體(SF6+N2)適合在氣體絕緣輸電線(gas insulated transmission line, GIL)/氣體絕緣全封閉組合開關(gas insulated switchgear, GIS)中應用,既減少了對溫室效應的影響,也降低了氣體使用成本。

      膜技術!回收提純六氟化硫混合絕緣氣體的新方法

       

      六氟化硫(SF6)混合絕緣氣體是一種含有氮氣組分的電氣絕緣氣體,氮氣(N2)占比(體積分數)70%左右,將N2從六氟化硫混合絕緣氣體中提取出來,使六氟化硫混合絕緣氣體提純為高純度的六氟化硫氣體,是提高SF6回收率的一種重要方法,可減少六氟化硫氣體的排放,增加SF6循環利用次數,提高SF6回收循環利用效率。

      凈化提純SF6的技術有很多,如變壓吸附技術、深冷提純技術、精餾凈化技術及膜分離技術,各種技術使用的條件不同,各有特點。

      膜分離作為一種有別于傳統提純方法的新技術用于SF6提純分離,近年來應用越來越廣泛,技術與設備制造水平越來越高。膜分離技術主要的工藝優點有:常溫進行、無相態變化、無化學變化、選擇性好、適應性強、能耗低。

      隨著膜材料技術不斷發展,研發出用于SF6提純的高效低成本膜分離產品,將有利于六氟化硫混合絕緣氣體分離提純技術的發展。

      國內膜分離技術用于SF6氣體回收提純的案例較少,但國外這方面成功案例很多。

      國內的河南平高電氣有限責任公司、河南日立信股份有限公司和北京泰普聯合科技有限公司已開展了相關研究,形成了相關產品,并在國家電網SF6/N2混合氣體母線試點應用,使用的典型膜產品大多是中空纖維膜組件。

      中空纖維膜分離器通常由膜絲、環氧樹脂封頭和外殼組成,并通過環氧封頭將管程(絲內)和殼程(絲外)分開。在膜分離器管程和殼程的兩端,分別有管道接口,用于原料氣、滲余氣和滲透氣的輸入和輸出。

      中空纖維膜組件主要特點包括:①高分子膜纖維填裝密度大;②耐跨膜壓差能力強;③膜氣體滲透量高。

      圖1為六氟化硫氣體分離膜組件內部結構示意圖和膜內組件內部氣流流動情況示意圖。

      膜技術!回收提純六氟化硫混合絕緣氣體的新方法

      圖1

      六氟化硫膜分離器采用非對稱中空纖維復合膜技術從壓縮的六氟化硫絕緣氣體中分離和回收SF6。六氟化硫混合絕緣氣體中含有70%的氮氣、30%的六氟化硫氣體及少量的其他氣體(如CO2、O2、H2O)。六氟化硫膜分離器利用選擇滲透原理提取高純度六氟化硫。每種氣體都有特定滲透速率,它取決于氣體在膜中的溶解與擴散能力。

      從減排六氟化硫的角度來看,單級膜分離工藝和二級循環工藝都很難做到零排放,與之相比,三級循環膜分離工藝能夠將尾氣之中的六氟化硫含量降至體積分數為0.08%以下,實現六氟化硫氣體高回收率。

      膜的級數越多六氟化硫氣體的回收率越高,從運行成本來看膜的級數越多,輔助壓縮機、加熱設備越多,設備和電力消耗成本越高,因此在確定回收率時,要進行系統的技術經濟分析,綜合考慮多種因素。

      本文編自《電氣技術》,標題為“膜技術在六氟化硫混合絕緣氣體回收及提純中的應用”,作者為劉朋亮、張建飛 等。