CN109432947A - 从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置及方法 - Google Patents

从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置及方法 Download PDF

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Abstract

从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置及方法，包括混合气体抽气管路、缓冲罐、稳压阀、质量流量控制器、第一吸附柱、第二吸附柱、存储罐和氮气排空管路；本发明通过第一吸附柱和第二吸附柱的交替工作和再生，可以达到连续提纯SF6气体的目的。第一六氟化硫传感器和第二六氟化硫传感器的功能是用来寻找合适的吸附和再生时间，让第一吸附柱和第二吸附柱既能达到排放的N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求,还能让再生的吸附柱中脱附的SF6气体浓度在90%以上；本发明设计新颖、结构简单，便于操作，可将GIS设备中SF6/N2混合气体中的SF6提纯到90%以上，使SF6回收再利用，节约SF6使用量，降低了运行成本。

Description

从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置及方法
技术领域
本发明属于六氟化硫提纯技术领域，特别涉及一种从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置及方法。
背景技术
国网公司为了节能减排，寻找一种能够减少SF6气体在高压开关中混合气体，SF6/N2混合气体是一种过渡替代SF6气体的方法，在现有的GIS设备上通过更换少量的部件就可以满足现有GIS设备用SF6/N2混合气体做绝缘介质。一个220KV GIS设备通过更换30% SF6/N2混合气体，在相同的应用条件下可以节约SF6使用量60%，达到节约SF6使用量的目的，从源头上减少SF6气体的使用量，间接减少SF6气体泄漏到空间的概率。对于30% SF6/N2 的回收处理用纯SF6气体的方法显然行不通，因此需要寻找一种新的提纯30% SF6/N2 气体中SF6气体的装置及方法。
发明内容
为解决现有技术的不足之处，本发明提供一种原理科学、便于操作、安全可靠、提纯效率高的从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置及方法。
本发明采用如下技术方案：从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置，包括混合气体抽气管路、缓冲罐、稳压阀、质量流量控制器、第一吸附柱、第二吸附柱、存储罐和氮气排空管路；
混合气体抽气管路的出气口与缓冲罐的进气口连接，混合气体抽气管路上沿气流方向设置有压力传感器和第一电磁阀，缓冲罐的出气口与稳压阀的进气口连接，稳压阀的出气口与质量流量控制器的进气口连接，质量流量控制器的出气口通过第一吸附管路与第一吸附柱连接，质量流量控制器的出气口通过第二吸附管路与第二吸附柱连接，第一吸附管路上设置有第二电磁阀，第二吸附管路上设置有第三电磁阀，第一吸附管路上在第二电磁阀的出气口侧与第二吸附管路上在第三电磁阀的出气口侧连接有第一再生管路，第一再生管路上设置有第四电磁阀和第五电磁阀，第一再生管路与存储罐的进气口之间连接有第二再生管路，第二再生管路与第一再生管路的连接位置位于第四电磁阀和第五电磁阀之间，第二再生管路上沿气流方向依次设置有第一压缩机和第一六氟化硫传感器；
第一吸附柱的出气口连接有第一排空管，第二吸附柱的出气口连接有第二排空管，第一排空管上设置有第六电磁阀，第二排空管上设置有第七电磁阀，第一排空管的出气口和第二排空管的出气口均与氮气排空管路的进气口连接，氮气排空管路上设置有第二六氟化硫传感器。
第一电磁阀的进气口侧和出气口侧之间连接有增压抽气管路，增压抽气管路上沿气流方向依次设置有第八电磁阀和第二压缩机。
从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的方法，包括以下步骤，
（1）将混合气体抽气管路的进气口与GIS设备的出气口连接；
（2）压力传感器监测到GIS设备中六氟化硫浓度为30% 的SF6/N2混合气体的压力P>0.35Mpa时，第一电磁阀开启，第八电磁阀关闭，混合气体由混合气体抽气管路进入到缓冲罐内；当混合气体的压力P<0.35Mpa时, 第八电磁阀开启，第一电磁阀关闭，第二压缩机启动，抽取GIS设备中SF6/N2混合气体到缓冲罐中；
（3）缓冲罐里面的混合气体通过大流量的稳压阀，将压力稳定到0.3Mpa,满足质量流量控制器正常工作压力，通过控制质量流量控制器来控制通过的混合气体流量；
（4）第一吸附柱内的吸附剂吸附六氟化硫气体，第一吸附柱内的氮气通过氮气排空管路排到大气当中，同时第二吸附柱等待；
（5）第一吸附柱内的吸附剂吸附六氟化硫气体一段时间后，停止吸附，转向再生，吸附的六氟化硫存储到存储罐内，同时第二吸附柱对六氟化硫气体进行吸附，第二吸附柱内的氮气通过氮气排空管路排到大气当中；
（6）第二吸附柱内的吸附剂吸附六氟化硫气体一段时间后，停止吸附，转向再生，吸附的六氟化硫存储到存储罐内，同时第一吸附柱对六氟化硫气体进行吸附，第一吸附柱内的氮气通过氮气排空管路排到大气当中；
（7）重复步骤（5）和（6），直到GIS设备中SF6/N2混合气体被抽完。
质量流量控制器控制混合气体的流量为50-100L/min。
步骤（4）的过程具体为，第二电磁阀和第六电磁阀打开，第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第七电磁阀关闭，第一压缩机关闭，SF6/N2混合气体通过第一吸附柱内的吸附剂来吸附SF6气体，第二六氟化硫传感器监测到N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求时，第一吸附柱内的N2通过第一排空管和氮气排空管路排放到空气中。
步骤（5）的过程具体为，第二电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀关闭，第三电磁阀和第七电磁阀打开，混合气体中的六氟化硫气体通过第二吸附柱内的吸附剂进行吸附，第二六氟化硫传感器监测到N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求时，第二吸附柱内的N2通过第二排空管和氮气排空管路排放到空气中；与此同时，第一吸附柱再生，第四电磁阀打开，启动第一压缩机，将第一吸附柱中吸附的SF6抽取到存储罐中，第一六氟化硫传感器检测抽取到存储罐内的SF6纯度，采用上述脱附方法可使SF6气体浓度在90%以上。
步骤（6）的过程具体为，第二电磁阀和第六电磁阀打开，第三电磁阀、第四电磁阀和第七电磁阀关闭，SF6/N2混合气体通过第一吸附柱内的吸附剂来吸附SF6气体，第二六氟化硫传感器监测到N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求时，第一吸附柱内的N2通过第一排空管和氮气排空管路排放到空气中；与此同时，第二吸附柱再生，第五电磁阀打开，启动第一压缩机，将第二吸附柱中吸附的SF6抽取到存储罐中，第一六氟化硫传感器检测抽取到存储罐内的SF6纯度，采用上述吸附脱附方法可使SF6气体浓度在90%以上。
采用上述技术方案，本发明通过第一吸附柱和第二吸附柱的交替工作和再生，可以达到连续提纯SF6气体的目的。第一六氟化硫传感器和第二六氟化硫传感器的功能是用来寻找合适的吸附和再生时间，让第一吸附柱和第二吸附柱既能达到排放的N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求,还能让再生的吸附柱中脱附的SF6气体浓度在90%以上。
本发明设计新颖、结构简单，便于操作，可将GIS设备中SF6/N2混合气体中的SF6提纯到90%以上，使SF6回收再利用，节约SF6使用量，降低了运行成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置，包括混合气体抽气管路1、缓冲罐2、稳压阀3、质量流量控制器4、第一吸附柱5、第二吸附柱6、存储罐7和氮气排空管路8；
混合气体抽气管路1的出气口与缓冲罐2的进气口连接，混合气体抽气管路1上沿气流方向设置有压力传感器9和第一电磁阀10，缓冲罐2的出气口与稳压阀3的进气口连接，稳压阀3的出气口与质量流量控制器4的进气口连接，质量流量控制器4的出气口通过第一吸附管路11与第一吸附柱5连接，质量流量控制器4的出气口通过第二吸附管路12与第二吸附柱6连接，第一吸附管路11上设置有第二电磁阀13，第二吸附管路12上设置有第三电磁阀14，第一吸附管路11上在第二电磁阀13的出气口侧与第二吸附管路12上在第三电磁阀14的出气口侧连接有第一再生管路15，第一再生管路15上设置有第四电磁阀16和第五电磁阀17，第一再生管路15与存储罐7的进气口之间连接有第二再生管路18，第二再生管路18与第一再生管路15的连接位置位于第四电磁阀16和第五电磁阀17之间，第二再生管路18上沿气流方向依次设置有第一压缩机19和第一六氟化硫传感器20；
第一吸附柱5的出气口连接有第一排空管21，第二吸附柱6的出气口连接有第二排空管22，第一排空管21上设置有第六电磁阀23，第二排空管22上设置有第七电磁阀24，第一排空管21的出气口和第二排空管22的出气口均与氮气排空管路8的进气口连接，氮气排空管路8上设置有第二六氟化硫传感器25。
第一电磁阀10的进气口侧和出气口侧之间连接有增压抽气管路26，增压抽气管路26上沿气流方向依次设置有第八电磁阀27和第二压缩机28。
从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的方法，包括以下步骤，
（1）将混合气体抽气管路1的进气口与GIS设备29的出气口连接；
（2）压力传感器9监测到GIS设备29中六氟化硫浓度为30% 的SF6/N2混合气体的压力P>0.35Mpa时，第一电磁阀10开启，第八电磁阀27关闭，混合气体由混合气体抽气管路1进入到缓冲罐2内；当混合气体的压力P<0.35Mpa时, 第八电磁阀27开启，第一电磁阀10关闭，第二压缩机28启动，抽取GIS设备29中SF6/N2混合气体到缓冲罐2中；
（3）缓冲罐2里面的混合气体通过大流量的稳压阀3，将压力稳定到0.3Mpa,满足质量流量控制器4正常工作压力，通过控制质量流量控制器4来控制通过的混合气体流量；
（4）第一吸附柱5内的吸附剂吸附六氟化硫气体，第一吸附柱5内的氮气通过氮气排空管路8排到大气当中，同时第二吸附柱6等待；
（5）第一吸附柱5内的吸附剂吸附六氟化硫气体一段时间后，停止吸附，转向再生，吸附的六氟化硫存储到存储罐7内，同时第二吸附柱6对六氟化硫气体进行吸附，第二吸附柱6内的氮气通过氮气排空管路8排到大气当中；
（6）第二吸附柱6内的吸附剂吸附六氟化硫气体一段时间后，停止吸附，转向再生，吸附的六氟化硫存储到存储罐7内，同时第一吸附柱5对六氟化硫气体进行吸附，第一吸附柱5内的氮气通过氮气排空管路8排到大气当中；
（7）重复步骤（5）和（6），直到GIS设备29中SF6/N2混合气体被抽完。
质量流量控制器4控制混合气体的流量为50-100L/min。
步骤（4）的过程具体为，第二电磁阀13和第六电磁阀23打开，第三电磁阀14、第四电磁阀16、第五电磁阀17和第七电磁阀24关闭，第一压缩机19关闭，SF6/N2混合气体通过第一吸附柱5内的吸附剂来吸附SF6气体，第二六氟化硫传感器25监测到N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求时，第一吸附柱5内的N2通过第一排空管21和氮气排空管路8排放到空气中。
步骤（5）的过程具体为，第二电磁阀13、第五电磁阀17和第六电磁阀23关闭，第三电磁阀14和第七电磁阀24打开，混合气体中的六氟化硫气体通过第二吸附柱6内的吸附剂进行吸附，第二六氟化硫传感器25监测到N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求时，第二吸附柱6内的N2通过第二排空管22和氮气排空管路8排放到空气中；与此同时，第一吸附柱5再生，第四电磁阀16打开，启动第一压缩机19，将第一吸附柱5中吸附的SF6抽取到存储罐7中，第一六氟化硫传感器20检测抽取到存储罐7内的SF6纯度，采用上述吸附脱附方法可使SF6气体浓度在90%以上。
步骤（6）的过程具体为，第二电磁阀13和第六电磁阀23打开，第三电磁阀14、第四电磁阀16和第七电磁阀24关闭，SF6/N2混合气体通过第一吸附柱5内的吸附剂来吸附SF6气体，第二六氟化硫传感器25监测到N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求时，第一吸附柱5内的N2通过第一排空管21和氮气排空管路8排放到空气中；与此同时，第二吸附柱6再生，第五电磁阀17打开，启动第一压缩机19，将第二吸附柱6中吸附的SF6抽取到存储罐7中，第一六氟化硫传感器20检测抽取到存储罐7内的SF6纯度，采用上述吸附脱附方法可使SF6气体浓度在90%以上。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置，其特征在于：包括混合气体抽气管路、缓冲罐、稳压阀、质量流量控制器、第一吸附柱、第二吸附柱、存储罐和氮气排空管路；
混合气体抽气管路的出气口与缓冲罐的进气口连接，混合气体抽气管路上沿气流方向设置有压力传感器和第一电磁阀，缓冲罐的出气口与稳压阀的进气口连接，稳压阀的出气口与质量流量控制器的进气口连接，质量流量控制器的出气口通过第一吸附管路与第一吸附柱连接，质量流量控制器的出气口通过第二吸附管路与第二吸附柱连接，第一吸附管路上设置有第二电磁阀，第二吸附管路上设置有第三电磁阀，第一吸附管路上在第二电磁阀的出气口侧与第二吸附管路上在第三电磁阀的出气口侧连接有第一再生管路，第一再生管路上设置有第四电磁阀和第五电磁阀，第一再生管路与存储罐的进气口之间连接有第二再生管路，第二再生管路与第一再生管路的连接位置位于第四电磁阀和第五电磁阀之间，第二再生管路上沿气流方向依次设置有第一压缩机和第一六氟化硫传感器；
第一吸附柱的出气口连接有第一排空管，第二吸附柱的出气口连接有第二排空管，第一排空管上设置有第六电磁阀，第二排空管上设置有第七电磁阀，第一排空管的出气口和第二排空管的出气口均与氮气排空管路的进气口连接，氮气排空管路上设置有第二六氟化硫传感器。
2.根据权利要求1所述的从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的装置，其特征在于：第一电磁阀的进气口侧和出气口侧之间连接有增压抽气管路，增压抽气管路上沿气流方向依次设置有第八电磁阀和第二压缩机。
3.采用如权利要求2所述的装置的从六氟化硫混合气体中提纯六氟化硫气体的方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）将混合气体抽气管路的进气口与GIS设备的出气口连接；
（2）压力传感器监测到GIS设备中六氟化硫浓度为30% 的SF6/N2混合气体的压力P>0.35Mpa时，第一电磁阀开启，第八电磁阀关闭，混合气体由混合气体抽气管路进入到缓冲罐内；当混合气体的压力P<0.35Mpa时, 第八电磁阀开启，第一电磁阀关闭，第二压缩机启动，抽取GIS设备中SF6/N2混合气体到缓冲罐中；
（3）缓冲罐里面的混合气体通过大流量的稳压阀，将压力稳定到0.3Mpa,满足质量流量控制器正常工作压力，通过控制质量流量控制器来控制通过的混合气体流量；
（4）第一吸附柱内的吸附剂吸附六氟化硫气体，第一吸附柱内的氮气通过氮气排空管路排到大气当中，同时第二吸附柱等待；
（5）第一吸附柱内的吸附剂吸附六氟化硫气体一段时间后，停止吸附，转向再生，吸附的六氟化硫存储到存储罐内，同时第二吸附柱对六氟化硫气体进行吸附，第二吸附柱内的氮气通过氮气排空管路排到大气当中；
（6）第二吸附柱内的吸附剂吸附六氟化硫气体一段时间后，停止吸附，转向再生，吸附的六氟化硫存储到存储罐内，同时第一吸附柱对六氟化硫气体进行吸附，第一吸附柱内的氮气通过氮气排空管路排到大气当中；
（7）重复步骤（5）和（6），直到GIS设备中SF6/N2混合气体被抽完。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：质量流量控制器控制混合气体的流量为50-100L/min。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（4）的过程具体为，第二电磁阀和第六电磁阀打开，第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第七电磁阀关闭，第一压缩机关闭，SF6/N2混合气体通过第一吸附柱内的吸附剂来吸附SF6气体，第二六氟化硫传感器监测到N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求时，第一吸附柱内的N2通过第一排空管和氮气排空管路排放到空气中。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（5）的过程具体为，第二电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀关闭，第三电磁阀和第七电磁阀打开，混合气体中的六氟化硫气体通过第二吸附柱内的吸附剂进行吸附，第二六氟化硫传感器监测到N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求时，第二吸附柱内的N2通过第二排空管和氮气排空管路排放到空气中；与此同时，第一吸附柱再生，第四电磁阀打开，启动第一压缩机，将第一吸附柱中吸附的SF6抽取到存储罐中，第一六氟化硫传感器检测抽取到存储罐内的SF6纯度，采用上述脱附方法可使SF6气体浓度在90%以上。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤（6）的过程具体为，第二电磁阀和第六电磁阀打开，第三电磁阀、第四电磁阀和第七电磁阀关闭，SF6/N2混合气体通过第一吸附柱内的吸附剂来吸附SF6气体，第二六氟化硫传感器监测到N2中SF6含量低于相关标准规定的排放要求时，第一吸附柱内的N2通过第一排空管和氮气排空管路排放到空气中；与此同时，第二吸附柱再生，第五电磁阀打开，启动第一压缩机，将第二吸附柱中吸附的SF6抽取到存储罐中，第一六氟化硫传感器检测抽取到存储罐内的SF6纯度，采用上述吸附脱附方法可使SF6气体浓度在90%以上。
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