CN109516441B - 一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统及其工作方法，涉及气体回收及低温灌装领域。传统直接式低温注液灌装系统，存在向大气排放SF6气体的行为，造成了对环境和操作人员很大的伤害。本发明包括用于回收六氟化硫的回收装置和与回收装置相连的用于灌装的灌装装置，灌装装置包括灌装分配罐、真空泵、多个阀门以及连接管道；连接管道包括尾气管道、灌装管道、抽真空管道；灌装分配罐设有至少一根灌装管道，阀门包括设于尾气管道上的灌装管道尾气阀、设于灌装管道上的灌装阀、抽真空管道上的灌装管道真空阀。本技术方案能够有效地实现灌装的安全性，有效地实现尾气的回收，提升了环境保护能力，提高了对操作人员的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及气体回收及低温灌装领域，尤其涉及一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统及其工作方法。
背景技术
六氟化硫（SF6）气体是一种强电负性气体，由其分子极易吸附自由电子而形成质量大的负离子，削弱气体中碰撞电离过程，因此其电气绝缘强度很高，在均匀电场中约为空气绝缘强度的2.5倍。由于SF6气体具有优良的灭弧性能和绝缘性能以及良好的化学稳定性，其被广泛作为灭弧介质用于高压断路器中。同时其也作为绝缘介质被广泛应用于气体绝缘组合电器（GIS）之中。虽然SF6气体本身对人体无毒、无害，但它却是一种温室效应气体，其单分子的温室效应是二氧化碳的2.2万倍。
尤其是其在电弧的作用下，会分解产生部分反应能力极强的有害分解产物，当有水分和氧气存在时，与电极材料、水分反应生成组分十分复杂的多种化合物，这不仅会造成设备内部有机绝缘材料的性能劣化或金属的腐蚀，使设备绝缘性能下降，给电气设备带来严重后果，还会对操作人员造成安全隐患。在对该类设备进行大型检修前，一般需要将设备内的SF6气体进行回收净化处理，才能循环利用。
SF6气体净化处理装置普遍采用变压吸附、空气分离、机械制冷式深冷分离等多种净化处理方式对回收的SF6气体进行净化处理。在净化处理后的SF6进行灌装入钢瓶过程中，目前普遍采用直接式低温注液灌装系统。
直接式低温注液灌装系统主要操作流程为：将净化处理后的SF6在低温下（-30℃左右）直接经注液管道注入钢瓶中，由于注液管道首次使用时会有残留空气，且管道与钢瓶接口处也会有空气残留，注液前必须用净化处理后的SF6冲刷管道和接口后才能进行灌装。
传统直接式低温注液灌装系统，存在向大气排放SF6气体的行为，造成了对环境和操作人员很大的伤害。主要缺点有以下五个方面：一是每次灌装连接第一个钢瓶前，为了排除注液连接管道内的空气，注液连接管必须预先排放SF6气体；二是为了保证灌装注液连接管与钢瓶连接口处的残余空气不进入钢瓶，要用SF6气体对钢瓶接口进行冲刷，这就导致一定量的SF6气体排放；三是由于传统直接式低温注液灌装系统仅有一根注液管道，而处理装置每次处理量较多，需要对多个钢瓶进行灌装，当转换充装钢瓶时，注液连接管道需要排放部分气化的SF6气体；四是灌装结束后，灌装连接管道内存余的SF6无法回收，气体压力会逐渐升高，只能直接向大气排放；五是由于SF6是在低温下（-25℃~-30℃）左右进行灌装的，采用人工的方式对灌装连接管道和钢瓶接口进行冲刷，操作人员有被冻伤的风险。同时，由于对灌装管道和钢瓶接口冲刷的程度依赖于操作人员的经验，会对灌装气体的质量产生一定的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统及其工作方法，以提升环境保护能力和提高对操作人员的安全性为目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统，包括用于回收六氟化硫的回收装置和与回收装置相连的用于灌装的灌装装置，所述的灌装装置包括灌装分配罐、真空泵、多个阀门以及连接管道；所述的连接管道包括尾气管道、灌装管道、抽真空管道；所述的灌装分配罐设有至少一根灌装管道，所述的阀门包括设于尾气管道上的灌装管道尾气阀、设于灌装管道上的灌装阀、抽真空管道上的灌装管道真空阀。在每次灌装前，通过真空泵和抽真空管道将灌装分配罐、灌装注液连接管道及连接钢瓶的接口处进行抽真空处理，防止灌装时空气混入钢瓶；在每次灌装结束后，通过灌装管道尾气阀能够及时将灌装分配罐以及灌装管道内多余的气体，利用处理装置中的压缩机将灌装管道和灌装分配罐内的残余SF6，回收到深冷容器或缓冲罐内，以便于循环利用；阀门主要控制灌装液体或气体流向，起到连通或隔断作用，能够有效地实现灌装的安全性，有效地实现尾气的回收，提升了环境保护能力，提高了对操作人员的安全性。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
作为优选技术手段：
所述的灌装分配罐上设有两根以上灌装管道。通过设置多根灌装管道，可同时进行多个钢瓶的灌装，灌装效率好。
一灌装管道上设有两个灌装阀，分别设于灌装管道的首末端。通过设置2个灌装阀，可降低管道损坏带来的安全性问题，安全性好，另外，灌装后的管道封闭，有效降低气体排放，便于灌装管道内的SF6气体回收利用。
所述的连接管道还包括与回收装置相连的灌装管道，所述的灌装管道上设有灌装管道总阀。方便地实现回收装置和灌装装置的控制连通。
所述的回收装置包括缓冲罐、压缩机及容器，所述的缓冲罐进口与灌装分配罐相连，压缩机将灌装装置内的残余六氟化硫气体抽取至缓冲罐及容器中实现六氟化硫气体回收。方便地实现尾气的回收。
所述的回收装置还包括吸附塔，所述的吸附塔位于缓冲罐与压缩机之间的管道上，吸附塔的进口与缓冲罐出口相连，吸附塔的出口与压缩机的进口相连。可有效地减少杂质气体的含量，提升SF6气体的回收品质。
所述的回收装置还包括注液泵，所述的注液泵的出口与灌装管道总阀进口相连。实现注液灌装。
所述的容器为深冷容器，所述的深冷容器位于注液泵及压缩机之间，深冷容器出口与注液泵进口相连，深冷容器进口与压缩机相连。实现SF6气体的液化保持，以实现注液灌装。
所述的回收装置还包括废气尾气管道，废气尾气管道一端与缓冲罐进口相连，废气尾气管道另一端能与废气存储器可拆卸式连接拆装，废气尾气管道设有废气回收阀Vd。实现废气的集中处理和存储。
一种六氟化硫回收、低温注液灌装方法，包括以下步骤：
1）灌装前确保灌装管道总阀门V0、灌装管道尾气阀Va处于关闭状态，将灌装钢瓶分别与灌装管道连接，打开灌装管道真空阀Vb以及灌装阀，开启真空泵对灌装分配罐、灌装管道以及灌装连接管与钢瓶接口部位进行抽真空处理，待管道内的压强小于5Pa时，关闭灌装管道真空阀Vb以及灌装阀，关闭真空泵，真空处理结束；
2)开启灌装管道总阀门V0以及第一灌装管道的灌装阀和钢瓶阀门，利用注液泵对第1个钢瓶进行灌装，并实时称量钢瓶的重量，当钢瓶的重量增加至设定值时，关闭注液泵、灌装阀，关闭钢瓶阀门，第1瓶SF6气瓶灌装结束；开启注液泵、第二灌装管道的灌装阀和钢瓶阀门对第2个钢瓶进行灌装，依此类推，待所有钢瓶灌装完成后，关闭灌装管道总阀门V0；
3）开启尾气管道的灌装管道尾气阀Va、Vc以及灌装阀，然后开启处理装置的压缩机对灌装分配罐以及管道内的气体通过尾气管道进行回收，待尾气管道内的压力为一个大气压时，关闭灌装管道尾气阀Va、Vc和灌装阀，并关闭压缩机，断开钢瓶连接管，灌装结束。操作过程简单方便，易执行。
所述的灌装管道均采用保温管道。避免低温SF6气化，便于灌装。
有益效果：
1、有效地实现了灌装分配罐以及灌装管道内多余灌装尾气的回收，提升了SF6气体利用率。
2、通过在灌装管道上设置2个灌装阀门，可有效地减少灌装后低温SF6气体的排放，降低对大气的污染，提升了环保效果。
3、通过采用保温管道的真空式低温注液灌装方式，不会冻伤操作人员，安全性好。
4、通过对废气的集中处理回收存储，能够有效避免向大气排放废气，提升了环保效果。
5、通过吸附塔对气体杂质的吸附，能够有效提升SF6气体的回收品质，减少杂质气体含量，提升SF6气体纯度。
附图说明
图1是本发明装置示意图。
图中：1-灌装分配罐；2-真空泵；3-注液泵；4-深冷容器；5-压缩机；6-吸附塔；7-缓冲罐；8-钢瓶；9-废气存储器。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统，包括用于回收六氟化硫的回收装置和与回收装置相连的用于灌装的灌装装置，灌装装置包括灌装分配罐1、真空泵2、多个阀门以及连接管道；连接管道包括尾气管道、灌装管道、抽真空管道；灌装分配罐1设有3根灌装管道，阀门包括设于尾气管道上的灌装管道尾气阀、设于灌装管道上的灌装阀、抽真空管道上的灌装管道真空阀。
为了降低气体排放，一灌装管道上设有两个灌装阀，分别设于灌装管道的首末端。通过设置2个灌装阀，可降低管道损坏带来的安全性问题，安全性好，另外，灌装后的管道封闭，有效降低气体排放，便于灌装管道内的SF6气体回收利用。
为了实现回收装置和灌装装置的控制连通，连接管道还包括与回收装置相连的灌装管道，灌装管道上设有灌装管道总阀。方便地实现回收装置和灌装装置的控制连通。
为了保持灌装管道内SF6气体的低温状态，灌装管道均采用保温管道。避免低温SF6气化，便于灌装。
为了实现尾气回收，回收装置包括缓冲罐7、压缩机5及容器，缓冲罐7进口与灌装分配罐1相连，压缩机5将灌装装置内的残余六氟化硫气体抽取至缓冲罐7及容器中实现六氟化硫气体回收。方便地实现尾气的回收。
为了降低回收气体的杂质，回收装置还包括吸附塔6，吸附塔6位于缓冲罐7与压缩机5之间的管道上，吸附塔6的进口与缓冲罐7出口相连，吸附塔6的出口与压缩机5的进口相连。可有效地减少杂质气体的含量，提升SF6气体的回收品质。
为了实现注液灌装，回收装置还包括注液泵3，注液泵3的出口与灌装管道总阀进口相连。实现注液灌装。
为了保持SF6气体的低温液化，容器为深冷容器4，深冷容器4位于注液泵3及压缩机5之间，深冷容器4出口与注液泵3进口相连，深冷容器4进口与压缩机5相连。实现SF6气体的液化保持，以实现注液灌装。
为了实现对废气的处理和存储，减少因排放对大气的污染，回收装置还包括废气尾气管道，废气尾气管道一端与缓冲罐7进口相连，废气尾气管道另一端能与废气存储器9可拆卸式连接拆装，废气尾气管道设有废气回收阀Vd。实现废气的集中处理和存储，减少因排放对大气的污染。
一种六氟化硫回收及低温注液灌装过程，包括以下步骤：
1）灌装前确保灌装管道总阀V0、灌装管道尾气阀Va处于关闭状态，将灌装钢瓶8分别与灌装管道连接，打开灌装管道真空阀Vb以及灌装阀，开启真空泵2对灌装分配罐1、灌装管道以及灌装连接管与钢瓶8接口部位进行抽真空处理，待管道内的压强小于5Pa时，关闭灌装管道真空阀Vb以及灌装阀，关闭真空泵2，真空处理结束；
2）开启灌装管道总阀门V0以及第一灌装管道的灌装阀和钢瓶8阀门，利用注液泵3对第1个钢瓶8进行灌装，并实时称量钢瓶8的重量，当钢瓶8的重量增加至设定值时，关闭注液泵3、灌装阀，关闭钢瓶8阀门，第1瓶SF6气瓶灌装结束；开启注液泵3、第二灌装管道的灌装阀和钢瓶8阀门对第2个钢瓶8进行灌装，依此类推，待所有钢瓶8灌装完成后，关闭灌装管道总阀门V0；
3）开启尾气管道的灌装管道尾气阀Va、Vc以及灌装阀，然后开启处理装置的压缩机5对灌装分配罐1以及管道内的气体通过尾气管道进行回收，待尾气管道内的压力为一个大气压时，关闭灌装管道尾气阀Va、Vc和灌装阀，并关闭压缩机5，断开钢瓶8连接管，灌装结束。操作过程简单方便，易执行。
在每次灌装前，通过真空泵2和抽真空管道将灌装分配罐1、灌装注液连接管道及连接钢瓶8的接口处进行抽真空处理，防止灌装时空气混入钢瓶8；在每次灌装结束后，通过灌装管道尾气阀能够及时将灌装分配罐1以及灌装管道内多余的气体，利用处理装置中的压缩机5将灌装管道和灌装分配罐1内的残余SF6，回收到深冷容器4或缓冲罐7内，以便于循环利用；阀门主要控制灌装液体或气体流向，起到连通或隔断作用，能够有效地实现灌装的安全性；通过采用保温管道的真空式低温注液灌装方式，不会冻伤操作人员，安全性好。有效地实现尾气的回收和废气的处理存储，提升了环境保护能力，提高了对操作人员的安全性。
本实例中，废气存储器9为废气钢瓶。
以上图1所示的一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统及其工作方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统，其特征在于：包括用于回收六氟化硫的回收装置和与回收装置相连的用于灌装的灌装装置，所述的灌装装置包括灌装分配罐（1）、真空泵（2）、多个阀门以及连接管道；所述的连接管道包括尾气管道、灌装管道、抽真空管道；所述的灌装分配罐（1）设有至少一根灌装管道，所述的阀门包括设于尾气管道上的灌装管道尾气阀、设于灌装管道上的灌装阀、抽真空管道上的灌装管道真空阀；
所述的回收装置包括缓冲罐（7）、压缩机（5）及容器，所述的缓冲罐（7）进口与灌装分配罐（1）相连，压缩机（5）将灌装装置内的残余六氟化硫气体抽取至缓冲罐（7）及容器中实现六氟化硫气体回收；
所述的回收装置还包括吸附塔（6），所述的吸附塔（6）位于缓冲罐（7）与压缩机（5）之间的管道上，吸附塔（6）的进口与缓冲罐（7）出口相连，吸附塔（6）的出口与压缩机（5）的进口相连；
所述的回收装置还包括注液泵（3），所述的注液泵（3）的出口与灌装管道总阀进口相连；
所述的容器为深冷容器（4），所述的深冷容器（4）位于注液泵（3）及压缩机（5）之间，深冷容器（4）出口与注液泵（3）进口相连，深冷容器（4）进口与压缩机（5）相连；
所述的回收装置还包括废气尾气管道，废气尾气管道一端与缓冲罐（7）进口相连，废气尾气管道另一端能与废气存储器（9）可拆卸式连接拆装的，废气尾气管道设有废气回收阀Vd；
使用时，开启灌装管道总阀门V0以及第一灌装管道的灌装阀和钢瓶（8）阀门，利用注液泵（3）对第1个钢瓶（8）进行灌装，并实时称量钢瓶（8）的重量，当钢瓶（8）的重量增加至设定值时，关闭注液泵（3）、灌装阀，关闭钢瓶（8）阀门，第1瓶SF6气瓶灌装结束；开启注液泵（3）、第二灌装管道的灌装阀和钢瓶（8）阀门对第2个钢瓶（8）进行灌装，依此类推，待所有钢瓶（8）灌装完成后，关闭灌装管道总阀门V0；
开启尾气管道的灌装管道尾气阀Va、Vc以及灌装阀，然后开启处理装置的压缩机（5）对灌装分配罐（1）以及管道内的气体通过尾气管道进行回收，待尾气管道内的压力为一个大气压时，关闭灌装管道尾气阀Va、Vc和灌装阀，并关闭压缩机（5），断开钢瓶（8）连接管，灌装结束。
2.根据权利要求1所述的一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统，其特征在于：所述的灌装分配罐（1）上设有两根以上灌装管道。
3.根据权利要求2所述的一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统，其特征在于：一灌装管道上设有两个灌装阀，分别设于灌装管道的首末端。
4.根据权利要求3所述的一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统，其特征在于：所述的连接管道还包括与回收装置相连的灌装管道，所述的灌装管道上设有灌装管道总阀。
5.根据权利要求1所述的一种六氟化硫回收、低温注液灌装系统的工作方法，其特征在于包括以下步骤：
1）灌装前确保灌装管道总阀门V0、灌装管道尾气阀Va处于关闭状态，将灌装钢瓶（8）分别与灌装管道连接，打开灌装管道真空阀Vb以及灌装阀，开启真空泵（2）对灌装分配罐（1）、灌装管道以及灌装连接管与钢瓶（8）接口部位进行抽真空处理，待管道内的压强小于5Pa时，关闭灌装管道真空阀Vb以及灌装阀，关闭真空泵（2），真空处理结束；
2)开启灌装管道总阀门V0以及第一灌装管道的灌装阀和钢瓶（8）阀门，利用注液泵（3）对第1个钢瓶（8）进行灌装，并实时称量钢瓶（8）的重量，当钢瓶（8）的重量增加至设定值时，关闭注液泵（3）、灌装阀，关闭钢瓶（8）阀门，第1瓶SF6气瓶灌装结束；开启注液泵（3）、第二灌装管道的灌装阀和钢瓶（8）阀门对第2个钢瓶（8）进行灌装，依此类推，待所有钢瓶（8）灌装完成后，关闭灌装管道总阀门V0；
3）开启尾气管道的灌装管道尾气阀Va、Vc以及灌装阀，然后开启处理装置的压缩机（5）对灌装分配罐（1）以及管道内的气体通过尾气管道进行回收，待尾气管道内的压力为一个大气压时，关闭灌装管道尾气阀Va、Vc和灌装阀，并关闭压缩机（5），断开钢瓶（8）连接管，灌装结束。
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