SF6回收处理及再利用.ppt

SF6回收处理及再利用 河北省电科院 张心利 一、问题的提出 SF6气体作为绝缘、灭弧介质性能优越， 具有非常稳定的化学稳定性，在断路器、 GIS组合电器、互感器及变压器中广泛使 用 河北南网部分SF6充气设备已经到了检修 期甚至退役期，并呈逐年增加趋势，因此 检修和退役设备内的SF6气体如何处理将 成为一个迫切需要解决的问题。 六氟化硫（SF6）气体是目前发现的六种 温室气体之一 。 减少温室气体排放、减缓气候变化是联 合国气候变化公约和京都议定书的 主要目标。 SF6气体长期高电压运行将会分解有毒有 害产物，不但会降低SF6的电气性能，直 接向大气排放将对人身健康构成危胁，部 分分解产物极少量就可致人死亡。 二、SF6气体的危害 SF6的危害主要体现在两个方面，其一是 高温电弧分解产物和其本身（或分解产物 ）与接触介质发生化学反应生成物对生物 的毒性作用；其二是六氟化硫（SF6）作 为一种温室气体对环境的危害。 (一）毒性物质的来源 电器设备内的SF6气体在高温电弧发生作 用时而产生的某些有毒产物 例如：SF6气体在电弧中的分解和与氧的反应： 2SF6 + O2 2SOF2 + 8F（氟化亚硫酰） 2SF6 + O2 2SOF4 + 4F（四氟化硫酰） SF6 SF4 + 2F（四氟化硫酰） SF6 S + 6F（硫） 2SOF4 + O2 2SO2F2 + 4F（氟化硫酰） 电器设备内的SF6气体分解物与其内的水 分发生化学反应而生成某些有毒产物 例如：SF6气体分解物与水的继发性反应： SF4 + H2O SOF2 + 2HF（氢氟酸） SOF4 + H2O SO2F2 + 2HF（氢氟酸） SOF2 + H2O SO2 + 2HF（二氧化硫） SO2F2 + 2H2O H2SO4 + 2HF（硫酸） 电器设备内的SF6气体及分解物与电极（ CuW合金）及金属材料（AL、Cu） 反应而生成某些有毒产物 例如：SF6气体及分解物与电极或其它材料反应： 3SF6 + W WF6（气态）+ 3SF4 3F + AL ALF3（固态粉末） 3SOF2 + AL2O3 2ALF3（固态粉末）+ 3SO2 SF6 + Cu CuF2(固态粉末) + SF6 4SF6 + W + Cu 2S2F2（气态）+3WF6（气态） + CuF2（固态粉末） 电器设备内的SF6气体及分解物与绝缘材 料反应而生成某些有毒产物。 如与含有硅成分的环氧酚醛玻璃丝布板（棒、 管）等绝缘件；或以石英砂、玻璃作填料的环 氧树脂浇注件、模压件以及瓷瓶、硅橡胶、硅 脂等起化学作用，生成SiF4、Si（CH3）2F2等 产物。 （二)对环境的危害 六氟化硫（SF6）气体是目前发现的六种 温室气体之一。目前，发现人类活动排放 的温室气体有六种，它们是二氧化碳、甲 烷、氧化亚氮、氢氟碳合物、全氟化碳、 六氟化硫，这当中氟化物就有三种。 虽然CO2对温室效应影响最大，占60%， 而SF6气体的影响仅占0.1%，但SF6气体 分子对温室效应具有潜在的危害，这是因 为SF6气体一个分子对温室效应的影响为 CO2分子的25000倍，同时，排放在大气 中的SF6气体寿命特长，约3400年。 三、SF6排放气体回收处理工作 的现状和问题 （一）废气的来源和回收现状 电力设备SF6废气的排放来自设备故障检 修、计划检修及设备报废三个方面，其中 计划检修和设备报废占主要部分，从国内 SF6设备大量使用时间看，早期投用的设 备已陆续到了检修周期，而随着电力工业 快速发展、新技术不断采用，电力工业的 SF6废气排放量会越来越大。 目前国内电气设备SF6废气处理主要分两 种形式，其一是直接将设备解体把废气排 放到大气中；另一种方案是将设备内的废 气通过回收装置注入一个储存装置中，对 于已回收的气体由于缺乏处理方案，为了 防止存储罐泄漏带来安全事故，一些单位 将已回收的废气重新排放到大气中，SF6 回收处理问题没有从根本得到解决。 （二）影响SF6回收处理工作的根源 环境保护意识淡薄，对SF6对环境的危害 认识不足 人们对SF6气体对环境所造成的危害认识 不深，对废气直接排放到大气中产生的后 果认识不足。 电力系统SF6设备的用气量因功能和容量 而异，SF6回收操作应防止空气和水分进 入回收系统和存储设备中，因此回收操作 比较繁琐，对废气量较小的设备，检修人 员客观存在不愿回收的想法，而回收后废 气因无法处理最终重新排入大气中又给上 述行为提供了依据。 从SF6性质分析，纯洁的气体对人体无害 的结论导致人们对SF6废气排放到大气中 的危害认识大幅度降低，人们往往比较关 注废气对人的直接危害，而对废气对大气 环境危害导致对全球生态系统的破坏比较 茫然，随着人们环境保护意识的加强， SF6废气排放将会越来越引起人们的重视 ，最终的回收治理是一种必然结果。 回收处理设备有待改进 早期的SF6回收设备主要是将设备内的废 气抽出并注入存储罐内的装置，具有简单 的干燥和颗粒物过滤功能，回收后的废气 不能满足电力系统SF6气体的使用验收标 准，研制适合现场需要的回收处理装置， 使回收后的气体达到重新使用标准将是电 力系统SF6回收处理的迫切需求。 改进后的回收处理装置应具有下列功能： （1）回收功能、(2) 充注功能、（3）过 滤和干燥功能、（4）分解产物的吸收除 去功能、（5）提纯功能。 回收装置除具有上述功能外还必须具有操 作简单、运行稳定、安全可靠、运行和维 护成本低等特点。 管理制度需进一步完善 以SF6气体作绝缘介质的电气件被广泛应用在 不同电压等级的设备中，这些设备分散在不同 的变电站，设备内的气体量也各不相同，如果 采取一个单位集中回收处理的方法不但回收成 本高，且存在回收不及时影响检修工作正常进 行的问题。 各供电企业为基本单元进行气体回收符合实际 工作需要，这样即满足了现场废气回收工作的 需要，又避免了大量配置回收装置导致投资浪 费（除电器制造行业外，该装置的利用率很低 ，一般只在设备安装或检修时使用，闲置时间 长） 目前市场上已经出现了SF6废气回收和再 生处理装置，从应用情况反馈信息看能够 达到电力系统要求的功能，回收处理后的 废气能够达到重复使用的要求，但价格昂 贵。如果以各供电企业为管理单元配置给 装置，不但投资太大，并且存在系统利用 率低、质量控制困难等问题。 （三）河北南网SF6废气回收现状 随着以SF6作为绝缘介质的电气设备的解体大修 和更换，河北南网的以SF6废气排放也越来越多 ，为了避免SF6废气直接排入大气对环境产生不 利影响，河北省电力公司陆续给各供电单位配 备了SF6废气回收装置。由于受技术条件的制约 ，以前配置的SF6废气回收装置只具有废气回收 和简单的过滤和除湿功能，回收的SF6废气无法 重新使用。 随着SF6废气回收储存量的增加，一些单 位为了解决储存设备不足及废气长期存储 的安全隐患，最后只能将回收的废气重新 排放到大气中。在设备检修过程中直接将 SF6废气排放到大气中的问题普遍发生。 （四）2007年河北南网SF6废气排放量 根据河北省电力公司所属各供电公司和超 高压公司2007年补充新气量估算，河北南 网SF6废气排放量将在5050-6300Kg，将 来的排放量将在此基础上逐年上升。 四、河北南网SF6废气回收再利用 工作进展情况 为了解决电气设备解体大修时SF6的排放 问题，2007年河北省电力研究院在省公司 支持下购置了一套SF6回收处理装置（河 南日立信公司：RF300型，1200000元） 装置的主要功能工作流程如下： SF6吸收 塔油气吸收器水分吸收器 SF6分解 产物吸收器HF吸收器液氮致冷提纯 装置抽真空及注气压缩功能 配置气体检漏仪（美国：XP1型，9000 元）、六氟化硫纯度和露点测量仪（芬兰 ：RA601FDP，168000元）、便携色谱 仪（美国：3000型，470000元）等仪器 设备，满足气体质量现场检验验收需求。 该装置集成在一辆卡车上，因此对于大型 电气设备解体检修时，可以将该装置直接 运到工作现场实现回收处理、提纯处理、 检验鉴定和回充一体化作业。 2007年9月中旬回收处理装置到货后，结合河北 省超高压公司沧西站和廉州站的大修维护工作 ，我们将设备调试、人员培训与SF6废气回收处 理工作一齐进行，从9月中旬开始到10月3日共 回收处理了25瓶SF6废气，回收气量740 kg，回 收处理后的废气经检测全部达到合格新气质量 指标，可以重新使用。2008年12月份，又回 收处理SF6废气441kg，全部达到再利用标准要 求。 2007年为了使SF6废气回收工作更好的开 展，河北省电力公司将其列为2007年度科 技项目，拨款19万元经费，我们将其中12 万元经费购置了3套法国巴固公司产防护 服，目的是进一步提高安全作业水平。 2008年河北省南部电网SF6废气回收再利 用工作列入国网公司试点项目，对于国网 公司下拨的60万经费，我们准备购置SF6 分解产物测试仪和SF6泄漏检测系统用于 废气分解产物的测试和检测实验室安全防 护。 五、河北南网六氟化硫回收管 理工作思路 将六氟化硫回收处理和气体质量检测进行 了资源整合，即六氟化硫回收处理和回收 后的质量检测全部由河北省电力研究院化 环所（六氟化硫检测中心归口管理部门） 负责完成 六氟化硫回收处理和检测工作由专业技术 人员同时完成可以及时发现回收处理工作 中存在的问题，对于六氟化硫废气回收装 置的不断改进和确保回收处理后的废气质 量达标回用具有积极作用。 专业化的回收和检测队伍不但提高了回收 工作的效率，同时还降低了回收处理的成 本，提高了回收处理工作的安全性，加强 了河北南网六氟化硫回收工作监督管理。 在六氟化硫回收处理工作中，我们计划采 取实验室集中处理和现场集中处理相结合 的工作方式，即根据供电单位的需要，可 以采取各供电单位将回收后的废气集中送 到检测中心处理或将回收装置运送到现场 进行集中处理的两种方式。 在回收处理装置配制选型中我们已经考虑 了现场检测工作的需求，配置了相应的满 足现场检测工作的仪器设备，这些仪器设 备同时可以作为检测中心的备用设备，解 决了目前检测中心仪器无备用的突出难题 ，提高了检测中心的检测质量和安全服务 能力。 目前，河北南网各供电单位大都已配备了 六氟化硫回收设备（单纯回收不能再生处 理），上述配置为河北南网六氟化硫的回 收处理工作提供了有利条件。为了提高回 收处理装置的利用率，河北南网的六氟化 硫回收处理工作计划按下列管理程序进行 ： 1、各供电公司、超高压输变电分公司应 配制SF6废气回收设备，严禁在检修期间 将设备中的SF6气体直接排入大气。 2、各供电公司、超高压输变电分公司在 回收后的SF6废气积累到一定量时，通知 河北省电力研究院，电研院根据需要进行 现场再生处理作业（也可直接送到省电力 研究院处理）。 3、再生处理后的SF6气体应进行100检 验，检验合格后方可重新使用。 六、近期工作 编制完成SF6废气回收处理作业指导书， 规范六氟化硫回收处理作业程序，明确责 任，确保安全。 制定河北省电力公司六氟化硫回收处理管 理导则，将回收工作纳入河北省电力研究 院和相关供电单位的日常生产管理和服务 工作去，保证河北南网六氟化硫废气的回 收处理和再生利用率。 发挥河北省电力研究院技术监督和服务中 心的作用，充分利用其人才优势和设备优 势，将六氟化硫回收、检测、监督工作有 机结合起来，提高设备的利用率 全面开展河北南网六氟化硫废气回收再生 利用处理工作，积累经验，研究探索河北 南网SF6废气回收再利用和SF6气体监督管 理工作的新模式，实现河北南网SF6回收 工作规范化、制度化、标准化。 SF6回收车 RF-300采用多级过滤，固化提纯技 术，回收处理后的废气可重复使用 完善的防护措施和合理的系统流程 确保了回收工作的安全 rZoWkThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A- w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A- 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