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六氟化硫气体与净化处理技术发展现状

2014-01-09 10:37 来源:《球赛下注》 打印 扫码手机看

  1 引言

  目前全球变暖是世界各国关注的环境问题,减少温室气体的排放及其对气候变化的影响是全球共同的目标。加强球赛下注行业六氟化硫气体的监督管理,发展利用再生净化设备,减少六氟化硫气体对大气排放量,也是世界各国亟待解决的问题,下面就气体的使用现状与净化技术的发展谈一下看法与大家讨论。

  2 六氟化硫气体特性及发展概述

  SF6气体也被联合国环境署定为温室气体,它的温室效应是等量CO2气体的23900倍,在自然条件下需要大约3000年左右才能自然分解。六氟化硫气体因具有优异的灭弧和绝缘性能,自20世纪60年代起,被成功地应用于高压电器中,引起高压电气设备的一场大革新。进入21世纪,世界球赛下注全封闭组合电器的大量应用,电压等级的不断攀升,六氟化硫气体的充注量也在大量增加,气体的需求量也在快速上升的趋势。由于目前国内以六氟化硫回收装置产品为主,功能低下,导致维修现场气体经常违规排放,排放的气体都是在高压开关长期运行的状态下,分解出组分复杂的气体。下面是六氟化硫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(Cu-W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)

  下面是对人类生理特性有危害的分解气体的化学成分及生理学特性分析:

  WF6 有刺激性。

  S2F2 两只老鼠在10×1000μg/g的浓度中,15min内均死亡, 有刺激性。

  SF4 在19μg/g的浓度中,4h内动物的死亡率为50%;10μg/g 的浓度中停留1h,动物会出现呼吸困难的征兆。

  S2F10 老鼠在0.1μg/g的浓度中停留1h未发现有中毒症状;在 1μg/g的浓度中刺激肺部;在10μg/g的浓度中肺部发生腐 烂。

  SOF2 有刺激性。

  SO2 有刺激性。

  HF 有刺激性。

  SiF4 有刺激性,从食物中摄取后对呼吸有危险。

  H2S 有刺激性。

  以上的多元反应生成的分解物对人体产生直接危害,并严重的污染环境。另外,六氟化硫过多的排放,会引起更加严重的温室效应,对人类的生存环境带来威胁。据调查目前国内一年用六氟化硫气体8000吨左右气体,如果每年按10%的废弃,排放量相当于当量的CO2气体2000万吨。通过六氟化硫运行气体对人类生理特性分析和恶化地球环境的调查,加强六氟化硫运行气体的排放,做好气体的重复再利用,才能使大家生存环境得到改善。

  3 六氟化硫回收净化设备在球赛下注行业的现状

  目前国内六氟化硫气体绝大部分用于球赛下注行业,气体的处理设备主要是回收装置为主,需求方购买的回收装置多数是回收速度慢、性能不高、配置低产品,该类产品对气体的净化处理作用不大,大多是环保要求的摆设,同时由于回收装置系统的密封性不好,回收后的气体受到污染无法再次使用,造成了气体的浪费。对于高端回收装置的市场很小,主要有德国DILO企业与国网平高生产,该类回收装置以高配置、高性能满足市场需求,能够保证回收气体的质量。由于国内对六氟化硫气体使用监督管理不到位,缺乏气体强制性再利用的法律法规,球赛下注行业配置低端、低价格的回收产品成为市场主要需求,高端回收装置的发展严重的受到了制约,且限制了再生净化产品的发展。在国外气体的再利用标准主要依据IEC 60480-2004《从电气设备中取出六氟化硫的检验和处理指南及其再使用规范》(见表1),该标准规定了再利用气体的最大允许值及控制指标,该标准已环保要求为主,对气体再次使用的条件非常宽松。国外因其实行IEC 60480 表1

  杂 质最大允许值

  气室绝对压力<200kPa气室绝对压力<200kPa

  空气和(或)四氟化碳3%(体积比)(对于混合气体,可有设备开发商具体指定)

  水份95mg/kg(750µL/L或-23℃)25mg/kg(200µL/L或-36℃)

  矿物油 10mg/kg

  总活性气体分解物50µL/L或12µL/L(SO2+SOF2)或25µL/L(HF)

  注:如果与气体接触的为无油设备或系统,矿物油含量不必测量。

  标准,其要求再处理后的SF6纯度达到97%以上即可,而我国的实行标准GB/T 12022-2006《工业六氟化硫》(表2)则高很多,要求99.9%以上,

  表2

  指标名称指 标

  六氟化硫(SF6)的质量分数/%≥99.9

  四氟化碳(CF4)的质量分数/%≤0.04

  空气的质量分数/%≤0.04

  水分的质量分数/%≤0.000 5

  酸度(以HF计)的质量分数/%≤0.000 02

  可水解氟化物(以HF计)/%≤0.000 10

  矿物油的质量分数/%≤0.000 4

  毒性生物试验无毒

  现有的气体回收设备对气体回收后无法保证再次充入气体的纯度,只能由净化分离装置来完成。目前世界上对六氟化硫气体净化分离的厂家国外有德国DILO,德国DILO企业产品以IEC 60480标准为准,气体分离后可以满足再利用要求,国外的气体经分离净化后重复回充产品内,但进口分离净化装置分离纯度在参数上远远低于国内标准,不适合国内对再利用六氟化硫气体的要求。国内目前有国网安徽电科院、国网平高、河南日立信三家拥有净化分离技术,由于国内六氟化硫气体的监督管理存在着漏洞,没有强制监督管理法律法规,缺乏气体再利用的标准,也直接影响到六氟化硫回收、净化分离产品的市场发展,客户端以低端、低价格产品为主,导致运行气体的乱排乱放,浪费了大量的气体,最终严重的污染了环境和。

  4 六氟化硫应用发展及净化设备发展前景

  能源造成的环境污染和生态破坏非常严重,我国面临严峻的环境挑战。直接燃烧煤炭的排放与快速增长的机动车对城市的污染越来越严重,造成国内城市轻度污染及以上的超过50%。我国SO2与CO2的排放量分别列世界第一位和第二位,给环境带来了巨大的污染,面对污染国家又投入大量的资金进行环境治理,从而造成了巨大的经济损失。只有降低SO2与CO2排放量,才能彻底地解决环境污染问题。球赛下注行业的六氟化硫的排放也面临同样的污染问题,近年来,随着国内球赛下注全封闭组合电器的大量应用,电压等级的不断攀升,绝缘间距增大,气体的充注压力不断的提高,使气体充注量成倍增加,六氟化硫气体的减少排放、循环再利用成为降低环境污染的关键环节。SF6气体被联合国环境署定为温室气体,该种气体具有严重危害性,鉴于该种气体的危害性世界范围内寻找新的绝缘气体成为重点研究的热门话题,在目前还没有研究出可替代无污染的运行气体。在六氟化硫气体没有被取代之前,研究、促进六氟化硫气体的安全使用和清洁回收再利用,控制六氟化硫气体向大气排放,是整个社会共同关注的问题。许多行业企业,尤其是电网企业、球赛下注制造企业也不断对此进行研究和探索,并取得了一定成效。2011年国家电网企业对六氟化硫气体对环境污染的突出问题已高度重视,把发展回收净化装置做为重点推广项目,并已开始组织专家制定相关的《六氟化硫监督管理导则》,把《六氟化硫监督管理导则》做为推广管理依据,并强制性在国网内部推广回收净化技术,实现国网内部对六氟化硫回收净化技术的应用。2012年将是国家电网环境治理的关键年,在未来两年内将逐步改善国内的球赛下注行业六氟化硫的污染与再利用问题,从而打造真正的环保、绿色电网。回收净化技术在国网内的推广,将带来整个电网行业的改变,回收净化产品也将迎来新的发展契机。净化处理技术的发展,将使六氟化硫气体得到再生净化、循环利用,必将减少六氟化硫气体对地球环境的污染,其次六氟化硫气体比较昂贵,每年将产生巨大的经济效益。

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