CN108101006B - 一种sf6和n2混合气体快速回收处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置和方法，本发明装置包括通过管路依次连接的逆止阀、干燥过滤装置、SF₆回收装置、气体分离装置和氮气回收装置；在干燥过滤装置和气体分离装置上通过管路安装SF₆气体分析仪，在氮气回收装置上通过管路安装SF₆气体检测仪，本发明方法采用：将SF₆和N₂混合气体回收净化的步骤，SF₆气体冷凝提纯的步骤，SF₆和N₂混合气体分离的步骤，N₂气体提纯并罐装的步骤；采取压缩冷凝分离和高分子膜分离技术，提高了回收处理速度，实现了SF₆和N₂混合气体快速回收处理。

Description

一种SF6和N2混合气体快速回收处理装置和方法

技术领域

本发明涉及一种SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置和方法，属于电力行业混合绝缘气体提纯处理技术领域。

背景技术

纯净的SF₆(六氟化硫)气体在常温常压下为无色、无臭、无毒、不可燃烧的气体，具有优异的绝缘特性和灭弧能力，是一种理想的绝缘介质。随着电力工业的迅速发展和技术装备水平的提高，大量的六氟化硫断路器及全封闭组合电器不断地投入建设和运行，六氟化硫用量越来越大。

但是，SF₆气体在应用中也有其不足之处：(1)对电场均匀程度比较敏感，只有在均匀或稍不均匀电场中才能显示出它的优势； (2)排放在大气中的SF₆气体难以降解，存在时间长，对全球变暖具有累积效应；(3)SF₆气体的价格比较高，提高了成本。

近年来，国内外对减少温室气体排放、保护环境工作越来越重视，为响应环保要求，各大相关行业均在减少六氟化硫温室气体的排放；在高压开关电气设备中也在减少六氟化硫气体用量，推进混合绝缘气体在电气设备的应用，尤其要推动SF₆和N₂混合绝缘气体的使用，在使用中，需对SF₆和N₂混合绝缘气体进行纯度检测。

在我国的高寒低温地区普遍应用的SF₆和N₂混合气体的高压开关设备，其内部的气体在不符合运行中的六氟化硫气体使用标准的情况下也需要回收净化。但现阶段市场上同类的设备多是关于六氟化硫气体的提纯和净化方面的，涉及N₂的分离提纯的相关设备不成熟。

中国专利“一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置及净化处理混合气体的方法”(专利号CN 104174249 B)提供了一种净化处理SF₆和N₂混合气体的方法，但是该方法存在下列缺点：一是采用液化-固化-溶化的策略提纯SF₆气体，未能充分利用SF₆气体容易压缩液化而N₂难以液化的特点，在深冷降温后又加热过程中浪费了大量的能量；二是SF₆和N₂混合绝缘气体仅采用压缩深冷处理难以彻底回收SF₆气体，未被回收的SF₆气体随 N₂一起排放到大气中，会对环境造成破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、处理效果好、节能环保的电气设备中SF₆和N₂混合绝缘气体快速回收处理方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明装置包括通过管路依次连接的逆止阀、干燥过滤装置、 SF₆回收装置、气体分离装置和氮气回收装置；在干燥过滤装置和气体分离装置上通过管路安装SF₆气体分析仪，在氮气回收装置上通过管路安装SF₆气体检测仪。

本发明装置所述干燥过滤装置包括通过管路依次连接的第一自封接头、第一球阀、干燥罐、过滤罐和第一缓冲罐；第一自封接头和第一球阀之间安装第五压力表，在所述第一缓冲罐侧部分别通过管路设置第二自封接头和第三自封接头，在第一缓冲罐和第二自封接头之间安装第一电磁阀，在第一缓冲罐和第三自封接头之间安装第二球阀，第二自封接头与SF₆回收装置连接，第三自封接头与SF₆气体分析仪一侧接口连接；在所述第一缓冲罐上部分别通过管路设置第一压力传感器和第一压力表；在第一缓冲罐和第一压力表之间设置第一旋拧阀和第一安全阀；在所述干燥罐内填装型号为5A的分子筛；在所述过滤罐内填装HEPA过滤网芯，过滤精度小于0.5μm。

本发明装置所述SF₆回收装置包括通过管路依次连接的第一压缩机、冷凝罐、提纯罐和SF₆储气瓶；所述冷凝罐设置在提纯罐上方，冷凝罐的底部与提纯罐顶部相连，在冷凝罐和提纯罐之间安装制冷机；在所述冷凝罐侧部内设置与制冷机连接的第一热力交换器，提纯罐顶部内设置与制冷机连接的第二热力交换器；所述第一压缩机一侧通过管路设置第四自封接头，第四自封接头与第二自封接头连接；所述第一压缩机另一侧和冷凝罐之间设置第一单向阀；在提纯罐上设置第五压力传感器和第一温度传感器；在冷凝罐顶部设置第二压力传感器和第二压力表，在冷凝罐和第二压力表之间设置第二旋拧阀和第二安全阀；在所述冷凝罐另一侧分别通过管路设置第五自封接头、第六自封接头和第二温度传感器，第五自封接头和第六自封接头分别与气体分离装置连接，在冷凝罐和第五自封接头之间安装第四电磁阀，在冷凝罐和第六自封接头之间安装第三单向阀；在SF₆储气瓶和提纯罐之间安装第三球阀；在提纯罐底部设置称重器；制冷机的型号为CWZ-75，制冷深度为-40℃；所述第一压缩机为无油压缩机。

本发明装置所述气体分离装置包括第二缓冲罐、通过管路设置在第二缓冲罐一侧下部的第二压缩机和通过管路设置在第二缓冲罐另一侧上部的膜分离罐；在第二压缩机和第二缓冲罐之间安装第四球阀；在第二压缩机另一侧通过管路安装第十自封接头；在第二缓冲罐一侧上部通过管路设置第七自封接头和第二单向阀，所述第七自封接头和第五自封接头连接，所述第十自封接头和第六自封接头连接；在膜分离罐和第二缓冲罐之间安装减压阀，在膜分离罐外侧设置第八自封接头，在所述第二缓冲罐另一侧下部和底部分别通过管路设置的第四单向阀、第九自封接头和第六球阀、第十一自封接头，第八自封接头和第九自封接头分别与氮气回收装置连接，所述第十一自封接头与SF₆气体分析仪另一侧接口连接；在第二缓冲罐顶部设置第三压力传感器和第三压力表，在第二缓冲罐和第三压力表之间设置第三旋拧阀和第三安全阀；所述第二压缩机为无油压缩机；所述膜分离罐内填装中空纤维气体分离膜。

本发明装置所述氮气回收装置包括通过管路相连接的N₂储气瓶、第三压缩机和氮气罐；在第三压缩机外侧通过管路设置第十二自封接头和第五电磁阀，所述N₂储气瓶并连设置在第十二自封接头和第五电磁阀之间的管路上，在所述N₂储气瓶上部安装第五球阀；所述第十二自封接头和第九自封接头连接，在所述氮气罐另一侧上部和下部分别通过管路设置第六电磁阀、第十三自封接头和第七球阀、第十四自封接头，所述第十三自封接头与第八自封接头连接，所述第十四自封接头与SF₆气体检测仪连接；在氮气罐顶部设置第四压力传感器和第四压力表，在氮气罐和第四压力表之间设置第四旋拧阀和第四安全阀；第三压缩机为无油压缩机，入口进气压力0.05MPa～2MPa，出口气体压力大于12.5MPa。

本发明装置所述SF₆气体分析仪的型号为RA912FSF₆；气体检测仪的型号为PGD1-A-SF₆。

本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理方法，采用如下步骤：

步骤(一)、将SF₆和N₂混合气体回收净化：

工作前确保各类阀都在关闭状态，将逆止阀与需回收处理的 SF₆和N₂混合气体容器相连，打开第一球阀和第一旋拧阀，SF₆和 N₂混合气体依次经过干燥罐、过滤罐和第一缓冲罐进行净化，通过第一压力传感器监测第一缓冲罐(205)内SF₆和N₂混合气体的压力；打开第二球阀，打开SF₆气体分析仪，测得SF₆气体纯度、微水和分解物，净化后的SF₆和N₂混合气体水分含量应小于 150μL/L，二氧化硫体积分数含量应小于1μL/L，硫化氢体积分数含量应小于1μL/L，上述三项指标达不到要求时应更换干燥罐内填充的分子筛；

步骤(二)、SF₆气体冷凝提纯：

打开第二旋拧阀并开启制冷机，打开第一电磁阀，启动第一压缩机，打开第一单向阀，SF₆和N₂混合气体进入冷凝罐内，经过加压和降温后SF₆和N₂混合气体中的大部的SF₆气体冷凝变为液态，液态的SF₆气体通过管路进入提纯罐，利用称重器测得提纯罐的质量比工作开始前增加大于100千克，第五压力传感器测得提纯罐内的压力大于5MPa时，关闭第一压缩机和第一单向阀，打开第三球阀，将液态六氟化硫罐装至SF₆储气瓶中；利用称重器测得提纯罐的质量比工作开始前增加小于30千克，第五压力传感器测得提纯罐的压力小于2MPa时，关闭第三球阀，打开第一电磁阀、第一压缩机和第一单向阀，则SF₆气体冷凝提纯继续进行；

步骤(三)、SF₆和N₂混合气体分离：

第二压力传感器测得冷凝罐的压力大于3MPa时，打开第四电磁阀、第二单向阀、第三旋拧阀、第四旋拧阀、减压阀和第六电磁阀，含有小部分SF₆气体的SF₆和N₂混合气体进入第二缓冲罐， SF₆和N₂混合气体经过减压阀减压后进入膜分离罐，利用膜分离罐内填装的中空纤维气体分离膜将SF₆气体和N₂气体分离，N₂气体通过中空纤维气体分离膜后由膜分离罐进入氮气罐中；第三压力传感器测得第二缓冲罐中压力大于4MPa时，打开第六球阀，利用SF₆气体分析仪测得SF₆气体纯度大于40％时，打开第四球阀、第三单向阀和启动第二压缩机，将第二缓冲罐内的SF₆和N₂混合气体反向压缩至冷凝罐中，再重复步骤(二)；第三压力传感器测得第二缓冲罐中压力大于5MPa时，打开第四球阀、第三单向阀和启动第二压缩机，将第二缓冲罐内的SF₆和N₂混合气体反向压缩至冷凝罐中，再重复步骤(二)；第三压力传感器测得第二缓冲罐中压力小于2MPa时，关闭第四球阀、关闭第三单向阀和关闭第二压缩机，避免第二缓冲罐内气压低；

步骤(四)、N₂气体提纯并罐装：

第四压力传感器检测氮气罐内压力大于5MPa时,打开第七球阀，利用SF₆气体检测仪测量氮气罐内气体的SF₆气体体积浓度；氮气罐内SF₆气体含量不大于100μL/L时，打开第五电磁阀、第五球阀和第三压缩机，将氮气罐内N₂气体压缩至N₂储气瓶内；氮气罐内气体的SF₆气体含量大于100μL/L时，打开第五电磁阀、第四单向阀和第三压缩机，将氮气罐内的SF₆和N₂混合气体压缩至第二缓冲罐内，重复步骤(三)；第四压力传感器检测氮气罐内压力小于2MPa时,关闭第七球阀、第五电磁阀和第三压缩机，避免氮气罐内气压低。

本发明积极效果如下：

1、本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置在SF₆气体冷凝提纯、SF₆和N₂混合气体分离过程中设置了反向回路，将第二缓冲罐中的SF₆和N₂混合气体反向压缩至冷凝罐，重新进行冷凝提纯，最大限度实现了SF₆气体回收。

2.本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置在SF₆和N₂混合气体分离、N₂提纯罐装过程中设置了反向回路，将氮气罐内气体的SF₆气体体积分数含量大于100μL/L时的SF₆和N₂混合气体压缩至第二缓冲罐，重新进行气体分离，最大限度减少了SF₆混入N₂中并最终排放到大气中，降低了SF₆温室气体排放量。

3.本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理方法有效利用SF₆气体可压缩液化、易冷却液化，N₂无法压缩液化、不易冷却液化的特点，采取压缩冷凝分离和高分子膜分离技术，提高了回收处理速度，实现了SF₆和N₂混合气体快速回收处理。

4.本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理方法中SF₆和N₂混合气体回收处理前进行了干燥过滤净化，SF₆气体采用液化后直接罐装，N₂气体压缩罐装，SF₆和N₂纯度较高。回收处理后的SF₆气体满足GB/T 12022《工业六氟化硫》新气标准要求，回收处理后的N₂纯度≥99.9％，该两种气体指标满足电气设备混合绝缘气体罐充要求，实现了SF₆和N₂混合绝缘气体循环再利用。

附图说明

附图1为本发明结构示意图；

附图2为本发明干燥过滤装置结构示意图；

附图3为本发明SF₆回收装置结构示意图；

附图4为本发明气体分离装置结构示意图；

附图5为本发明氮气回收装置结构示意图。

具体实施方式

如附图1-5所示，本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置，包括通过管路依次连接的逆止阀1、干燥过滤装置2、SF₆回收装置3、气体分离装置4和氮气回收装置5；在干燥过滤装置2 和气体分离装置4上通过管路安装SF₆气体分析仪6，在氮气回收装置5上通过管路安装SF₆气体检测仪7。所述SF₆气体分析仪6 的型号为RA912FⅡ，可实现SF₆气体纯度、微水和分解物检测； SF₆气体检测仪7的型号为PGD1-A-SF₆，所述SF₆气体检测仪可实现SF₆气体微量浓度检测。

本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置，所述干燥过滤装置2包括通过管路依次连接的第一自封接头201、第一球阀202、干燥罐203、过滤罐204和第一缓冲罐205；第一自封接头201 和第一球阀202之间安装第五压力表214，在所述第一缓冲罐205 侧部分别通过管路设置第二自封接头207和第三自封接头208，在第一缓冲罐205和第二自封接头207之间安装第一电磁阀206，在第一缓冲罐205和第三自封接头208之间安装第二球阀211，第二自封接头207与SF₆回收装置3连接，第三自封接头208与 SF₆气体分析仪6一侧接口连接；在所述第一缓冲罐205上部分别通过管路设置第一压力传感器209和第一压力表210；在第一缓冲罐205和第一压力表210之间设置第一旋拧阀212和第一安全阀213；在所述干燥罐203内填装型号为5A的分子筛；在所述过滤罐204内填装HEPA过滤网芯，过滤精度小于0.5μm。

所述干燥罐203和过滤罐204均为不锈钢材质外壳，罐体壁厚6mm，容积为50L，工作压力为2MPa；所述第一缓冲罐205为不锈钢材质外壳，罐体壁厚6mm，容积为60L，工作压力为2MPa；所述第一安全阀213整定值3MPa；所述第一压力传感器209测量范围为0MPa～3MPa，精度为±0.01MPa。

本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置，所述SF₆回收装置3包括通过管路依次连接的第一压缩机301、冷凝罐302、提纯罐303和SF₆储气瓶304；所述冷凝罐302设置在提纯罐303上方，冷凝罐302的底部与提纯罐303顶部相连，在冷凝罐302和提纯罐303之间安装制冷机307；在所述冷凝罐302侧部内设置与制冷机307连接的第一热力交换器322，提纯罐303顶部内设置与制冷机307连接的第二热力交换器321；第一热力交换器322和第二热力交换器321所用冷媒由制冷机307提供；所述第一压缩机301一侧通过管路设置第四自封接头305，第四自封接头305 与第二自封接头207连接；所述第一压缩机301另一侧和冷凝罐 302之间设置第一单向阀306；所述第一压缩机301另一侧与第一单向阀306输入端相连，冷凝罐302与第一单向阀306输出端相连；在提纯罐303上设置第五压力传感器308和第一温度传感器 309；在冷凝罐302顶部设置第二压力传感器310和第二压力表 311，在冷凝罐302和第二压力表311之间设置第二旋拧阀312 和第二安全阀313；在所述冷凝罐302另一侧分别通过管路设置第五自封接头314、第六自封接头315和第二温度传感器319，第五自封接头314和第六自封接头315分别与气体分离装置4连接，在冷凝罐302和第五自封接头314之间安装第四电磁阀316，在冷凝罐302和第六自封接头315之间安装第三单向阀317；所述第六自封接头315与第三单向阀317的输入端相连，所述冷凝罐 302与第三单向阀317的输出端相连；在SF₆储气瓶304和提纯罐 303之间安装第三球阀318；在提纯罐303底部设置称重器320。

所述第一压缩机301为无油压缩机，入口进气压力0.05MPa～ 1.0MPa，出口气体压力大于5MPa；所述制冷机307的型号为 CWZ-75，制冷深度为-40℃，制冷的冷媒为无水乙醇；所述第一热力交换器322为不锈钢材质的蛇形管交换器，第二热力交换器321 为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述冷凝罐302和提纯罐303 材质均为不锈钢，罐体壁厚8mm，工作压力为5.0MPa，容积为50L；所述第二压力传感器310测量范围为0MPa～6.0MPa，精度为±0.01MPa；所述第二安全阀313整定值为6.0MPa；所述第二温度传感器319测量范围为-100～50℃，精度为±0.5℃；所述第五压力传感器308测量范围为0MPa～6.0MPa，精度为±0.01MPa；所述第一温度传感器309测量范围为-100～50℃，精度为±0.5℃。

本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置，所述气体分离装置4包括第二缓冲罐401、通过管路设置在第二缓冲罐401一侧下部的第二压缩机402和通过管路设置在第二缓冲罐401另一侧上部的膜分离罐403；在第二压缩机402和第二缓冲罐401之间安装第四球阀404；在第二压缩机402另一侧通过管路安装第十自封接头405；在第二缓冲罐401一侧上部通过管路设置第七自封接头406和第二单向阀407，所述第七自封接头406与第二单向阀407的输入端相连，所述第二缓冲罐401与第二单向阀407 的输出端相连，所述第七自封接头406和第五自封接头314连接，所述第十自封接头405和第六自封接头315连接；在膜分离罐403 和第二缓冲罐401之间安装减压阀408，在膜分离罐403外侧设置第八自封接头409，在所述第二缓冲罐401另一侧下部和底部分别通过管路设置的第四单向阀410、第九自封接头411和第六球阀412、第十一自封接头413，第八自封接头409和第九自封接头411分别与氮气回收装置5连接；所述第九自封接头411与第四单向阀410的输入端相连，所述第二缓冲罐401与第四单向阀 410的输出端相连；所述第十一自封接头413与SF₆气体分析仪6 另一侧接口连接；在第二缓冲罐401顶部设置第三压力传感器414 和第三压力表415，在第二缓冲罐401和第三压力表415之间设置第三旋拧阀416和第三安全阀417；所述第二缓冲罐401材质为不锈钢，罐体壁厚8mm，工作压力为5.0MPa，容积为50L；所述第三压力传感器414测量范围为0MPa～6.0MPa，精度为± 0.01MPa；所述第三安全阀417整定值为6.0MPa；所述第二压缩机402为无油压缩机，入口进气压力0.05MPa～1MPa，出口气体压力大于5MPa；所述膜分离罐403材质为不锈钢外壳，罐体壁厚 6mm，工作压力为2.0MPa，容积为50L，内填装中空纤维气体分离膜。

本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置，所述氮气回收装置5包括通过管路相连接的N₂储气瓶501、第三压缩机502和氮气罐503；在第三压缩机502外侧通过管路设置第十二自封接头506和第五电磁阀504，所述N₂储气瓶501并连设置在第十二自封接头506和第五电磁阀504之间的管路上，在所述N₂储气瓶 501上部安装第五球阀505；所述第十二自封接头506和第九自封接头411连接，在所述氮气罐503另一侧上部和下部分别通过管路设置第六电磁阀507、第十三自封接头508和第七球阀509、第十四自封接头510，所述第十三自封接头508与第八自封接头409 连接，所述第十四自封接头510与SF₆气体检测仪7连接；在氮气罐503顶部设置第四压力传感器511和第四压力表512，在氮气罐503和第四压力表512之间设置第四旋拧阀513和第四安全阀514。

所述氮气罐503材质为不锈钢，罐体壁厚8mm，工作压力为 5.0MPa，容积为50L；所述第四压力传感器511测量范围为0MPa～ 6.0MPa，精度为±0.01MPa；所述第四安全阀514整定值为 6.0MPa；所述第三压缩机502为无油压缩机，入口进气压力 0.05MPa～2MPa，出口气体压力大于12.5MPa。

本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置在SF₆气体冷凝提纯、SF₆和N₂混合气体分离过程中设置了反向回路，将第二缓冲罐中的SF₆和N₂混合气体反向压缩至冷凝罐，重新进行冷凝提纯，最大限度实现了SF₆气体回收；本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置在SF₆和N₂混合气体分离、N₂提纯罐装过程中设置了反向回路，将氮气罐内气体的SF₆气体含量大于100μL/L时的SF₆和N₂混合气体压缩至第二缓冲罐，重新进行气体分离，最大限度减少了SF₆混入N₂中并最终排放到大气中，降低了SF₆温室气体排放量。

本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理方法，采用如下步骤：

步骤(一)、将SF₆和N₂混合气体回收净化：

工作前确保各类阀都在关闭状态，将逆止阀1与需回收处理的SF₆和N₂混合气体容器相连，打开第一球阀202和第一旋拧阀 212，SF₆和N₂混合气体依次经过干燥罐203、过滤罐204和第一缓冲罐205进行净化，通过第一压力传感器209监测第一缓冲罐 205内SF₆和N₂混合气体的压力；打开第二球阀211，打开SF₆气体分析仪6，测得SF₆气体纯度、微水和分解物，净化后的SF₆和 N₂混合气体水分含量应小于150μL/L，二氧化硫含量应小于 1μL/L，硫化氢含量应小于1μL/L，上述三项指标达不到标准时应更换干燥罐203内填充的分子筛；

步骤(二)、SF₆气体冷凝提纯：

打开第二旋拧阀(312)并开启制冷机307，打开第一电磁阀 206，启动第一压缩机301，打开第一单向阀306，SF₆和N₂混合气体进入冷凝罐302内，经过加压和降温后SF₆和N₂混合气体中的大部的SF₆气体冷凝变为液态，液态的SF₆气体通过管路进入提纯罐303，利用称重器320测得提纯罐303的质量比工作开始前增加大于100千克，第五压力传感器308测得提纯罐303内的压力大于5MPa时，关闭第一压缩机301和第一单向阀306，打开第三球阀318，将液态六氟化硫罐装至SF₆储气瓶304中；利用称重器320测得提纯罐303的质量比工作开始前增加小于30千克，第五压力传感器308测得提纯罐303的压力小于2MPa时，关闭第三球阀318，打开第一电磁阀206、第一压缩机301和第一单向阀 306，则SF₆气体冷凝提纯继续进行；

步骤(三)、SF₆和N₂混合气体分离：

第二压力传感器310测得冷凝罐302的压力大于3MPa时，打开第四电磁阀316、第二单向阀407、第三旋拧阀416、第四旋拧阀513、减压阀408和第六电磁阀507，含有小部分SF₆气体的SF₆和N₂混合气体进入第二缓冲罐401，SF₆和N₂混合气体经过减压阀 408减压后进入膜分离罐403，利用膜分离罐403内填装的中空纤维气体分离膜将SF₆气体和N₂气体分离，N₂气体通过中空纤维气体分离膜后由膜分离罐403进入氮气罐(503)中；第三压力传感器414测得第二缓冲罐401中压力大于4MPa时，打开第六球阀 412，利用SF₆气体分析仪6测得SF₆气体纯度大于40％时，打开第四球阀404、第三单向阀317和启动第二压缩机402，将第二缓冲罐401内的SF₆和N₂混合气体反向压缩至冷凝罐302中，再重复步骤(二)；

第三压力传感器414测得第二缓冲罐401中压力大于5MPa 时，打开第四球阀404、第三单向阀317和启动第二压缩机402，将第二缓冲罐401内的SF₆和N₂混合气体反向压缩至冷凝罐302 中，再重复步骤(二)；

第三压力传感器414测得第二缓冲罐401中压力小于2MPa 时，关闭第四球阀404、关闭第三单向阀317和关闭第二压缩机 402，避免第二缓冲罐401内气压低；以免影响中空纤维气体分离膜的正常工作；

步骤(四)、N₂气体提纯并罐装：

第四压力传感器511检测氮气罐503内压力大于5MPa时,打开第七球阀509，利用SF₆气体检测仪7测量氮气罐503内气体的 SF₆气体体积浓度；氮气罐503内SF₆气体含量不大于100μL/L时，打开第五电磁阀504、第五球阀505和第三压缩机502，将氮气罐 503内N₂气体压缩至N₂储气瓶501内；氮气罐503内气体的SF₆气体含量大于100μL/L时，打开第五电磁阀504、第四单向阀410 和第三压缩机502，将氮气罐503内的SF₆和N₂混合气体压缩至第二缓冲罐401内，重复步骤(三)；

第四压力传感器511检测氮气罐503内压力小于2MPa时,关闭第七球阀509、第五电磁阀(504)和第三压缩机502，避免氮气罐503内气压低。以免影响膜分离罐403内填装的中空纤维气体分离膜的正常工作。

本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理方法有效利用SF₆气体可压缩液化、易冷却液化，N₂无法压缩液化、不易冷却液化的特点，采取压缩冷凝分离和高分子膜分离技术，提高了回收处理速度，实现了SF₆和N₂混合气体快速回收处理；本发明SF₆和N₂混合气体快速回收处理方法中SF₆和N₂混合气体回收处理前进行了干燥过滤净化，SF₆气体采用液化后直接罐装，N₂气体压缩罐装， SF₆和N₂纯度较高。回收处理后的SF₆气体满足GB/T 12022《工业六氟化硫》新气标准要求，回收处理后的N₂纯度≥99.9％，该两种气体指标满足电气设备混合绝缘气体罐充要求，实现了SF₆和N₂混合绝缘气体循环再利用。

Claims (3)

1.一种SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置，其特征在于其包括通过管路依次连接的逆止阀(1)、干燥过滤装置(2)、SF₆回收装置(3)、气体分离装置(4)和氮气回收装置(5)；在干燥过滤装置(2)和气体分离装置(4)上通过管路安装SF₆气体分析仪(6)，在氮气回收装置(5)上通过管路安装SF₆气体检测仪(7)；

所述干燥过滤装置(2)包括通过管路依次连接的第一自封接头(201)、第一球阀(202)、干燥罐(203)、过滤罐(204)和第一缓冲罐(205)；第一自封接头(201)和第一球阀(202)之间安装第五压力表(214)，在所述第一缓冲罐(205)侧部分别通过管路设置第二自封接头(207)和第三自封接头(208)，在第一缓冲罐(205)和第二自封接头(207)之间安装第一电磁阀(206)，在第一缓冲罐(205)和第三自封接头(208)之间安装第二球阀(211)，第二自封接头(207)与SF₆回收装置(3)连接，第三自封接头(208)与SF₆气体分析仪(6)一侧接口连接；

在所述第一缓冲罐(205)上部分别通过管路设置第一压力传感器(209)和第一压力表(210)；在第一缓冲罐(205)和第一压力表(210)之间设置第一旋拧阀(212)和第一安全阀(213)；

在所述干燥罐(203)内填装型号为5A的分子筛；在所述过滤罐(204)内填装HEPA过滤网芯，过滤精度小于0.5μm；

所述SF₆回收装置(3)包括通过管路依次连接的第一压缩机(301)、冷凝罐(302)、提纯罐(303)和SF₆储气瓶(304)；所述冷凝罐(302)设置在提纯罐(303)上方，冷凝罐(302)的底部与提纯罐(303)顶部相连，在冷凝罐(302)和提纯罐(303)之间安装制冷机(307)；在所述冷凝罐(302)侧部内设置与制冷机(307)连接的第一热力交换器(322)，提纯罐(303)顶部内设置与制冷机(307)连接的第二热力交换器(321)；

所述第一压缩机(301)一侧通过管路设置第四自封接头(305)，第四自封接头(305)与第二自封接头(207)连接；所述第一压缩机(301)另一侧和冷凝罐(302)之间设置第一单向阀(306)；

在提纯罐(303)上设置第五压力传感器(308)和第一温度传感器(309)；

在冷凝罐(302)顶部设置第二压力传感器(310)和第二压力表(311)，在冷凝罐(302)和第二压力表(311)之间设置第二旋拧阀(312)和第二安全阀(313)；

在所述冷凝罐(302)另一侧分别通过管路设置第五自封接头(314)、第六自封接头(315)和第二温度传感器(319)，第五自封接头(314)和第六自封接头(315)分别与气体分离装置(4)连接，在冷凝罐(302)和第五自封接头(314)之间安装第四电磁阀(316)，在冷凝罐(302)和第六自封接头(315)之间安装第三单向阀(317)；

在SF₆储气瓶(304)和提纯罐(303)之间安装第三球阀(318)；在提纯罐(303)底部设置称重器(320)；

制冷机(307)的型号为CWZ-75，制冷深度为-40℃；

所述第一压缩机(301)为无油压缩机；

所述气体分离装置(4)包括第二缓冲罐(401)、通过管路设置在第二缓冲罐(401)一侧下部的第二压缩机(402)和通过管路设置在第二缓冲罐(401)另一侧上部的膜分离罐(403)；

在第二压缩机(402)和第二缓冲罐(401)之间安装第四球阀(404)；

在第二压缩机(402)另一侧通过管路安装第十自封接头(405)；

在第二缓冲罐(401)一侧上部通过管路设置第七自封接头(406)和第二单向阀(407)，所述第七自封接头(406)和第五自封接头(314)连接，所述第十自封接头(405)和第六自封接头(315)连接；

在膜分离罐(403)和第二缓冲罐(401)之间安装减压阀(408)，在膜分离罐(403)外侧设置第八自封接头(409)，在所述第二缓冲罐(401)另一侧下部和底部分别通过管路设置的第四单向阀(410)、第九自封接头(411)和第六球阀(412)、第十一自封接头(413)，第八自封接头(409)和第九自封接头(411)分别与氮气回收装置(5)连接，所述第十一自封接头(413)与SF₆气体分析仪(6)另一侧接口连接；

在第二缓冲罐(401)顶部设置第三压力传感器(414)和第三压力表(415)，在第二缓冲罐(401)和第三压力表(415)之间设置第三旋拧阀(416)和第三安全阀(417)；

所述第二压缩机(402)为无油压缩机；所述膜分离罐(403)内填装中空纤维气体分离膜；

所述氮气回收装置(5)包括通过管路相连接的N₂储气瓶(501)、第三压缩机(502)和氮气罐(503)；

在第三压缩机(502)外侧通过管路设置第十二自封接头(506)和第五电磁阀(504)，所述N₂储气瓶(501)并连设置在第十二自封接头(506)和第五电磁阀(504)之间的管路上，在所述N₂储气瓶(501)上部安装第五球阀(505)；所述第十二自封接头(506)和第九自封接头(411)连接，

在所述氮气罐(503)另一侧上部和下部分别通过管路设置第六电磁阀(507)、第十三自封接头(508)和第七球阀(509)、第十四自封接头(510)，

所述第十三自封接头(508)与第八自封接头(409)连接，所述第十四自封接头(510)与SF₆气体检测仪(7)连接；

在氮气罐(503)顶部设置第四压力传感器(511)和第四压力表(512)，在氮气罐(503)和第四压力表(512)之间设置第四旋拧阀(513)和第四安全阀(514)；

第三压缩机(502)为无油压缩机，入口进气压力0.05MPa～2MPa，出口气体压力大于12.5MPa。

2.根据权利要求1所述的一种SF₆和N₂混合气体快速回收处理装置，其特征在于所述SF₆气体分析仪(6)的型号为RA912F(Ⅱ)，SF₆气体检测仪(7)的型号为PGD1-A-SF₆。

3.一种SF₆和N₂混合气体快速回收处理方法，其特征在于采用如下步骤：

步骤(一)、将SF₆和N₂混合气体回收净化：

工作前确保各类阀都在关闭状态，将逆止阀(1)与需回收处理的SF₆和N₂混合气体容器相连，打开第一球阀(202)和第一旋拧阀(212)，SF₆和N₂混合气体依次经过干燥罐(203)、过滤罐(204)和第一缓冲罐(205)进行净化，通过第一压力传感器(209)监测第一缓冲罐(205)内SF₆和N₂混合气体的压力；

打开第二球阀(211)，打开SF₆气体分析仪(6)，测得SF₆气体纯度、微水和分解物，净化后的SF₆和N₂混合气体水分含量应小于150μL/L，二氧化硫应小于1μL/L，硫化氢含量应小于1μL/L，上述三项指标达不到要求时应更换干燥罐(203)内填充的分子筛；

步骤(二)、SF₆气体冷凝提纯：

打开第二旋拧阀(312)并开启制冷机(307)，打开第一电磁阀(206)，启动第一压缩机(301)，打开第一单向阀(306)，SF₆和N₂混合气体进入冷凝罐(302)内，经过加压和降温后SF₆和N₂混合气体中的大部的SF₆气体冷凝变为液态，液态的SF₆气体通过管路进入提纯罐(303)，利用称重器(320)测得提纯罐(303)的质量比工作开始前增加大于100千克，第五压力传感器(308)测得提纯罐(303)内的压力大于5MPa时，关闭第一压缩机(301)和第一单向阀(306)，打开第三球阀(318)，将液态六氟化硫罐装至SF₆储气瓶(304)中；利用称重器(320)测得提纯罐(303)的质量比工作开始前增加小于30千克，第五压力传感器(308)测得提纯罐(303)的压力小于2MPa时，关闭第三球阀(318)，打开第一电磁阀(206)、第一压缩机(301)和第一单向阀(306)，则SF₆气体冷凝提纯继续进行；

步骤(三)、SF₆和N₂混合气体分离：

第二压力传感器(310)测得冷凝罐(302)的压力大于3MPa时，打开第四电磁阀(316)、第二单向阀(407)、第三旋拧阀(416)、第四旋拧阀(513)、减压阀(408)和第六电磁阀(507)，含有小部分SF₆气体的SF₆和N₂混合气体进入第二缓冲罐(401)，SF₆和N₂混合气体经过减压阀(408)减压后进入膜分离罐(403)，利用膜分离罐(403)内填装的中空纤维气体分离膜将SF₆气体和N₂气体分离，N₂气体通过中空纤维气体分离膜后由膜分离罐(403)进入氮气罐(503)中；

第三压力传感器(414)测得第二缓冲罐(401)中压力大于4MPa时，打开第六球阀(412)，利用SF₆气体分析仪(6)测得SF₆气体纯度大于40％时，打开第四球阀(404)、第三单向阀(317)和启动第二压缩机(402)，将第二缓冲罐(401)内的SF₆和N₂混合气体反向压缩至冷凝罐(302)中，再重复步骤(二)；

第三压力传感器(414)测得第二缓冲罐(401)中压力大于5MPa时，打开第四球阀(404)、第三单向阀(317)和启动第二压缩机(402)，将第二缓冲罐(401)内的SF₆和N₂混合气体反向压缩至冷凝罐(302)中，再重复步骤(二)；

第三压力传感器(414)测得第二缓冲罐(401)中压力小于2MPa时，关闭第四球阀(404)、关闭第三单向阀(317)和关闭第二压缩机(402)，避免第二缓冲罐(401)内气压低；

步骤(四)、N₂气体提纯并罐装：

第四压力传感器(511)检测氮气罐(503)内压力大于5MPa时,打开第七球阀(509)，利用SF₆气体检测仪(7)测量氮气罐(503)内气体的SF₆气体体积浓度；氮气罐(503)内SF₆气体含量不大于100μL/L时，打开第五电磁阀(504)、第五球阀(505)和第三压缩机(502)，将氮气罐(503)内N₂气体压缩至N₂储气瓶(501)内；氮气罐(503)内气体的SF₆气体含量大于100μL/L时，打开第五电磁阀(504)、第四单向阀(410)和第三压缩机(502)，将氮气罐(503)内的SF₆和N₂混合气体压缩至第二缓冲罐(401)内，重复步骤(三)；

第四压力传感器(511)检测氮气罐(503)内压力小于2MPa时,关闭第七球阀(509)、第五电磁阀(504)和第三压缩机(502)，避免氮气罐(503)内气压低。

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