CN116571056A - 一种gis设备六氟化硫气体回收净化装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置及其方法，属于气体回收领域，本装置包括进气管路、第一阀门、第二阀门、变压吸附器、第三阀门、过滤器、检测器、第四阀门和出气管路；进气管路与第二阀门连接，第二阀门的出气口分别与多个变压吸附器连接，多个变压吸附器并联设置，变压吸附器的出口与第三阀门连接，第三阀门的出气口与过滤器连接，过滤器的出气口与检测器连接，检测器的出气口与第四阀门连接。本方法通过变压吸附原理加压吸附原料气中的六氟化硫中的杂质组分，实现六氟化硫气体的回收净化，并且通过降低吸附床的压力将被吸附的杂质组分进行脱附解吸，使吸附剂得到再生。

Description

一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置及其方法

技术领域

本发明属于气体回收领域，尤其涉及一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置及其方法。

背景技术

电力系统广泛使用六氟化硫气体(SF6)作为电气设备中的绝缘灭弧介质。但因其温室效应是二氧化碳的很多倍，所以是六氟化硫气体(SF6)是禁排的气体。六氟化硫气体在电器设备中使用时，由于高能因子的作用，会分解产生有毒甚至剧毒的强腐蚀有害杂质。在一定条件下,可能导致电气性能恶化，甚至造成严重设备事故，分解出来的低氟化物对人有害，甚至危及生命。目前电力系统六氟化硫气体年使用量达到非常大，而且每年还在以一定的速度增加。电力行业现有在役设备中的存量气体不少，可循环再利用量不多，折算成二氧化碳的量很多。

因此，对六氟化硫电器设备中的六氟化硫气体进行回收净化和吸附剂的再生，达到国标规定的六氟化硫气体品质要求后重新回充到气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）中，是非常必要的。

六氟化硫气体回收处理及再利用系统是为了实现六氟化硫设备回收后的气体不随意排放且统一处理再利用的重要手段。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置及其方法，本发明要解决的技术问题是如何实现GIS设备中六氟化硫气体的回收净化和装置中吸附剂的再生。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，包括进气管路、第一阀门、第二阀门、变压吸附器、第三阀门、过滤器、检测器、第四阀门和出气管路；

进气管路与第一阀门的进气口连接，第一阀门的出气口与第二阀门连接，第二阀门的出气口分别与多个变压吸附器连接，多个变压吸附器并联设置，多个变压吸附器的出口分别与第三阀门连接，第三阀门的出气口与过滤器连接，过滤器的出气口与检测器连接，检测器的出气口与第四阀门连接，第四阀门的出气口分别与出气管路和第一阀门连接；

检测器包括加热控制单元、气体流量控制模块、检测气室、计算机以及显示器及报警系统，加热控制单元、气体流量控制模块和检测气室依次通过的导气管连接，计算机与检测气室电连接，计算机与显示器及报警系统电连接。

进一步的，进气管路与第一阀门之间连接有第一气体流量控制装置。

进一步的，包括第一变压吸附器、第二变压吸附器和第三变压吸附器，第一变压吸附器、第二变压吸附器和第三变压吸附器并联设置。

进一步的，变压吸附器包括空气压缩机和吸附塔，空气压缩机的进气口与第二阀门连接，空气压缩机的出气口与吸附塔进气口连接，吸附塔的出气口与第三阀门连接。

进一步的，吸附塔内部填充有吸附剂。

进一步的，过滤器内设多组滤网。

进一步的，检测气室包括保温绝热层，保温绝热层内部设置有保温控制单元，保温绝热层内部设置能够容纳气体的腔体，温度传感器设置在腔体内部，温度传感器与保温控制单元电连接，热导传感器设置在所述腔体的内部，热导传感器与计算机电连接。

进一步的，出气管路与第四阀门之间连接有第二气体流量控制装置。

进一步的，第二气体流量控制装置包括读取气体流量和总进样量的仪表。

本发明提供了一种GIS设备六氟化硫气体回收净化方法，利用上述GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，包括以下步骤：

步骤S1：将含有杂质的六氟化硫原料气通过进气管路、第一阀门和第二阀门进入变压吸附器；

步骤S2：经过变压吸附器吸附后的气体通过第三阀门后进入过滤器；

步骤S3：气体除去吸附剂颗粒后，进入检测器中进行检测；

步骤S4:检测完毕的气体通过第四阀门后，进入出气管路或者第一阀门；

步骤S5：改变变压吸附器的压力，对杂质组分进行脱附解吸，实现吸附剂的再生。

进一步的，所述步骤S3中，检测器对净化后的气体进行加热，检测器内的温度传感器对气体温度进行测量，当气体温度达到设定温度后，检测器控制导气管内气体的流速，将气体通入检测器的检测气室，利用热导率测量六氟化硫气体纯度。

进一步的，所述步骤S4中，若气体符合净化结果，则气体通过第四阀门流入出气管路，进行回收使用；若气体不符合净化结果，则气体通过第四阀门流入第一阀门，进行二次吸附和过滤，若二次仍不满足要求，检测器进行报警，提示更换吸附剂。

本发明一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置通过变压吸附原理加压吸附原料气中的六氟化硫分解产物等杂质气体组分，实现气体混合物的杂质气体分离，随后通过降低吸附床的压力将被吸附的六氟化硫分解产物等杂质组分进行脱附解吸，使吸附剂得到再生。

本发明一种GIS设备六氟化硫气体回收净化方法通过变压吸附原理实现六氟化硫气体的净化，通过改变吸附床的压力实现吸附剂的再生。

本发明为经济适用的解决目前GIS设备中六氟化硫气体分解导致纯度下降，进而引起的电力设备与环境安全问题提供依据；本装置能够实现车载，便于移动，无需建设厂房，可以节约大量用地资金；本装置自动控制循环处理，回收时间短、回收利用率高、操作便利且安全可靠。本装置还包括性能测试检测系统，功能完善和自动化程度高，回收量和回收率计算准确。

附图说明

图1是本发明一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置的结构示意图。

图2是本发明一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置的检测器结构示意图。

图3是本发明一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置的检测气室结构示意图。

其中，1、进气管路；2、第一气体流量控制装置；3、第一阀门；4、第二阀门；5、第一变压吸附器；6、第二变压吸附器； 7、第三变压吸附器；8、第三阀门； 9、过滤器；10、检测器；11、第四阀门；12、第二气体流量控制装置；13、出气管路；101、加热控制单元；102、气体流量控制模块；103、检测气室；104、计算机；105、显示器及报警系统；1031、保温绝热层；1032、保温控制单元；1033、温度传感器；1034、热导传感器。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置及其方法的具体含义。

实施例1：

如图1所示，本发明的第一实施例提供了一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，包括进气管路1、第一阀门3、第二阀门4、变压吸附器、第三阀门8、过滤器9、检测器10、第四阀门11和出气管路13；

进气管路1与第一阀门3的进气口连接，第一阀门3的出气口与第二阀门4连接，第二阀门4的出气口分别与多个变压吸附器连接，多个变压吸附器并联设置，多个变压吸附器的出口分别与第三阀门8连接，第三阀门8的出气口与过滤器9连接，过滤器9的出气口与检测器10连接，检测器10的出气口与第四阀门11连接，第四阀门11的出气口分别与第一阀门3和出气管路13连接。

实施例2：

如图1所示，本发明的第二实施例提供了一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，包括进气管路1、第一阀门3、第二阀门4、变压吸附器、第三阀门8、过滤器9、检测器10、第四阀门11和出气管路13；

进气管路1与第一阀门3的进气口连接，第一阀门3的出气口与第二阀门4连接，第二阀门4的出气口分别与多个变压吸附器连接，多个变压吸附器并联设置，多个变压吸附器的出口分别与第三阀门8连接，第三阀门8的出气口与过滤器9连接，过滤器9的出气口与检测器10连接，检测器10的出气口与第四阀门11连接，第四阀门11的出气口分别与第一阀门3和出气管路13连接。

本实施例与第一实施例不同之处在于：

进气管路1与第一阀门3之间连接有第一气体流量控制装置2，第一气体流量控制装置2包括读取气体流量和总进样量的仪表，用于回收率的计算，在GIS设备上接入第一气体流量控制装置2；需要进气时用取气管将GIS设备出气口与回收净化装置的进气口相连。

变压吸附器具备抽真空吸附和降压解吸功能，包括第一变压吸附器5、第二变压吸附器6和第三变压吸附器7，第一变压吸附器5、第二变压吸附器6和第三变压吸附器7并联设置。

变压吸附器采用变压吸附原理，填料为六氟化硫气体吸附剂，利用吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同的气体(吸附质)在吸附剂上的吸附量有差异和一种特定的气体在吸附剂上的吸附量随压力的变化而变化的特性，实现气体混合物的杂质气体的分离和吸附剂的再生。变压吸附技术就是根据变压吸附的原理，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附原料气中的六氟化硫分解产物等杂质气体组分，实现气体混合物的杂质气体分离，随后通过降低吸附床的压力将被吸附的六氟化硫分解产物等杂质组分进行脱附解吸，使吸附剂得到再生。

变压吸附器包括空气压缩机和吸附塔，空气压缩机与吸附塔通过导气管直接相连，空气压缩机在前。空气压缩机用于调节吸附塔中的压力。吸附原理：采用加压吸附和降压脱附的工作模式，利用吸附剂在不同压力下对目标分子吸附容量的差异，通过压力的周期性变化实现六氟化硫气体杂质的吸附分离、净化。吸附时将吸附塔压力升高，再生脱附时将吸附塔降压。

吸附塔层采用轴向单床结构，内部填充六氟化硫气体吸附剂。

每个变压吸附器在实际过程中经过吸附和再生阶段。对每个变压吸附器而言，吸附过程是间歇的，因此采用多个变压吸附器并联循环操作，达到连续制取六氟化硫清洁气体的目的，提高气体净化回收效率。每个变压吸附器都与进气管路1和过滤器9和检测器10相连，在变压吸附器循环操作中实现通路的自动开合，各变压吸附器吸附过程结束后进行检测分析是否需要二次过滤或报警更换吸附剂。

过滤器9内设多组滤网，过滤气体中存在的吸附剂等颗粒杂质。

检测器10：气体通过过滤器9中进入检测器10，进行分析，出示结果。若气体符合净化结果，则气体通过第四阀门11流入出气管路13；若气体不符合净化结果，则气体通过第四阀门11流入第一阀门3，进行二次吸附和过滤，若二次仍不满足要求，检测器10进行报警，提示更换吸附剂。

如图2和图3所示，检测器10包括加热控制单元101、气体流量控制模块102、检测气室103、计算机104以及显示器及报警系统105，加热控制单元101、气体流量控制模块102和检测气室103依次通过的导气管连接，计算机104与检测气室103电连接，计算机104与显示器及报警系统105电连接。

检测气室103包括保温绝热层1031，保温绝热层1031内部设置有保温控制单元1032，保温绝热层1031内部设置能够容纳气体的腔体，温度传感器1033设置在腔体内部，温度传感器1033与保温控制单元1032电连接，热导传感器1034设置在所述腔体的内部，热导传感器1034与计算机104电连接。

检测器10前置加热控制单元101（陶瓷加热片），当气体温度达到60度，通过气体流量控制模块102控制导气管内气体的流速，将气体通入含热导传感器1034（检测数值）的检测气室103，利用热导率测量六氟化硫气体纯度。检测气室103配保温控制单元1032（加热丝）、保温绝热层1031（聚氨酯泡沫）和温度传感器1033（用于判断温度是否达到60度，并判断是否启用保温控制单元1032）。检测器10配有计算机104和显示器及报警系统105，通过内置算法计算气体纯度，并在显示器上显示，若纯度不达标则启动仪器报警程序，提示更换变压吸附器的吸附剂。

出气管路13与第四阀门11之间连接有第二气体流量控制装置12，第二气体流量控制装置12包括读取气体流量和总进样量的仪表，用于回收率的计算。

本实施例一种气体回收装置的工作过程如下：

本装置取气进行净化时，将GIS设备与取气管的一端连接，然后取气管的另一端与进气管路1连接；

能够直接从GIS设备取气的取气管是可拆卸的软管，需要回收净化的时候，与GIS设备连接，不需要的时候可以拆除。取气管一端与GIS设备相连，另一端与本装置的进气管路或出气管路相连。

将含有杂质的六氟化硫原料气通过进气管路1、第一气体流量控制装置2、第一阀门3和第二阀门4进入变压吸附器，变压吸附器加压吸附原料气中的六氟化硫分解产物等杂质气体组分，实现气体混合物的杂质气体分离，随后通过降低吸附床的压力将被吸附的六氟化硫分解产物等杂质组分进行脱附解吸，使吸附剂得到再生；

经过变压吸附器吸附后的气体通过第三阀门8后进入过滤器9，除去吸附剂颗粒后，进入检测器10中进行检测，若气体符合净化结果，则气体通过第四阀门11流入出气管路13，进行回收使用；若气体不符合净化结果，则气体通过第四阀门11流入第一阀门3，进行二次吸附和过滤，若二次仍不满足要求，检测器10进行报警，提示更换吸附剂。

本装置将气体回充到GIS设备时，出气管路与取气管的一端连接，取气管的另一端与GIS设备连接，气体通过出气管路13进入GIS设备回收利用。

实施例3：

如图1所示，本发明提供了一种GIS设备六氟化硫气体回收净化方法，利用上述GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，包括以下步骤：

步骤S1：将含有杂质的六氟化硫原料气通过进气管路1、第一气体流量控制装置2、第一阀门3和第二阀门4进入变压吸附器；

步骤S2：经过变压吸附器吸附后的气体通过第三阀门8后进入过滤器9；

步骤S3：气体除去吸附剂颗粒后，进入检测器10中进行检测；

步骤S4:检测完毕的气体通过第四阀门11后，进入出气管路13或者第一阀门3；

步骤S5：改变变压吸附器的压力，对杂质组分进行脱附解吸，实现吸附剂的再生。

所述步骤S3中，检测器10对净化后的气体进行加热，检测器10内的温度传感器1033对气体温度进行测量，当气体温度达到60度，检测器10控制导气管内气体的流速，将气体通入检测器10的检测气室103，利用热导率测量六氟化硫气体纯度。

所述步骤S4中，若气体符合净化结果，则气体通过第四阀门11流入出气管路13，进行回收使用；若气体不符合净化结果，则气体通过第四阀门11流入第一阀门3，进行二次吸附和过滤，若二次仍不满足要求，检测器10进行报警，提示更换吸附剂。

本发明一种GIS设备六氟化硫气体回收净化方法通过变压吸附原理实现六氟化硫气体的净化，通过改变吸附床的压力实现吸附剂的再生。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，其特征在于，包括进气管路、第一阀门、第二阀门、变压吸附器、第三阀门、过滤器、检测器、第四阀门和出气管路；进气管路与第一阀门的进气口连接，第一阀门的出气口与第二阀门连接，第二阀门的出气口分别与多个变压吸附器连接，多个变压吸附器并联设置，多个变压吸附器的出口分别与第三阀门连接，第三阀门的出气口与过滤器连接，过滤器的出气口与检测器连接，检测器的出气口与第四阀门连接，第四阀门的出气口分别与出气管路和第一阀门连接；

检测器包括加热控制单元、气体流量控制模块、检测气室、计算机以及显示器及报警系统，加热控制单元、气体流量控制模块和检测气室依次通过的导气管连接，计算机与检测气室电连接，计算机与显示器及报警系统电连接。

2.根据权利要求1所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，其特征在于，进气管路与第一阀门之间连接有第一气体流量控制装置。

3.根据权利要求1所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，其特征在于，包括第一变压吸附器、第二变压吸附器和第三变压吸附器，第一变压吸附器、第二变压吸附器和第三变压吸附器并联设置。

4.根据权利要求1所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，其特征在于，变压吸附器包括空气压缩机和吸附塔，空气压缩机的进气口与第二阀门连接，空气压缩机的出气口与吸附塔进气口连接，吸附塔的出气口与第三阀门连接。

5.根据权利要求4所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，其特征在于，吸附塔内部填充有吸附剂。

6.根据权利要求1所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，其特征在于，过滤器内设多组滤网。

7.根据权利要求1所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，其特征在于，检测气室包括保温绝热层，保温绝热层内部设置有保温控制单元，保温绝热层内部设置能够容纳气体的腔体，温度传感器设置在腔体内部，温度传感器与保温控制单元电连接，热导传感器设置在所述腔体的内部，热导传感器与计算机电连接。

8.根据权利要求1所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，其特征在于，出气管路与第四阀门之间连接有第二气体流量控制装置。

9.根据权利要求1所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，其特征在于，第二气体流量控制装置包括读取气体流量和总进样量的仪表。

10.一种GIS设备六氟化硫气体回收净化方法，其特征在于，利用权利要求1-9任一项所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化装置，包括以下步骤：

步骤S1：将含有杂质的六氟化硫原料气通过进气管路、第一阀门和第二阀门进入变压吸附器；

步骤S2：经过变压吸附器吸附后的气体通过第三阀门后进入过滤器；

步骤S3：气体除去吸附剂颗粒后，进入检测器中进行检测；

步骤S4:检测完毕的气体通过第四阀门后，进入出气管路或者第一阀门；

步骤S5：改变变压吸附器的压力，对杂质组分进行脱附解吸，实现吸附剂的再生。

11.根据权利要求10所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化方法，其特征在于，所述步骤S3中，检测器对净化后的气体进行加热，检测器内的温度传感器对气体温度进行测量，当气体温度达到设定温度后，检测器控制导气管内气体的流速，将气体通入检测器的检测气室，利用热导率测量六氟化硫气体纯度。

12.根据权利要求10所述的GIS设备六氟化硫气体回收净化方法，其特征在于，所述步骤S4中，若气体符合净化结果，则气体通过第四阀门流入出气管路，进行回收使用；若气体不符合净化结果，则气体通过第四阀门流入第一阀门，进行二次吸附和过滤，若二次仍不满足要求，检测器进行报警，提示更换吸附剂。