移動式六氟化硫和四氟化碳混合氣體快速回收裝置的製作方法

2023-05-25 04:41:36 2

本實用新型屬於低溫地區混合絕緣氣體高壓開關設備檢修技術領域，具體涉及一種移動式六氟化硫和四氟化碳混合氣體快速回收裝置。

背景技術：

六氟化硫（SF6）氣體是一種化學性能十分穩定的氣體，作為一種優良的絕緣和滅弧介質，被廣泛地應用於各種電氣設備中。為保證SF6電氣設備的正常運行，設備內密封的SF6氣體需要保持一定的壓力，而SF6氣體的運行特性受環境溫度變化的影響明顯。在我國北方及一些高原地區，冬季會經常出現－40℃以下的極端低溫，在低溫條件下SF6電氣設備內的SF6氣體密度將逐漸減小，部分SF6氣體由氣態變為液態，使得SF6電氣設備內的氣體壓力降低，嚴重影響設備正常運行。

為解決SF6電氣設備中SF6氣體在低溫環境下的液化的問題，在我國北方寒冷地區多採用六氟化硫和四氟化碳（SF6/CF4）混合絕緣氣體替代純SF6氣體，SF6/CF4混合絕緣氣體可以在低溫環境下不發生液化，目前混合絕緣氣體已在我國低溫地區的電氣設備中大量使用。

在設備長期運行過程中，由於設備運行環境、設備製造質量以及原件損壞或老化等原因，混合絕緣氣體電氣開關需要停電檢修，而檢修時混合氣體的回收儲存一直是困擾檢修人員較長時間的難題。目前我國混合絕緣氣體回收方面採用的仍是通過SF6回收裝置回收儲存混合氣體（SF6/ CF4），由於混合絕緣氣體中SF6和CF4的性質，難以液化，因此需要較多的鋼瓶或大容積容器來儲存氣體。故而低溫環境下混合絕緣氣體的快速回收存儲技術成為目前電氣設備氣體回收領域亟需解決的課題。

技術實現要素：

本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種移動式六氟化硫和四氟化碳混合氣體快速回收裝置，該裝置不僅能夠回收混合氣體，而且可以對混合氣體進行分離，將濃度提高後的SF6和CF4分別通過專用壓充系統，回收至鋼瓶儲存，提高混合絕緣氣體在鋼瓶中的儲氣量，減少儲存容器。

為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案：移動式六氟化硫和四氟化碳混合氣體快速回收裝置，包括混合氣體回收系統、混合氣體分離系統、制冷機組16、六氟化硫專用壓充系統、四氟化碳專用壓充系統和抽真空系統，混合氣體回收系統的出氣口與混合氣體分離系統的進氣口連接，混合氣體分離系統的出氣口與四氟化碳專用壓充系統的進氣口連接，混合氣體分離系統的出液口與六氟化硫專用壓充系統的進液口連接，抽真空系統的抽氣口分別與混合氣體回收系統、六氟化硫專用壓充系統和四氟化碳專用壓充系統連接，制冷機組16的製冷輸出口分別與混合氣體回收系統、混合氣體分離系統和四氟化碳專用壓充系統連接。

混合氣體回收系統包括第一高壓管1，第一高壓管1的進氣口設有混合進氣自封快速接頭2，第一高壓管1上沿混合氣體氣流方向依次設有第一電磁閥V1、第一手動常開閥C1、第一分子篩3、第一分子篩4、無油壓縮機5、第一單向閥6、第一冷熱交換器7和混合出氣自封快速接頭8；第一電磁閥V1的進口和出口之間的第一高壓管1上連接有增壓高壓管9，增壓高壓管9上沿混合氣體氣流方向依次設有第二電磁閥V2、真空壓縮機10和第二單向閥11；制冷機組16的製冷輸出口與第一冷熱交換器7連接。

混合氣體分離系統包括混合分離高壓管12和氣體分離罐13，混合分離高壓管12的進氣口連接在第一冷熱交換器7和混合出氣自封快速接頭8之間的第一高壓管1上，混合分離高壓管12的出氣口與氣體分離罐13的進氣口連接，混合分離高壓管12上設有第三電磁閥V3，氣體分離罐13底部設有液位計14，氣體分離罐13頂部設有六氟化硫純度儀15；制冷機組16的製冷輸出口與氣體分離罐13連接。

四氟化碳專用壓充系統包括第二高壓管20，第二高壓管20的進氣口與氣體分離罐13頂部連接，第二高壓管20的出氣口設有四氟化碳出氣自封快速接頭21，第二高壓管20上沿進氣口到出氣口方向依次設有第四電磁閥V4、高壓壓縮機22和第二冷熱交換器23；制冷機組16的製冷輸出口與第二冷熱交換器23連接。

六氟化硫專用壓充系統包括第三高壓管17，第三高壓管17的進液口與氣體分離罐13底部連接，第三高壓管17的出氣口設有六氟化硫出氣自封快速接頭18，第三高壓管17上沿進液口到出氣口方向依次設有第五電磁閥V5、液態灌裝機19和第六電磁閥V6。

抽真空系統包括抽真空主管33，抽真空主管33的兩端分別與真空泵32和外界抽真空自封快速接頭34連接，抽真空主管33上設有第八電磁閥V8；抽真空主管33與增壓高壓管9之間通過第一抽真空管35連接，第一抽真空管35上設有第九電磁閥V9；抽真空主管33與第三高壓管17之間通過第三抽真空管37連接，第三抽真空管37上設有第十電磁閥V10；第二高壓管20與第三高壓管17之間通過第四抽真空管38連接，第四抽真空管38上設有第十一電磁閥V11。

採用上述技術方案，混合絕緣電氣設備檢修時，混合絕緣氣體六氟化硫和四氟化碳（SF6/CF4）通過專用的混合氣體回收系統回收，第一分子篩和第一分子篩乾燥過濾混合絕緣氣體中的水分和分解產物等雜質。真空壓縮機用於負壓回收，減少混合絕緣氣體殘留；真空壓縮機的進氣口設有粉塵絮狀物過濾器，粉塵絮狀物過濾器採用精密濾芯，過濾粉塵和固態顆粒，過濾精度≤1μm，可防止粉塵和固態顆粒進入真空壓縮機，延長設備使用壽命；採用分子篩吸附原理處理混合氣體中的分解產物、水分、礦物油等雜質；然後通過無油壓縮機，將乾燥過濾後的氣體回收至混合氣體分離系統中。

回收後的SF6/CF4混合氣體中不僅有SF6氣體及混合氣體分解產物，還有大量的CF4，混合絕緣氣體中的分解物、水分以及粉塵等雜質通過混合氣體回收系統過濾除去，剩下的氣體為SF6 和CF4混合氣體（SF6與CF4氣體等質量混合），由於CF4不易液化（CF4的臨界壓力為3739kPa，臨界溫度為-45.6℃；SF6的臨界溫度為45.55℃，臨界溫度為3759kPa），因此在混合氣體分離系統中可通過低溫精餾方法將SF6液化，與CF4進行分離。

氣體分離罐中安裝有液位計，可以準確清晰測量SF6氣體在氣體分離罐中的液位，根據液位判斷是否啟動六氟化硫專用壓充系統，將液態SF6灌裝至儲罐中。在整個氣體灌裝過程中，氣體分離罐持續工作。當停止SF6灌裝後，通過分離塔頂部SF6純度儀測量SF6純度，根據SF6純度判斷是否啟動CF4壓充系統，CF4壓充採用專用高壓壓縮機，通過高壓低溫的方式將CF4壓充至鋼瓶中。

通過上述步驟的處理，保證回收後的SF6濃度在98%以上，CF4濃度在90%以上，將氣體分離並充至鋼瓶，不僅可減少現場混合氣體回收對容器的大量需求，而且分離後的氣體也便於後期的回收淨化再生，達到再利用標準。

綜上所述，本實用新型實現了混合絕緣氣體現場快速回收，並將混合氣體簡單分離，分離後的氣體儲存的功能； 本實用新型實現了混合絕緣氣體的現場快速回收，混合氣體的簡單分離，分離後氣體的儲存等功能；過程中應用的CF4專用高壓壓縮機，SF6液態灌裝機，會減小儲存容積（相較不分離CF4，利用通常使用的SF6回收裝置回收，其儲存所需容積將減小75%）。本實用新型提高了混合絕緣電氣設備檢修效率，且混合絕緣氣體分離儲存也有利於混合絕緣氣體淨化再生工作。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型的移動式六氟化硫和四氟化碳混合氣體快速回收裝置，包括混合氣體回收系統、混合氣體分離系統、制冷機組16、六氟化硫專用壓充系統、四氟化碳專用壓充系統和抽真空系統，混合氣體回收系統的出氣口與混合氣體分離系統的進氣口連接，混合氣體分離系統的出氣口與四氟化碳專用壓充系統的進氣口連接，混合氣體分離系統的出液口與六氟化硫專用壓充系統的進液口連接，抽真空系統的抽氣口分別與混合氣體回收系統、六氟化硫專用壓充系統和四氟化碳專用壓充系統連接，制冷機組16的製冷輸出口分別與混合氣體回收系統、混合氣體分離系統和四氟化碳專用壓充系統連接。

混合氣體回收系統包括第一高壓管1，第一高壓管1的進氣口設有混合進氣自封快速接頭2，第一高壓管1上沿混合氣體氣流方向依次設有第一電磁閥V1、第一手動常開閥C1、第一分子篩3、第一分子篩4、無油壓縮機5、第一單向閥6、第一冷熱交換器7和混合出氣自封快速接頭8；第一電磁閥V1的進口和出口之間的第一高壓管1上連接有增壓高壓管9，增壓高壓管9上沿混合氣體氣流方向依次設有第二電磁閥V2、真空壓縮機10和第二單向閥11；制冷機組16的製冷輸出口與第一冷熱交換器7連接。

混合氣體分離系統包括混合分離高壓管12和氣體分離罐13，混合分離高壓管12的進氣口連接在第一冷熱交換器7和混合出氣自封快速接頭8之間的第一高壓管1上，混合分離高壓管12的出氣口與氣體分離罐13的進氣口連接，混合分離高壓管12上設有第三電磁閥V3，氣體分離罐13底部設有液位計14，氣體分離罐13頂部設有六氟化硫純度儀15；制冷機組16的製冷輸出口與氣體分離罐13連接。

四氟化碳專用壓充系統包括第二高壓管20，第二高壓管20的進氣口與氣體分離罐13頂部連接，第二高壓管20的出氣口設有四氟化碳出氣自封快速接頭21，第二高壓管20上沿進氣口到出氣口方向依次設有第四電磁閥V4、高壓壓縮機22和第二冷熱交換器23；制冷機組16的製冷輸出口與第二冷熱交換器23連接。

六氟化硫專用壓充系統包括第三高壓管17，第三高壓管17的進液口與氣體分離罐13底部連接，第三高壓管17的出氣口設有六氟化硫出氣自封快速接頭18，第三高壓管17上沿進液口到出氣口方向依次設有第五電磁閥V5、液態灌裝機19和第六電磁閥V6。

抽真空系統包括抽真空主管33，抽真空主管33的兩端分別與真空泵32和外界抽真空自封快速接頭34連接，抽真空主管33上設有第八電磁閥V8；抽真空主管33與增壓高壓管9之間通過第一抽真空管35連接，第一抽真空管35上設有第九電磁閥V9；抽真空主管33與第三高壓管17之間通過第三抽真空管37連接，第三抽真空管37上設有第十電磁閥V10；第二高壓管20與第三高壓管17之間通過第四抽真空管38連接，第四抽真空管38上設有第十一電磁閥V11。

下面按照各個功能詳細介紹本實用新型的具體操作過程。

（一）混合絕緣氣體回收流程：將混合進氣自封快速接頭2與混合絕緣電氣設備連接，關閉第二電磁閥V2，開啟第一電磁閥V1和第三電磁閥V3，無油壓縮機5開啟，混合氣體經第一高壓管1上的第一分子篩3、第二分子篩4、無油壓縮機5、第一冷熱交換器7進入混合氣體分離系統；當混合絕緣電氣設備氣室中氣體壓力低於0.1MPa時，第二電磁閥V2開啟，第一電磁閥V1關閉，在真空壓縮機10的作用下，混合氣體經增壓高壓管9進入氣體分離罐13；氣體進入氣體分離罐13後，通過機械製冷深度精餾，將SF6液化並與SF6分離。

若直接回收混合絕緣氣體，可將第三電磁閥V3關閉，混合出氣自封快速接頭8與混合氣鋼瓶連接，就可將混合絕緣氣體直接回收。

（二）混合絕緣氣體分離流程：氣體進入氣體分離罐13後，採用機械製冷深度精餾原理，將氣體分離罐13溫度降至-15℃～-10℃，壓力高於1.0MPa，由於SF6氣體與CF4氣體液態點不同，此時SF6氣體液化，CF4仍然為氣態，SF6通過填料後富集於氣體分離罐13底部，可通過液位計14觀察SF6液位高度。

（三）SF6壓充灌裝流程：混合絕緣氣體在氣體分離罐13分離後，SF6大部分以液態形式富集於氣體分離罐13底部，CF4以氣態的形式富集於氣體分離罐13頂部。SF6以液態形式由氣體分離罐13底部出，六氟化硫出氣自封快速接頭18與SF6鋼瓶進氣口連接，開啟液態灌裝機19，開啟第五電磁閥V5，SF6經第三高壓管17直接以液態形式灌裝儲存。

（四）CF4壓充灌裝流程：四氟化碳出氣自封快速接頭21與CF4鋼瓶的進氣口連接，CF4富集於氣體分離罐13頂部，通過氣體分離罐13頂部安裝的六氟化硫純度儀15可以檢測CF4氣體中SF6含量，SF6濃度低於10%時，開啟高壓壓縮機22和第四電磁閥V4，CF4氣體由第二高壓管20抽出，在高壓壓縮機22（三級壓縮，壓力可達10MPa）的作用下以及第二冷熱交換器23（降低CF4氣體溫度）後儲存到鋼瓶或儲存容器，將CF4氣體高壓壓縮儲存，氣體儲存量可達25～30kg（與CF4新氣一致）。

（五）對混合氣體回收系統、六氟化硫專用壓充系統和四氟化碳專用壓充系統抽真空流程：（1）、關閉第九電磁閥V9、第十電磁閥V10和第十一電磁閥V11，打開第八電磁閥V8和第十電磁閥V10，開啟真空泵32，即可對六氟化硫專用壓充系統抽真空；（2）、關閉第十電磁閥V10、第十電磁閥V10和第十一電磁閥V11，打開第八電磁閥V8和第九電磁閥V9，開啟真空泵32，即可對混合氣體回收系統抽真空；（2）、關閉第九電磁閥V9、第六電磁閥V6、第十電磁閥V10，打開第八電磁閥V8、第十電磁閥V10和第十一電磁閥V11，開啟真空泵32，即可對四氟化碳專用壓充系統抽真空。

以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。