專利名稱:六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于氣體回收、分離和提純技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng)。
背景技術(shù):
由于六氟化硫(SF6)氣體具有優(yōu)良的絕緣和滅弧性能,被廣泛使用于高壓開關(guān)設(shè)備中。但是,在寒冷的環(huán)境溫度下(如黑龍江哈爾濱冬季的室外溫度達到零下40°C ),一定壓力下的SF6氣體將會液化(SF6氣體的氣液臨界溫度為_50°C),會造成壓力或密度降低,其絕緣和滅弧性能也就會相應(yīng)的降低。這種情況在我國東北電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)普遍存在。所以,在我國的高寒低溫地區(qū)一般采用SF6/四氟化碳(CF4)混合氣體的高壓開關(guān)設(shè)備。這是因為,經(jīng)研究,在SF6氣體中混入一定比例的其它惰性氣體,是解決SF6高壓開關(guān)低溫液化導(dǎo)致其絕緣和滅弧性能降低這一問題的有效途徑,混合氣體只要比例適當(dāng),也能獲得比較理想的絕緣和滅弧效果。目前使用較多的是3匕+0匕混合氣體。試驗表明,壓力比為60%:40%的SF6、CF4混合氣體的絕緣能力和開斷能力與純SF6氣體完全相同,都能在145kV下開斷40kA的短路電流。目前,在我國的嚴(yán)寒地區(qū),以SF6+CF4混合氣體為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的高壓開關(guān)設(shè)備,已經(jīng)廣泛應(yīng)用,這些設(shè)備包含SF6氣體斷路器、GIS等高電壓電器設(shè)備。SF6氣體或其混合氣體作為良好的絕緣和滅弧介質(zhì)已廣泛應(yīng)用于中高壓、超高壓電網(wǎng)中的開關(guān)等各種電氣設(shè)備,國家對這類高壓開關(guān)中運行的六氟化硫氣體的質(zhì)量監(jiān)督,進行了嚴(yán)格的規(guī)定。如在“六氟化硫氣體分析技術(shù)”一書中,就提出“設(shè)備在發(fā)生內(nèi)部閃絡(luò)或其他異常時應(yīng)該進行解體檢修,六氟化硫斷路器操作達到規(guī)定的開斷次數(shù)或累計開斷電流時也應(yīng)該進行解體檢修?!庇捎诹驓怏w在電弧作用下分解生成氣體或固態(tài)的有毒的、有腐蝕性的產(chǎn)物,所 以解體時必須采取嚴(yán)格的監(jiān)督管理措施,防止中毒事故。相關(guān)的規(guī)定有:設(shè)備解體前需要排放和處理使用過的六氟化硫氣體……;使用過的六氟化硫氣體要通過氣體回收裝置全部回收,不得向大氣排放……;回收的六氟化硫氣體,經(jīng)分析不符合新氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時,必須凈化處理,經(jīng)確認(rèn)合格后方可再回用……。在我國的高寒低溫地區(qū)普遍應(yīng)用的SF6/ CF4混合氣體的高壓開關(guān)設(shè)備,其內(nèi)部的氣體在不符合運行中的六氟化硫氣體使用標(biāo)準(zhǔn)的情況下也需要回收凈化。但由于該類高壓開關(guān)設(shè)備充裝的是混合氣體,并不是純SF6氣體,CF4氣體也占有相當(dāng)?shù)谋壤?,一般?0%多,有時甚至達到48%,所以這類SF6/ CF4混合氣體高壓開關(guān)設(shè)備內(nèi)的絕緣氣體在回收、凈化等過程中不僅需要把SF6氣體提純和凈化,也需要把CF4分離出來加以提純和凈化。但現(xiàn)階段市場上同類的設(shè)備多是關(guān)于六氟化硫氣體的提純和凈化方面的,還沒有涉及CF4的分離提純的相關(guān)設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處,提供一種高壓開關(guān)中作為絕緣滅弧介質(zhì)的六氟化硫和四氟化碳混合氣體的分離提純系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),包括混合氣體回收管路,混合氣體回收管路分別連接有循環(huán)凈化管路、六氟化硫提純管路和四氟化碳提純管路。所述混合氣體回收管路包括依次通過第一高壓管I連接的回收口自封接頭2、第一電磁閥V2,風(fēng)冷機3、分子篩4、第一手動常開閥Cl、第一壓縮機5、風(fēng)冷機3旁路、第一單向閥6、第一冷熱交換器7、第二電磁閥V9、第三電磁閥V8、第二手動常開閥C2和六氟化硫提純罐8 ;第一冷熱交換器7通過第四電磁閥Dl連接有第一制冷機9 ;第一高壓管I在第一電磁閥V2進出口兩側(cè)連接有真空壓縮機10,真空壓縮機10的進口端和出口端分別設(shè)有第五電磁閥V3和第六電磁閥V4 ;第一高壓管I在回收口自封接頭2處設(shè)有第一壓力傳感器P7、在第一電磁閥V2進口側(cè)設(shè)有第一壓力表11、在分子篩4的進口側(cè)設(shè)有第二壓力傳感器P1、在第一單向閥6和第一冷熱交換器7之間設(shè)有第一壓力控制開關(guān)YL1。所述循環(huán)凈化管路包括伸入到六氟化硫提純罐8內(nèi)底部的第二高壓管12,第二高壓管12的另一端連接在第一高壓管I上的第一電磁閥V2和風(fēng)冷機3之間,第二高壓管12沿氣流方向依次設(shè)有第三手動常開閥C3、第七電磁閥V5和第四手動常開閥C6,六氟化硫提純罐8內(nèi)設(shè)有帶溫度傳感器的加熱管13、六氟化硫提純罐8在靠近底部處設(shè)有第一溫度傳感器Tl,六氟化硫提純罐8底部有第一稱重傳感器TRl。所述六氟化硫提純管路包括第三高壓管14,第三高壓管14 一端連接有冷阱15,第三高壓管14另一端與六氟化硫提純罐8連接,第三高壓管14上由六氟化硫提純罐8到冷阱15依次設(shè)有冷凝器16、第五手動常開閥C4、六氟化硫純度儀17和第八電磁閥D4,冷凝器16通過第四高壓管18與第一制冷機9連接,第四高壓管18上設(shè)有第九電磁閥D2,冷阱15連接有第二制冷機19。所述四氟化碳提純管路包括第五高壓管20、第十五高壓管53和四氟化碳提純罐21,第五高壓管20的兩端分別與冷阱15和四氟化碳提純罐21連接,第五高壓管20上由冷阱15到四氟化碳提純罐21依次設(shè)有第三壓力傳感器P3、第二壓力表22、第十電磁閥V13、第十一電磁閥V14、風(fēng)冷器23、第六手動常開閥C7、第二壓縮機24、風(fēng)冷器23旁路、第二單向閥25、第二冷熱交換器26、第十二電磁閥DF3和第七手動常開閥ClO ;在第二單向閥25的入口處設(shè)有第二壓力控制開關(guān)YL2,四氟化碳提純罐21上設(shè)有第二溫度傳感器T2、四氟化碳純度儀27和緩沖包28,緩沖包28上設(shè)有第八手動常開閥CS和第一安全閥29,在第八手動常開閥CS和第一安全閥29之間設(shè)有第三壓力表30和第四壓力傳感器P4 ;第十五高壓管53兩端分別與六氟化硫提純罐8和第二冷熱交換器26連接,第十五高壓管53上設(shè)有第二i 電磁閥D3和第二十二電磁閥D6,第二冷熱交換器26通過第二^ 電磁閥D3連接有第三制冷機54。還包括六氟化硫余氣回收管路,六氟化硫余氣回收管路包括第六高壓管31和第七高壓管32,第六高壓管31 —端與冷阱15連接,第六高壓管31另一端連接在第二高壓管12上的第七電磁閥V5和第四手動常開閥C6之間,第六高壓管31上設(shè)有第十三電磁閥Vll ;第七高壓管32的一端連接在第五高壓管20上的第十電磁閥V13和第十一電磁閥V14之間,第七高壓管32上沿氣流依次設(shè)有第十四電磁閥V12、真空包33和對外抽真空接頭34。還包括六氟化硫氣體回充管路,六氟化硫氣體回充管路包括第八高壓管35和第九高壓管36,第八高壓管35 —端連接在第一高壓管I上的第二電磁閥V9和第三電磁閥V8之間,第八高壓管35的另一端設(shè)有回充口 37,第八高壓管35上設(shè)有第十五電磁閥V6和位于回充口 37處的第四壓力表38 ;第九高壓管36的一端連接在第二高壓管12上第三手動常開閥C3和第七電磁閥V5之間,第九高壓管36的另一端連接在第一高壓管I上的第一單向閥6和第一冷熱交換器7之間,第九高壓管36上設(shè)有第十六電磁閥V10、增壓機39和第三單向閥40 ;第二高壓管12和第八高壓管35之間設(shè)有第十七電磁閥V7,第十七電磁閥V7在第三手動常開閥C3和第七電磁閥V5之間,第八高壓管35上在第十五電磁閥V6和位于回充口 37之間連接有第十高壓管41,第十高壓管41的另一端設(shè)有調(diào)壓出口 42,第十高壓管41上設(shè)有調(diào)壓閥43和位于調(diào)壓出口 42處的第五壓力表44,第八高壓管35與第一高壓管I之間設(shè)有第二十三電磁閥VI。還包括四氟化碳氣體回充管路,四氟化碳氣體回充管路包括第十一高壓管45和第十二高壓管46,第十一高壓管45的一端連接在第五高壓管20上第二冷熱交換器26和第十二電磁閥DF3之間,第^ 高壓管45的另一端設(shè)有四氟化碳出口 48,第^ 高壓管45上設(shè)有第十八電磁閥DF4 ;第十二高壓管46的一端設(shè)在四氟化碳提純罐21內(nèi)底部,第十二高壓管46的另一端連接在第五高壓管20上的第十電磁閥V13和第十一電磁閥V14之間,第十二高壓管46上依次設(shè)有第九手動常開閥C9、第十九電磁閥DF2和調(diào)流量針閥C11。
所述回收口自封接頭2連接有第十三高壓管47,第十三高壓管47上設(shè)有二十電磁閥DFl、真空傳感器P5、電磁角閥D5和真空泵48,第十三高壓管47和第七高壓管32之間通過第十四高壓管49連接。所述六氟化硫提純罐8上設(shè)有監(jiān)測管50,監(jiān)測管50上設(shè)有第十手動常開閥C5、第五壓力傳感器P2、第二安全閥51和第六壓力表52。采用上述技術(shù)方案,混合氣體回收管路將高壓開關(guān)中作為絕緣滅弧介質(zhì)的SF6/CF4混合氣體回收到六氟化硫提純罐中,循環(huán)凈化管路把六氟化硫提純罐中混合氣體中六氟化硫廢氣中的微水、六氟化硫氣體的一些有毒低氟化物的分解產(chǎn)物和一些雜質(zhì)成分除掉,六氟化硫提純管路將六氟化硫提純罐中的六氟化硫進行提純;四氟化碳提純管路將六氟化硫提純罐中的四氟化碳進行提純并分離,六氟化硫余氣回收管路將冷阱內(nèi)的余氣進行回收,六氟化硫氣體回充管路將六氟化硫提純罐中的六氟化硫進行回充到鋼瓶或高壓開關(guān)設(shè)備中,四氟化碳氣體回充管路將四氟化碳充裝入待充容器。另外,本發(fā)明還可以對系統(tǒng)中不同階段不同管路進行抽真空作業(yè)。本發(fā)明克服了市面上的六氟化硫氣體回收凈化設(shè)備不能分離提純四氟化碳氣體的缺點,不僅實現(xiàn)了六氟化硫和四氟化碳氣體的分離和分別提純,并且集氣體的回收、分別分離提純和回充技術(shù)于一體,具有功能齊全、操作簡單、經(jīng)濟適用等特點。
圖1是本發(fā)明的流程圖。
具體實施例方式如圖1所示,本發(fā)明的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),包括混合氣體回收管路,混合氣體回收管路分別連接有循環(huán)凈化管路、六氟化硫提純管路和四氟化碳提純管路。
所述混合氣體回收管路包括依次通過第一高壓管I連接的回收口自封接頭2、第一電磁閥V2,風(fēng)冷機3、分子篩4、第一手動常開閥Cl、第一壓縮機5、風(fēng)冷機3旁路、第一單向閥6、第一冷熱交換器7、第二電磁閥V9、第三電磁閥V8、第二手動常開閥C2和六氟化硫提純罐8 ;第一冷熱交換器7通過第四電磁閥Dl連接有第一制冷機9 ;第一高壓管I在第一電磁閥V2進出口兩側(cè)連接有真空壓縮機10,真空壓縮機10的進口端和出口端分別設(shè)有第五電磁閥V3和第六電磁閥V4 ;第一高壓管I在回收口自封接頭2處設(shè)有第一壓力傳感器P7、在第一電磁閥V2進口側(cè)設(shè)有第一壓力表11、在分子篩4的進口側(cè)設(shè)有第二壓力傳感器P1、在第一單向閥6和第一冷熱交換器7之間設(shè)有第一壓力控制開關(guān)YL1。所述六氟化硫提純罐8上設(shè)有監(jiān)測管50,監(jiān)測管50上設(shè)有第十手動常開閥C5、第五壓力傳感器P2、第二安全閥51和第六壓力表52。所述循環(huán)凈化管路包括伸入到六氟化硫提純罐8內(nèi)底部的第二高壓管12,第二高壓管12的另一端連接在第一高壓管I上的第一電磁閥V2和風(fēng)冷機3之間,第二高壓管12沿氣流方向依次設(shè)有第三手動常開閥C3、第七電磁閥V5和第四手動常開閥C6,六氟化硫提純罐8內(nèi)設(shè)有帶溫度傳感器的加熱管13、六氟化硫提純罐8在靠近底部處設(shè)有第一溫度傳感器Tl,六氟化硫提純罐8底部有第一稱重傳感器TRl。所述六氟化硫提純管路包括第三高壓管14,第三高壓管14 一端連接有冷阱15,第三高壓管14另一端與六氟化硫提純罐8連接,第三高壓管14上由六氟化硫提純罐8到冷阱15依次設(shè)有冷凝器16、第五手動常開閥C4、六氟化硫純度儀17和第八電磁閥D4,冷凝器16通過第四高壓管18與第一制冷機9連接,第四高壓管18上設(shè)有第九電磁閥D2,冷阱15連接有第二制冷機19。所述四氟化碳提純管路包括第五高壓管20、第十五高壓管53和四氟化碳提純罐21,第五高壓管20的兩端分別與冷阱15和四氟化碳提純罐21連接,第五高壓管20上由冷阱15到四氟化碳提純罐21依次設(shè)有第三壓力傳感器P3、第二壓力表22、第十電磁閥V13、第H^一電磁閥V14、風(fēng)冷器23、第六手動常開閥C7、第二壓縮機24、風(fēng)冷器23旁路、第二單向閥25、第二冷熱 交換器26、第十二電磁閥DF3和第七手動常開閥ClO ;在第二單向閥25的入口處設(shè)有第二壓力控制開關(guān)YL2,四氟化碳提純罐21上設(shè)有第二溫度傳感器T2、四氟化碳純度儀27和緩沖包28,緩沖包28上設(shè)有第八手動常開閥CS和第一安全閥29,在第八手動常開閥CS和第一安全閥29之間設(shè)有第三壓力表30和第四壓力傳感器P4 ;第十五高壓管53兩端分別與六氟化硫提純罐8和第二冷熱交換器26連接,第十五高壓管53上設(shè)有第二i 電磁閥D3和第二十二電磁閥D6,第二冷熱交換器26通過第二^ 電磁閥D3連接有第三制冷機54。本發(fā)明還包括六氟化硫余氣回收管路,六氟化硫余氣回收管路包括第六高壓管31和第七高壓管32,第六高壓管31 —端與冷阱15連接,第六高壓管31另一端連接在第二高壓管12上的第七電磁閥V5和第四手動常開閥C6之間,第六高壓管31上設(shè)有第十三電磁閥Vll ;第七高壓管32的一端連接在第五高壓管20上的第十電磁閥V13和第十一電磁閥V14之間,第七高壓管32上沿氣流依次設(shè)有第十四電磁閥V12、真空包33和對外抽真空接頭34。本發(fā)明還包括六氟化硫氣體回充管路,六氟化硫氣體回充管路包括第八高壓管35和第九高壓管36,第八高壓管35 —端連接在第一高壓管I上的第二電磁閥V9和第三電磁閥V8之間,第八高壓管35的另一端設(shè)有回充口 37,第八高壓管35上設(shè)有第十五電磁閥V6和位于回充口 37處的第四壓力表38 ;第九高壓管36的一端連接在第二高壓管12上第三手動常開閥C3和第七電磁閥V5之間,第九高壓管36的另一端連接在第一高壓管I上的第一單向閥6和第一冷熱交換器7之間,第九高壓管36上設(shè)有第十六電磁閥V10、增壓機39和第三單向閥40 ;第二高壓管12和第八高壓管35之間設(shè)有第十七電磁閥V7,第十七電磁閥V7在第三手動常開閥C3和第七電磁閥V5之間,第八高壓管35上在第十五電磁閥V6和位于回充口 37之間連接有第十高壓管41,第十高壓管41的另一端設(shè)有調(diào)壓出口 42,第十高壓管41上設(shè)有調(diào)壓閥43和位于調(diào)壓出口 42處的第五壓力表44,第八高壓管35與第一高壓管1之間設(shè)有第二十三電磁閥VI。本發(fā)明還包括四氟化碳氣體回充管路,四氟化碳氣體回充管路包括第十一高壓管45和第十二高壓管46,第i^一高壓管45的一端連接在第五高壓管20上第二冷熱交換器26和第十二電磁閥DF3之間,第十一高壓管45的另一端設(shè)有四氟化碳出口 48,第十一高壓管45上設(shè)有第十八電磁閥DF4 ;第十二高壓管46的一端設(shè)在四氟化碳提純罐21內(nèi)底部,第十二高壓管46的另一端連接在第五高壓管20上的第十電磁閥V13和第十一電磁閥V14之間,第十二高壓管46上依次設(shè)有第九手動常開閥C9、第十九電磁閥DF2和調(diào)流量針閥C11。所述回收口自封接頭2連接有第十三高壓管47,第十三高壓管47上設(shè)有二十電磁閥DFl、真空傳感器P5、電磁角閥D5和真空泵48,第十三高壓管47和第七高壓管32之間通過第十四高壓管49連接。下面按照各個功能詳細介紹本發(fā)明的具體操作過程。一、混合氣體回收:氣體的回收包括把氣體從SF6/CF4高壓開關(guān)設(shè)備回收入本系統(tǒng)或進行提純, 或?qū)⑵涔嗳脘撈康扰R時儲存設(shè)備。(I)、混合氣體回收提純。打開第一電磁閥V2、第二電磁閥V9和第三電磁閥V8,啟動第一壓縮機5、第一制冷機9,打開第四電磁閥D1,將混合氣體回收至六氟化硫提純罐8提純凈化?;厥罩霖搲簳r,啟動負壓回收流程,關(guān)閉第一電磁閥V2,打開第五電磁閥V3、第六電磁閥V4、第二電磁閥V9和第三電磁閥V8,啟動真空壓縮機10。具體過程如下:
從六氟化硫罐體或高壓開關(guān)等廢氣源對六氟化硫氣體進行回收時分為正壓回收和負壓回收兩個流程,先進行正壓回收,再進行負壓回收。這主要時因為當(dāng)氣源的壓力趨近于零時,廢氣源仍然存在部分廢氣,此時,通過混合氣體回收管路中設(shè)置一個真空泵48,再泵的壓力下,達到將廢氣源殘留的廢氣抽入回收管路的目的。正壓回收流程:從高壓開關(guān)設(shè)備等廢氣源回收SF6氣體時,先打開第一電磁閥V2、第二電磁閥V9和第三電磁閥V8,啟動第一壓縮機5、第一制冷機9,打開第四電磁閥Dl,此時,六氟化硫廢氣經(jīng)回收口自封接頭2順著第一高壓管I依次流經(jīng)第一電磁閥V2,風(fēng)冷機3、分子篩4、第一手動常開閥Cl、第一壓縮機5、風(fēng)冷機3旁路、第一單向閥6、第一冷熱交換器7、第二電磁閥V9、第三電磁閥V8和第二手動常開閥C2后進入到六氟化硫提純罐8中。分子篩4是一個串聯(lián)的二級過濾器,分子篩4是具有大量微孔的活性表面,能夠過濾六氟化硫廢氣中的微水含量及有毒低氟化物的分解產(chǎn)物等雜質(zhì)。第一壓縮機5起增加氣體管路中壓力的作用,增快回收的六氟化硫廢氣在第一高壓管I中的流速。第一冷熱交換器7的內(nèi)部安裝有一個冷凝器,該冷凝器通過第四電磁閥Dl連接一個_80°C的第一制冷機9,第四電磁閥Dl打開時,第一制冷機9啟動制冷作用,將流經(jīng)冷熱交換器的六氟化硫氣體冷卻降溫。在回收口自封接頭2處設(shè)置有一個第一壓力傳感器P7,用來檢測回收口的壓力。在在第一電磁閥V2進口側(cè)設(shè)有第一壓力表11,用來顯示回收口的壓力。在分子篩4的入口處設(shè)置一個第二壓力傳感器P1,由于分子篩4的壓力不能過高,大約在0.2-0.6MPa之間,所以第二壓力傳感器Pl用來判辨進入分子篩4時氣體壓力,當(dāng)?shù)诙毫鞲衅鱌l壓力大于分子篩4壓力的上限時,該壓力傳感信號傳輸?shù)较挛粰C的監(jiān)控程序,啟動相應(yīng)的程序自動關(guān)閉第一電磁閥V2,此時,管路中的氣體壓力在第一壓縮機5的作用下降低。當(dāng)分子篩4進口的壓力低于的分子篩4壓力的下限時,監(jiān)控程序自動啟動第一電磁閥V2,回收流程繼續(xù)。在在第一單向閥6和第一冷熱交換器7之間設(shè)有第一壓力控制開關(guān)YLl,監(jiān)測第一壓縮機5的出口壓力,若出口壓力過高,下位機的監(jiān)控程序自動關(guān)閉第一壓縮機5,并提示“第一壓縮機5出口壓力過高! ”。當(dāng)廢氣源的壓力逐漸減小到和回收口壓力相當(dāng)時,就會啟動負壓回收流程。關(guān)閉第一電磁閥V2,打開第五電磁閥V3、第六電磁閥V4、第二電磁閥V9和第三電磁閥V8,啟動真空壓縮機10,此時,六氟化硫廢氣經(jīng)回收口的回收口自封接頭2順著第一高壓管I依次流經(jīng)第五電磁閥V3、真空壓縮機10、第六電磁閥V4、風(fēng)冷機3、分子篩4、第一手動常開閥Cl、第一壓縮機5、風(fēng)冷機3旁路、第一單向閥6、第一冷熱交換器7、第二電磁閥V9、第三電磁閥V8和第二手動常開閥C2后進入到六氟化硫提純罐8中。 上述的六氟化硫氣體回收流程(含正壓和負壓回收)實現(xiàn)了六氟化硫氣體從廢氣源到六氟化硫提純罐8的快速回收,可實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)過程中六氟化硫廢氣的快速回收。本系統(tǒng)還可將廢氣源的六氟化硫廢氣回收入六氟化硫氣體鋼瓶。經(jīng)回收的六氟化硫氣體,若要進行分別提純和分離的話,下一步會進行循環(huán)凈化程序。(2)、回收至鋼瓶。打開第一電磁閥V2、第二電磁閥V9、第十五電磁閥V6,啟動第一壓縮機5、第一制冷機9,打開第四電磁閥D1,將高壓開關(guān)中的氣體通過第八高壓管35的回充口 37回收至鋼瓶中?;厥罩霖搲簳r,啟動負壓回收流程,關(guān)閉第一電磁閥V2,打開第五電磁閥V3、第六電磁閥V4、第二電磁閥V9、第十五電磁閥V6,啟動真空壓縮機10。二、循環(huán)凈化
(I)六氟化硫提純罐8循環(huán)凈化:從六氟化硫高壓開關(guān)中回收的六氟化硫廢氣中不僅有六氟化硫、四氟化碳,還有微水、六氟化硫氣體的一些有毒低氟化物的分解產(chǎn)物、空氣及其他雜質(zhì)等組分。六氟化硫氣體的凈化流程首先將凈化六氟化硫廢氣中的微水、六氟化硫氣體的一些有毒低氟化物的分解產(chǎn)物和一些雜質(zhì)成分除掉。六氟化硫氣體的循環(huán)凈化流程:打開第七電磁閥V5、第二電磁閥V9和第三電磁閥V8,啟動第一壓縮機5、第一制冷機9,打開第四電磁閥D1,六氟化硫提純罐8內(nèi)的待提純六氟化硫氣體從延伸到靠近六氟化硫提純罐8底部的第二高壓管12流經(jīng)第三手動常開閥C3、第七電磁閥V5和第四手動常開閥C6后進入六氟化硫的主要回收流程(會依次流經(jīng)風(fēng)冷機
3、分子篩4、第一手動常開閥Cl、第一壓縮機5、風(fēng)冷機3旁路、第一單向閥6、第一冷熱交換器7、第二電磁閥V9、第三電磁閥V8和第二手動常開閥C2后進入到六氟化硫提純罐8中),該流程會循環(huán)進行。在這個過程中,前一個分子篩4過濾掉廢氣中的六氟化硫氣體的一些有毒低氟化物的分解產(chǎn)物和一些雜質(zhì),后一個分子篩4過濾掉廢氣中的微水含量。在這個過程中,由實驗可得知程序的凈化速率(噸/h或者噸/分),那么由待凈化的六氟化硫氣體的重量(由安裝在六氟化硫提純罐8底部的第一稱重傳感器TRl可知,該重量信號會傳輸?shù)较挛粰C的監(jiān)控程序)可得出循環(huán)凈化所需的凈化時間。當(dāng)循環(huán)時間結(jié)束后,該系統(tǒng)的下位機會發(fā)出控制信號,關(guān)閉電磁閥第七電磁閥V5、第二電磁閥V9和第三電磁閥V8,該循環(huán)凈化流程自動結(jié)束,此時,經(jīng)循環(huán)凈化后的六氟化硫氣體儲存于六氟化硫提純罐
8。六氟化硫提純罐8的中部位置帶溫度傳感器的加熱管13,靠近底部的第一溫度傳感器Tl,第一稱重傳感器TRl,這些溫度傳感信號和重量傳感信號都能傳輸?shù)皆撓到y(tǒng)的下位機監(jiān)控程序。(2)、六氟化硫提純罐8內(nèi)六氟化硫提純:啟動第一制冷機9,打開第九電磁閥D2,對精餾塔制冷(第一制冷機9帶動安裝在精餾塔的頂部的冷凝器工作)。當(dāng)六氟化硫提純罐8的第一溫度傳感器Tl的溫度持續(xù)3秒鐘不變的情況下,系統(tǒng)判定六氟化硫氣體已經(jīng)冷卻到極限,此時,打開第八電磁閥D4—秒鐘,六氟化硫提純罐8內(nèi)的輕組分氣體(四氟化碳、空氣和其他氣體)沿第三高壓管14流經(jīng)第五手動常開閥C4和第八電磁閥D4流入冷阱15。當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅鱐l的溫度持續(xù)變化時,關(guān)閉第八電磁閥D4,直到溫度又持續(xù)3秒不變,系統(tǒng)再次自動打開第八電磁閥D4,又有部分輕組分氣體流入冷阱15。上述流程通過PLC控制循環(huán)進行,當(dāng)六氟化硫提純罐8的溫度達到-10°C時,下位機的監(jiān)控程序自動關(guān)閉上述的六氟化硫提純流程。(3)、CF4提純:在六氟化硫氣體提純流程結(jié)束后,經(jīng)提純后的六氟化硫氣體以氣液混合態(tài)儲存在六氟化硫提純罐8內(nèi),由于四氟化碳氣體、空氣及其他組分氣體的沸點較高,故這些氣體未被液化,這些氣體在“六氟化硫提純流程”中被收集到冷阱15中。在四氟化碳提純流程中,本系統(tǒng)將利用四氟化碳的沸點比空氣低的特性,通過降低四氟化碳、空氣和其他氣體這些混合氣體的溫度的辦法,將四氟化碳變成液態(tài),以達到將四氟化碳提純并分離的目的。四氟化碳提 純流程為:打開第九電磁閥D2,啟動第二制冷機19,(通過安裝在精餾塔頂部的冷凝器)對精餾塔進行制冷。I分鐘后,啟動第三制冷機54,打開第二十二電磁閥D6和第二i^一電磁閥D3,通過第二十二電磁閥D6控制安裝在六氟化硫提純罐8內(nèi)的冷凝器的制冷,通過第二十一電磁閥D3控制安裝在第二冷熱交換器26內(nèi)冷凝器的制冷。在此流程中,第二制冷機19同時對精餾塔和冷阱15進行制冷,當(dāng)精餾塔和冷阱15的溫度小于或等于_70°C,此時,六氟化硫以固態(tài)存在,而六氟化硫中含有的少量的四氟化碳和空氣及部分雜質(zhì)由于沸點高仍然以氣體存在,此時每隔12秒打開第八電磁閥D4—次,I秒后關(guān)閉。通過控制第八電磁閥D4的循環(huán)開斷,將六氟化硫提純罐8和精餾塔內(nèi)的混合體中含有的少量的四氟化碳和空氣以及其他氣體通過第八電磁閥D4收集到冷阱15中。當(dāng)冷阱15壓力大于或等于0.5兆帕?xí)r,啟動四氟化碳氣體回收流程將四氟化碳回收到四氟化碳提純罐21內(nèi),即打開第十電磁閥V13、第十一電磁閥V14、第二壓縮機24、第十二電磁閥DF3,冷講15內(nèi)的四氟化碳和空氣等氣體通過第十電磁閥V13、第^ 電磁閥V14、風(fēng)冷器23、第二壓縮機24、第六手動常開閥C7、風(fēng)冷器23旁路、第二單向閥25、第二冷熱交換器26、第十二電磁閥DF3和第七手動常開閥ClO流入四氟化碳提純罐21內(nèi)。第三壓力傳感器P3傳輸冷阱15的壓力信號。第二壓力控制開關(guān)YL2用來控制管路壓力防止壓力過高損壞第二壓縮機24。當(dāng)冷阱15壓力小于或等于0.1兆帕?xí)r,自動關(guān)閉四氟化碳氣體回收流程,關(guān)閉第十電磁閥V13、第^^一電磁閥V14、第二壓縮機24、第十二電磁閥DF3。
四氟化碳提純罐21的底部安裝有冷凝器,由第三制冷機54通過電第二十一電磁閥D3來控制開斷。在四氟化碳的提純流程中,經(jīng)回收的四氟化碳在冷凝器的作用下逐漸變?yōu)橐簯B(tài),而空氣等沸點較高的氣體組分仍然以氣態(tài)存在(四氟化碳沸點為_128°C,空氣的沸點為-192°C)。在四氟化碳提純罐21的罐體上部還安裝有第二溫度傳感器T2和四氟化碳純度儀27,四氟化碳純度儀27用來檢測四氟化碳提純罐21內(nèi)四氟化碳的純度,當(dāng)四氟化碳的純度不符合檢測要求時,打開第八手動常開閥CS,以氣態(tài)存在的空氣等沸點較高的組分氣體通過緩沖包28和第八手動常開閥CS從第一安全閥29排空。這樣就達到將四氟化碳和空氣分離的目的。第三壓力表30和第四壓力傳感器P4用來顯示和傳輸排空口的壓力。(4)、余氣回收:冷阱15壓力大于或者等于1.5MPa時,打開第二制冷機19,等冷阱溫度等于_80°C時,第二制冷機19不停機,并保持20分鐘,此時,冷阱15內(nèi)的六氟化硫經(jīng)過充分的冷卻后以固態(tài)存在(六氟化硫的沸點為_58°C),第二制冷機19停機后,對冷阱15抽真空,此時,除六氟化硫中以外的其他雜質(zhì)組分通過第十電磁閥V13和第十四電磁閥V12被抽到真空包33內(nèi),2分鐘后抽真空。第二制冷機19停機后,冷阱15會在周圍環(huán)境溫度的影響下上升,當(dāng)冷阱15溫度大于或等于_30°C時,此時,冷阱15內(nèi)的六氟化硫以氣態(tài)存在,打開第十三電磁閥VI1、第二電磁閥V9、第三電磁閥V8和第一壓縮機5,啟動余氣回收流程,此時,冷阱15內(nèi)的六氟化硫氣體流過十三電磁閥VII,第四手動常開閥C6和主要的六氟化硫回收流程(會依次流經(jīng)風(fēng)冷機3、分子篩4、第一手動常開閥Cl、第一壓縮機5、風(fēng)冷機3旁路、第一單向閥6、第一冷熱交換器7、第二電磁閥V9、第三電磁閥V8和第二手動常開閥C2后進入到六氟化硫提純罐8中),達到將冷阱15內(nèi)的六氟化硫余氣回收的目的。當(dāng)冷阱15壓力小于或等于0.1MPa時,關(guān)閉十三電磁閥VI1、第二電磁閥V9、第三電磁閥V8和第一壓縮機5,余氣回收流程關(guān)閉。三、氣體回充:
(I)、六氟化硫提純罐8氣體直充實施例一:打開第十七電磁閥V7,六氟化硫提純罐8的六氟化硫液體經(jīng)第三手動常開閥C3、第十七電磁閥V7,通過回充口 37直接回充到氣體鋼瓶。在回充口 37安裝有一個第四壓力表38,用來檢測回充口 37的壓力。(2)、六氟化硫提純罐8氣體直充實施例二:打開第十七電磁閥V7,六氟化硫提純罐8的六氟化硫液體流經(jīng)第三手動常開閥C3、第十七電磁閥V7,經(jīng)調(diào)壓閥43調(diào)節(jié)壓力,使經(jīng)過提純的六氟化硫液體通過調(diào)壓出口 42的自封接頭直接回充至開關(guān)設(shè)備。(3)、六氟化硫提純罐8氣體壓充:當(dāng)充裝六氟化硫氣體的鋼瓶的壓力和六氟化硫提純罐8的壓力相當(dāng)時,若想繼續(xù)向六氟化硫氣體鋼瓶充裝氣體就需要在增壓機39的壓力作用下完成充裝。打開第十六電磁閥V10、第二電磁閥V9、第十五電磁閥V6,啟動增壓機39,啟動第一制冷機9并打開第四電磁閥Dl,此時,六氟化硫提純罐8內(nèi)的六氟化硫依次流經(jīng)第三手動常開閥C3,第十六電磁閥V10、增壓機39、第三單向閥40、第一冷熱交換器7、第二電磁閥V9、第十五電磁閥V6,最后由回充口 37的自封接頭完成向六氟化硫氣體鋼瓶的充裝。(4)、四氟化碳提純罐21直充:打開第十二電磁閥DF3、第十八電磁閥DF4,四氟化碳提純罐21中的四氟化碳經(jīng)過第十二電磁閥DF3、第十八電磁閥DF4由四氟化碳出口 48充入鋼瓶。(5)、四氟化碳提純罐21壓充:當(dāng)充裝四氟化碳氣體的容器(如鋼瓶)的壓力和四氟化碳提純罐21的壓力相當(dāng)時,若想繼續(xù)向待充裝容器充裝四氟化碳就需要在壓力作用下完成充裝。此時,打開第十九電磁閥DF2、第i^一電磁閥V14、第十八電磁閥DF4,啟動第二壓縮機24,第三制冷機54,打開第二十一電磁閥D3。四氟化碳提純罐21內(nèi)的四氟化碳流經(jīng)第九手動常開閥C9,第十九電磁閥DF2和調(diào)流量針閥Cll,第^^一電磁閥V14、風(fēng)冷器23、第六手動常開閥C7、第二壓縮機24,風(fēng)冷器23旁路、第二壓力控制開關(guān)YL2、第二單向閥25、第二冷熱交換器26后,經(jīng)第十八電磁閥DF4在第二壓縮機24的作用下從四氟化碳出口 48充入待充裝的四氟化碳容器。在此過程中,風(fēng)冷器23和第二冷熱交換器26對四氟化碳進行冷卻,以便最終使四氟化碳以液態(tài)形式充裝入待充容器。四、抽真空:
(1)、回收口自封接頭2抽真空:打開電磁角閥D5、第二十電磁閥DFl。(2)、分子篩4抽真空:打開電磁角閥D5、第二十電磁閥DF1、第一電磁閥V2。(3)、提純罐抽真空:打開電磁角閥D5、第二十電磁閥DF1、第二十三電磁閥V1、第三電磁閥V6、第三電磁閥V8。(4)、對回充口抽真空:打開電磁角閥D5、第二十電磁閥DF1、第二十三電磁閥VI。(5)、對外抽真空:直接連接外部管子就可以。(6)、整個系統(tǒng)抽真空:打開電磁角閥D5、電磁閥DFl DF4,電磁閥Vl V14。(7)、真空包33抽真空:當(dāng)真空包33壓力高于100帕?xí)r候真空泵48啟動,當(dāng)真空包33壓力達到20帕?xí)r真空泵48停止。
權(quán)利要求
1.六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:包括混合氣體回收管路,混合氣體回收管路分別連接有循環(huán)凈化管路、六氟化硫提純管路和四氟化碳提純管路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:所述混合氣體回收管路包括依次通過第一高壓管(I)連接的回收口自封接頭(2)、第一電磁閥(V2),風(fēng)冷機(3)、分子篩(4)、第一手動常開閥(Cl)、第一壓縮機(5)、風(fēng)冷機(3)旁路、第一單向閥(6)、第一冷熱交換器(7)、第二電磁閥(V9)、第三電磁閥(V8)、第二手動常開閥(C2)和六氟化硫提純罐(8);第一冷熱交換器(7)通過第四電磁閥(Dl)連接有第一制冷機(9);第一高壓管(I)在第一電磁閥(V2)進出口兩側(cè)連接有真空壓縮機(10),真空壓縮機(10)的進口端和出口端分別設(shè)有第五電磁閥(V3)和第六電磁閥(V4);第一高壓管(I)在回收口自封接頭(2)處設(shè)有第一壓力傳感器(P7)、在第一電磁閥(V2)進口側(cè)設(shè)有第一壓力表(11)、在分子篩(4)的進口側(cè)設(shè)有 第二壓力傳感器(P1)、在第一單向閥(6)和第一冷熱交換器(7)之間設(shè)有第一壓力控制開關(guān)(YL1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:所述循環(huán)凈化管路包括伸入到六氟化硫提純罐(8)內(nèi)底部的第二高壓管(12),第二高壓管(12)的另一端連接在第一高壓管(I)上的第一電磁閥(V2)和風(fēng)冷機(3)之間,第二高壓管(12)沿氣流方向依次設(shè)有第三手動常開閥(C3)、第七電磁閥(V5)和第四手動常開閥(C6),六氟化硫提純罐(8)內(nèi)設(shè)有帶溫度傳感器的加熱管(13)、六氟化硫提純罐(8)在靠近底部處設(shè)有第一溫度傳感器(Tl),六氟化硫提純罐(8 )底部有第一稱重傳感器(TRl)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:所述六氟化硫提純管路包括第三高壓管(14),第三高壓管(14) 一端連接有冷阱(15),第三高壓管(14)另一端與六氟化硫提純罐(8)連接,第三高壓管(14)上由六氟化硫提純罐(8)到冷阱(15)依次設(shè)有冷凝器(16)、第五手動常開閥(C4)、六氟化硫純度儀(17)和第八電磁閥(D4),冷凝器(16 )通過第四高壓管(18 )與第一制冷機(9 )連接,第四高壓管(18 )上設(shè)有第九電磁閥(D2 ),冷阱(15 )連接有第二制冷機(19 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:所述四氟化碳提純管路包括第五高壓管(20)、第十五高壓管(53)和四氟化碳提純罐(21),第五高壓管(20)的兩端分別與冷阱(15)和四氟化碳提純罐(21)連接,第五高壓管(20)上由冷阱(15)到四氟化碳提純罐(21)依次設(shè)有第三壓力傳感器(P3)、第二壓力表(22)、第十電磁閥(V13)、第i^一電磁閥(V14)、風(fēng)冷器(23)、第六手動常開閥(C7)、第二壓縮機(24)、風(fēng)冷器(23)旁路、第二單向閥(25)、第二冷熱交換器(26)、第十二電磁閥(DF3)和第七手動常開閥(C10);在第二單向閥(25)的入口處設(shè)有第二壓力控制開關(guān)(YL2),四氟化碳提純罐(21)上設(shè)有第二溫度傳感器(T2 )、四氟化碳純度儀(27 )和緩沖包(28 ),緩沖包(28 )上設(shè)有第八手動常開閥(CS)和第一安全閥(29),在第八手動常開閥(CS)和第一安全閥(29)之間設(shè)有第三壓力表(30)和第四壓力傳感器(P4);第十五高壓管(53)兩端分別與六氟化硫提純罐(8)和第二冷熱交換器(26)連接,第十五高壓管(53)上設(shè)有第二十一電磁閥(D3)和第二十二電磁閥(D6),第二冷熱交換器(26)通過第二十一電磁閥(D3)連接有第三制冷機(54)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:還包括六氟化硫余氣回收管路,六氟化硫余氣回收管路包括第六高壓管(31)和第七高壓管(32),第六高壓管(31) —端與冷阱(15)連接,第六高壓管(31)另一端連接在第二高壓管(12)上的第七電磁閥(V5)和第四手動常開閥(C6)之間,第六高壓管(31)上設(shè)有第十三電磁閥(Vll);第七高壓管(32)的一端連接在第五高壓管(20)上的第十電磁閥(V13)和第十一電磁閥(V14)之間,第七高壓管(32)上沿氣流依次設(shè)有第十四電磁閥(V12)、真空包(33)和對外抽真空接頭(34)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:還包括六氟化硫氣體回充管路,六氟化硫氣體回充管路包括第八高壓管(35)和第九高壓管(36),第八高壓管(35) —端連接在第一高壓管(I)上的第二電磁閥(V9)和第三電磁閥(V8)之間,第八高壓管(35)的另一端設(shè)有回充口(37),第八高壓管(35)上設(shè)有第十五電磁閥(V6)和位于回充口(37)處的第四壓力表(38);第九高壓管(36)的一端連接在第二高壓管(12)上第三手動常開閥(C3)和第七電磁閥(V5)之間,第九高壓管(36)的另一端連接在第一高壓管(I)上的第一單向閥(6)和第一冷熱交換器(7)之間,第九高壓管(36)上設(shè)有第十六電磁閥(V10)、增壓機(39)和第三單向閥(40);第二高壓管(12)和第八高壓管(35)之間設(shè)有第十七電磁閥(V7),第十七電磁閥(V7)在第三手動常開閥(C3)和第七電磁閥(V5)之間,第八高壓管(35)上在第十五電磁閥(V6)和位于回充口(37)之間連接有第十高壓管(41),第十高壓管(41)的另一端設(shè)有調(diào)壓出口(42),第十高壓管(41)上設(shè)有調(diào)壓閥(43)和位于調(diào)壓出口(42)處的第五壓力表(44),第八高壓管(35)與第一高壓管(I)之間設(shè)有第二十三電磁閥(VI)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:還包括四氟化碳氣體回充管路,四氟化碳氣體回充管路包括第十一高壓管(45)和第十二高壓管(46),第十一高壓管(45)的一端連接在第五高壓管(20)上第二冷熱交換器(26)和第十二電磁閥(DF3)之間,第十一高壓管(45)的另一端設(shè)有四氟化碳出口(48),第十一高壓管(45)上設(shè)有第十八電磁閥(DF4);第十二高壓管(46)的一端設(shè)在四氟化碳提純罐(21)內(nèi)底部,第十二高壓管(46)的另一端連接在第五高壓管(20)上的第十電磁閥(V13)和第十一電磁閥(V14)之間,第十二高壓管(46)上依次設(shè)有第九手動常開閥(C9)、第十九電磁閥(DF2)和調(diào)流量針閥(C11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:所述回收口自封接頭(2)連接有第十三高壓管(47),第十三高壓管(47)上設(shè)有二十電磁閥(DF1)、真空傳感器(P5)、電磁角閥(D5)和真空泵(48),第十三高壓管(47)和第七高壓管(32)之間通過第十四高壓管(49)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-9任一項所述的六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),其特征在于:所述六氟化硫提純罐(8)上設(shè)有監(jiān)測管(50),監(jiān)測管(50)上設(shè)有第十手動常開閥(C5)、第五壓力傳感器(P2)、第二安全閥(51)和第六壓力表(52)。
全文摘要
本發(fā)明公開了六氟化硫和四氟化碳分離提純系統(tǒng),包括混合氣體回收管路,混合氣體回收管路分別連接有循環(huán)凈化管路、六氟化硫提純管路和四氟化碳提純管路。本發(fā)明克服了市面上的六氟化硫氣體回收凈化設(shè)備不能分離提純四氟化碳氣體的缺點,不僅實現(xiàn)了六氟化硫和四氟化碳氣體的分離和分別提純,并且集氣體的回收、分別分離提純和回充技術(shù)于一體,具有功能齊全、操作簡單、經(jīng)濟適用等特點。
文檔編號B01D53/00GK103213952SQ201310149650
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者李建國, 汪獻忠, 蔡巍, 李國興 申請人:河南省日立信股份有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 黑龍江省電力科學(xué)研究院