Tại sao kết hợp tách màng với tinh chế đông lạnh để phục hồi SF₆?

Giới thiệu

Việc khôi phục SF₆ từ GIS, GIL, cầu dao và các thiết bị điện áp cao khác ngày càng trở nên quan trọng đối với cả việc tái sử dụng khí và giảm phát thải. Tuy nhiên, việc khôi phục SF₆ không chỉ đơn giản là thu thập khí. Khi SF₆ được trộn với nitơ, không khí hoặc các loại khí khác trong quá trình bảo trì thiết bị, vận chuyển hoặc thay thế khí, khí thu hồi có thể cần được phân tách và tinh chế thêm trước khi có thể tái sử dụng.

Có thể áp dụng các công nghệ tách khác nhau cho hỗn hợp khí chứa SF₆, bao gồm tách bằng màng và tách ở nhiệt độ thấp. Mỗi công nghệ đều có những ưu điểm và hạn chế riêng.

Vì lý do này, KSTONE đã phát triển một phương pháp kết hợp kết hợpphục hồi SF₆ được màng hỗ trợ bằng quá trình tinh chế ở nhiệt độ cực thấp.

Thay vì chỉ dựa vào một nguyên tắc tách biệt, hai công nghệ này thực hiện các chức năng bổ sung cho nhau:Quá trình tinh chế đông lạnh mang lại khả năng phân tách sơ cấp có độ tinh khiết cao, trong khi quá trình tách qua màng giúp thu hồi SF₆ dư từ khí còn lại.

Tại sao việc tách SF₆ lại khó khăn hơn việc thu hồi khí đơn giản?

Thành phần của khí thu hồi có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào ứng dụng.

Ví dụ: trong quá trình bảo trì GIS hoặc GIL, SF₆ có thể được thu hồi cùng với nitơ hoặc không khí. Trong một số ứng dụng, hỗn hợp khí có thể chứa nồng độ SF₆ tương đối cao, trong khi ở những ứng dụng khác, nồng độ SF₆ có thể thấp hơn nhiều.

Điều này tạo ra hai yêu cầu khác nhau.

Đầu tiên, quá trình này cầncô đặc và tinh chế SF₆ đến mức phù hợp để sử dụng tiếp.

Thứ hai, quá trình này cầngiảm thiểu lượng SF₆ còn lại trong dòng khí không phải SF₆.

Hai mục tiêu này có liên quan với nhau nhưng chúng không hoàn toàn giống nhau.

Công nghệ làm giàu SF₆ hiệu quả không nhất thiết là công nghệ hiệu quả nhất để đạt được độ tinh khiết cao cuối cùng. Ngược lại, quy trình được thiết kế để phân tách có độ tinh khiết cao có thể không phải là cách hiệu quả nhất để thu hồi lượng vết SF₆ từ một lượng lớn khí dư.

Đây là nơi mà một quá trình kết hợp trở nên có giá trị.

Tách màng có thể làm gì?

Tách màng sử dụng sự khác biệt về tính thấm khí để vận chuyển có chọn lọc các thành phần khí nhất định qua màng.

Đối với hỗn hợp chứa SF₆, công nghệ màng có thể được sử dụng đểlàm giàu và phục hồi SF₆, đặc biệt khi dòng khí chứa nồng độ SF₆ tương đối thấp.

Một trong những ưu điểm của việc tách màng là nó có thể hoạt động liên tục mà không cần đến quá trình tách thay đổi pha thông thường. Do đó, nó có thể đóng vai trò là giai đoạn phục hồi hiệu quả cho SF₆ còn sót lại.

Tuy nhiên, việc tách màng có những hạn chế thực tế khi nó phải tự thực hiện toàn bộ quá trình tinh chế.

Để đạt được cả độ tinh khiết SF₆ cực cao và nồng độ SF₆ rất thấp trong khí còn lại có thể cần nhiều giai đoạn màng, nén bổ sung và kiểm soát quy trình phức tạp hơn.

Do đó, KSTONE không coi việc tách màng là cơ chế thanh lọc duy nhất.

Thay vào đó, nó được sử dụng ở nơi nó mang lại giá trị lớn nhất:thu hồi SF₆ còn sót lại trong dòng khí sau giai đoạn tinh chế sơ cấp.

Tại sao nên sử dụng quá trình lọc ở nhiệt độ cực thấp?

Các tính chất vật lý của SF₆ khác biệt đáng kể so với các tính chất của khí như nitơ và oxy.

Ở nhiệt độ đủ thấp và trong điều kiện áp suất được kiểm soát, SF₆ có thể trải qua quá trình thay đổi pha trong khi các thành phần khác vẫn ở trạng thái vật lý khác.

Sự khác biệt về hành vi pha này cung cấp một cơ chế khác để tách SF₆ khỏi các loại khí khác.

KSTONE sử dụng nguyên tắc này thông quathanh lọc nhiệt độ cực thấp.

Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào sự khác biệt về tính thấm của màng, quá trình này tận dụng các đặc tính thay đổi pha khác nhau của các thành phần khí.

Kết quả là tạo ra một cơ chế tách đặc biệt thích hợp để thu được nồng độ SF₆ cao.

Nói cách khác:

Việc tách màng sử dụng sự khác biệt về tính thấm.
Tinh chế đông lạnh sử dụng sự khác biệt trong hành vi pha vật lý.

Đây là những nguyên tắc tách biệt cơ bản khác nhau, đó là lý do tại sao chúng có thể bổ sung cho nhau.

Tại sao kết hợp hai công nghệ?

Ý tưởng chính đằng sau công nghệ lai của KSTONE là không làm cho việc tách màng và tinh chế đông lạnh thực hiện cùng một công việc.

Thay vào đó, mỗi công nghệ được giao một vai trò cụ thể.

1. Tinh chế đông lạnh để tách sơ cấp

Giai đoạn nhiệt độ cực thấp thực hiện quá trình tinh chế sơ bộ khí chứa SF₆.

Bằng cách sử dụng các đặc tính thay đổi pha khác nhau của SF₆ và các thành phần khí khác, SF₆ có thể được tách và cô đặc đến mức độ tinh khiết cao.

Do đó, giai đoạn này chịu trách nhiệm cho hiệu suất thanh lọc chính.

2. Tách màng để thu hồi SF₆ dư

Ngay cả sau quá trình tinh chế sơ cấp, khí còn lại vẫn có thể chứa một lượng nhỏ SF₆.

Thay vì cho phép SF₆ này tồn tại trong dòng khí dư, KSTONE sử dụng quá trình thu hồi được hỗ trợ bởi màng để tiếp tục thu giữ và cô đặc SF₆ còn lại.

SF₆ đã khôi phục sau đó có thể được đưa trở lại quá trình khôi phục.

3. Giảm tổn thất SF₆

Sự kết hợp của hai công nghệ tạo ra một vòng lặp phục hồi.

Giai đoạn đông lạnh tập trung vào việc tách SF₆ có độ tinh khiết cao, trong khi giai đoạn màng giúp thu hồi SF₆ lẽ ra còn sót lại trong khí dư.

Cách tiếp cận này có thể giảm tổn thất SF₆ và cải thiện hiệu suất thu hồi khí tổng thể của hệ thống.

Một cách khác để nhìn vào quá trình

Công nghệ hybrid có thể được hiểu thông qua sự phân chia trách nhiệm đơn giản:

Hỗn hợp khí chứa SF₆

↓

Thanh lọc sơ cấp

Tách chuyển pha ở nhiệt độ cực thấp

↓

SF₆ có độ tinh khiết cao

Khí dư chứa một lượng nhỏ SF₆

↓

Phục hồi SF₆ được hỗ trợ bằng màng

↓

SF₆ đã phục hồi được quay trở lại quy trình

Điểm quan trọng là màng không chỉ được đặt ở phía trước hệ thống đông lạnh như một bộ lọc chung bổ sung.

Nó được tích hợp vào chiến lược phục hồi tổng thể để giải quyết một thách thức kỹ thuật cụ thể:thu hồi SF₆ còn sót lại sau giai đoạn tinh chế sơ cấp.

Tại sao không sử dụng riêng màng tách?

Một công nghệ duy nhất hiếm khi cung cấp giải pháp tối ưu cho mọi giai đoạn tách khí.

Để thu hồi SF₆, tách màng có thể mang lại hiệu suất làm giàu và thu hồi hữu ích, nhưng tùy thuộc vào thành phần khí và độ tinh khiết sản phẩm cần thiết, việc đạt được độ tinh khiết SF₆ rất cao chỉ thông qua tách màng có thể cần thêm các giai đoạn và thiết bị xử lý.

Mặt khác, quá trình tinh chế đông lạnh cung cấp một cơ chế vật lý mạnh mẽ để tách SF₆ dựa trên đặc tính pha của nó, nhưng khí dư rời khỏi giai đoạn phân tách sơ cấp vẫn có thể chứa SF₆ có thể thu hồi được.

Cách tiếp cận kết hợp giải quyết hai hạn chế này theo các hướng ngược nhau.

Thanh lọc đông lạnh tập trung vào độ tinh khiết của sản phẩm.

Quá trình phục hồi được hỗ trợ bằng màng tập trung vào việc giảm thiểu tổn thất SF₆ còn sót lại.

Cùng nhau, họ tạo ra một chiến lược phục hồi toàn diện hơn.

Từ khôi phục SF₆ đến tái sử dụng SF₆

Mục tiêu cuối cùng của việc thu hồi SF₆ không chỉ đơn giản là thu thập khí.

Khí thu hồi phải được xử lý, kiểm tra và quản lý theo thành phần thực tế của nó và các yêu cầu của ứng dụng dự kiến.

Với hệ thống thu hồi và tinh chế được thiết kế phù hợp, SF₆ thu hồi có thể được cô đặc đến mức độ tinh khiết cao. Hệ thống của KSTONE được thiết kế để đạt đượcđộ tinh khiết lên tới 99,99% SF₆trong điều kiện vận hành quy định.

Sau khi tinh chế, khí có thể được lưu trữ và đánh giá để tái sử dụng theo các yêu cầu về chất lượng khí liên quan.

Điều này thay đổi vai trò của hệ thống thu hồi SF₆ từ một thiết bị thu gom khí thải đơn giản thành một hệ thốnghệ thống thu hồi và tái sử dụng khí.

Khái niệm thanh lọc kết hợp của KSTONE

Do đó, cách tiếp cận của KSTONE có thể được tóm tắt trong ba từ:

Chia. Hồi phục. Tái sử dụng.

• Chia:Sử dụng quá trình tinh chế thay đổi pha ở nhiệt độ cực thấp để đạt được sự phân tách sơ cấp SF₆ khỏi các khí khác.
• Hồi phục:Sử dụng công nghệ hỗ trợ màng để thu hồi SF₆ dư từ dòng khí còn lại.
• Tái sử dụng:Cô đặc và tinh chế SF₆ đã thu hồi để lưu trữ, thử nghiệm và tái sử dụng sau này.

Sự kết hợp này cho phép mỗi công nghệ thực hiện nhiệm vụ phù hợp nhất.

Thay vì yêu cầu một công nghệ giải quyết mọi vấn đề phân tách, KSTONE tích hợp các nguyên tắc phân tách vật lý khác nhau vào một hệ thống phục hồi được thiết kế.

Phần kết luận

Thách thức của việc thu hồi SF₆ không chỉ đơn giản là làm thế nào để thu hồi khí từ thiết bị điện. Thách thức kỹ thuật lớn hơn là làm thế nào đểtách SF₆ một cách hiệu quả, thu được khí có độ tinh khiết cao và giảm thiểu SF₆ còn lại trong dòng khí dư.

Tách màng và tinh chế đông lạnh giải quyết các phần khác nhau của thách thức này.

Thanh lọc ở nhiệt độ cực thấpcung cấp khả năng phân tách có độ tinh khiết cao bằng cách tận dụng sự khác biệt trong hành vi thay đổi pha.

Sự phân tách được hỗ trợ bằng màngcung cấp một giai đoạn thu hồi bổ sung cho SF₆ dư, giúp giảm thất thoát khí sau quá trình tinh chế sơ cấp.

Bằng cách kết hợp hai công nghệ này, KSTONE tạo ra một phương pháp tiếp cận kết hợp được thiết kế dựa trên cả haiĐộ tinh khiết SF₆ và hiệu suất thu hồi tổng thể.

Đối với các ứng dụng GIS và GIL quy mô lớn, công nghệ này cung cấp một lộ trình từ việc thu hồi khí SF₆ thông thường hướng tới một khái niệm hoàn chỉnh hơn vềPhục hồi, tinh chế và tái sử dụng SF₆.

KSTONE — Kỹ thuật phục hồi SF₆ tốt hơn.