六氟化硫氣體回收循環(huán)再利用的經(jīng)濟效益
隨著近年來我國的高壓電力技術(shù)的不斷發(fā)展,目前我國建設(shè)并投運百萬伏級別高壓電網(wǎng),這一技術(shù)填補了國際上的空白,使得我國的高壓電網(wǎng)技術(shù)一躍成為世界領(lǐng)先水平。截止 2018 年年底,國家電網(wǎng)公司已投運的特高壓達到了“八交十直”,累計送電超過 1.24 萬億千瓦時。同時因為我國用電量的不斷攀升,我國也掀起一股對電力系統(tǒng)增容擴容的施工熱潮,每年都有大批量以六氟化硫作為絕緣、滅弧介質(zhì)的高壓封閉式組合電器(GIS)、變壓器(GIT)、封閉式輸電線路(GIL)、斷路器(GCB)等投入使用和運行。 據(jù)統(tǒng)計 2016 年我國氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)總產(chǎn)量為 26516 間隔。
2016 年,40.5kV 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(C-GIS)產(chǎn)量 3952間隔,較上年增加 1458 間隔,增長率 58.46%。生產(chǎn)企業(yè) 12 家,較上年增加 2 家。2016 年,12kV 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(C-GIS)產(chǎn)量 4184間隔,較上年增加 1734 間隔,增長率 70.78%,生產(chǎn)企業(yè) 9 家,較上年增加 3 家。
隨著大量使用六氟化硫氣體作為絕緣、滅弧介質(zhì)的電力設(shè)備建設(shè)或投運,我國電力行業(yè)的六氟化硫用量也在逐年攀升,據(jù)不完全統(tǒng)計我國目前電力行業(yè)六氟化硫使用量約 4000-5000 噸。近年來國內(nèi)各大六氟化硫生產(chǎn)廠家如黎明化工、中核紅華、盈德、科美特等進行了產(chǎn)能擴充,同時也成立了很多產(chǎn)能規(guī)模較小的六氟化硫生產(chǎn)廠家,這樣造成了我國六氟化硫氣體生產(chǎn)量的提升,而六氟化硫氣體的供應(yīng)價格相對有所回落。但是隨著國家政策的導(dǎo)向和社會關(guān)注度的提升,六氟化硫氣體的循環(huán)利用,是未來對六氟化硫氣體使用的主要方向。
當(dāng)采取新氣回充模式時,需從以下幾方面準(zhǔn)備物資和設(shè)備:
(1)新氣購置環(huán)節(jié):如庫存有足量的六氟化硫新氣,則無需考慮新氣購置問題;如庫存六氟化硫新氣存量不夠,則需考慮新氣采購問題,從項目報批到供應(yīng)商選擇再到新氣供貨,都需一定的周期,且如采購量較小,則基本上享受不到批量采購帶來的價格、服務(wù)優(yōu)惠。
(2)氣體回收環(huán)節(jié):六氟化硫氣體作為一種禁止排放的溫室氣體,在對高壓開關(guān)設(shè)備進行檢修前,需務(wù)必使用六氟化硫氣體回收裝置將六氟化硫氣體進行回收。
(3)氣室抽真空環(huán)節(jié):開關(guān)檢修后,需對氣室進行抽真空操作, 以確保氣室內(nèi)部的清潔,此時需要使用真空泵或羅茨泵組。
(4)廢六氟化硫氣體灌裝環(huán)節(jié):在對六氟化硫氣體進行回收后, 則需要將廢六氟化硫氣體進行灌裝至六氟化硫氣瓶或存儲容積內(nèi),以方便六氟化硫氣體的轉(zhuǎn)存。此環(huán)節(jié)需要考慮使用一批合格的六氟化硫氣瓶或容器,進行轉(zhuǎn)存。
(5)新氣回充環(huán)節(jié):目前電力行業(yè)普遍使用的六氟化硫新氣,大多以 40L 的六氟化硫氣瓶存儲,在對氣室進行回充時,因液態(tài)六氟化硫在汽化過程中,會吸取大量熱量造成氣瓶內(nèi)局部溫度較低,從而使得氣瓶內(nèi)的六氟化硫不易回充至氣室內(nèi),一支 40L 六氟化硫新氣氣瓶內(nèi)存儲的 50kg 六氟化硫,通過此種壓差直充方式,一般會氣瓶內(nèi)會殘存 15-20kg 六氟化硫。如要提高六氟化硫使用率,則需要專用的六氟化硫氣瓶加熱回充裝置進行回充,或通過環(huán)境溫度進行升溫后再行回充(通過環(huán)境溫度升溫速度較慢,如工期緊張且無氣瓶加熱回充裝置的情況下,一般只能采取大量的六氟化硫新氣進行回充)。
(6)氣體檢測環(huán)節(jié):現(xiàn)場使用的六氟化硫新氣一般均是抽檢合
格后,再進行回充使用的。但是對于回充至高壓開關(guān)內(nèi)的六氟化硫氣體,根據(jù) DL596 或 GB8905 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,均需要進行大修后氣體品質(zhì)檢測,以確保開關(guān)不會出現(xiàn)因六氟化硫氣體不合格造成的投運失敗的情況出現(xiàn)。此環(huán)節(jié)則需要準(zhǔn)備相對應(yīng)的一系列儀表進行六氟化硫氣體檢測、檢漏。
(7)設(shè)備操作人員選用環(huán)節(jié):六氟化硫氣體回收、檢測等環(huán)節(jié), 必須由專業(yè)人員進行操作,因為每一環(huán)節(jié)處理不當(dāng)都有可能會造成環(huán)境污染、人員安全風(fēng)險,同時每一環(huán)節(jié)的處理不當(dāng)都有可能造成工程進度受阻。而目前現(xiàn)狀來看,設(shè)備專業(yè)的操作人員較為匱乏,很多單位均沒有專業(yè)或?qū)B毜牧驓怏w處理人員。
(8)六氟化硫回收裝置、輔助裝置運輸與裝卸環(huán)節(jié):此環(huán)節(jié)需使用運輸車輛,將設(shè)備運送至指定位置。且需要吊裝裝置進行設(shè)備吊裝與拆卸。
(9)設(shè)備來源問題考慮環(huán)節(jié):因六氟化硫氣體處理環(huán)節(jié),需要專業(yè)的設(shè)備進行對應(yīng)處理,所以缺一不可,如這些設(shè)備擁有以上所有設(shè)備,則無需考慮設(shè)備來源問題,則只需要考慮設(shè)備的可靠性;如缺乏以上設(shè)備,則需要考慮設(shè)備的來源問題,如通過采購進行配置則需要較長的供貨周期,如通過借用以上設(shè)備,則在需考慮設(shè)備可靠性的同時,還需要保證設(shè)備擁有方的正常使用和使用節(jié)點。
(10)氣瓶運輸與裝卸環(huán)節(jié):六氟化硫新氣作為一種 2.2 類危險化學(xué)品,在運輸過程中,需要選擇相對應(yīng)的?;愤\輸車輛進行運輸, 而此類運輸車輛的運輸單價費用普遍高于普通運輸。而六氟化硫廢氣因其所含雜質(zhì)不同,有時需要更高級別的?;愤\輸車輛進行運輸, 如采用普通運輸車輛運輸,則可能會面對高額處罰或安全風(fēng)險。同時六氟化硫氣瓶在裝卸過程中,均需要裝卸人員進行裝載或卸裝。
(11)六氟化硫廢氣存放環(huán)節(jié):此環(huán)節(jié)需要考慮將盛有六氟化硫廢氣的氣瓶或容器存放于符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的場地內(nèi),且根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,存放的六氟化硫廢氣在一定周期內(nèi),還需要對氣瓶、容器進行更換或檢驗,以避免出現(xiàn)漏氣或者更嚴(yán)重的事故發(fā)生。如六氟化硫廢氣內(nèi)含有某種化學(xué)性質(zhì)較為活潑或者酸性較強的物質(zhì),則很容易對盛放容器造成腐蝕,這樣更加大了存放風(fēng)險。
(12)環(huán)保機構(gòu)或企業(yè)內(nèi)部考評環(huán)節(jié):根據(jù)目前政策以及標(biāo)準(zhǔn)要求,均對六氟化硫氣體的循環(huán)利用率做出相應(yīng)的考評政策,如果六氟化硫氣體做不到“回收--凈化--再利用”的閉環(huán)或者利用率達不到考評要求,則直接影響到最終考評結(jié)果。
從環(huán)境效益上來看,世界各國都在為減少溫室氣體的排放,由于六氟化硫具有較高的經(jīng)濟性,同時也具有高效的溫室效應(yīng),所以各國首先將六氟化硫的回收作為減排溫室氣體的首項任務(wù)。據(jù)研究表明, 排放到大氣中的溫室氣體,使大氣中的二氧化碳濃度增高,從而強化溫室效應(yīng),促使全球增溫變暖。圖 4 描述了溫室氣體排放量、大氣二氧化碳濃度和溫室變化的關(guān)聯(lián)情況。即使我們在未來 300 年保持當(dāng)前的排放水平,大氣中的二氧化碳濃度將會由目前的 380×10-6 增加到2300 年的 800×10-6 以上。氣溫將可能增加 2.79℃;盡管這種超長時段的氣候擬存在很大的不確定性,但這種全球溫度的升高趨勢是較為明確的。