Hoe SF₆-terugwinning, -scheiding en -zuivering werkt: een compleet proces

SF₆ wordt veelvuldig gebruikt als isolerend en boogdovend medium in GIS, GIL, stroomonderbrekers en andere hoogspanningsapparatuur. Wanneer elektrische apparatuur buiten gebruik wordt gesteld, wordt onderhouden of wordt gemoderniseerd, moet het gas in de kamer mogelijk worden teruggewonnen voordat de apparatuur wordt geopend.

Voor conventionele SF₆-terugwinning is het doel meestal het verzamelen en hergebruiken van het gas. Echter, wanneer SF₆ wordt gemengd met andere gassen zoals stikstof (N₂), is een geavanceerder proces vereist om de SF₆ te scheiden van de niet-SF₆ componenten en zoveel mogelijk herbruikbare SF₆ terug te winnen.

KSTONE heeft een geïntegreerd SF₆-terugwinnings-, -scheidings- en -zuiveringssysteem ontwikkeld op basis van ultralage-temperatuurversteviging gecombineerd met adsorptie en terugwinning van rest-SF₆ aanpakken.

Het proces is ontworpen om SF₆ met een hoge zuiverheid terug te winnen, terwijl de SF₆-emissies worden verminderd en het resterende N₂-rijke gas na behandeling kan worden afgevoerd.

1. Terugwinning van gemengd gas uit GIS, GIL en andere gaskamers

Het proces begint met een SF₆-houdend gemengd gas dat wordt teruggewonnen uit apparatuur zoals:

• Gasgeïsoleerde schakelinstallaties (GIS)
• Gasgeïsoleerde leidingen (GIL)
• SF₆-stroomonderbrekers
• Gasgeïsoleerde elektrische apparatuur
• Andere SF₆-houdende gaskamers

Afhankelijk van de toepassing kan het teruggewonnen gas SF₆ bevatten samen met stikstof of andere gassen.

Het gemengde gas wordt in het KSTONE-gashandlingssysteem geïntroduceerd en naar de compressie- en scheidingsfase getransporteerd.

2. Compressie en ultralage-temperatuurversteviging

Het teruggewonnen gemengde gas passeert eerst de compressorunit.

Na compressie komt het gas in de ultralage-temperatuur scheidingsfase.

Onder gecontroleerde ultralage-temperatuur omstandigheden, wordt SF₆ verstevigd en gescheiden van gassen die onder dezelfde bedrijfsomstandigheden in gasvormige toestand blijven aanpakken.

Dit creëert twee stromen:

Verstevigde SF₆

en

Niet-verstevigd gas met rest-SF₆

De verstevigingsfase biedt dus het primaire scheidingsmechanisme voor het terugwinnen van SF₆ uit het gemengde gas.

3. Verzameling van teruggewonnen SF₆

De verstevigde SF₆ wordt verzameld in een geïntegreerde 120 L cryogene roestvrijstalen opslagtank aanpakken.

Na het scheidingsproces kan de teruggewonnen SF₆ vanuit het opvangsysteem worden overgebracht met een SF₆ vloeistofoverdrachtspomp.

Het teruggewonnen gas kan vervolgens in SF₆-cilinders worden overgebracht voor opslag, transport of verder hergebruik, onder voorbehoud van de vereiste gas kwaliteitsverificatie.

Dit zorgt ervoor dat de teruggewonnen SF₆ terugkeert naar de bedrijfscyclus in plaats van als afval te worden behandeld.

4. Wat gebeurt er met het niet-verstevigde gas?

Niet al het gas dat de lage-temperatuur scheidingsfase binnenkomt, wordt verstevigde SF₆.

Het resterende gas is voornamelijk een N₂-rijk gas met rest-SF₆ aanpakken.

Het is belangrijk dat dit gas niet zomaar direct wordt afgevoerd. Zelfs een relatief kleine hoeveelheid SF₆ vertegenwoordigt terugwinbaar gas en moet vóór lozing worden behandeld.

Het niet-verstevigde gas wordt daarom door de uitlaat-/overdrachtspomp naar de module voor adsorptie en terugwinning van rest-SF₆ aanpakken.

5. Adsorptie en terugwinning van rest-SF₆

De adsorptiemodule vangt de rest-SF₆ uit het N₂-rijke gas.

Na adsorptiebehandeling wordt de SF₆-concentratie in het resterende gas verminderd tot minder dan 0,05% (500 ppm) en kan onder geschikte bedrijfsomstandigheden verder worden verlaagd tot wel 10 ppm.

Het behandelde N₂-rijke gas kan vervolgens worden afgevoerd in overeenstemming met de geldende milieu- en operationele vereisten.

Belangrijker nog, de SF₆ die door de adsorptiemodule wordt opgevangen, wordt niet zomaar weggegooid.

Het wordt teruggewonnen en teruggevoerd naar het scheidingsproces.

6. Een gesloten kringloop SF₆-terugwinningsproces

Dit terugvoerproces is een van de belangrijkste kenmerken van het KSTONE-systeem.

De SF₆ die wordt teruggewonnen tijdens de primaire lage-temperatuur verstevigingsfase, wordt verzameld voor hergebruik, terwijl rest-SF₆ die achterblijft in het niet-verstevigde gas, wordt opgevangen door de adsorptiemodule en teruggevoerd naar de scheidingsfase.

Het proces kan daarom worden weergegeven als:

SF₆-houdend gemengd gas

→ Compressie

→ Ultralage-temperatuurversteviging

→ SF₆-verzameling

→ Vloeistofoverdracht

→ Vullen van cilinders en hergebruik

Tegelijkertijd:

Niet-verstevigd N₂-rijk gas

→ Adsorptie van rest-SF₆

→ Terugwinning van SF₆

→ Terugkeer naar het scheidingsproces

→ Verdere terugwinning van SF₆

Deze circulatie gaat door totdat de terugwinbare SF₆ is gescheiden en teruggewonnen tot het vereiste niveau.

7. Waarom lage-temperatuur scheiding combineren met adsorptie?

Een enkele scheidingsstap kan niet noodzakelijkerwijs alle SF₆ uit een gemengde gasstroom terugwinnen.

De ultralage-temperatuur fase is verantwoordelijk voor de primaire scheiding en terugwinning van SF₆, terwijl de adsorptiefase zich bezighoudt met de rest-SF₆ die achterblijft in het niet-verstevigde gas aanpakken.

De twee fasen vervullen dus verschillende maar complementaire functies:

Deze combinatie helpt de algehele SF₆-terugwinning te verbeteren en onnodige SF₆-lozing te minimaliseren.

8. Van SF₆-terugwinning naar SF₆-hergebruik

Het doel van een geavanceerd SF₆-gashandlingssysteem is niet simpelweg het verwijderen van gas uit elektrische apparatuur.

Het grotere doel is om waardevolle SF₆ terug te winnen, deze te scheiden van ongewenste gassen, te behandelen tot de vereiste kwaliteit en terug te brengen naar praktisch gebruik aanpakken.

Voor nutsbedrijven, GIS-fabrikanten, onderhoudsaannemers en SF₆-gasserviceproviders kan deze aanpak verschillende voordelen bieden:

• Verminderd SF₆-verlies tijdens onderhoud van apparatuur
• Terugwinning van SF₆ uit gemengde gasapplicaties
• Verbeterd gebruik van teruggewonnen SF₆
• Verminderde milieu-uitstoot van SF₆
• Gesloten kringloop terugwinning van rest-SF₆
• Efficiënter beheer van teruggewonnen gas

De daadwerkelijk haalbare gaszuiverheid en terugwinningsprestaties zijn afhankelijk van de oorspronkelijke gassamenstelling, bedrijfsomstandigheden, apparatuurconfiguratie en vereiste gaskwaliteitsspecificaties.

9. KSTONE SF₆-terugwinnings-, -scheidings- en -zuiveringstechnologie

KSTONE ontwikkelt SF₆-gashandlingsapparatuur voor terugwinning, scheiding, zuivering, vulling en gerelateerde gasbeheerapplicaties.

Onze terugwinnings- en scheidingssystemen combineren ultralage-temperatuurverwerking met SF₆-adsorptie en -terugwinning, wat een proces biedt voor het terugwinnen van SF₆ uit gemengde gassen en het terugvoeren van opgevangen SF₆ naar de scheidingscyclus.

Voor toepassingen die een geavanceerdere scheidingsoplossing vereisen, ontwikkelt KSTONE ook membraanondersteunde scheiding gecombineerd met ultralage-temperatuur zuiveringstechnologie aanpakken.

Deze technologie is met name relevant wanneer SF₆ moet worden gescheiden van andere gassen en met een hoge zuiverheid moet worden teruggewonnen.

Typische toepassingen

KSTONE SF₆ terugwinnings- en scheidingssystemen kunnen worden overwogen voor:

• Onderhoud van GIS en GIL
• Onderhoud van SF₆-stroomonderbrekers
• Terugwinning van SF₆/N₂ gemengd gas
• Gasgeïsoleerde elektrische apparatuur
• SF₆-gasrecyclageprojecten
• Fabrikanten van elektrische apparatuur
• SF₆-gasservice- en onderhoudsbedrijven
• Industriële gasterugwinningsapplicaties

Conclusie

SF₆-terugwinning uit gemengde gassen is meer dan een simpele pompoperatie.

Een compleet terugwinningsproces moet zowel de hoofdstroom van SF₆ als de rest-SF₆ die achterblijft in het niet-verstevigde gas aanpakken.

Het proces van KSTONE maakt gebruik van ultralage-temperatuurversteviging om SF₆ terug te winnen, een cryogeen opvangsysteem om het teruggewonnen gas te verzamelen, en een adsorptie-gebaseerde terugwinningsfase om rest-SF₆ uit het N₂-rijke gas op te vangen.

Door de opgevangen SF₆ terug te voeren naar het scheidingsproces, creëert het systeem een terugwinningslus die is ontworpen om de SF₆-terugwinning te maximaliseren en onnodige emissies te minimaliseren.

Voor projecten met betrekking tot scheiding van SF₆/N₂ gemengd gas, terugwinning van SF₆, gaszuivering of recycling van SF₆, kan KSTONE de gashandlingsconfiguratie ontwikkelen op basis van de gassamenstelling, het gasvolume, de vereiste terugwinningsgraad en de beoogde gaskwaliteit.