Wie SF₆-Rückgewinnung, -Trennung und -Reinigung funktioniert: Ein vollständiger Prozess

SF₆ wird häufig als Isolier- und Lichtbogenlöschmedium in GIS, GIL, Leistungsschaltern und anderen Hochspannungs-Elektrogeräten verwendet. Wenn Elektrogeräte außer Betrieb genommen, gewartet oder nachgerüstet werden, muss das Gas im Inneren der Kammer möglicherweise zurückgewonnen werden, bevor das Gerät geöffnet wird.

Bei der herkömmlichen SF₆-Rückgewinnung ist das Ziel in der Regel, das Gas zu sammeln und wiederzuverwenden. Wenn SF₆ jedoch mit anderen Gasen wie Stickstoff (N₂) gemischt ist, ist ein fortschrittlicherer Prozess erforderlich, um das SF₆ von den Nicht-SF₆-Bestandteilen zu trennen und so viel wiederverwendbares SF₆ wie möglich zurückzugewinnen.

KSTONE hat ein integriertes SF₆-Rückgewinnungs-, -Trennungs- und -Reinigungssystem entwickelt, das auf ultrakalter Verfestigung in Kombination mit Adsorption und Rückgewinnung von Rest-SF₆ berücksichtigen.

Der Prozess ist darauf ausgelegt, hochreines SF₆ zurückzugewinnen, während gleichzeitig die SF₆-Emissionen reduziert werden und das verbleibende N₂-reiche Gas nach der Behandlung abgeleitet werden kann.

1. Rückgewinnung von Mischgas aus GIS, GIL und anderen Gaskammern

Der Prozess beginnt mit der Rückgewinnung eines SF₆-haltigen Mischgases aus Geräten wie:

• Gasisolierte Schaltanlagen (GIS)
• Gasisolierte Leitungen (GIL)
• SF₆-Leistungsschalter
• Gasisolierte Elektrogeräte
• Andere SF₆-haltige Gaskammern

Je nach Anwendung kann das zurückgewonnene Gas SF₆ zusammen mit Stickstoff oder anderen Gasen enthalten.

Das Mischgas wird in das KSTONE-Gasaufbereitungssystem eingespeist und zur Kompressions- und Trennstufe geleitet.

2. Kompression und Ultrakalte Verfestigung

Das zurückgewonnene Mischgas durchläuft zunächst die Kompressoreinheit.

Nach der Kompression gelangt das Gas in die Ultrakalte Trennstufe.

Unter kontrollierten ultrakalten Bedingungen wird SF₆ verfestigt und von Gasen getrennt, die unter den gleichen Betriebsbedingungen im gasförmigen Zustand verbleiben berücksichtigen.

Dies erzeugt zwei Ströme:

Verfestigtes SF₆

und

Nicht verfestigtes Gas mit Rest-SF₆

Die Verfestigungsstufe bietet somit den primären Trennmechanismus zur Rückgewinnung von SF₆ aus dem Mischgas.

3. Sammlung des zurückgewonnenen SF₆

Das verfestigte SF₆ wird in einem integrierten 120-Liter-Kryo-Edelstahl-Sammeltank berücksichtigen.

Nach dem Trennprozess kann das zurückgewonnene SF₆ mit einer SF₆-Flüssigkeitstransferpumpe aus dem Sammelsystem umgepumpt werden.

Das zurückgewonnene Gas kann dann in SF₆-Zylinder zur Lagerung, zum Transport oder zur späteren Wiederverwendung gefüllt werden, vorbehaltlich der erforderlichen Gasqualitätsprüfung.

Dadurch kann das zurückgewonnene SF₆ in den Betriebszyklus zurückgeführt werden, anstatt als Abfall behandelt zu werden.

4. Was passiert mit dem nicht verfestigten Gas?

Nicht das gesamte Gas, das in die Tieftemperatur-Trennstufe gelangt, wird zu verfestigtem SF₆.

Das verbleibende Gas ist hauptsächlich ein N₂-reiches Gas mit Rest-SF₆ berücksichtigen.

Es ist wichtig, dass dieses Gas nicht einfach direkt abgeleitet wird. Selbst eine relativ geringe Menge SF₆ stellt rückgewinnbares Gas dar und sollte vor der Freisetzung behandelt werden.

Das nicht verfestigte Gas wird daher von der Abluft-/Transferpumpe zum Adsorptions- und Rückgewinnungsmodul für Rest-SF₆ berücksichtigen.

5. Adsorption und Rückgewinnung von Rest-SF₆

Das Adsorptionsmodul erfasst das Rest-SF₆ aus dem N₂-reichen Gas.

Nach der Adsorptionsbehandlung wird die SF₆-Konzentration im verbleibenden Gas auf unter 0,05 % (500 ppm) reduziert und kann unter geeigneten Betriebsbedingungen auf bis zu 10 ppm gesenkt werden.

Das behandelte N₂-reiche Gas kann dann gemäß den geltenden Umwelt- und Betriebsanforderungen abgeleitet werden.

Wichtiger ist, dass das vom Adsorptionsmodul erfasste SF₆ nicht einfach entsorgt wird.

Es wird zurückgewonnen und dem Trennprozess wieder zugeführt.

6. Ein geschlossener SF₆-Rückgewinnungsprozess

Dieser Rückführprozess ist eines der Hauptmerkmale des KSTONE-Systems.

Das während der primären Tieftemperatur-Verfestigung zurückgewonnene SF₆ wird zur Wiederverwendung gesammelt, während das Rest-SF₆ im nicht verfestigten Gas vom Adsorptionsmodul erfasst und der Trennstufe wieder zugeführt wird.

Der Prozess kann daher wie folgt dargestellt werden:

SF₆-haltiges Mischgas

→ Kompression

→ Ultrakalte Verfestigung

→ SF₆-Sammlung

→ Flüssigkeitstransfer

→ Zylinderbefüllung und Wiederverwendung

Gleichzeitig:

Nicht verfestigtes N₂-reiches Gas

→ Adsorption von Rest-SF₆

→ SF₆-Rückgewinnung

→ Rückführung in den Trennprozess

→ Weitere SF₆-Rückgewinnung

Diese Zirkulation wird fortgesetzt, bis das rückgewinnbare SF₆ bis zum erforderlichen Grad getrennt und zurückgewonnen wurde.

7. Warum Tieftemperaturtrennung mit Adsorption kombinieren?

Ein einzelner Trennschritt kann nicht unbedingt das gesamte SF₆ aus einem Mischgasstrom zurückgewinnen.

Die Ultrakaltstufe ist für die primäre Trennung und Sammlung von SF₆ zuständig, während die Adsorptionsstufe das Rest-SF₆ im nicht verfestigten Gas berücksichtigen.

Die beiden Stufen erfüllen daher unterschiedliche, aber sich ergänzende Funktionen:

Diese Kombination trägt dazu bei, die gesamte SF₆-Rückgewinnung zu verbessern und gleichzeitig unnötige SF₆-Freisetzungen zu minimieren.

8. Von der SF₆-Rückgewinnung zur SF₆-Wiederverwendung

Das Ziel eines fortschrittlichen SF₆-Gasaufbereitungssystems ist nicht nur die Entfernung von Gas aus Elektrogeräten.

Das übergeordnete Ziel ist es, wertvolles SF₆ zurückzugewinnen, es von unerwünschten Gasen zu trennen, es auf die erforderliche Qualität zu behandeln und es wieder in den praktischen Gebrauch zu bringen berücksichtigen.

Für Energieversorger, GIS-Hersteller, Wartungsunternehmen und SF₆-Gasdienstleister kann dieser Ansatz mehrere Vorteile bieten:

• Reduzierter SF₆-Verlust während der Geräteinstandhaltung
• Rückgewinnung von SF₆ aus Mischgasanwendungen
• Verbesserte Nutzung von zurückgewonnenem SF₆
• Reduzierte Umwelteinleitung von SF₆
• Geschlossene Rückgewinnung von Rest-SF₆
• Effizienteres Management von zurückgewonnenem Gas

Die tatsächlich erreichbare Gasreinheit und Rückgewinnungsleistung hängen von der ursprünglichen Gaszusammensetzung, den Betriebsbedingungen, der Gerätekonfiguration und den erforderlichen Gasqualitätsanforderungen ab.

9. KSTONE SF₆-Rückgewinnungs-, -Trennungs- und -Reinigungstechnologie

KSTONE entwickelt SF₆-Gasaufbereitungsgeräte für Rückgewinnungs-, Trennungs-, Reinigungs-, Füll- und verwandte Gasmanagementanwendungen.

Unsere Rückgewinnungs- und Trennsysteme kombinieren Ultrakalt-Verarbeitung mit SF₆-Adsorption und -Rückgewinnung und bieten einen Prozess zur Rückgewinnung von SF₆ aus Mischgasen und zur Rückführung von erfasstem SF₆ in den Trennzyklus.

Für Anwendungen, die eine fortschrittlichere Trennlösung erfordern, entwickelt KSTONE auch Membran-gestützte Trennung in Kombination mit Ultrakalt-Reinigungstechnologie berücksichtigen.

Diese Technologie ist besonders relevant, wenn SF₆ von anderen Gasen getrennt und in hoher Reinheit zurückgewonnen werden muss.

Typische Anwendungen

KSTONE SF₆-Rückgewinnungs- und Trennsysteme können für folgende Zwecke in Betracht gezogen werden:

• Wartung von GIS und GIL
• Service von SF₆-Leistungsschaltern
• Rückgewinnung von SF₆/N₂-Mischgas
• Gasisolierte Elektrogeräte
• SF₆-Gasrecyclingprojekte
• Hersteller von Elektrogeräten
• SF₆-Gas-Service- und Wartungsunternehmen
• Industrielle Gasrückgewinnungsanwendungen

Schlussfolgerung

Die SF₆-Rückgewinnung aus Mischgasen ist mehr als ein einfacher Pumpvorgang.

Ein vollständiger Rückgewinnungsprozess muss sowohl den Haupt-SF₆-Strom als auch das Rest-SF₆ im nicht verfestigten Gas berücksichtigen.

KSTONEs Prozess nutzt Ultrakalt-Verfestigung zur Rückgewinnung von SF₆, ein Kryo-Sammelsystem zur Sammlung des zurückgewonnenen Gases und eine Adsorptions-basierte Rückgewinnungsstufe zur Erfassung von Rest-SF₆ aus dem N₂-reichen Gas.

Durch die Rückführung des erfassten SF₆ in den Trennprozess schafft das System eine Rückgewinnungsschleife, die darauf ausgelegt ist, die SF₆-Rückgewinnung zu maximieren und unnötige Emissionen zu minimieren.

Für Projekte, die SF₆/N₂-Mischgastrennung, SF₆-Rückgewinnung, Gasreinigung oder SF₆-Recycling umfassen, kann KSTONE die Gasaufbereitungskonfiguration entsprechend der Gaszusammensetzung, dem Gasvolumen, der erforderlichen Rückgewinnungsrate und der Zielgasqualität entwickeln.