廣東電科院：六氟化硫氣體回收再利用新范本
7月17日，在廣東電網公司六氟化硫氣(qi)體檢(jian)測(ce)中(zhong)心，一(yi)輛廂式貨車緩緩駛進回收處理(li)車間，10余個裝滿(man)氣(qi)體的鋼瓶陸續被卸下，貼上(shang)帶有條形碼(ma)的標簽后被送(song)往待(dai)處理(li)區。車間內，工作(zuo)人(ren)員正在對三臺(tai)凈化設備進行日常維護。
這座占地2000平方(fang)米的(de)檢測中(zhong)心承擔著(zhu)廣(guang)東全省六(liu)氟化硫(liu)氣體(ti)的(de)回收(shou)凈化任務，它集檢測、回收(shou)、再(zai)生、科研于一體(ti)，年處理能力達45噸，是目前(qian)國內規模最(zui)大、處理能力最(zui)強、設備最(zui)完善、檢測手(shou)段最(zui)齊(qi)備的(de)回收(shou)處理基地。
作為電(dian)力工業(ye)科(ke)學發展的(de)(de)動(dong)力之(zhi)源，廣(guang)東電(dian)網公司電(dian)力科(ke)學研(yan)究院(yuan)（簡稱“廣(guang)東電(dian)科(ke)院(yuan)”）通(tong)過(guo)持(chi)續(xu)推進六氟(fu)化硫氣體的(de)(de)研(yan)究與(yu)再(zai)利(li)用工作，為電(dian)力行業(ye)節能減排帶來(lai)了嶄新的(de)(de)樣本(ben)與(yu)精彩的(de)(de)注(zhu)腳。
把氣體管起來
六氟化硫氣(qi)體不(bu)如二(er)氧化碳(tan)為(wei)人們所熟知，它因為(wei)優異的絕(jue)緣性而被廣泛(fan)應(ying)(ying)用于GIS、斷路(lu)器(qi)等(deng)電(dian)氣(qi)設備(bei)中(zhong)，但其溫(wen)室(shi)效應(ying)(ying)相比(bi)二(er)氧化碳(tan)大得多(duo)，因此被《京都議定(ding)書》列(lie)為(wei)六大溫(wen)室(shi)效應(ying)(ying)氣(qi)體之(zhi)一。
1986年(nian)，廣(guang)東(dong)電(dian)科院就在全國率(lv)先開(kai)展了(le)六(liu)氟化硫氣體質量(liang)檢測工作。1990年(nian)，該(gai)院又啟(qi)動了(le)六(liu)氟化硫分解組分研究，并首次(ci)在國內電(dian)力行業(ye)建立(li)濕度標準系統。
經過(guo)15至(zhi)20年(nian)的(de)運行，21世紀初(chu)，我國早期(qi)投產(chan)的(de)電氣設備陸續進入(ru)檢修(xiu)期(qi)，使用(yong)多年(nian)的(de)六氟化硫氣體也(ye)需要更換。當時，世界各國均限制直接排放(fang)廢氣，并致力(li)于回收和(he)凈(jing)化處(chu)理(li)技術的(de)研發，而我國在(zai)這一方面的(de)法規和(he)研究仍處(chu)于空白(bai)。作為(wei)國內最(zui)早開展此(ci)項課題的(de)單位，隨著研究的(de)深入(ru)，廣東電科院把目光聚(ju)焦于當時最(zui)前沿的(de)六氟化硫氣體回收處(chu)理(li)。
“六氟(fu)化硫具有強烈的(de)溫室效應，運(yun)行多年后分解出的(de)氟(fu)硫化物含有劇毒，會(hui)對人體造成(cheng)危害。”廣(guang)(guang)東電(dian)科院環保(bao)所助理(li)工程師(shi)陳敏說，而(er)且這(zhe)種(zhong)氣體價格昂貴(gui)，而(er)經(jing)過處(chu)理(li)的(de)氣體完全可以(yi)再次利用，“這(zhe)項研究既有社會(hui)效益又有經(jing)濟效益。”2000年以(yi)來，電(dian)網(wang)(wang)建設速度隨(sui)著(zhu)我(wo)國經(jing)濟的(de)提速而(er)加(jia)快，廣(guang)(guang)東更(geng)是電(dian)網(wang)(wang)發展的(de)排頭兵。受地域所限，廣(guang)(guang)東省(sheng)的(de)變電(dian)站多采用布置更(geng)為緊(jin)湊(cou)的(de)GIS設備，六氟(fu)化硫氣體總(zong)量隨(sui)之(zhi)不(bu)斷攀(pan)升。
“廣東(dong)電網公司是國內規模最大的省級(ji)電網公司，作為(wei)其(qi)所(suo)屬的技術支撐單位(wei)，為(wei)了電網的綠色發展和經濟運行，我們(men)有(you)責任把六(liu)氟化(hua)硫氣體管起來(lai)。同(tong)時，也能(neng)為(wei)我國六(liu)氟化(hua)硫氣體的循環(huan)再利用趟出一條新(xin)路。”廣東(dong)電科(ke)院(yuan)副院(yuan)長(chang)何宏(hong)明(ming)說。
對(dui)于(yu)此項(xiang)工(gong)作，廣東電科(ke)院院長鐘清早(zao)已胸有定見：“在我國，雖然國家沒有強(qiang)制(zhi)要求(qiu)，但是(shi)，回(hui)收再(zai)利用(yong)六氟(fu)化硫氣體是(shi)電網(wang)(wang)(wang)行業(ye)對(dui)國家節(jie)能減排政(zheng)策的(de)(de)(de)積極響應，也是(shi)電網(wang)(wang)(wang)企業(ye)在經(jing)濟社會(hui)發展(zhan)新(xin)階(jie)段對(dui)節(jie)能減排提出更(geng)高要求(qiu)的(de)(de)(de)背景下(xia)，自(zi)覺履行環保義務(wu)的(de)(de)(de)切實之舉。”凝聚了多年的(de)(de)(de)積淀，2003年，廣東電科(ke)院率先啟(qi)動六氟(fu)化硫氣體回(hui)收再(zai)生中心的(de)(de)(de)籌建工(gong)作，填(tian)補(bu)了國內(nei)研究空(kong)白的(de)(de)(de)同時(shi)，將我國電網(wang)(wang)(wang)行業(ye)節(jie)能減排帶入了一個嶄新(xin)的(de)(de)(de)階(jie)段。
經過三年的努力(li)(li)，《六(liu)氟化硫氣體(ti)再生應用研究(jiu)》結(jie)題，并獲得中國電力(li)(li)科(ke)技進步三等獎。2009年，廣(guang)東電網公司建立六(liu)氟化硫氣體(ti)檢測中心，并在全(quan)省推廣(guang)。
去年，該公司(si)再次(ci)對檢測中心進(jin)行升級，使年處理能力獲得大幅提升。
供不應求的再生氣體
每一項新技(ji)術的誕生和(he)應(ying)用(yong)，都(dou)伴隨著無數次的創(chuang)新嘗試和(he)艱苦(ku)的反復實踐，何況建立如此大規模的氣體回收(shou)再利用(yong)系統，在這一過程中，廣東(dong)電(dian)科院承載(zai)了太多新的起點和(he)挑戰。
“循環(huan)(huan)再利用(yong)的難點主要集中在氣(qi)體(ti)凈(jing)化(hua)(hua)這個環(huan)(huan)節。”去年剛剛退休的廣東電(dian)科院環(huan)(huan)保所高(gao)級工程師姚唯建說，回收時(shi)，六(liu)氟化(hua)(hua)硫氣(qi)體(ti)難免(mian)混入空氣(qi)，通常會通過冷卻(que)將六(liu)氟化(hua)(hua)硫液化(hua)(hua)，從而排(pai)掉(diao)空氣(qi)，同(tong)時(shi)還要保證用(yong)于冷卻(que)的物質不會摻(chan)雜(za)到氣(qi)體(ti)中。經過反復試(shi)驗，研(yan)究人員設計了水洗(xi)堿(jian)洗(xi)、分子篩吸附、精餾分離、固化(hua)(hua)分離等一系列凈(jing)化(hua)(hua)工藝，并與(yu)設備(bei)(bei)廠(chang)家共同(tong)研(yan)發出專業的氣(qi)體(ti)凈(jing)化(hua)(hua)設備(bei)(bei)，從而使再生(sheng)氣(qi)體(ti)的純度達到99.99%以上。
另外，六氟化硫(liu)氣體(ti)(ti)的(de)密度較(jiao)大(da)，每(mei)個(ge)裝(zhuang)滿(man)氣體(ti)(ti)的(de)鋼(gang)瓶都重達100多公(gong)斤，“站(zhan)立”擺放的(de)鋼(gang)瓶在(zai)搬運(yun)過程中(zhong)很(hen)容易傾倒，造成氣體(ti)(ti)泄漏(lou)。為(wei)此，研究人員專(zhuan)門(men)為(wei)鋼(gang)瓶量身訂做(zuo)了存儲架，讓一個(ge)個(ge)鋼(gang)瓶可以穩穩地“躺”在(zai)架子上(shang)。
除了回收，再(zai)生氣體的再(zai)利用也困(kun)難重(zhong)重(zhong)，就如同凈(jing)化處理干凈(jing)的一桶地溝水，敢喝的人(ren)還(huan)是不多。
“一開始(shi)不接受是(shi)可以(yi)理解(jie)的(de)(de)。”姚唯建(jian)說，“原本(ben)是(shi)廢氣，處理后告訴人(ren)家(jia)又可以(yi)用(yong)了(le)，誰都不敢輕易相(xiang)信。如果造(zao)成設(she)(she)備故障導致停電，誰都擔不起這(zhe)個責任(ren)。”2006年，在(zai)廣(guang)東電網公司的(de)(de)支持下，再生氣體(ti)首先被(bei)用(yong)到(dao)了(le)清遠某110千(qian)伏變電站(zhan)的(de)(de)設(she)(she)備上，經過(guo)三(san)年的(de)(de)跟(gen)蹤監測，設(she)(she)備運行(xing)正(zheng)常，再生氣體(ti)才逐(zhu)漸被(bei)接受。
如今，從110千伏到500千伏，再生氣體已經運(yun)用(yong)到廣東電網公(gong)司(si)300余座不同電壓(ya)等級的變電站中，由(you)于(yu)是免費供應，常常是供不應求。
據統計(ji)，截至今年6月30日，該中心已累計(ji)從廣東(dong)原21個地市供電(dian)局回收六氟(fu)化(hua)硫氣(qi)體50.32噸，相當于減排二氧化(hua)碳120萬(wan)噸，凈化(hua)再生氣(qi)體回用至設(she)備49.512噸，節約新(xin)氣(qi)購置(zhi)費約693萬(wan)元。
給GIS體檢
2006年(nian)12月6日，廣州500千伏(fu)增(zeng)城變(bian)電站(zhan)500千伏(fu)增(zeng)橫乙(yi)5063間隔準備(bei)送電，值班(ban)人員(yuan)在進行送電前檢(jian)查時發(fa)現(xian)CT頂部有異響。廣東電科院研究人員(yuan)趕赴現(xian)場后(hou)進行了(le)電氣(qi)和六氟(fu)化硫(liu)氣(qi)體(ti)分解(jie)產物試驗(yan)，發(fa)現(xian)六氟(fu)化硫(liu)氣(qi)體(ti)純(chun)度降低并含有大(da)量(liang)分解(jie)氣(qi)體(ti)，由(you)此(ci)判斷(duan)CT內部存在放電故障，建議立(li)即停運檢(jian)修。當設備(bei)被拆解(jie)后(hou)，這一判斷(duan)得(de)到了(le)證實。
由(you)于研(yan)究人員的(de)準確判斷和及時處(chu)置，避免了(le)日(ri)后因設(she)備故障而可能造成的(de)停電。在廣東電科院，通(tong)過檢測(ce)六(liu)氟化硫特征(zheng)氣體預判電氣設(she)備內部故障的(de)實例(li)不勝枚舉，這也是檢測(ce)中心承擔的(de)另一項重(zhong)點(dian)工作。簡(jian)單來說(shuo)，如果把大電網比作一個健康(kang)的(de)人，六(liu)氟化硫氣體就相當于血液，通(tong)過分(fen)析血液就能判斷病癥所在。
這一(yi)課題最(zui)早(zao)可追溯到2000年，廣東電科院(yuan)在國內(nei)首次提出：設(she)(she)備(bei)故(gu)障時產生二(er)(er)氧化硫(liu)和二(er)(er)氧化碳可作為故(gu)障判(pan)斷(duan)的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)氣(qi)體(ti)。多年來，該院(yuan)通過實驗(yan)室模(mo)擬六氟化硫(liu)設(she)(she)備(bei)故(gu)障的(de)(de)(de)特(te)征(zheng)氣(qi)體(ti)，建(jian)立(li)起快速(su)判(pan)斷(duan)故(gu)障方(fang)法和技術。2007年，由該院(yuan)完成(cheng)的(de)(de)(de)《六氟化硫(liu)電氣(qi)設(she)(she)備(bei)故(gu)障快速(su)檢測方(fang)法》獲南方(fang)電網公司科技進(jin)步(bu)三(san)等(deng)獎(jiang)、廣東電網公司科技進(jin)步(bu)二(er)(er)等(deng)獎(jiang)。
出色的(de)成績并未阻擋(dang)前進的(de)腳步，研(yan)究人員逐(zhu)漸將重心由設備故障原(yuan)因(yin)診斷，轉移到難度(du)更高、更具意義(yi)的(de)潛伏性故障預判。
“等到(dao)一(yi)個(ge)器官(guan)出現問題危及整(zheng)體(ti)(ti)的(de)(de)時候再去尋找病(bing)因，不如提前檢查出潛伏的(de)(de)疾病(bing)，及早治療(liao)。”何宏明說，“保(bao)證電網的(de)(de)安全穩定是我(wo)們工(gong)作的(de)(de)重(zhong)中之重(zhong)，提前預判故障(zhang)，從而提高設備(bei)運行的(de)(de)穩定性也應是六氟化(hua)硫氣體(ti)(ti)研究的(de)(de)題中之義。”“在這一(yi)方面我(wo)們也是從零起(qi)步，最初(chu)并不知道會(hui)分解出哪(na)些(xie)氣體(ti)(ti)，而且分解出的(de)(de)氣體(ti)(ti)數量十分微小，難以檢測。另外，最關鍵的(de)(de)是確(que)定這些(xie)特征氣體(ti)(ti)與設備(bei)故障(zhang)的(de)(de)對應關系。”廣東電科院環保(bao)所工(gong)程師唐念說，他們還要確(que)保(bao)預判的(de)(de)準確(que)率，如果失誤，將造成巨大的(de)(de)損失。
從(cong)此(ci)，研(yan)究人員向著這(zhe)一領域的(de)最(zui)高峰發(fa)起(qi)了(le)(le)(le)沖鋒(feng)。他們把一套(tao)GIS實體(ti)搬進(jin)試驗(yan)室，通過模(mo)擬(ni)設(she)備(bei)的(de)各(ge)類故障，采用(yong)先進(jin)的(de)設(she)備(bei)和(he)方法(fa)捕捉六氟化硫分解出的(de)微量氣(qi)體(ti)，經(jing)過一次次的(de)試驗(yan)之(zhi)后，最(zui)終形成(cheng)了(le)(le)(le)一套(tao)嚴謹而(er)科(ke)學的(de)診斷(duan)(duan)體(ti)系(xi)，并在(zai)實踐應(ying)用(yong)中(zhong)獲(huo)(huo)得(de)了(le)(le)(le)成(cheng)功———近年來，該院應(ying)用(yong)這(zhe)一診斷(duan)(duan)方法(fa)，及時(shi)發(fa)現GIS設(she)備(bei)重大隱患20起(qi)，斷(duan)(duan)路(lu)器缺(que)陷4起(qi)，并排查了(le)(le)(le)全省的(de)500千伏六氟化硫CT設(she)備(bei)隱患，在(zai)確保(bao)2010年廣州亞運(yun)會、2011年深圳大運(yun)會供電(dian)(dian)穩定性中(zhong)發(fa)揮了(le)(le)(le)無可替(ti)代的(de)作用(yong)。同時(shi)，該院《基于氣(qi)體(ti)組分分析(xi)診斷(duan)(duan)GIS典型缺(que)陷及故障的(de)研(yan)究與應(ying)用(yong)》獲(huo)(huo)南方電(dian)(dian)網公司(si)科(ke)技進(jin)步(bu)二(er)等(deng)獎、廣東電(dian)(dian)網公司(si)科(ke)技進(jin)步(bu)一等(deng)獎。
更加令人欣喜的是，該院研(yan)究(jiu)成果已經(jing)被(bei)推廣到整個電力行(xing)業(ye)乃至全(quan)國，其中兩項被(bei)列為國家標(biao)準、3項行(xing)業(ye)標(biao)準、3項企(qi)業(ye)標(biao)準，從而為我國六(liu)氟(fu)化(hua)硫電氣設備(bei)的隱患排(pai)查與安全(quan)防護(hu)提供了有力的支(zhi)撐。
從支撐到引領
每天，廢舊的六氟化硫氣(qi)體(ti)由四面八方(fang)匯集至檢測中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)。進入車(che)間之后，每瓶(ping)氣(qi)體(ti)都會擁有一個(ge)獨一無二的身份信(xin)息(xi)，通過條形碼識(shi)別(bie)后被(bei)記錄到計算(suan)機中(zhong)(zhong)(zhong)。氣(qi)體(ti)從哪座站來(lai)，目前是什么(me)狀(zhuang)態，內部的組分是什么(me)，凈化后被(bei)用(yong)(yong)到哪臺設備(bei)……都能實時(shi)在電腦中(zhong)(zhong)(zhong)查到。這(zhe)就(jiu)是廣東電科(ke)院針對六氟化硫氣(qi)體(ti)回收(shou)再利用(yong)(yong)開發(fa)的管理系(xi)統。
“我們的目標就是真(zhen)正把六氟化硫氣體統(tong)一管(guan)(guan)起來，做到(dao)(dao)分散收(shou)集、集中處理、統(tong)一配送。”何宏(hong)明(ming)說，雖然(ran)該(gai)院在(zai)技術、規模、能(neng)力(li)等方面(mian)均達到(dao)(dao)了國(guo)內領先，但要實(shi)現(xian)全生命周(zhou)期(qi)管(guan)(guan)理，還有(you)一定難度。
六(liu)氟化硫氣(qi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)是電氣(qi)設備(bei)，而是設備(bei)的(de)附屬品，因此它的(de)監管(guan)主體(ti)(ti)(ti)并不(bu)明確，而監管(guan)的(de)缺失就會造成廢(fei)舊(jiu)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)隨意(yi)排放。盡管(guan)廣東(dong)電科院提出并堅持(chi)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)回(hui)收(shou)再(zai)生(sheng)全過程免費服務(wu)，仍難(nan)以(yi)保證廢(fei)氣(qi)能夠全部回(hui)收(shou)。
無(wu)力改變現狀，就努力建立規則。
自籌建回(hui)(hui)收(shou)處理(li)(li)(li)中心以來(lai)，廣東(dong)電科院(yuan)就著手(shou)制定《廣東(dong)電網(wang)公(gong)司六(liu)(liu)(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)管理(li)(li)(li)規定》，其中對(dui)六(liu)(liu)(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)管理(li)(li)(li)的內容包括氣(qi)(qi)(qi)體(ti)入網(wang)、六(liu)(liu)(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)設(she)(she)備管理(li)(li)(li)、交接驗收(shou)管理(li)(li)(li)、六(liu)(liu)(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)設(she)(she)備檢修管理(li)(li)(li)、氣(qi)(qi)(qi)體(ti)儲存管理(li)(li)(li)、回(hui)(hui)收(shou)管理(li)(li)(li)、退役設(she)(she)備六(liu)(liu)(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)管理(li)(li)(li)等等。目前，六(liu)(liu)(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)全生命管理(li)(li)(li)的理(li)(li)(li)念已被各供電局認同(tong)和接受，回(hui)(hui)收(shou)廢氣(qi)(qi)(qi)量逐年(nian)增加。這(zhe)就意味著，廣東(dong)電網(wang)公(gong)司六(liu)(liu)(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)回(hui)(hui)收(shou)再利用走上(shang)了規范的軌(gui)道(dao)，實現了電氣(qi)(qi)(qi)設(she)(she)備中六(liu)(liu)(liu)(liu)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)“零”排放。
今年，南方電網公(gong)司也提(ti)出六(liu)(liu)氟化(hua)硫氣(qi)體100%回(hui)收的(de)目標。廣東電科院因此(ci)迎來了新的(de)機遇與(yu)更廣闊(kuo)的(de)空間。比起其他(ta)四省，該院六(liu)(liu)氟化(hua)硫氣(qi)體回(hui)收再利用的(de)步伐更快一(yi)些，下一(yi)步，該院計劃走出廣東，踏入廣西、海南的(de)市場，帶(dai)動(dong)整個南方電網該項(xiang)工作進一(yi)步快速發(fa)展。
與此同時(shi)，向著頂峰的沖(chong)刺(ci)從來都(dou)沒(mei)有(you)停止(zhi)。
“六(liu)氟化(hua)(hua)硫(liu)是(shi)一(yi)種(zhong)具有爭議性的(de)氣(qi)體(ti)。”鐘清(qing)談(tan)到(dao)，在(zai)今(jin)后(hou)相當(dang)長一(yi)段時期，必須減少使(shi)用(yong)六(liu)氟化(hua)(hua)硫(liu)氣(qi)體(ti)并開(kai)展(zhan)尋找更安(an)全環保的(de)替代氣(qi)體(ti)的(de)工(gong)作(zuo)。目前，這項研(yan)究(jiu)在(zai)我國還(huan)處于起(qi)步(bu)階段，廣東電科院也(ye)正在(zai)進行前期的(de)基礎工(gong)作(zuo)。“我們將繼續(xu)發揮自身在(zai)科研(yan)方面的(de)專業優(you)勢，在(zai)今(jin)后(hou)努(nu)力(li)滿足社會(hui)進步(bu)對我們提(ti)出的(de)新的(de)要求和使(shi)命。”從(cong)無序排放到(dao)循環利用(yong)，從(cong)監管缺失到(dao)建章立制，從(cong)技術支撐到(dao)引領(ling)未來，廣東電科院六(liu)氟化(hua)(hua)硫(liu)氣(qi)體(ti)研(yan)究(jiu)的(de)每一(yi)次突破，都(dou)帶動了整個行業的(de)邁步(bu)。無論過程(cheng)與結果，他們所留下(xia)的(de)，都(dou)是(shi)一(yi)段精彩(cai)而堅實的(de)足跡。
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