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(wǎng)公司六氟化硫氣體檢測中心，一輛廂式貨車緩緩駛進回收處理車間，10余個裝滿氣體的鋼瓶陸續(xù)被卸下，貼上帶有條形碼的標簽后被送往待處理區(qū)。車間內(nèi)，工作人員正在對三臺凈化設(shè)備進行日常維護。
這座占地2000平方米的檢測中心承擔(dān)著廣東全省六氟化硫氣體的回收凈化任務(wù)，它集檢測、回收、再生、科研于一體，年處理能力達45噸，是目前國內(nèi)規(guī)模最大、處理能力最強、設(shè)備最完善、檢測手段最齊備的回收處理基地。
作為電力工業(yè)科學(xué)發(fā)展的動力之源，廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院（簡稱“廣東電科院”）通過持續(xù)推進六氟化硫氣體的研究與再利用工作，為電力行業(yè)節(jié)能減排帶來了嶄新的樣本與精彩的注腳。
把氣體管起來
六氟化硫氣體不如二氧化碳為人們所熟知，它因為優(yōu)異的絕緣性而被廣泛應(yīng)用于GIS、斷路器等電氣設(shè)備中，但其溫室效應(yīng)相比二氧化碳大得多，因此被《京都議定書》列為六大溫室效應(yīng)氣體之一。
1986年，廣東電科院就在全國率先開展了六氟化硫氣體質(zhì)量檢測工作。1990年，該院又啟動了六氟化硫分解組分研究，并首次在國內(nèi)電力行業(yè)建立濕度標準系統(tǒng)。
經(jīng)過15至20年的運行，21世紀初，我國早期投產(chǎn)的電氣設(shè)備陸續(xù)進入檢修期，使用多年的六氟化硫氣體也需要更換。當(dāng)時，世界各國均限制直接排放廢氣，并致力于回收和凈化處理技術(shù)的研發(fā)，而我國在這一方面的法規(guī)和研究仍處于空白。作為國內(nèi)最早開展此項課題的單位，隨著研究的深入，廣東電科院把目光聚焦于當(dāng)時最前沿的六氟化硫氣體回收處理。
“六氟化硫具有強烈的溫室效應(yīng)，運行多年后分解出的氟硫化物含有劇毒，會對人體造成危害。”廣東電科院環(huán)保所助理工程師陳敏說，而且這種氣體價格昂貴，而經(jīng)過處理的氣體完全可以再次利用，“這項研究既有社會效益又有經(jīng)濟效益。”2000年以來，電網(wǎng)建設(shè)速度隨著我國經(jīng)濟的提速而加快，廣東更是電網(wǎng)發(fā)展的排頭兵。受地域所限，廣東省的變電站多采用布置更為緊湊的GIS設(shè)備，六氟化硫氣體總量隨之不斷攀升。
“廣東電網(wǎng)公司是國內(nèi)規(guī)模最大的省級電網(wǎng)公司，作為其所屬的技術(shù)支撐單位，為了電網(wǎng)的綠色發(fā)展和經(jīng)濟運行，我們有責(zé)任把六氟化硫氣體管起來。同時，也能為我國六氟化硫氣體的循環(huán)再利用趟出一條新路。”廣東電科院副院長何宏明說。
對于此項工作，廣東電科院院長鐘清早已胸有定見：“在我國，雖然國家沒有強制要求，但是，回收再利用六氟化硫氣體是電網(wǎng)行業(yè)對國家節(jié)能減排政策的積極響應(yīng)，也是電網(wǎng)企業(yè)在經(jīng)濟社會發(fā)展新階段對節(jié)能減排提出更高要求的背景下，自覺履行環(huán)保義務(wù)的切實之舉。”凝聚了多年的積淀，2003年，廣東電科院率先啟動六氟化硫氣體回收再生中心的籌建工作，填補了國內(nèi)研究空白的同時，將我國電網(wǎng)行業(yè)節(jié)能減排帶入了一個嶄新的階段。
經(jīng)過三年的努力，《六氟化硫氣體再生應(yīng)用研究》結(jié)題，并獲得中國電力科技進步三等獎。2009年，廣東電網(wǎng)公司建立六氟化硫氣體檢測中心，并在全省推廣。
去年，該公司再次對檢測中心進行升級，使年處理能力獲得大幅提升。
供不應(yīng)求的再生氣體
每一項新技術(shù)的誕生和應(yīng)用，都伴隨著無數(shù)次的創(chuàng)新嘗試和艱苦的反復(fù)實踐，何況建立如此大規(guī)模的氣體回收再利用系統(tǒng)，在這一過程中，廣東電科院承載了太多新的起點和挑戰(zhàn)。
“循環(huán)再利用的難點主要集中在氣體凈化這個環(huán)節(jié)。”去年剛剛退休的廣東電科院環(huán)保所高級工程師姚唯建說，回收時，六氟化硫氣體難免混入空氣，通常會通過冷卻將六氟化硫液化，從而排掉空氣，同時還要保證用于冷卻的物質(zhì)不會摻雜到氣體中。經(jīng)過反復(fù)試驗，研究人員設(shè)計了水洗堿洗、分子篩吸附、精餾分離、固化分離等一系列凈化工藝，并與設(shè)備廠家共同研發(fā)出專業(yè)的氣體凈化設(shè)備，從而使再生氣體的純度達到99.99%以上。
另外，六氟化硫氣體的密度較大，每個裝滿氣體的鋼瓶都重達100多公斤，“站立”擺放的鋼瓶在搬運過程中很容易傾倒，造成氣體泄漏。為此，研究人員專門為鋼瓶量身訂做了存儲架，讓一個個鋼瓶可以穩(wěn)穩(wěn)地“躺”在架子上。
除了回收，再生氣體的再利用也困難重重，就如同凈化處理干凈的一桶地溝水，敢喝的人還是不多。
“一開始不接受是可以理解的。”姚唯建說，“原本是廢氣，處理后告訴人家又可以用了，誰都不敢輕易相信。如果造成設(shè)備故障導(dǎo)致停電，誰都擔(dān)不起這個責(zé)任。”2006年，在廣東電網(wǎng)公司的支持下，再生氣體首先被用到了清遠某110千伏變電站的設(shè)備上，經(jīng)過三年的跟蹤監(jiān)測，設(shè)備運行正常，再生氣體才逐漸被接受。
如今，從110千伏到500千伏，再生氣體已經(jīng)運用到廣東電網(wǎng)公司300余座不同電壓等級的變電站中，由于是免費供應(yīng)，常常是供不應(yīng)求。
據(jù)統(tǒng)計，截至今年6月30日，該中心已累計從廣東原21個地市供電局回收六氟化硫氣體50.32噸，相當(dāng)于減排二氧化碳120萬噸，凈化再生氣體回用至設(shè)備49.512噸，節(jié)約新氣購置費約693萬元。
給GIS體檢
2006年12月6日，廣州500千伏增城變電站500千伏增橫乙5063間隔準備送電，值班人員在進行送電前檢查時發(fā)現(xiàn)CT頂部有異響。廣東電科院研究人員趕赴現(xiàn)場后進行了電氣和六氟化硫氣體分解產(chǎn)物試驗，發(fā)現(xiàn)六氟化硫氣體純度降低并含有大量分解氣體，由此判斷CT內(nèi)部存在放電故障，建議立即停運檢修。當(dāng)設(shè)備被拆解后，這一判斷得到了證實。
由于研究人員的準確判斷和及時處置，避免了日后因設(shè)備故障而可能造成的停電。在廣東電科院，通過檢測六氟化硫特征氣體預(yù)判電氣設(shè)備內(nèi)部故障的實例不勝枚舉，這也是檢測中心承擔(dān)的另一項重點工作。簡單來說，如果把大電網(wǎng)比作一個健康的人，六氟化硫氣體就相當(dāng)于血液，通過分析血液就能判斷病癥所在。
這一課題最早可追溯到2000年，廣東電科院在國內(nèi)首次提出：設(shè)備故障時產(chǎn)生二氧化硫和二氧化碳可作為故障判斷的特征氣體。多年來，該院通過實驗室模擬六氟化硫設(shè)備故障的特征氣體，建立起快速判斷故障方法和技術(shù)。2007年，由該院完成的《六氟化硫電氣設(shè)備故障快速檢測方法》獲南方電網(wǎng)公司科技進步三等獎、廣東電網(wǎng)公司科技進步二等獎。
出色的成績并未阻擋前進的腳步，研究人員逐漸將重心由設(shè)備故障原因診斷，轉(zhuǎn)移到難度更高、更具意義的潛伏性故障預(yù)判。
“等到一個器官出現(xiàn)問題危及整體的時候再去尋找病因，不如提前檢查出潛伏的疾病，及早治療。”何宏明說，“保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定是我們工作的重中之重，提前預(yù)判故障，從而提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性也應(yīng)是六氟化硫氣體研究的題中之義。”“在這一方面我們也是從零起步，最初并不知道會分解出哪些氣體，而且分解出的氣體數(shù)量十分微小，難以檢測。另外，最關(guān)鍵的是確定這些特征氣體與設(shè)備故障的對應(yīng)關(guān)系。”廣東電科院環(huán)保所工程師唐念說，他們還要確保預(yù)判的準確率，如果失誤，將造成巨大的損失。
從此，研究人員向著這一領(lǐng)域的最高峰發(fā)起了沖鋒。他們把一套GIS實體搬進試驗室，通過模擬設(shè)備的各類故障，采用先進的設(shè)備和方法捕捉六氟化硫分解出的微量氣體，經(jīng)過一次次的試驗之后，最終形成了一套嚴謹而科學(xué)的診斷體系，并在實踐應(yīng)用中獲得了成功———近年來，該院應(yīng)用這一診斷方法，及時發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備重大隱患20起，斷路器缺陷4起，并排查了全省的500千伏六氟化硫CT設(shè)備隱患，在確保2010年廣州亞運會、2011年深圳大運會供電穩(wěn)定性中發(fā)揮了無可替代的作用。同時，該院《基于氣體組分分析診斷GIS典型缺陷及故障的研究與應(yīng)用》獲南方電網(wǎng)公司科技進步二等獎、廣東電網(wǎng)公司科技進步一等獎。
更加令人欣喜的是，該院研究成果已經(jīng)被推廣到整個電力行業(yè)乃至全國，其中兩項被列為國家標準、3項行業(yè)標準、3項企業(yè)標準，從而為我國六氟化硫電氣設(shè)備的隱患排查與安全防護提供了有力的支撐。
從支撐到引領(lǐng)
每天，廢舊的六氟化硫氣體由四面八方匯集至檢測中心。進入車間之后，每瓶氣體都會擁有一個獨一無二的身份信息，通過條形碼識別后被記錄到計算機中。氣體從哪座站來，目前是什么狀態(tài)，內(nèi)部的組分是什么，凈化后被用到哪臺設(shè)備……都能實時在電腦中查到。這就是廣東電科院針對六氟化硫氣體回收再利用開發(fā)的管理系統(tǒng)。
“我們的目標就是真正把六氟化硫氣體統(tǒng)一管起來，做到分散收集、集中處理、統(tǒng)一配送。”何宏明說，雖然該院在技術(shù)、規(guī)模、能力等方面均達到了國內(nèi)領(lǐng)先，但要實現(xiàn)全生命周期管理，還有一定難度。
六氟化硫氣體不是電氣設(shè)備，而是設(shè)備的附屬品，因此它的監(jiān)管主體并不明確，而監(jiān)管的缺失就會造成廢舊氣體的隨意排放。盡管廣東電科院提出并堅持氣體回收再生全過程免費服務(wù)，仍難以保證廢氣能夠全部回收。
無力改變現(xiàn)狀，就努力建立規(guī)則。
自籌建回收處理中心以來，廣東電科院就著手制定《廣東電網(wǎng)公司六氟化硫管理規(guī)定》，其中對六氟化硫氣體管理的內(nèi)容包括氣體入網(wǎng)、六氟化硫設(shè)備管理、交接驗收管理、六氟化硫設(shè)備檢修管理、氣體儲存管理、回收管理、退役設(shè)備六氟化硫管理等等。目前，六氟化硫全生命管理的理念已被各供電局認同和接受，回收廢氣量逐年增加。這就意味著，廣東電網(wǎng)公司六氟化硫氣體回收再利用走上了規(guī)范的軌道，實現(xiàn)了電氣設(shè)備中六氟化硫“零”排放。
今年，南方電網(wǎng)公司也提出六氟化硫氣體100%回收的目標。廣東電科院因此迎來了新的機遇與更廣闊的空間。比起其他四省，該院六氟化硫氣體回收再利用的步伐更快一些，下一步，該院計劃走出廣東，踏入廣西、海南的市場，帶動整個南方電網(wǎng)該項工作進一步快速發(fā)展。
與此同時，向著頂峰的沖刺從來都沒有停止。
“六氟化硫是一種具有爭議性的氣體。”鐘清談到，在今后相當(dāng)長一段時期，必須減少使用六氟化硫氣體并開展尋找更安全環(huán)保的替代氣體的工作。目前，這項研究在我國還處于起步階段，廣東電科院也正在進行前期的基礎(chǔ)工作。“我們將繼續(xù)發(fā)揮自身在科研方面的專業(yè)優(yōu)勢，在今后努力滿足社會進步對我們提出的新的要求和使命。”從無序排放到循環(huán)利用，從監(jiān)管缺失到建章立制，從技術(shù)支撐到引領(lǐng)未來，廣東電科院六氟化硫氣體研究的每一次突破，都帶動了整個行業(yè)的邁步。無論過程與結(jié)果，他們所留下的，都是一段精彩而堅實的足跡。
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