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近年來，電氣設(shè)備制造廠商開始研究混合絕緣氣體的絕緣和滅弧特性，嘗試應(yīng)用混合絕緣氣體替代純氣體。國際大電網(wǎng)會議（CIORE）特別工作組已研究表明，混合絕緣氣體（SF6+N2）適合在氣體絕緣輸電線（gas insulated transmission line, GIL）/氣體絕緣全封閉組合開關(guān)（gas insulated switchgear, GIS）中應(yīng)用，既減少了對溫室效應(yīng)的影響，也降低了氣體使用成本。

六氟化硫（SF6）混合絕緣氣體是一種含有氮氣組分的電氣絕緣氣體，氮氣（N2）占比（體積分數(shù)）70%左右，將N2從六氟化硫混合絕緣氣體中提取出來，使六氟化硫混合絕緣氣體提純?yōu)楦呒兌鹊牧驓怏w，是提高SF6回收率的一種重要方法，可減少六氟化硫氣體的排放，增加SF6循環(huán)利用次數(shù)，提高SF6回收循環(huán)利用效率。

凈化提純SF6的技術(shù)有很多，如變壓吸附技術(shù)、深冷提純技術(shù)、精餾凈化技術(shù)及膜分離技術(shù)，各種技術(shù)使用的條件不同，各有特點。

膜分離作為一種有別于傳統(tǒng)提純方法的新技術(shù)用于SF6提純分離，近年來應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)與設(shè)備制造水平越來越高。膜分離技術(shù)主要的工藝優(yōu)點有：常溫進行、無相態(tài)變化、無化學(xué)變化、選擇性好、適應(yīng)性強、能耗低。

隨著膜材料技術(shù)不斷發(fā)展，研發(fā)出用于SF6提純的高效低成本膜分離產(chǎn)品，將有利于六氟化硫混合絕緣氣體分離提純技術(shù)的發(fā)展。

國內(nèi)膜分離技術(shù)用于SF6氣體回收提純的案例較少，但國外這方面成功案例很多。

國內(nèi)的河南平高電氣有限責任公司、河南日立信股份有限公司和北京泰普聯(lián)合科技有限公司已開展了相關(guān)研究，形成了相關(guān)產(chǎn)品，并在國家電網(wǎng)SF6/N2混合氣體母線試點應(yīng)用，使用的典型膜產(chǎn)品大多是中空纖維膜組件。

中空纖維膜分離器通常由膜絲、環(huán)氧樹脂封頭和外殼組成，并通過環(huán)氧封頭將管程（絲內(nèi)）和殼程（絲外）分開。在膜分離器管程和殼程的兩端，分別有管道接口，用于原料氣、滲余氣和滲透氣的輸入和輸出。

中空纖維膜組件主要特點包括：①高分子膜纖維填裝密度大；②耐跨膜壓差能力強；③膜氣體滲透量高。

圖1為六氟化硫氣體分離膜組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖和膜內(nèi)組件內(nèi)部氣流流動情況示意圖。

圖1

六氟化硫膜分離器采用非對稱中空纖維復(fù)合膜技術(shù)從壓縮的六氟化硫絕緣氣體中分離和回收SF6。六氟化硫混合絕緣氣體中含有70%的氮氣、30%的六氟化硫氣體及少量的其他氣體（如CO2、O2、H2O）。六氟化硫膜分離器利用選擇滲透原理提取高純度六氟化硫。每種氣體都有特定滲透速率，它取決于氣體在膜中的溶解與擴散能力。

從減排六氟化硫的角度來看，單級膜分離工藝和二級循環(huán)工藝都很難做到零排放，與之相比，三級循環(huán)膜分離工藝能夠?qū)⑽矚庵械牧蚝拷抵馏w積分數(shù)為0.08%以下，實現(xiàn)六氟化硫氣體高回收率。

膜的級數(shù)越多六氟化硫氣體的回收率越高，從運行成本來看膜的級數(shù)越多，輔助壓縮機、加熱設(shè)備越多，設(shè)備和電力消耗成本越高，因此在確定回收率時，要進行系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟分析，綜合考慮多種因素。

本文編自《電氣技術(shù)》，標題為“膜技術(shù)在六氟化硫混合絕緣氣體回收及提純中的應(yīng)用”，作者為劉朋亮、張建飛 等。