لماذا يتم الجمع بين فصل الغشاء والتنقية المبردة لاستعادة SF₆؟

مقدمة

يعد استرداد SF₆ من نظم المعلومات الجغرافية، وGIL، وقواطع الدوائر الكهربائية، وغيرها من المعدات ذات الجهد العالي أمرًا ذا أهمية متزايدة لإعادة استخدام الغاز وتقليل الانبعاثات. ومع ذلك، فإن استعادة SF₆ ليست مجرد مسألة جمع الغاز. عندما يتم خلط SF₆ مع النيتروجين أو الهواء أو الغازات الأخرى أثناء صيانة المعدات أو النقل أو استبدال الغاز، قد يتطلب الغاز المستعاد مزيدًا من الفصل والتنقية قبل إعادة استخدامه.

يمكن تطبيق تقنيات فصل مختلفة على مخاليط الغاز المحتوية على SF₆، بما في ذلك الفصل الغشائي والفصل في درجات الحرارة المنخفضة. كل تقنية لها مزاياها وقيودها.

لهذا السبب، طورت KSTONE نهجًا هجينًا يجمع بيناستعادة SF₆ بمساعدة الغشاء مع تنقية بدرجة حرارة منخفضة للغاية.

وبدلاً من الاعتماد على مبدأ فصل واحد فقط، تؤدي التقنيتان وظائف متكاملة:توفر التنقية بالتبريد الفصل الأولي عالي النقاء، بينما يساعد الفصل الغشائي على استعادة بقايا SF₆ من الغاز المتبقي.

لماذا يعتبر فصل SF₆ أكثر صعوبة من استعادة الغاز البسيط؟

يمكن أن يختلف تكوين الغاز المستعاد بشكل كبير اعتمادًا على التطبيق.

أثناء صيانة GIS أو GIL، على سبيل المثال، قد يتم استرداد SF₆ مع النيتروجين أو الهواء. في بعض التطبيقات، قد يحتوي خليط الغاز على تركيز مرتفع نسبيًا من SF₆، بينما في حالات أخرى، يمكن أن يكون تركيز SF₆ أقل بكثير.

وهذا يخلق اثنين من المتطلبات المختلفة.

أولا، تحتاج العملية إلىتركيز وتنقية SF₆ إلى مستوى مناسب لمزيد من الاستخدام.

ثانيا، تحتاج العملية إلىتقليل كمية SF₆ المتبقية في تيار الغاز غير SF₆.

وهذان الهدفان مرتبطان ببعضهما البعض، لكنهما ليسا متطابقين تمامًا.

إن التكنولوجيا الفعالة في إثراء SF₆ ليست بالضرورة التكنولوجيا الأكثر فعالية لتحقيق درجة نقاء عالية نهائية. على العكس من ذلك، قد لا تكون العملية المصممة للفصل عالي النقاء هي الطريقة الأكثر فعالية لاستعادة كميات ضئيلة من SF₆ من كمية كبيرة من الغاز المتبقي.

هذا هو المكان الذي تصبح فيه العملية المشتركة ذات قيمة.

ما الذي يمكن أن يفعله فصل الغشاء؟

يستخدم فصل الغشاء الاختلافات في نفاذية الغاز لنقل مكونات غاز معينة بشكل انتقائي عبر الغشاء.

بالنسبة للمخاليط المحتوية على SF₆، يمكن استخدام تكنولوجيا الأغشية من أجلإثراء واستعادة SF₆، خاصة عندما يحتوي تيار الغاز على تركيز منخفض نسبيًا من SF₆.

إحدى مزايا فصل الغشاء هو أنه يمكن أن يعمل بشكل مستمر دون الحاجة إلى عملية فصل تقليدية لتغيير الطور. وبالتالي يمكن أن تكون بمثابة مرحلة استرداد فعالة لـ SF₆ المتبقية.

ومع ذلك، فإن فصل الغشاء له قيود عملية عندما يُتوقع منه إجراء عملية التنقية بأكملها بنفسه.

يمكن أن يتطلب تحقيق درجة نقاء عالية جدًا من SF₆ وتركيز منخفض جدًا من SF₆ في الغاز المتبقي مراحل غشائية متعددة وضغطًا إضافيًا وتحكمًا أكثر تعقيدًا في العملية.

لذلك، لا تتعامل KSTONE مع فصل الغشاء باعتباره آلية التنقية الوحيدة.

بدلاً من ذلك، يتم استخدامه حيث يوفر القيمة الأكبر:استعادة SF₆ الذي يبقى في تيار الغاز بعد مرحلة التنقية الأولية.

لماذا نستخدم التنقية بدرجة حرارة منخفضة للغاية؟

تختلف الخصائص الفيزيائية لـ SF₆ بشكل كبير عن خصائص الغازات مثل النيتروجين والأكسجين.

عند درجات حرارة منخفضة بما فيه الكفاية وتحت ظروف ضغط يمكن التحكم فيها، يمكن أن يخضع SF₆ لتغيير الطور بينما تظل المكونات الأخرى في حالة فيزيائية مختلفة.

يوفر هذا الاختلاف في سلوك الطور آلية أخرى لفصل SF₆ عن الغازات الأخرى.

يستخدم KSTONE هذا المبدأ من خلالتنقية درجة حرارة منخفضة للغاية.

بدلًا من الاعتماد كليًا على الاختلافات في نفاذية الغشاء، تستفيد العملية من خصائص تغير الطور المختلفة لمكونات الغاز.

والنتيجة هي آلية فصل مناسبة بشكل خاص للحصول على تركيز عالٍ من SF₆.

بعبارة أخرى:

يستخدم فصل الغشاء الاختلافات في النفاذية.
تستخدم التنقية المبردة الاختلافات في سلوك المرحلة الفيزيائية.

هذه مبادئ فصل مختلفة بشكل أساسي، ولهذا السبب يمكنها أن تكمل بعضها البعض.

لماذا الجمع بين التقنيتين؟

الفكرة الأساسية وراء تقنية KSTONE الهجينة ليست جعل فصل الغشاء والتنقية المبردة يؤديان نفس الوظيفة.

وبدلاً من ذلك، يتم تعيين دور محدد لكل تقنية.

1. التنقية المبردة للفصل الأولي

تقوم مرحلة درجات الحرارة المنخفضة للغاية بالتنقية الأولية للغاز المحتوي على SF₆.

من خلال الاستفادة من خصائص تغير الطور المختلفة لـ SF₆ ومكونات الغاز الأخرى، يمكن فصل SF₆ وتركيزه إلى مستوى عالي النقاء.

وبالتالي فإن هذه المرحلة مسؤولة عن أداء التنقية الرئيسية.

2. فصل الغشاء لاستعادة SF₆ المتبقية

حتى بعد عملية التنقية الأولية، قد يظل الغاز المتبقي يحتوي على كمية صغيرة من SF₆.

بدلاً من السماح لـ SF₆ بالبقاء في تيار الغاز المتبقي، تستخدم KSTONE الاسترداد بمساعدة الغشاء لمزيد من التقاط وتركيز SF₆ المتبقي.

يمكن بعد ذلك إرجاع SF₆ المسترد إلى عملية الاسترداد.

3. تقليل خسارة SF₆

يؤدي الجمع بين التقنيتين إلى إنشاء حلقة استرداد.

تركز المرحلة المبردة على فصل SF₆ عالي النقاء، بينما تساعد مرحلة الغشاء على استعادة SF₆ الذي قد يبقى في الغاز المتبقي.

يمكن أن يؤدي هذا النهج إلى تقليل فقدان SF₆ وتحسين كفاءة النظام الإجمالية لاستعادة الغاز.

طريقة مختلفة للنظر إلى العملية

يمكن فهم التكنولوجيا الهجينة من خلال تقسيم بسيط للمسؤوليات:

غاز مختلط يحتوي على SF₆

↓

التطهير الأولي

فصل تغير الطور بدرجة حرارة منخفضة للغاية

↓

عالية النقاء SF₆

الغاز المتبقي الذي يحتوي على كمية صغيرة من SF₆

↓

استعادة SF₆ بمساعدة الغشاء

↓

تم إرجاع SF₆ المسترد إلى العملية

النقطة المهمة هي أن الغشاء لا يتم وضعه ببساطة أمام النظام المبرد كمرشح عام إضافي.

تم دمجها في استراتيجية التعافي الشاملة لمواجهة تحدي هندسي محدد:استعادة SF₆ المتبقية بعد مرحلة التنقية الأولية.

لماذا لا يتم استخدام فصل الغشاء وحده؟

نادراً ما توفر تقنية واحدة الحل الأمثل لكل مرحلة من مراحل فصل الغاز.

بالنسبة لاسترداد SF₆، يمكن أن يوفر فصل الغشاء أداءً مفيدًا للإثراء والاسترداد، ولكن اعتمادًا على تركيبة الغاز ونقاء المنتج المطلوب، فإن تحقيق درجة نقاء عالية جدًا من SF₆ من خلال فصل الغشاء وحده قد يتطلب مراحل إضافية ومعدات معالجة.

من ناحية أخرى، توفر التنقية المبردة آلية فيزيائية قوية لفصل SF₆ بناءً على سلوك الطور الخاص به، لكن الغاز المتبقي الذي يغادر مرحلة الفصل الأولية قد لا يزال يحتوي على SF₆ قابل للاسترداد.

يعالج النهج المختلط هذين القيدين من اتجاهين متعاكسين.

تركز عملية التنقية المبردة على نقاء المنتج.

يركز الاسترداد بمساعدة الغشاء على تقليل فقدان SF₆ المتبقي.

ويعملون معًا على إنشاء استراتيجية تعافي أكثر شمولاً.

من استرداد SF₆ إلى إعادة استخدام SF₆

الهدف النهائي لاستعادة SF₆ ليس مجرد جمع الغاز.

يجب معالجة الغاز المسترد واختباره وإدارته وفقًا لتركيبته الفعلية ومتطلبات التطبيق المقصود.

من خلال نظام الاسترداد والتنقية المصمم بشكل مناسب، يمكن تركيز SF₆ المستعاد إلى مستوى نقاء عالٍ. تم تصميم نظام KSTONE لتحقيقهنقاء يصل إلى 99.99% من SF₆تحت ظروف التشغيل المحددة.

بعد التنقية، يمكن تخزين الغاز وتقييمه لاحقًا لإعادة استخدامه وفقًا لمتطلبات جودة الغاز ذات الصلة.

يؤدي هذا إلى تغيير دور نظام استرداد SF₆ من جهاز بسيط لتجميع غاز النفايات إلى جهازنظام استعادة الغاز وإعادة استخدامه.

مفهوم التنقية الهجين لـ KSTONE

وبالتالي يمكن تلخيص نهج KSTONE في ثلاث كلمات:

متفرق. استرداد. إعادة الاستخدام.

• متفرق:استخدم تنقية تغيير الطور بدرجة حرارة منخفضة جدًا لتحقيق الفصل الأولي لـ SF₆ عن الغازات الأخرى.
• استرداد:استخدم التكنولوجيا بمساعدة الغشاء لاستعادة SF₆ المتبقية من تيار الغاز المتبقي.
• إعادة الاستخدام:قم بتركيز وتنقية SF₆ المسترد للتخزين والاختبار وإعادة الاستخدام المحتمل.

يتيح هذا المزيج لكل تقنية أداء المهمة التي تناسبها أكثر.

بدلاً من مطالبة تقنية واحدة بحل كل مشكلة فصل، تقوم KSTONE بدمج مبادئ الفصل المادي المختلفة في نظام استرداد هندسي واحد.

خاتمة

إن التحدي المتمثل في استعادة SF₆ لا يتمثل في مجرد كيفية استعادة الغاز من المعدات الكهربائية. التحدي الهندسي الأكبر هو كيفية القيام بذلكفصل SF₆ بكفاءة، والحصول على غاز عالي النقاء، وتقليل SF₆ المتبقي في تيار الغاز المتبقي.

يعالج فصل الأغشية والتنقية بالتبريد أجزاء مختلفة من هذا التحدي.

تنقية درجة حرارة منخفضة للغايةيوفر الفصل الأولي عالي النقاء من خلال الاستفادة من الاختلافات في سلوك تغيير الطور.

الفصل بمساعدة الغشاءيوفر مرحلة استرداد إضافية لـ SF₆ المتبقي، مما يساعد على تقليل فقد الغاز بعد عملية التنقية الأولية.

ومن خلال الجمع بين هاتين التقنيتين، تخلق KSTONE نهجًا هجينًا مصممًا حول كليهمانقاء SF₆ وكفاءة الاسترداد الشاملة.

بالنسبة لتطبيقات نظم المعلومات الجغرافية وGIL واسعة النطاق، توفر هذه التقنية مسارًا من استرداد غاز SF₆ التقليدي نحو مفهوم أكثر اكتمالاًاستعادة SF₆ وتنقيته وإعادة استخدامه.

KSTONE — هندسة أفضل لاسترداد SF₆.