一种高分子膜组调压装置及调压方法与流程

本发明六氟化硫与氮气纯化设备，更具体涉及一种高分子膜组调压装置及调压方法。

背景技术：

1、为促进电网绿色化发展，国家电网大力推动混气改革，采用sf6混合绝缘气体来替代纯sf6气体，以减少强温室气体sf6气体的使用量和排放量，其中应用最为广泛的为sf6/n2混合绝缘气体。

2、sf6/n2混合绝缘气体电气设备在长期运行后由于发生潜伏性故障可能需要对设备进行检修，检修的第一步是回收sf6/n2混合绝缘气体并进行初步提纯以获得纯度较高的sf6气体。但是，经过初步提纯的sf6气体仍不能达到gbt12022-2014《工业六氟化硫》标准要求，需要进一步净化提纯。由于初步净化后的sf6气体纯度一般不高于95％，n2仍占有较高比例，采用吸附剂吸附的方式会让吸附剂迅速吸附饱和，需要频繁的活化再生，费时费力。因此，目前针对sf6/n2混合绝缘气体初步净化后的sf6气体，一般采用膜分离技术再次分离，分离后的sf6气体纯度高于96％，之后再利用吸附剂吸附等技术手段获取高纯sf6气体。

3、现有技术中为获取较高的膜分离效果，一般将多个高分子膜并联设计，在保证分离效果的同时提高分离速率。高分子膜分离效果跟进气端与出气端压力密切相关，必须保证在合适的压力范围内才能获取最佳的分离效果。并联高分子膜前端由减压阀控制气体压力，压力能够精准控制到目标压力。但是，由于不同高分子膜制作时工况差异，即使同一型号的高分子膜也会有所差别；另外，膜分离装置安装工艺也会存在一定差别，多种因素综合作用下导致并联的高分子膜后端压力并不一致，无法精准控制到目标后端压力，进而导致膜分离结果无法达到预期效果。

4、现有专利公告号为cn214437798u的专利文献公开了六氟化硫和氮气混气回收分离装置，包括plc控制系统、混气收集存储系统、膜分离系统、六氟化硫回收系统和氮气处理系统，混气收集存储系统的出气口通过混气输送管路与膜分离系统的进气口连接，膜分离系统的高纯六氟化硫出气口通过高纯六氟化硫管路与六氟化硫回收系统的进气口连接，膜分离系统的氮气分离口通过氮气排出管路与氮气处理系统的进气口连接，膜分离系统的侧出口通过回流管路与混气收集存储系统的进气口连接。该方案通过设计合理的膜分离出口压力控制，保证六氟化硫回收系统工作时，膜分离系统分离的六氟化硫气体纯度连续稳定在95％以上，改变了膜分离系统受后级罐充工作导致的六氟化硫纯度波动大和分离效果差的情况。

5、其并未采用多个高分子膜并联设计，同时也无法调节高分子膜后端压力，从而提高膜对sf6和n2混合气体的分离效率。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，如何调节高分子膜后端压力，从而提高膜分离效果。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种高分子膜组调压装置，包括依次串接的变频压缩机、缓冲罐、出气口，所述缓冲罐与出气口之间并联有多组纯化管路，所述缓冲罐上设有第一压力传感器，所述纯化管路包括依次串接的高分子膜、伸缩管道，所述高分子膜的输出端设有第二压力传感器，所述伸缩管道能够根据高分子膜上游与下游的压力差调节长度；

3、所述变频压缩机将混合气体加压至预设的高分子膜前端压力p2，所述第一压力传感器用于测量缓冲罐中气体压力p1，所述第二压力传感器用于测量高分子膜的输出端压力p3，当p3小于或大于预设的高分子膜后端压力p4时，伸缩管道伸长或缩短，并致使p3稳定在设定范围内。

4、通过控制伸缩管道伸长或缩短，从而升高或降低气体流通阻力，能够使并联的高分子膜组的后端压力稳定在预设的目标压力范围内，从而提高了膜组的对于n2的过滤效率。

5、作为优选的技术方案，所述伸缩管道包括壳体、固定管、伸缩管，所述固定管、伸缩管均位于壳体内，且固定管固定在壳体内壁，且所述伸缩管能够相对于固定管滑动。

6、作为优选的技术方案，所述固定管与伸缩管滑动配合，所述伸缩管顶部固接有牵引柱，所述壳体上转动连接有缩进转轮和伸长转轮，所述缩进转轮、伸长转轮底部分别固接有缩进转轮旋转柱和伸长转轮旋转柱，所述缩进转轮旋转柱、伸长转轮旋转柱分别通过第一牵引带、第二牵引带与牵引柱传动连接。

7、作为优选的技术方案，所述变频压缩机能够调节缓冲罐中气体压力p1，并致使p1≥p2+0.2mpa。

8、作为优选的技术方案，所述纯化管路还包括减压阀，所述减压阀位于高分子膜上游，且用于将缓冲罐中气体压力p1降至预设的高分子膜前端压力p2。

9、作为优选的技术方案，还包括进气口、多通阀、出气口，所述进气口连接在变频压缩机上游，所述出气口通过多通阀连接在多个纯化管路输出端的下游。

10、作为优选的技术方案，所述纯化管路还包括软管，所述伸缩管道的伸缩端通过软管与多通阀的输入口相连。

11、作为优选的技术方案，所述高分子膜上设有高分子膜进气口和高分子膜出气口，所述高分子膜出气口与伸缩管道的输入端相连，所述高分子膜进气口连接在缓冲罐下游。

12、一种高分子膜组调压装置的调压方法，包括如下步骤：

13、s1、混合气体由变频压缩机的输入端进入并将混合气体加压至p1，并致使p1≥p2+0.2mpa；

14、s2、加压后的混合气体经高分子膜过滤纯化，第二压力传感器测得高分子膜的输出端压力p3，如p4-0.02mpa≤p3≤p4+0.02mpa，则伸缩管道长度不变，如p4+0.02mpa＞p3，则控制伸缩管道伸长，调整至p4-0.02mpa≤p3≤p4+0.02mpa时停止，如p4-0.02mpa＜p3，则控制伸缩管道缩短，调整至p4-0.02mpa≤p3≤p4+0.02mpa时停止；

15、s3、按照s2中步骤调整其余纯化管路，并使高分子膜后端压力p3稳定在p4-0.02mpa～p4+0.02mpa范围内。

16、作为优选的技术方案，所述s3中多组纯化管路伸缩管道长度调整后，再次微调伸缩管道长度，并使所有纯化管路上的高分子膜后端压力p3稳定在p4-0.02mpa～p4+0.02mpa范围内。

17、本发明的优点在于：

18、(1)本发明中，通过控制伸缩管道伸长或缩短，从而升高或降低气体流通阻力，能够使并联的高分子膜组的后端压力稳定在预设的目标压力范围内，从而提高了膜组的对于n2的过滤效率；并且机械式调压无需逻辑控制模块，装置成本低。

技术特征：

1.一种高分子膜组调压装置，其特征在于，包括依次串接的变频压缩机(2)、缓冲罐(3)、出气口(21)，所述缓冲罐(3)与出气口(21)之间并联有多组纯化管路，所述缓冲罐(3)上设有第一压力传感器(4)，所述纯化管路包括依次串接的高分子膜(7)、伸缩管道，所述高分子膜(7)的输出端设有第二压力传感器(8)，所述伸缩管道能够根据高分子膜(7)上游与下游的压力差调节长度；

2.根据权利要求1所述的一种高分子膜组调压装置，其特征在于，所述伸缩管道包括壳体、固定管(10)、伸缩管(11)，所述固定管(10)、伸缩管(11)均位于壳体内，且固定管(10)固定在壳体内壁，且所述伸缩管(11)能够相对于固定管(10)滑动。

3.根据权利要求2所述的一种高分子膜组调压装置，其特征在于，所述固定管(10)与伸缩管(11)滑动配合，所述伸缩管(11)顶部固接有牵引柱(15)，所述壳体上转动连接有缩进转轮(12)和伸长转轮(17)，所述缩进转轮(12)、伸长转轮(17)底部分别固接有缩进转轮旋转柱(13)和伸长转轮旋转柱(18)，所述缩进转轮旋转柱(13)、伸长转轮旋转柱(18)分别通过第一牵引带(14)、第二牵引带(16)与牵引柱(15)传动连接。

4.根据权利要求1所述的一种高分子膜组调压装置，其特征在于，所述变频压缩机(2)能够调节缓冲罐(3)中气体压力p1，并致使p1≥p2+0.2mpa。

5.根据权利要求1所述的一种高分子膜组调压装置，其特征在于，所述纯化管路还包括减压阀(5)，所述减压阀(5)位于高分子膜(7)上游，且用于将缓冲罐(3)中气体压力p1降至预设的高分子膜前端压力p2。

6.根据权利要求1所述的一种高分子膜组调压装置，其特征在于，还包括进气口(1)、多通阀(20)、出气口(21)，所述进气口(1)连接在变频压缩机(2)上游，所述出气口(21)通过多通阀(20)连接在多个纯化管路输出端的下游。

7.根据权利要求6所述的一种高分子膜组调压装置，其特征在于，所述纯化管路还包括软管(19)，所述伸缩管道的伸缩端通过软管(19)与多通阀(20)的输入口相连。

8.根据权利要求1所述的一种高分子膜组调压装置，其特征在于，所述高分子膜(7)上设有高分子膜进气口(6)和高分子膜出气口(9)，所述高分子膜出气口(9)与伸缩管道的输入端相连，所述高分子膜进气口(6)连接在缓冲罐(3)下游。

9.一种采用权利要求1-8任意一项所述的一种高分子膜组调压装置的调压方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述调压方法，其特征在于，所述s3中多组纯化管路伸缩管道长度调整后，再次微调伸缩管道长度，并使所有纯化管路上的高分子膜后端压力p3稳定在p4-0.02mpa～p4+0.02mpa范围内。

技术总结
本发明公开了一种高分子膜组调压装置及调压方法，包括依次串接的变频压缩机、缓冲罐、出气口，所述缓冲罐与出气口之间并联有多组纯化管路，所述缓冲罐上设有第一压力传感器，所述纯化管路包括依次串接的高分子膜、伸缩管道，所述高分子膜的输出端设有第二压力传感器，所述伸缩管道能够根据高分子膜上游与下游的压力差调节长度。本发明中，通过控制伸缩管道伸长或缩短，从而升高或降低气体流通阻力，能够使并联的高分子膜组的后端压力稳定在预设的目标压力范围内，从而提高了膜组的对于N<subgt;2</subgt;的过滤效率。

技术研发人员：程伟,杭忱,朱峰,徐霄筱,许争杰,汪子丰,马璁辉
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15