風(fēng)電廠SF6環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
六氟化硫是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒、不燃的惰性氣體，它的分子量為146.07，在20℃和0.1 MPa時(shí)密度為6.1kg/m3，約為空氣密度的5倍。六氟化硫在常溫常壓下為氣態(tài)，其臨界溫度為45.6℃，三相點(diǎn)溫度為-50.8℃，常壓下升華點(diǎn)溫度為-63.8℃。六氟化硫分子結(jié)構(gòu)呈八面體排布，鍵合距離小、鍵合能高，因此其穩(wěn)定性很高，在溫度不超過180℃時(shí)，它與電氣結(jié)構(gòu)材料的相容性和氮?dú)庀嗨啤?/font>
SF6氣體已有百年歷史，它是法國(guó)兩位化學(xué)家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體，1940年前后，美國(guó)軍方將其用于曼哈頓計(jì)劃（核軍事）。
SF6是強(qiáng)電負(fù)性氣體，它的分子極易吸附自由電子而形成質(zhì)量大的負(fù)離子，削弱氣體中碰撞電離過程，因此其電氣絕緣強(qiáng)度很高，在均勻電場(chǎng)中約為空氣絕緣強(qiáng)度的2.5倍。SF6氣體在t≈2000K時(shí)出現(xiàn)熱分解高峰，因此在交流電弧電流過零時(shí)，SF6對(duì)弧道的冷卻作用比空氣強(qiáng)得多，其滅弧能力約為空氣的100倍。由于SF6氣體具有優(yōu)良的滅弧性能和絕緣性能以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，它從20世紀(jì)50年代末開始被用作高壓斷路器的滅弧介質(zhì)。在超高壓和特高壓斷路器中，SF6作為滅弧介質(zhì)，已取代油，并已大量取代了壓縮空氣。SF6http://www.dabgzyd.cn/
簡(jiǎn)介
從60年代中期起，SF6被廣泛用作高壓電氣設(shè)備的絕緣介質(zhì)。SF6氣體絕緣的全封閉開關(guān)設(shè)備比常規(guī)的敞開式高壓配電裝置占地面積小得多，且其運(yùn)行不受外界氣象和環(huán)境條件的影響，因此不僅廣泛用于超高壓和特高壓電力系統(tǒng)，而且已開始用于配電網(wǎng)絡(luò)(SF6氣體絕緣的開關(guān)柜和環(huán)網(wǎng)供電單元)。SF6氣體絕緣的管道輸電線的優(yōu)點(diǎn)是介質(zhì)損耗小、傳輸容量大，且可用于高落差場(chǎng)合，因此常用于水電站出線，取代常規(guī)的充油電纜。SF6氣體絕緣的變壓器具有防火防爆的優(yōu)點(diǎn)，這種配電變壓器特別適用于人口稠密的地區(qū)和高層建筑的供電。SF6氣體絕緣的超高壓變壓器已研制成功，全氣體絕緣變電所將是變電技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。
化學(xué)性質(zhì)
化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。微溶于水、醇及醚，可溶于氫氧化鉀。不與氫氧化鈉、液氨及鹽酸起化學(xué)的反應(yīng)。300℃以下干燥環(huán)境中與銅、銀、鐵、鋁不反應(yīng)。500℃以下對(duì)石英不起作用。250℃時(shí)與金屬鈉反應(yīng)，-64℃時(shí)在液氨中反應(yīng)。與硫化氫混合加熱則分解。200℃時(shí)，在特定的金屬如鋼及硅鋼存在下，能促使其緩慢分解。
物性數(shù)據(jù)編輯
錫紙漂浮在六氟化硫氣體上
錫紙漂浮在六氟化硫氣體上
1、性狀：無(wú)色無(wú)味氣體。
2、熔點(diǎn)（℃）：-51
3、沸點(diǎn)（℃）：-64（升華）
4、相對(duì)密度（水=1）：1.67（-100℃）
5、相對(duì)蒸氣密度（空氣=1）：6.602
6、飽和蒸氣壓（kPa）：2450（25℃）
7、臨界溫度（℃）：45.6
8、臨界壓力（MPa）：3.76
9、辛醇/水分配系數(shù)：1.68
10、溶解性：微溶于水，溶于乙醇、乙醚
11、汽化熱（Kg/mol）：23.59（升華熱）
12、熔化熱（Kg/mol）：5.82
13、黏度（mPa·s，氣體）：0.01576
14、黏度（mPa·s，液體）：0.277
15、折射率（氣體）：1.000783
毒理學(xué)數(shù)據(jù)編輯
1、急性毒性：兔子靜脈注射LD50：5790mg/kg。
2、六氟化硫是一種窒息劑，在高濃度下會(huì)呼吸困難、喘息、皮膚和黏膜變藍(lán)、全身痙攣。 吸入80%六氟化硫+20%的氧氣的混合氣體幾分鐘后，人體會(huì)出現(xiàn)四肢麻木，甚至窒息死亡 。我國(guó)規(guī)定，操作間空氣中六氟化硫氣體的允許濃度不大于6g/m3或空氣中氧含量應(yīng)大于18%；短期接觸，空氣中六氟化硫氣體的允許濃度不大于7.5g/m3。六氟化硫在藥理上是惰性氣體，低毒但對(duì)人體有窒息作用。在生活或使用過程中會(huì)分解一些痕量的有毒硫的低氟化合物和氟氧化合物。
3、急性毒性LD50：5790mg/kg（兔靜脈）。
制備編輯
1、直接合成法 經(jīng)凈化后的氟（含HF≤0．5%）和硫反應(yīng)生成六氟化硫及少量的S2F10、SF4、SF2和S2F2。經(jīng)水洗、堿洗除去絕大部分雜質(zhì)氣體，再經(jīng)熱解爐分解S2F10成SF6和SF4（300～350℃），然后經(jīng)堿洗進(jìn)一步除去雜質(zhì)，凈化后的SF6氣體經(jīng)硅膠及分子篩干燥器干燥后，制得六氟化硫產(chǎn)品。
將硫、二氯化硫、一氯化硫、二硫化碳或硫化氫等加入到無(wú)水氟化氫中，以鎳為陽(yáng)極進(jìn)行電解即可制得六氟化硫。或氟和硫直接反應(yīng)制備六氟化硫。還可以金屬氧化物為催化劑于300℃下用空氣氧化四氟化硫，或者在500～2000℃使氟化硫熱解。
2、以長(zhǎng)約300mm直徑25mm的鎳管為反應(yīng)器，將盛有硫粉的鎳舟置于其中，反應(yīng)管與一石英阱連接，石英阱以液態(tài)氧冷卻。裝置的末端與一裝有新脫水的KF的鐵制干燥管相連，以隔離空氣中的濕氣。硫在氟氣流中燃燒，生成的產(chǎn)物凝聚在冷阱中。隨后進(jìn)行純化，使產(chǎn)物氣化并通過10%的KOH熱溶液（不用NaOH）洗滌除去其中的雜質(zhì)（HF，SF2，SF4，SOF2，S2F10）。然后用P4O10干燥產(chǎn)物氣體，并在室溫下通過活性炭除去S2F10。
3、使SO2在過量的F2中燃燒可生成SF6。反應(yīng)溫度約650℃，產(chǎn)物在冷阱中凝聚，其中除SF6外主要雜質(zhì)是SO2F2。純化時(shí)將其通過裝有水和熱的10%KOH溶液的洗滌瓶，最后用P4O10干燥。
4.元素氟和硫直接反應(yīng)法。
直接電解法 將硫、二氯化硫、一氯化硫、二硫化碳或硫化氫等加入到無(wú)水氟化氫中，以鎳為陽(yáng)極進(jìn)行電解即可制得六氟化硫。用硫化氫與無(wú)水氫氟酸電解時(shí)，以鎳作極，鐵作陰極，溫度為－10～20℃，電壓為7～20V。電解產(chǎn)物應(yīng)除去雜質(zhì);催化氧化法 金屬氧化物為催化劑，于300℃下，用空氣氧化四氟化硫，該法缺點(diǎn)是收率過低。
熱解法，在500～2000℃使SF4熱解，但該法的轉(zhuǎn)換率及收率皆低，采用微波放電分解SF4亦可。氟化鈷法 將硫磺或其他硫化物在三氟化鈷和二氯化鈷存在下與過量氟作用以制備六氟化硫。二氧化硫與氟燃燒法。聯(lián)產(chǎn)法 氯氟代甲烷和六氟化硫聯(lián)產(chǎn)，氟化碳（COF2）與六氟化硫聯(lián)產(chǎn)。
作用用途編輯
1、新一代超高壓絕緣介質(zhì)材料。作為良好的氣體絕緣體，被廣泛用于電子、電氣設(shè)備的氣體絕緣。電子級(jí)高純六氟化硫是一種理想的電子蝕刻劑，廣泛應(yīng)用于微電子技術(shù)領(lǐng)域，用作電腦芯片、液晶屏等大型集成電路制造中的等離子刻蝕及清洗劑。在光纖制備中用作生產(chǎn)摻氟玻璃的氟源，在制造低損耗優(yōu)質(zhì)單模光纖中用作隔離層的摻雜劑。還可用作氮準(zhǔn)分子激光器的摻加氣體。在氣象、環(huán)境檢測(cè)及其他部門用作示蹤劑、標(biāo)準(zhǔn)氣或配制標(biāo)準(zhǔn)混合氣。在高壓開關(guān)中用作滅弧和大容量變壓器絕緣材料。也可用于粒子加速器及避雷器中。利用其化學(xué)穩(wěn)定性好和對(duì)設(shè)備不腐蝕等特點(diǎn)，在冷凍工業(yè)上可用作冷凍劑（操作溫度－45~0℃之間）。由于對(duì)α粒子有高度的停止能力，還用于放射化學(xué)。此外還作為一種反吸附劑從礦井煤塵中置換氧。
2、可用于有色金屬的冶煉和鑄造工藝，也可用于鋁及其合金熔融物的脫氣和純化。在微電子業(yè)中，可用六氟化硫蝕刻硅表面并去除半導(dǎo)體材料上的有機(jī)或無(wú)機(jī)膜狀物，并可在光導(dǎo)纖維的制造過程中，作為單膜光纖隔離層摻雜劑。加有六氟化硫的電流遮斷器額定電壓高，且不易燃燒，另外，六氟化硫還用于各種加速器、超高壓蓄電器、同軸電纜和微波傳輸?shù)慕^緣介質(zhì)。目前六氟化硫是應(yīng)用較為廣泛的測(cè)定大氣污染的示蹤劑，示蹤距離可達(dá)100km。六氟化硫化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)設(shè)備不腐蝕，在冷凍工業(yè)中可作為冷凍劑(操作溫度在-45～0℃之間)，作制冷劑替代氟利昂，對(duì)臭氧層完全沒有破壞作用，符合環(huán)保和使用性能的要求，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ闹评鋭Ｓ米麟姎饨^緣介質(zhì)和滅弧劑，測(cè)定大氣污染程度的示蹤劑。
3、主要用于高壓開關(guān)中滅弧，在大容量變壓器和高壓電纜中作為絕緣材料使用。可在核粒子加速器及避雷器X射線設(shè)備中作為氣體的絕緣材料，利用SF6化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)設(shè)備不腐蝕，在冷凍工業(yè)中可作為冷凍劑（操作溫度在－45～0℃之間），SF6對(duì)α-粒子有高度的停止能力，故在放射化學(xué)中也有應(yīng)用；也可作為一種反吸附劑從礦井煤塵中置換氧。
4、用作電子設(shè)備和雷達(dá)波導(dǎo)的氣體絕緣體。 [3]
急救措施
吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。 [4]
消防措施
危險(xiǎn)特性：若遇高熱，容器內(nèi)壓增大，有開裂和爆炸的危險(xiǎn)。
有害燃燒產(chǎn)物：氧化硫、氟化氫。
滅火方法：該品不燃。切斷氣源。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場(chǎng)移至空曠處。 [4]
泄漏應(yīng)急處理
應(yīng)急處理：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風(fēng)處，并進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入。建議應(yīng)急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿一般作業(yè)工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散。如有可能，即時(shí)使用。漏氣容器要妥善處理，修復(fù)、檢驗(yàn)后再用。
處置與儲(chǔ)存編輯
操作注意事項(xiàng)：密閉操作，局部排風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴過濾式防毒面具（半面罩）。遠(yuǎn)離易燃、可燃物。防止氣體泄漏到工作場(chǎng)所空氣中。避免與氧化劑接觸。搬運(yùn)時(shí)輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。
儲(chǔ)存注意事項(xiàng)：儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫(kù)溫不宜超過30℃。應(yīng)與易（可）燃物、氧化劑分開存放，切忌混儲(chǔ)。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。
運(yùn)輸信息編輯
包裝方法：鋼質(zhì)氣瓶
運(yùn)輸注意事項(xiàng)：鐵路運(yùn)輸時(shí)需經(jīng)生物試驗(yàn)證明合格，根據(jù)合格證托運(yùn)。采用剛瓶運(yùn)輸時(shí)必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，并應(yīng)將瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超過車輛的防護(hù)欄板，并用三角木墊卡牢，防止?jié)L動(dòng)。嚴(yán)禁與易燃物或可燃物、氧化劑等混裝混運(yùn)。夏季應(yīng)早晚運(yùn)輸，防止日光曝曬。鐵路運(yùn)輸時(shí)要禁止溜放。 [4]
環(huán)境影響編輯
雖然六氟化硫本身對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)害，但它卻是一種溫室效應(yīng)氣體，其單分子的溫室效應(yīng)是二氧化碳的2.2萬(wàn)倍，是《京都議定書》中被禁止排放的6種溫室氣體之一。
根據(jù)IPCC提出的諸多溫室氣體的GWP（全球變暖潛能）指標(biāo)，六氟化硫的GWP值最大，500年的GWP值為32400，且由于六氟化硫高度的化學(xué)穩(wěn)定性，其在大氣中存留時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)3200年。
當(dāng)今世界六氟化硫的排放量極少，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)相比于二氧化碳而言完全可以忽略；但出于長(zhǎng)久的環(huán)保和安全考慮，如何合理、正確的回收凈化六氟化硫氣體，是必須解決的問題。 [6]
安全信息編輯
危險(xiǎn)品標(biāo)志：XiIrritant（刺激性物品）
R37 刺激呼吸系統(tǒng)。
S38 通風(fēng)不良時(shí)，須佩戴適當(dāng)?shù)暮粑鳌?/font>
危險(xiǎn)類別：2.2
危害：Irritant（刺激性物品） [7]
氣體監(jiān)測(cè)編輯
純凈的SF6氣體雖然無(wú)毒，但在工作場(chǎng)所要防止SF6氣體的濃度上升到缺氧的水平。SF6氣體的密度大約是空氣的五倍、SF6氣體如有泄漏必將沉積于低洼處，如電纜溝中。濃度過大會(huì)出現(xiàn)使人窒息的危險(xiǎn)，設(shè)計(jì)戶內(nèi)通風(fēng)裝置時(shí)要考慮到這一情況。
在電弧作用下SF6的分解物如SF4，S2F2，SF2，SOF2，SO2F2，SOF4和HF等，它們都有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性。因此在電力系統(tǒng)GIS等應(yīng)用SF6的工作場(chǎng)所，要加裝SF6氣體泄漏監(jiān)測(cè)設(shè)備，SF6氣體監(jiān)測(cè)的主要方法有一下四種：
1）電化學(xué)技術(shù)（TGS830、TGS832）費(fèi)加羅傳感器或鹵素氣體傳感器。
電化學(xué)技術(shù)的原理是被檢測(cè)氣體接觸到200°C左右高溫的催化劑表面，并與之發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生電信號(hào)的改變，以此來(lái)發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)氣體。電化學(xué)技術(shù)其成本低、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以連續(xù)工作的特點(diǎn)。
2）高壓擊穿技術(shù)。
電擊穿技術(shù)是從SF6在電力上的典型應(yīng)用——作為絕緣氣體應(yīng)用在GIS開關(guān)柜中演變而來(lái)的。其工作原理是根據(jù)SF6氣體絕緣的特性，從置于被檢測(cè)空氣中的高壓電極間電壓的變化來(lái)判斷空氣中是否含有SF6氣體。因其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低，檢測(cè)精度相對(duì)高的特點(diǎn)。
3）紅外光譜技術(shù)（IAC510）
紅外光譜吸收技術(shù)(又稱激光技術(shù)）的原理是SF6作為溫室氣體，對(duì)特定波段的紅外光有很強(qiáng)烈的吸收特性。紅外光譜技術(shù)的特點(diǎn)是成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靈敏度高，不受環(huán)境的影響和干擾，對(duì)環(huán)境的溫度和濕度的變化所帶來(lái)的檢測(cè)誤差很小，由于其是采用主動(dòng)抽取測(cè)試點(diǎn)氣體的原理，帶來(lái)的效果是發(fā)現(xiàn)泄漏早，反應(yīng)迅速。同時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)工程實(shí)施中的布線也帶來(lái)了很大的方便。
4）電子捕獲ECD原理
電子捕獲檢測(cè)器（electron capture detector)，簡(jiǎn)稱ECD。 電子捕獲檢測(cè)器也是一種離子化檢測(cè)器，它是一個(gè)有選擇性的高靈敏度的檢測(cè)器，它只對(duì)具有電負(fù)性的物質(zhì)，如含鹵素、硫、磷、氮的物質(zhì)有信號(hào)，物質(zhì)的電負(fù)性越強(qiáng)，也就是電子吸收系數(shù)越大，檢測(cè)器的靈敏度越高，而對(duì)電中性（無(wú)電負(fù)性）的物質(zhì)，如烷烴等則無(wú)信號(hào)。
法規(guī)信息編輯
《化學(xué)危險(xiǎn)物品安全管理?xiàng)l例 》（1987年2月17日國(guó)務(wù)院發(fā)布），《化學(xué)危險(xiǎn)物品安全管理?xiàng)l例實(shí)施細(xì)則 》（化勞發(fā)[1992] 677號(hào)），《工作場(chǎng)所安全使用化學(xué)品規(guī)定》 （[1996]勞部發(fā)423號(hào)）等法規(guī)，針對(duì)化學(xué)危險(xiǎn)品的安全使用、生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、裝卸等方面均作了相應(yīng)規(guī)定；
《常用危險(xiǎn)化學(xué)品的分類及標(biāo)志 》（GB 13690-92）將該物質(zhì)劃為第2.2 類不燃?xì)怏w；《車間空氣中六氟化硫衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8777-88），規(guī)定了車間空氣中該物質(zhì)的最高容許濃度及檢測(cè)方法。
⑵ 調(diào)零：在清潔的空氣環(huán)境中，通電預(yù)熱20分鐘后，配接控制器發(fā)出調(diào)零命令，自動(dòng)調(diào)零。詳情見配接控制器說明書。
