一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，包括氦氣回收單元、初級(jí)膜分單元、低溫純化單元、供氣單元。其中回收單元包括集氣罐、增壓泵、流量計(jì)等；初級(jí)膜分單元包括精密過(guò)濾器、膜分離器、緩沖罐、純度檢測(cè)儀；低溫純化單元包括增壓泵、低溫純化器、純度檢測(cè)儀；供氣單元包括調(diào)壓閥、穩(wěn)壓罐。其中低溫純化器由制冷機(jī)、集液罐、冷箱組成。本發(fā)明采用單級(jí)膜分離技術(shù)與低溫提純技術(shù)相結(jié)合的模式，實(shí)現(xiàn)了光纖冷卻管富氦尾氣的在線回收和提純。經(jīng)提純后的氦氣純度可以達(dá)到99％以上，可以二次供給用戶(hù)端繼續(xù)使用，實(shí)現(xiàn)了氦氣的循環(huán)使用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖生產(chǎn)中氦氣回收系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氦是一種稀缺的戰(zhàn)略資源，中國(guó)作為貧氦國(guó)之一，長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口，對(duì)氦資源的合理分配及應(yīng)用顯得尤為重要。
[0003]氦一直被廣泛應(yīng)用于航天、軍事、科研等領(lǐng)域。隨著我國(guó)工業(yè)日益發(fā)展和壯大，某些工業(yè)領(lǐng)域氦的消耗量也相當(dāng)可觀，例如空調(diào)、光纖光纜、半導(dǎo)體等行業(yè)。工業(yè)用氦一般直接消耗，排放到大氣中，不對(duì)尾氣中的氦進(jìn)行回收、提純等后處理。其原因一般以氦占產(chǎn)品原材料成本比重不高，不具備回收條件或回收難度大，提純技術(shù)不成熟等為主。工業(yè)用氦尾氣中的氦純度一般可以達(dá)到30%~70%不等，若這些氦資源被白白浪費(fèi)掉，這對(duì)原本貧氦的中國(guó)無(wú)疑是雪上加霜。近些年，隨著國(guó)際市場(chǎng)對(duì)氦資源的控制，國(guó)內(nèi)工業(yè)行業(yè)對(duì)產(chǎn)品成本的控制，富氦尾氣的回收純化設(shè)備呼之欲出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，以解決光纖行業(yè)中拉絲冷卻塔富氦尾氣的在線回收、提純、二次供給的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)氦資源的循環(huán)使用，減少氦資源的浪費(fèi)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種用于光纖生產(chǎn)的富 氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:包括回收單元、初級(jí)膜分單元、低溫純化單元、供氣單元，其中:
所述回收單元包括集氣罐、增壓泵、流量計(jì)，各個(gè)光纖拉絲冷卻塔中富氦尾氣受增壓泵產(chǎn)生的負(fù)壓吸力，經(jīng)管道流入集氣罐匯集，集氣罐中富氦尾氣再經(jīng)增壓泵壓縮升壓后，經(jīng)管道連接進(jìn)入初級(jí)膜分單元，所述流量計(jì)安裝在集氣罐連接至初級(jí)膜分單元的管道上；
所述初級(jí)膜分單元包括精密過(guò)濾器、膜分離器、緩沖罐、純度檢測(cè)儀，所述回收單元中集氣罐的管道連接至初級(jí)膜分單元的精密過(guò)濾器，由回收單元過(guò)來(lái)的富氦尾氣流經(jīng)精密過(guò)濾器進(jìn)行粉塵、油脂、水汽的去除處理后，通過(guò)管道進(jìn)入膜分離器進(jìn)行一次提純，經(jīng)過(guò)一次提純的富氦尾氣通過(guò)管道進(jìn)入緩沖罐暫存，所述純度檢測(cè)儀檢測(cè)緩沖罐中富氦尾氣的氦氣純度，當(dāng)檢測(cè)到經(jīng)膜分離器一次提純后緩沖罐中氦氣純度達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，緩沖罐中富氦尾氣通過(guò)管道進(jìn)入低溫純化單元，當(dāng)檢測(cè)到經(jīng)膜分離器一次提純后緩沖罐中氦氣純度沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，緩沖罐中的富氦尾氣通過(guò)返回管道返回至回收單元的集氣te ；
所述低溫純化單元包括增壓泵、低溫純化器、純度檢測(cè)儀，初級(jí)膜分單元中緩沖罐的管道連接至低溫純化單元的增壓泵，初級(jí)膜分單元的緩沖罐中氦氣純度達(dá)標(biāo)的富氦尾氣經(jīng)低溫純化單元中增壓泵二次增壓，增壓后通過(guò)管道進(jìn)入低溫純化器進(jìn)行二次提純，所述低溫純化器由冷箱、安裝在冷箱上的制冷機(jī)、設(shè)置在冷箱中的集液罐和回?zé)崞鳂?gòu)成，低溫純化單元中增壓泵送入的富氦尾氣通過(guò)管道進(jìn)入冷箱的回?zé)崞髦?，富氦尾氣中雜氣在冷箱回?zé)崞髦斜恢评錂C(jī)冷凝液化后，通過(guò)管道暫存在集液罐中，富氦尾氣中未被制冷機(jī)冷凝液化的氦氣再經(jīng)回?zé)崞骰販睾髲幕責(zé)崞髁鞒?，所述純度檢測(cè)儀檢測(cè)低溫純化器中回?zé)崞髁鞒龅暮饧兌?，?dāng)氦氣純度達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，回?zé)崞髁鞒龅暮馔ㄟ^(guò)管道進(jìn)入供氣單元，當(dāng)氦氣純度達(dá)不到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，回?zé)崞髁鞒龅暮馔ㄟ^(guò)返回管道返回至初級(jí)膜分單元的緩沖罐；
所述供氣單元包括調(diào)壓閥、穩(wěn)壓罐，低溫純化器中回?zé)崞髁鞒龅募兌冗_(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的氦氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后，通過(guò)管道進(jìn)入穩(wěn)壓罐，由穩(wěn)壓罐供給至各個(gè)光纖拉絲冷卻塔。
[0006]所述的一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:采用膜分技術(shù)與低溫分離技術(shù)相結(jié)合方法實(shí)現(xiàn)尾氣提純。
[0007]所述的一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:利用增壓泵真空吸力將各個(gè)光纖拉絲冷卻塔的富氦尾氣回收，經(jīng)增壓泵壓縮升壓。
[0008]所述的一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:所述富氦尾氣首先經(jīng)過(guò)初級(jí)膜分單元進(jìn)行初級(jí)提純，經(jīng)初級(jí)膜分單元初級(jí)提純后的氣體再次進(jìn)入低溫純化單元進(jìn)行二次提純。
[0009]所述的一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:所述低溫純化單元利用制冷機(jī)作為冷源，采用低溫冷凝法將富氦尾氣中雜氣冷卻、液化并排出。
[0010]所述的一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:回?zé)崞髁鞒龅募兌冗_(dá)標(biāo)的氦氣經(jīng)過(guò)供氣單元返回各個(gè)光纖拉絲冷卻塔繼續(xù)使用。
[0011]本發(fā)明利用增壓泵真空吸力將拉絲設(shè)備冷卻管的出口富氦尾氣回收，經(jīng)增壓泵壓縮升壓后，經(jīng)干燥器除去氣體中的`水汽，進(jìn)入初級(jí)膜分單元進(jìn)行初級(jí)分離提純，純化后的氦氣純度可以達(dá)到85%以上，回收率可以達(dá)到90%以上，經(jīng)初級(jí)膜分單元提純后的氣體再次進(jìn)入低溫純化單元進(jìn)行二次提純。低溫純化單元利用制冷機(jī)作為冷源，采用低溫冷凝法將剩余的空氣冷卻、液化并排出，未被液化的純凈氦氣經(jīng)回?zé)崞骰販睾罅鞒龅蜏丶兓瘑卧?，出口氦氣純度達(dá)到99%以上，返回用戶(hù)端繼續(xù)使用?？刂茊卧杉瘔毫Α⒘髁?、溫度、純度等信號(hào)控制泵、閥門(mén)、制冷機(jī)的啟閉，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制。
[0012]本發(fā)明采用單級(jí)膜分離技術(shù)與低溫提純技術(shù)相結(jié)合的模式，實(shí)現(xiàn)富氦尾氣的提純，繼續(xù)供給冷卻管使用。經(jīng)提純后的氦氣純度可以達(dá)到99%以上，回收率達(dá)到85%以上。同時(shí)將用戶(hù)的供氣源引至本設(shè)備內(nèi)，以補(bǔ)充循環(huán)中損耗的氦氣。本設(shè)備正常停機(jī)維護(hù)時(shí)，用戶(hù)氣源直接供氣給冷卻管，不影響正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。本發(fā)明主要能耗為電，電功率為15~20kW,與節(jié)約的氦氣成本相比，占比很小。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示。用于工業(yè)富氦尾氣回收純化在線循環(huán)裝置，包括回收單元1、初級(jí)膜分單元2、低溫純化單元3、供氣單元4。其中回收單元I包括集氣罐101、增壓泵102、流量計(jì)103 ;初級(jí)膜分單元2包括精密過(guò)濾器201、膜分離器202、緩沖罐203、純度檢測(cè)儀204 ；低溫純化單元3包括增壓泵301、低溫純化器302、純度檢測(cè)儀303 ;供氣單元4包括調(diào)壓閥401、穩(wěn)壓罐402。其中低溫純化器302由制冷機(jī)3021、集液罐3022、回?zé)崞?023、冷箱3024組成。
[0015]回收單元I包括集氣罐101、增壓泵102、流量計(jì)103。各個(gè)光纖拉絲冷卻管的富氦尾氣氣受增壓泵102產(chǎn)生的負(fù)壓吸力，經(jīng)管道流入集氣罐101匯集，集氣罐101中富氦尾氣再經(jīng)增壓泵102壓縮升壓后，經(jīng)管道連接進(jìn)入初級(jí)膜分單元2。流量計(jì)103安裝在增壓泵102連接至初級(jí)膜分單元的管道上，用來(lái)監(jiān)測(cè)回收尾氣的流量。
[0016]初級(jí)膜分單元2包括精密過(guò)濾器201、膜分離器202、緩沖罐203、純度檢測(cè)儀204，回收單元I中集氣罐101的管道連接至初級(jí)膜分單元2的精密過(guò)濾器201，由回收單元I過(guò)來(lái)的富氦尾氣流經(jīng)精密過(guò)濾器201進(jìn)行粉塵、油脂、水汽的去除處理后，通過(guò)管道進(jìn)入膜分離器202進(jìn)行一次提純，經(jīng)過(guò)一次提純的富氦尾氣通過(guò)管道進(jìn)入緩沖罐203暫存，純度檢測(cè)儀204檢測(cè)緩沖罐203中富氦尾氣的氦氣純度，當(dāng)檢測(cè)到經(jīng)膜分離器202 —次提純后緩沖罐203中氦氣純度達(dá)到氦氣占85%左右，緩沖罐203中富氦尾氣通過(guò)管道進(jìn)入低溫純化單元3，當(dāng)檢測(cè)到經(jīng)膜分離器202—次提純后緩沖罐203中氦氣純度沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，緩沖罐203中的富氦尾氣通過(guò)返回管道返回至回收單元I的集氣罐101。
[0017]低溫純化單元3包括增壓泵301、低溫純化器302、純度檢測(cè)儀303，初級(jí)膜分單元2中緩沖罐203的管道連接至低溫純化單元3的增壓泵301，初級(jí)膜分單元2的緩沖罐203中氦氣純度達(dá)標(biāo)的富氦尾氣經(jīng)低溫純化單元3中增壓泵301 二次增壓，增壓后通過(guò)管道進(jìn)入低溫純化器3進(jìn)行二次提純，低溫純化器3由冷箱3024、安裝在冷箱3024上的制冷機(jī)3021、設(shè)置在冷箱3024中的集液罐3022和回?zé)崞?023構(gòu)成，低溫純化單元3中增壓泵301送入的富氦尾氣通過(guò)管道進(jìn)入冷箱3024的回?zé)崞?023中，富氦尾氣中雜氣在冷箱回?zé)崞?023中被制冷機(jī)3021冷凝液化后，通過(guò)管道暫存在集液罐3022中，富氦尾氣中未被制冷機(jī)3021冷凝液化的氦氣再經(jīng)回?zé)崞?023回溫后從回?zé)崞?023流出，純度檢測(cè)儀303檢測(cè)低溫純化器2中回?zé)崞?023流出的氦氣純度，當(dāng)氦氣純度達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，一般可以達(dá)到99 %以上，回?zé)崞?023流出的氦氣通過(guò)管道進(jìn)入供氣單元4，當(dāng)氦氣純度達(dá)不到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，回?zé)崞?023流出的氦氣通過(guò)返回管道返回至初級(jí)膜分單元2的緩沖罐203。
[0018]供氣單元4包括調(diào)壓閥401、穩(wěn)壓罐402，低溫純化器3中回?zé)崞?023流出的純度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的氦氣經(jīng)調(diào)壓閥401減壓后，通過(guò)管道進(jìn)入穩(wěn)壓罐402，由穩(wěn)壓罐402供給至各個(gè)光纖拉絲冷卻塔。穩(wěn)壓罐`402外接標(biāo)準(zhǔn)供氣壓力氦氣源，以補(bǔ)充循環(huán)氦氣的損失和回收純化設(shè)備檢修情況下的正常氦氣供給，保證正常生產(chǎn)。
[0019]本發(fā)明采用單級(jí)膜分離技術(shù)與低溫提純技術(shù)相結(jié)合的模式，實(shí)現(xiàn)了光纖冷卻管富氦尾氣的在線回收和提純。經(jīng)提純后的氦氣純度可以達(dá)到99%以上，可以二次供給用戶(hù)端繼續(xù)使用，實(shí)現(xiàn)了氦氣的循環(huán)使用。同時(shí)將用戶(hù)的供氣源引至本設(shè)備內(nèi)，以補(bǔ)充循環(huán)中損耗的氦氣。本設(shè)備正常停機(jī)維護(hù)時(shí)，用戶(hù)氣源直接供氣給冷卻管，不影響正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:包括回收單元、初級(jí)膜分單元、低溫純化單元、供氣單元，其中:所述回收單元包括集氣罐、增壓泵、流量計(jì)，各個(gè)光纖拉絲冷卻塔中富氦尾氣受增壓泵產(chǎn)生的負(fù)壓吸力，經(jīng)管道流入集氣罐匯集，集氣罐中富氦尾氣再經(jīng)增壓泵壓縮升壓后，經(jīng)管道連接進(jìn)入初級(jí)膜分單元，所述流量計(jì)安裝在集氣罐連接至初級(jí)膜分單元的管道上；所述初級(jí)膜分單元包括精密過(guò)濾器、膜分離器、緩沖罐、純度檢測(cè)儀，所述回收單元中集氣罐的管道連接至初級(jí)膜分單元的精密過(guò)濾器，由回收單元過(guò)來(lái)的富氦尾氣流經(jīng)精密過(guò)濾器進(jìn)行粉塵、油脂、水汽的去除處理后，通過(guò)管道進(jìn)入膜分離器進(jìn)行一次提純，經(jīng)過(guò)一次提純的富氦尾氣通過(guò)管道進(jìn)入緩沖罐暫存，所述純度檢測(cè)儀檢測(cè)緩沖罐中富氦尾氣的氦氣純度，當(dāng)檢測(cè)到經(jīng)膜分離器一次提純后緩沖罐中氦氣純度達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，緩沖罐中富氦尾氣通過(guò)管道進(jìn)入低溫純化單元，當(dāng)檢測(cè)到經(jīng)膜分離器一次提純后緩沖罐中氦氣純度沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，緩沖罐中的富氦尾氣通過(guò)返回管道返回至回收單元的集氣te ；所述低溫純化單元包括增壓泵、低溫純化器、純度檢測(cè)儀，初級(jí)膜分單元中緩沖罐的管道連接至低溫純化單元的增壓泵，初級(jí)膜分單元的緩沖罐中氦氣純度達(dá)標(biāo)的富氦尾氣經(jīng)低溫純化單元中增壓泵二次增壓，增壓后通過(guò)管道進(jìn)入低溫純化器進(jìn)行二次提純，所述低溫純化器由冷箱、安裝在冷箱上的制冷機(jī)、設(shè)置在冷箱中的集液罐和回?zé)崞鳂?gòu)成，低溫純化單元中增壓泵送入的富氦尾氣通過(guò)管道進(jìn)入冷箱的回?zé)崞髦?，富氦尾氣中雜氣在冷箱回?zé)崞髦斜恢评錂C(jī)冷凝液化后，通過(guò)管道暫存在集液罐中，富氦尾氣中未被制冷機(jī)冷凝液化的氦氣再經(jīng)回?zé)崞骰販睾髲幕責(zé)崞髁鞒觯黾兌葯z測(cè)儀檢測(cè)低溫純化器中回?zé)崞髁鞒龅暮饧兌?，?dāng)氦氣純度達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，回?zé)崞髁鞒龅暮馔ㄟ^(guò)管道進(jìn)入供氣單元，當(dāng)氦氣純度達(dá)不到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，回?zé)崞髁鞒龅暮馔ㄟ^(guò)返回管道返回至初級(jí)膜分單元的緩沖罐；所述供氣單元包括調(diào)壓閥、穩(wěn)壓罐，低溫純化器中回?zé)崞髁鞒龅募兌冗_(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的氦氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后，通過(guò)管道進(jìn)入穩(wěn)壓罐，由穩(wěn)壓罐供給至各個(gè)光纖拉絲冷卻塔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的`一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:采用膜分技術(shù)與低溫分離技術(shù)相結(jié)合方法實(shí)現(xiàn)尾氣提純。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:利用增壓泵真空吸力將各個(gè)光纖拉絲冷卻塔的富氦尾氣回收，經(jīng)增壓泵壓縮升壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:所述富氦尾氣首先經(jīng)過(guò)初級(jí)膜分單元進(jìn)行初級(jí)提純，經(jīng)初級(jí)膜分單元初級(jí)提純后的氣體再次進(jìn)入低溫純化單元進(jìn)行二次提純。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:所述低溫純化單元利用制冷機(jī)作為冷源，采用低溫冷凝法將富氦尾氣中雜氣冷卻、液化并排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光纖生產(chǎn)的富氦尾氣回收純化在線循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于:回?zé)崞髁鞒龅募兌冗_(dá)標(biāo)的氦氣經(jīng)過(guò)供氣單元返回各個(gè)光纖拉絲冷卻塔繼續(xù)使用。
【文檔編號(hào)】C03B37/02GK103553322SQ201310500871
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】葉海峰, 汪澎, 趙俊, 杜婉榕, 周麗萍, 周家屹, 章學(xué)華, 仰葉 申請(qǐng)人:安徽萬(wàn)瑞冷電科技有限公司