一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统，包括氦气回收单元、初级膜分单元、低温纯化单元、供气单元。其中回收单元包括集气罐、增压泵、流量计等；初级膜分单元包括精密过滤器、膜分离器、缓冲罐、纯度检测仪；低温纯化单元包括增压泵、低温纯化器、纯度检测仪；供气单元包括调压阀、稳压罐。其中低温纯化器由制冷机、集液罐、冷箱组成。本实用新型采用单级膜分离技术与低温提纯技术相结合的模式，实现了光纤冷却管富氦尾气的在线回收和提纯。经提纯后的氦气纯度可以达到99％以上，可以二次供给用户端继续使用，实现了氦气的循环使用。
【专利说明】一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光纤生产中氦气回收系统领域，具体为一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统。
【背景技术】
[0002]氦是一种稀缺的战略资源，中国作为贫氦国之一，长期依赖进口，对氦资源的合理分配及应用显得尤为重要。
[0003]氦一直被广泛应用于航天、军事、科研等领域。随着我国工业日益发展和壮大，某些工业领域氦的消耗量也相当可观，例如空调、光纤光缆、半导体等行业。工业用氦一般直接消耗，排放到大气中，不对尾气中的氦进行回收、提纯等后处理。其原因一般以氦占产品原材料成本比重不高，不具备回收条件或回收难度大，提纯技术不成熟等为主。工业用氦尾气中的氦纯度一般可以达到30%?70%不等，若这些氦资源被白白浪费掉，这对原本贫氦的中国无疑是雪上加霜。近些年，随着国际市场对氦资源的控制，国内工业行业对产品成本的控制，富氦尾气的回收纯化设备呼之欲出。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统，以解决光纤行业中拉丝冷却塔富氦尾气的在线回收、提纯、二次供给的问题，实现氦资源的循环使用，减少氦资源的浪费。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为:
[0006]一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统，其特征在于:包括回收单元、初级膜分单元、低温纯化单元、供气单元，其中:
[0007]所述回收单元包括集气罐、增压泵、流量计，各个光纤拉丝冷却塔中富氦尾气受增压泵产生的负压吸力，经管道流入集气罐汇集，集气罐中富氦尾气再经增压泵压缩升压后，经管道连接进入初级膜分单元，所述流量计安装在集气罐连接至初级膜分单元的管道上；
[0008]所述初级膜分单元包括精密过滤器、膜分离器、缓冲罐、纯度检测仪，所述回收单元中集气罐的管道连接至初级膜分单元的精密过滤器，由回收单元过来的富氦尾气流经精密过滤器进行粉尘、油脂、水汽的去除处理后，通过管道进入膜分离器进行一次提纯，经过一次提纯的富氦尾气通过管道进入缓冲罐暂存，所述纯度检测仪检测缓冲罐中富氦尾气的氦气纯度，当检测到经膜分离器一次提纯后缓冲罐中氦气纯度达到设定的纯度标准时，缓冲罐中富氦尾气通过管道进入低温纯化单元，当检测到经膜分离器一次提纯后缓冲罐中氦气纯度没有达到设定的纯度标准时，缓冲罐中的富氦尾气通过返回管道返回至回收单元的集气te ；
[0009]所述低温纯化单元包括增压泵、低温纯化器、纯度检测仪，初级膜分单元中缓冲罐的管道连接至低温纯化单元的增压泵，初级膜分单元的缓冲罐中氦气纯度达标的富氦尾气经低温纯化单元中增压泵二次增压，增压后通过管道进入低温纯化器进行二次提纯，所述低温纯化器由冷箱、安装在冷箱上的制冷机、设置在冷箱中的集液罐和回热器构成，低温纯化单元中增压泵送入的富氦尾气通过管道进入冷箱的回热器中，富氦尾气中杂气在冷箱回热器中被制冷机冷凝液化后，通过管道暂存在集液te中，η気尾气中未被制冷机冷凝液化的氦气再经回热器回温后从回热器流出，所述纯度检测仪检测低温纯化器中回热器流出的氦气纯度，当氦气纯度达到设定的纯度标准时，回热器流出的氦气通过管道进入供气单元，当氦气纯度达不到设定的纯度标准时，回热器流出的氦气通过返回管道返回至初级膜分单元的缓冲罐；
[0010]所述供气单元包括调压阀、稳压罐，低温纯化器中回热器流出的纯度达到标准的氦气经调压阀减压后，通过管道进入稳压罐，由稳压罐供给至各个光纤拉丝冷却塔。
[0011]所述的一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统，其特征在于:采用膜分技术与低温分离技术相结合方法实现尾气提纯。
[0012]所述的一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统，其特征在于:利用增压泵真空吸力将各个光纤拉丝冷却塔的富氦尾气回收，经增压泵压缩升压。
[0013]所述的一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统，其特征在于:所述富氦尾气首先经过初级膜分单元进行初级提纯，经初级膜分单元初级提纯后的气体再次进入低温纯化单元进行二次提纯。
[0014]所述的一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统，其特征在于:所述低温纯化单元利用制冷机作为冷源，采用低温冷凝法将富氦尾气中杂气冷却、液化并排出。
[0015]所述的一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统，其特征在于:回热器流出的纯度达标的氦气经过供气单元返回各个光纤拉丝冷却塔继续使用。
[0016]本实用新型利用增压泵真空吸力将拉丝设备冷却管的出口富氦尾气回收，经增压泵压缩升压后，经干燥器除去气体中的水汽，进入初级膜分单元进行初级分离提纯，纯化后的氦气纯度可以达到85%以上，回收率可以达到90%以上，经初级膜分单元提纯后的气体再次进入低温纯化单元进行二次提纯。低温纯化单元利用制冷机作为冷源，采用低温冷凝法将剩余的空气冷却、液化并排出，未被液化的纯净氦气经回热器回温后流出低温纯化单元，出口氦气纯度达到99%以上，返回用户端继续使用。控制单元采集压力、流量、温度、纯度等信号控制泵、阀门、制冷机的启闭，实现设备的自动化控制。
[0017]本实用新型采用单级膜分离技术与低温提纯技术相结合的模式，实现富氦尾气的提纯，继续供给冷却管使用。经提纯后的氦气纯度可以达到99%以上，回收率达到85%以上。同时将用户的供气源引至本设备内，以补充循环中损耗的氦气。本设备正常停机维护时，用户气源直接供气给冷却管，不影响正常生产运营。本实用新型主要能耗为电，电功率为15?20kW，与节约的氦气成本相比，占比很小。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型系统结构图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示。用于工业富氦尾气回收纯化在线循环装置，包括回收单元1、初级膜分单元2、低温纯化单元3、供气单元4。其中回收单元I包括集气罐101、增压泵102、流量计103 ;初级膜分单元2包括精密过滤器201、膜分离器202、缓冲罐203、纯度检测仪204 ；低温纯化单元3包括增压泵301、低温纯化器302、纯度检测仪303 ;供气单元4包括调压阀401、稳压罐402。其中低温纯化器302由制冷机3021、集液罐3022、回热器3023、冷箱3024组成。
[0020]回收单元I包括集气罐101、增压泵102、流量计103。各个光纤拉丝冷却管的富氦尾气气受增压泵102产生的负压吸力，经管道流入集气罐101汇集，集气罐101中富氦尾气再经增压泵102压缩升压后，经管道连接进入初级膜分单元2。流量计103安装在增压泵102连接至初级膜分单元的管道上，用来监测回收尾气的流量。
[0021]初级膜分单元2包括精密过滤器201、膜分离器202、缓冲罐203、纯度检测仪204，回收单元I中集气罐101的管道连接至初级膜分单元2的精密过滤器201，由回收单元I过来的富氦尾气流经精密过滤器201进行粉尘、油脂、水汽的去除处理后，通过管道进入膜分离器202进行一次提纯，经过一次提纯的富氦尾气通过管道进入缓冲罐203暂存，纯度检测仪204检测缓冲罐203中富氦尾气的氦气纯度，当检测到经膜分离器202 —次提纯后缓冲罐203中氦气纯度达到氦气占85%左右，缓冲罐203中富氦尾气通过管道进入低温纯化单元3，当检测到经膜分离器202—次提纯后缓冲罐203中氦气纯度没有达到设定的纯度标准时，缓冲罐203中的富氦尾气通过返回管道返回至回收单元I的集气罐101。
[0022]低温纯化单元3包括增压泵301、低温纯化器302、纯度检测仪303，初级膜分单元2中缓冲罐203的管道连接至低温纯化单元3的增压泵301，初级膜分单元2的缓冲罐203中氦气纯度达标的富氦尾气经低温纯化单元3中增压泵301 二次增压，增压后通过管道进入低温纯化器3进行二次提纯，低温纯化器3由冷箱3024、安装在冷箱3024上的制冷机3021、设置在冷箱3024中的集液罐3022和回热器3023构成，低温纯化单元3中增压泵301送入的富氦尾气通过管道进入冷箱3024的回热器3023中，富氦尾气中杂气在冷箱回热器3023中被制冷机3021冷凝液化后，通过管道暂存在集液罐3022中，富氦尾气中未被制冷机3021冷凝液化的氦气再经回热器3023回温后从回热器3023流出，纯度检测仪303检测低温纯化器2中回热器3023流出的氦气纯度，当氦气纯度达到设定的纯度标准时，一般可以达到99 %以上，回热器3023流出的氦气通过管道进入供气单元4，当氦气纯度达不到设定的纯度标准时，回热器3023流出的氦气通过返回管道返回至初级膜分单元2的缓冲罐203。
[0023]供气单元4包括调压阀401、稳压罐402，低温纯化器3中回热器3023流出的纯度达到标准的氦气经调压阀401减压后，通过管道进入稳压罐402，由稳压罐402供给至各个光纤拉丝冷却塔。稳压罐402外接标准供气压力氦气源，以补充循环氦气的损失和回收纯化设备检修情况下的正常氦气供给，保证正常生产。
[0024]本实用新型采用单级膜分离技术与低温提纯技术相结合的模式，实现了光纤冷却管富氦尾气的在线回收和提纯。经提纯后的氦气纯度可以达到99%以上，可以二次供给用户端继续使用，实现了氦气的循环使用。同时将用户的供气源引至本设备内，以补充循环中损耗的氦气。本设备正常停机维护时，用户气源直接供气给冷却管，不影响正常生产运营。
【权利要求】
1.一种用于光纤生产的富氦尾气回收纯化在线循环系统，其特征在于:包括回收单元、初级膜分单元、低温纯化单元、供气单元，其中: 所述回收单元包括集气罐、增压泵、流量计，各个光纤拉丝冷却塔中富氦尾气受增压泵产生的负压吸力，经管道流入集气罐汇集，集气罐中富氦尾气再经增压泵压缩升压后，经管道连接进入初级膜分单元，所述流量计安装在集气罐连接至初级膜分单元的管道上； 所述初级膜分单元包括精密过滤器、膜分离器、缓冲罐、纯度检测仪，所述回收单元中集气罐的管道连接至初级膜分单元的精密过滤器，由回收单元过来的富氦尾气流经精密过滤器进行粉尘、油脂、水汽的去除处理后，通过管道进入膜分离器进行一次提纯，经过一次提纯的富氦尾气通过管道进入缓冲罐暂存，所述纯度检测仪检测缓冲罐中富氦尾气的氦气纯度，当检测到经膜分离器一次提纯后缓冲罐中氦气纯度达到设定的纯度标准时，缓冲罐中富氦尾气通过管道进入低温纯化单元，当检测到经膜分离器一次提纯后缓冲罐中氦气纯度没有达到设定的纯度标准时，缓冲罐中的富氦尾气通过返回管道返回至回收单元的集气te ； 所述低温纯化单元包括增压泵、低温纯化器、纯度检测仪，初级膜分单元中缓冲罐的管道连接至低温纯化单元的增压泵，初级膜分单元的缓冲罐中氦气纯度达标的富氦尾气经低温纯化单元中增压泵二次增压，增压后通过管道进入低温纯化器进行二次提纯，所述低温纯化器由冷箱、安装在冷箱上的制冷机、设置在冷箱中的集液罐和回热器构成，低温纯化单元中增压泵送入的富氦尾气通过管道进入冷箱的回热器中，富氦尾气中杂气在冷箱回热器中被制冷机冷凝液化后，通过管道暂存在集液罐中，富氦尾气中未被制冷机冷凝液化的氦气再经回热器回温后从回热器流出，所述纯度检测仪检测低温纯化器中回热器流出的氦气纯度，当氦气纯度达到设定的纯度标准时，回热器流出的氦气通过管道进入供气单元，当氦气纯度达不到设定的纯度标准时，回热器流出的氦气通过返回管道返回至初级膜分单元的缓冲罐； 所述供气单元包括调压阀、稳压罐，低温纯化器中回热器流出的纯度达到标准的氦气经调压阀减压后，通过管道进入稳压罐，由稳压罐供给至各个光纤拉丝冷却塔。
【文档编号】C03B37/02GK203700194SQ201320654032
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】叶海峰, 汪澎, 赵俊, 杜婉榕, 周丽萍, 周家屹, 章学华, 仰叶 申请人:安徽万瑞冷电科技有限公司