光纤制造废氦气在线式纯化系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光纤制造废氦气在线式纯化系统，包括回收单元、膜分单元、供气单元，回收单元包括集气罐、增压泵，膜分单元包括吸附器、膜分离器、缓冲罐、纯度分析仪，供气单元包括稳压罐、调压阀。本发明采用高压吸附与膜分技术相结合的模式，实现富氦尾气的提纯，继续供给光纤拉丝冷却塔和预制棒制造过程使用。本发明实现将低于50%纯度的低浓度废氦气回收纯化，纯化后纯度不小于99%，回收率不低于70%。本发明主要能耗为电，电功率为15～20kW，与节约的氦气成本相比，占比很小。
【专利说明】光纤制造废氦气在线式纯化系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及氦气回收系统领域，具体为一种光纤制造废氦气在线式纯化系统。
【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。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种光纤制造废氦气在线式纯化系统，以解决光纤行业中拉丝冷却塔及预制棒加工过程中产生的富氦尾气的在线回收、提纯、二次供给难度大的问题，实现氦资源的循环使用，减少氦资源的浪费。使用该在线回收、提纯系统可实现将浓度低于50%的废氦气提纯到99%纯度及以上，回收率不低于85%。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
光纤制造废氦气在线式纯化`系统，其特征在于:包括回收单元、膜分单元、供气单元，其
中:
所述回收单元包括集气罐、增压泵，集气罐通过进气管路与外部各个光纤拉丝冷却塔或预制棒制造装置连通，集气罐通过出气管路与膜分单元连通，所述增压泵通过管路与集气罐连通；增压泵首先在集气罐中形成负压，各个光纤拉丝冷却塔或预制棒制造装置中富氦尾气受增压泵产生的负压吸力，经进气管路流入集气罐汇集，集气罐中富氦尾气再经增压泵压缩升压后，经出气管路进入膜分单元；
所述膜分单元包括吸附器、膜分离器、缓冲罐、纯度分析仪，集气罐上的出气管路连通至吸附器，吸附器再依次通过管路与膜分离器、缓冲罐连通，所述纯度分析仪与缓冲罐工作配合，所述缓冲罐上连通有出气管路、返回管路，缓冲罐上出气管路连通至供气单元，缓冲罐上返回管路连通至回收单元的集气罐中，由回收单元过来的富氦尾气经吸附器进行粉尘、油脂、水汽的去除处理后，通过管路进入膜分离器进行提纯，经过提纯的富氦尾气再通过管路进入缓冲罐暂存，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路返回至回收单元的集气罐，当检测到经膜分离器提纯后缓冲罐中富氦尾气纯度达到设定的纯度标准时，则富氦尾气通过缓冲罐上出气管路进入供气单元；所述供气单元包括稳压罐、调压阀，膜分单元中缓冲罐上出气管路通过调压阀连通至稳压罐，所述稳压罐通过管路与各个光纤拉丝冷却塔或预制棒制造装置连通，缓冲罐流出的纯度达到标准的氦气经调压阀减压后进入稳压罐，由稳压罐供给至各个光纤拉丝冷却塔和预制棒制造装置。
[0006]所述的光纤制造废氦气在线式纯化系统，其特征在于:所述集气罐与膜分单元之间出气管路上安装有流量计。
[0007]所述的光纤制造废氦气在线式纯化系统，其特征在于:所述稳压罐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。
[0008]本发明利用增压泵真空吸力将光纤拉丝冷却塔或预制棒制造装置出口富氦尾气回收，经增压泵压缩升压后，经干燥器除去气体中的水汽，进入膜分单元进行分离提纯，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，由外部控制单元采集压力、流量、温度、纯度等信号控制泵、阀门的启闭，实现设备的自动化控制。
[0009]本发明采用高压吸附与膜分技术相结合的模式，实现富氦尾气的提纯，继续供给光纤拉丝冷却塔和预制棒制造装置使用。低于50%浓度的废氦气经提纯后的氦气纯度可以达到99%以上，回收率达到85%以上，系统处理气体流量不小于40 L/min。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。本发明主要能耗为电，电功率为15~20kW，与节约的氦气成本相比，占比很小。
[0010] 【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明系统结构图。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示。光纤制造废氦气在线式纯化系统，包括回收单元1、膜分单元2、供气单元3。其中回收单元I包括集气罐101、增压泵102、流量计103 ;膜分单元2包括吸附器201、膜分离器202、缓冲罐203、纯度检测仪204 ;供气单元3包括调压阀301、稳压罐302。
[0013]回收单元I包括集气罐101、增压泵102、流量计103。各个光纤拉丝冷却塔及预制棒制造装置中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，经管道连接进入膜分单元2。流量计103安装在集气罐101连接至膜分单元2的管道上，用来监测回收尾气的流量。
[0014]膜分单元2包括吸附器201、膜分离器202、缓冲罐203，回收单元I中集气罐101的管道连接至膜分单元2的吸附器201，由回收单元I过来的废氦气流经吸附器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进行提纯，经过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供气单元3，当检测到经膜分离器202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。[0015]供气单元3包括调压阀301、稳压罐302，缓冲罐203流出的纯度达到标准的氦气经调压阀301减压后，通过管道进入稳压罐302，由稳压罐302供给至各个光纤拉丝冷却塔和预制棒制造中。稳压罐302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。
[0016]本发明采用高压吸附与膜分离技术相结合的模式，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光纤拉丝冷却塔和预制棒制造装置，不影响正常生 产运营。
【权利要求】
1.光纤制造废氦气在线式纯化系统，其特征在于:包括回收单元、膜分单元、供气单元，其中: 所述回收单元包括集气罐、增压泵，集气罐通过进气管路与外部各个光纤拉丝冷却塔或预制棒制造装置连通，集气罐通过出气管路与膜分单元连通，所述增压泵通过管路与集气罐连通；增压泵首先在集气罐中形成负压，各个光纤冷却塔或预制棒制造装置中富氦尾气受增压泵产生的负压吸力，经进气管路流入集气罐汇集，集气罐中富氦尾气再经增压泵压缩升压后，经出气管路进入膜分单元； 所述膜分单元包括吸附器、膜分离器、缓冲罐、纯度分析仪，集气罐上的出气管路连通至吸附器，吸附器再依次通过管路与膜分离器、缓冲罐连通，所述纯度分析仪与缓冲罐工作配合，所述缓冲罐上连通有出气管路、返回管路，缓冲罐上出气管路连通至供气单元，缓冲罐上返回管路连通至回收单元的集气罐中，由回收单元过来的富氦尾气经吸附器进行粉尘、油脂、水汽的去除处理后，通过管路进入膜分离器进行提纯，经过提纯的富氦尾气再通过管路进入缓冲罐暂存，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路返回至回收单元的集气罐，当检测到经膜分离器提纯后缓冲罐中富氦尾气纯度达到设定的纯度标准时，则富氦尾气通过缓冲罐上出气管路进入供气单元； 所述供气单元包括稳压罐、调压阀，膜分单元中缓冲罐上出气管路通过调压阀连通至稳压罐，所述稳压罐通过管路与各个光纤拉丝冷却塔或预制棒制造设备连通，缓冲罐流出的纯度达到标准的氦气经调压阀减压后进入稳压罐，由稳压罐供给至各个光纤拉丝冷却塔和预制棒制造设备。
2.根据权利要求1所述的光纤制造废氦气在线式纯化系统，其特征在于:所述集气罐与膜分单元之间出气管路上安装有流量计。
3.根据权利要求1所述的光纤制造废氦气在线式纯化系统，其特征在于:所述稳压罐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。
【文档编号】C01B23/00GK103771362SQ201410036719
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月25日 优先权日:2014年1月25日
【发明者】蒋伟, 周丽萍, 黄卫, 罗辉, 章学华, 张茜, 赵俊, 汪澎, 郭会军 申请人:安徽万瑞冷电科技有限公司, 中国电子科技集团公司第十六研究所