一种高效高纯度的氦气回收装置和方法与流程

本发明涉及超导设备技术领域，尤其涉及一种高效高纯度的氦气回收装置和方法。

背景技术：

目前，超导磁体领域已广泛使用了液氦和氦气，我国氦气资源相当短缺，含量很低，提取难度大，成本高。但是超导磁体输液氦和失超锻炼时都会挥发出大量高纯度的冷氦气，只有将输液和失超锻炼产生的高纯氦气回收才能降低成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种高效高纯度的氦气回收装置和方法。本发明可同时回收超导磁体输液和失超锻炼产生的低温氦气，并保证相当高的纯度，达到了较高的回收效率，降低了成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种高效高纯度的氦气回收装置，所述氦气回收装置包括超导磁体输液回收装置和超导磁体失超锻炼回收装置；超导磁体通过管道连接所述超导磁体输液回收装置和超导磁体失超锻炼回收装置；所述超导磁体输液回收装置包括与所述超导磁体通过管道依次顺序连接的第一手动球阀、第一换热罐、第一低压罐、第二手动球阀、第一单向阀以及压缩机；所述超导磁体失超锻炼回收装置包括通过管道依次顺序连接的所述超导磁体、第三手动球阀、第二换热罐、第二低压罐、第四手动球阀、第二单向阀以及所述压缩机。

进一步地，所述氦气回收装置包括通过管道与所述压缩机依次顺序连接的第一高压铜阀、高压罐、第二高压铜阀以及第一高压减压阀；所述压缩机与所述第一高压铜阀之间设置高压针阀和第三高压铜阀；所述第一高压铜阀与所述高压罐之间设置第二高压减压阀。

进一步地，所述高压针阀与气体分析口连接；所述第三高压铜阀与长管车连接；第二高压减压阀与液化器连接。

进一步地，所述管道为不锈钢管，所述不锈钢管之间焊接连通。

进一步地，连接所述超导磁体到所述第一低压罐的不锈钢管的通径＞50mm；连接所述超导磁体到所述第二低压罐的不锈钢管通径＞100mm。

一种高效高纯度的氦气回收方法，将超导磁体输液和失超锻炼时产生的低温氦气通过换热将氦气温度升到常温，然后在低压和压缩条件下进行回收。

进一步地，所述换热采用的装置为换热罐，所述低压采用的装置为低压罐，所述压缩采用的装置为压缩机。

进一步地，所述换热罐包括第一换热罐和第二换热罐，所述第一换热罐连接所述超导磁体输液时产生的低温氦气，所述第二换热罐连接所述超导磁体失超锻炼时产生的低温氦气；所述第一换热罐和所述第二换热罐数量均为两个。

进一步地，所述低压罐包括第一低压罐和第二低压罐，所述第一低压罐连接所述第一换热罐；所述第二低压罐连接所述第二换热罐；所述第一低压罐和所述第二低压罐数量均为一个；超导磁体输液和失超锻炼产生的冷氦气通过换热器换热后，分别进入第一低压罐和第二低压罐，回收互不干涉有效的提高回收效率。

进一步地，所述超导磁体输液和失超锻炼后氦气的回收均通过不锈钢管道密封回收，回收后的氦气纯度＞99％，露点＜-50℃；再通过所述压缩机将氦气压缩到高压罐、液化器或长管车中。

上述技术方案中，超导磁体输液和失超锻炼产生的冷氦气，通过独立管路并行连接到回收装置，可以提高效率。

上述技术方案中，所述低温氦气或冷氦气的温度为-273℃，所述常温为30℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明超导磁体输液和失超锻炼回收可以分开实现，不需要失超锻炼产生的氦气先搬空后，再进行输液；

(2)本发明回收后的氦气纯度高可以直接当工业氦气使用，不需要再通过纯化器纯化；

(3)本发明高纯度的氦气对液化器来说是相当有利的，液化器自带纯化器使用周期会很长。

(4)本发明回收后的氦气纯度＞99％，露点＜-50℃。

附图说明

图1为本发明高效高纯度的氦气回收流程图；

图中各个附图标记的对应的部件名称是：1-第一手动球阀；2-第一换热罐；3-第一低压罐；4-第二手动球阀；5-第一单向阀；6-第一高压铜阀；7-第二高压减压阀；8-第一高压减压阀；9-第二高压铜阀；10-第三手动球阀；11-第二换热罐；12-第二低压罐；13-第四手动球阀；14-第二单向阀；15-压缩机-16-高压针阀；17-第三高压铜阀；18-高压罐。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

一种高效高纯度的氦气回收装置，如图1所示，所述氦气回收装置包括超导磁体输液回收装置和超导磁体失超锻炼回收装置；超导磁体通过管道连接所述超导磁体输液回收装置和超导磁体失超锻炼回收装置；所述超导磁体输液回收装置包括与所述超导磁体通过管道依次顺序连接的第一手动球阀1、第一换热罐2、第一低压罐3、第二手动球阀4、第一单向阀5以及压缩机15；所述超导磁体失超锻炼回收装置包括通过管道依次顺序连接的所述超导磁体、第三手动球阀10、第二换热罐11、第二低压罐12、第四手动球阀13、第二单向阀14以及所述压缩机15。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，其区别仅仅在于，如图1所示，所述氦气回收装置包括通过管道与所述压缩机依次顺序连接的第一高压铜阀6、高压罐18、第二高压铜阀9以及第一高压减压阀8；所述压缩机15与所述第一高压铜阀6之间设置高压针阀16和第三高压铜阀17；所述第一高压铜阀6与所述高压罐18之间设置第二高压减压阀7。

所述高压针阀16与气体分析口连接；所述第三高压铜阀17与长管车连接；第二高压减压阀7与液化器连接。

所述管道为不锈钢管，所述不锈钢管之间焊接连通。

连接所述超导磁体到所述第一低压罐3的不锈钢管的通径＞50mm；连接所述超导磁体到所述第二低压罐12的不锈钢管通径＞100mm。

所述超导磁体的数量为三台。

实施例3

一种高效高纯度的氦气回收方法，将超导磁体输液和失超锻炼时产生的低温氦气(-273℃)通过换热将氦气温度升到常温(30℃)，然后在低压和压缩条件下进行回收。

实施例4

本实施例与实施例3基本相同，其区别仅仅在于，如图1所示，所述换热采用的装置为换热罐，所述低压采用的装置为低压罐，所述压缩采用的装置为压缩机15。

所述换热罐包括第一换热罐2和第二换热罐11，所述第一换热罐2连接所述超导磁体输液时产生的低温氦气(-273℃)，所述第二换热罐11连接所述超导磁体失超锻炼时产生的低温氦气(-273℃)；所述第一换热罐2和所述第二换热罐11数量均为两个。

所述低压罐包括第一低压罐3和第二低压罐12，所述第一低压罐3连接所述第一换热罐2；所述第二低压罐12连接所述第二换热罐11；所述第一低压罐3和所述第二低压罐12数量均为一个。

所述超导磁体输液和失超锻炼后氦气的回收均通过不锈钢管道密封回收，回收后的氦气纯度＞99％，露点＜-50℃。

本发明的基本原理及有益效果：

本发明超导磁体分别出来两根金属软管，将多台磁体串连起来，再通过不锈钢管焊接，分别连到换热罐、第一低压罐3和第二低压罐12等等。当超导磁体输液时，会产生低温氦气，低温氦气通过不锈钢管到换热罐换热，再到低压罐和压缩机15，再通过压缩机15把氦气膜到高压罐18里。当超导磁体失超锻炼也会产生低温氦气，低温氦气通过换热罐换热，进入低压罐，再通过压缩机15把氦气压缩到高压罐18里。本发明在保证超导磁体输液和失超锻炼时，将产生的氦气高效回收的同时，也保证了回收氦气具有较高的纯度。

具体的，本发明超导磁体输液产生的冷氦气通过管道进入第一手动球阀1、第一换热罐2进行换热，再进入第一低压罐3，为常温氦气，再进入第二手动球阀4、第一单向阀5连成了输液回收，再通过压缩机15，压缩机15出来的氦气通过气体分析口，对氦气进行分析，如果合格，再将输液产生的氦气压缩到长管车、液化器或高压罐里，高压罐里的氦气再进入车间，重复利用。

此外，本发明超导磁体失超锻炼的时候产生的冷氦气通过管道进入第三手动球阀10、第二换热罐11进行换热，再进入第二低压罐12，为常温氦气，再进入第四手动球阀13、第二单向阀14连成了超导磁体失超锻炼回收，再通过压缩机15，压缩机出来的氦气通过气体分析口，对氦气进行分析，如果合格，再将输液产生的氦气压缩到长管车、液化器或高压罐里，高压罐里的氦气再进入车间，重复利用。

本发明采用上述连接方式，既能用于输液回收也能用于失超锻炼回收，互不影响提高了回收效率，也保证氦气的纯度。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。