光纖製造廢氦氣在線式純化系統的製作方法
2023-06-20 09:00:56 1
光纖製造廢氦氣在線式純化系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種光纖製造廢氦氣在線式純化系統，包括回收單元、膜分單元、供氣單元，回收單元包括集氣罐、增壓泵，膜分單元包括吸附器、膜分離器、緩衝罐、純度分析儀，供氣單元包括穩壓罐、調壓閥。本發明採用高壓吸附與膜分技術相結合的模式，實現富氦尾氣的提純，繼續供給光纖拉絲冷卻塔和預製棒製造過程使用。本發明實現將低於50%純度的低濃度廢氦氣回收純化，純化後純度不小於99%，回收率不低於70%。本發明主要能耗為電，電功率為15～20kW，與節約的氦氣成本相比，佔比很小。
【專利說明】光纖製造廢氦氣在線式純化系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及氦氣回收系統領域，具體為一種光纖製造廢氦氣在線式純化系統。
【背景技術】
[0002]氦是一種稀缺的戰略資源，中國作為貧氦國之一，長期依賴進口，對氦資源的合理分配及應用顯得尤為重要。
[0003]氦一直被廣泛應用於航天、軍事、科研等領域。隨著我國工業日益發展和壯大，某些工業領域氦的消耗量也相當可觀，例如空調、光纖光纜、半導體等行業。工業用氦一般直接消耗，排放到大氣中，不對尾氣中的氦進行回收、提純等後處理。其原因一般以氦佔產品原材料成本比重不高，不具備回收條件或回收難度大，提純技術不成熟等為主。工業用氦尾氣中的氦純度一般可以達到30%~70%不等，若這些氦資源被白白浪費掉，這對原本貧氦的中國無疑是雪上加霜。近些年，隨著國際市場對氦資源的控制，國內工業行業對產品成本的控制，富氦尾氣的回收純化設備呼之欲出。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種光纖製造廢氦氣在線式純化系統，以解決光纖行業中拉絲冷卻塔及預製棒加工過程中產生的富氦尾氣的在線回收、提純、二次供給難度大的問題，實現氦資源的循環使用，減少氦資源的浪費。使用該在線回收、提純系統可實現將濃度低於50%的廢氦氣提純到99%純度及以上，回收率不低於85%。
[0005]為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案為:
光纖製造廢氦氣在線式純化`系統，其特徵在於:包括回收單元、膜分單元、供氣單元，其
中:
所述回收單元包括集氣罐、增壓泵，集氣罐通過進氣管路與外部各個光纖拉絲冷卻塔或預製棒製造裝置連通，集氣罐通過出氣管路與膜分單元連通，所述增壓泵通過管路與集氣罐連通；增壓泵首先在集氣罐中形成負壓，各個光纖拉絲冷卻塔或預製棒製造裝置中富氦尾氣受增壓泵產生的負壓吸力，經進氣管路流入集氣罐匯集，集氣罐中富氦尾氣再經增壓泵壓縮升壓後，經出氣管路進入膜分單元；
所述膜分單元包括吸附器、膜分離器、緩衝罐、純度分析儀，集氣罐上的出氣管路連通至吸附器，吸附器再依次通過管路與膜分離器、緩衝罐連通，所述純度分析儀與緩衝罐工作配合，所述緩衝罐上連通有出氣管路、返回管路，緩衝罐上出氣管路連通至供氣單元，緩衝罐上返回管路連通至回收單元的集氣罐中，由回收單元過來的富氦尾氣經吸附器進行粉塵、油脂、水汽的去除處理後，通過管路進入膜分離器進行提純，經過提純的富氦尾氣再通過管路進入緩衝罐暫存，純度檢測儀檢測緩衝罐中富氦尾氣的氦氣純度，當檢測到經膜分離器提純後緩衝罐中氦氣純度沒有達到設定的純度標準時，緩衝罐中的富氦尾氣通過返回管路返回至回收單元的集氣罐，當檢測到經膜分離器提純後緩衝罐中富氦尾氣純度達到設定的純度標準時，則富氦尾氣通過緩衝罐上出氣管路進入供氣單元；所述供氣單元包括穩壓罐、調壓閥，膜分單元中緩衝罐上出氣管路通過調壓閥連通至穩壓罐，所述穩壓罐通過管路與各個光纖拉絲冷卻塔或預製棒製造裝置連通，緩衝罐流出的純度達到標準的氦氣經調壓閥減壓後進入穩壓罐，由穩壓罐供給至各個光纖拉絲冷卻塔和預製棒製造裝置。
[0006]所述的光纖製造廢氦氣在線式純化系統，其特徵在於:所述集氣罐與膜分單元之間出氣管路上安裝有流量計。
[0007]所述的光纖製造廢氦氣在線式純化系統，其特徵在於:所述穩壓罐外接標準供氣壓力氦氣源，以補充循環氦氣的損失和回收純化設備檢修情況下的正常氦氣供給。
[0008]本發明利用增壓泵真空吸力將光纖拉絲冷卻塔或預製棒製造裝置出口富氦尾氣回收，經增壓泵壓縮升壓後，經乾燥器除去氣體中的水汽，進入膜分單元進行分離提純，純化後的氦氣純度可以達到85%以上，回收率可以達到90%以上，由外部控制單元採集壓力、流量、溫度、純度等信號控制泵、閥門的啟閉，實現設備的自動化控制。
[0009]本發明採用高壓吸附與膜分技術相結合的模式，實現富氦尾氣的提純，繼續供給光纖拉絲冷卻塔和預製棒製造裝置使用。低於50%濃度的廢氦氣經提純後的氦氣純度可以達到99%以上，回收率達到85%以上，系統處理氣體流量不小於40 L/min。同時將用戶的供氣源引至本設備內，以補充循環中損耗的氦氣。本設備正常停機維護時，用戶氣源直接供氣給冷卻管，不影響正常生產運營。本發明主要能耗為電，電功率為15~20kW，與節約的氦氣成本相比，佔比很小。
[0010] 【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明系統結構圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示。光纖製造廢氦氣在線式純化系統，包括回收單元1、膜分單元2、供氣單元3。其中回收單元I包括集氣罐101、增壓泵102、流量計103 ;膜分單元2包括吸附器201、膜分離器202、緩衝罐203、純度檢測儀204 ;供氣單元3包括調壓閥301、穩壓罐302。
[0013]回收單元I包括集氣罐101、增壓泵102、流量計103。各個光纖拉絲冷卻塔及預製棒製造裝置中的富氦尾氣氣受增壓泵102產生的負壓吸力，經管道流入集氣罐101匯集，集氣罐101中富氦尾氣再經增壓泵102壓縮升壓後，經管道連接進入膜分單元2。流量計103安裝在集氣罐101連接至膜分單元2的管道上，用來監測回收尾氣的流量。
[0014]膜分單元2包括吸附器201、膜分離器202、緩衝罐203，回收單元I中集氣罐101的管道連接至膜分單元2的吸附器201，由回收單元I過來的廢氦氣流經吸附器201進行粉塵、油脂、水汽的去除處理後，通過管道進入膜分離器202進行提純，經過提純的富氦尾氣通過管道進入緩衝罐203暫存，純度檢測儀204檢測緩衝罐203中富氦尾氣的氦氣純度，當檢測到經膜分離器202 —次提純後緩衝罐203中氦氣純度達到氦氣佔85%左右，緩衝罐203中富氦尾氣通過管道進入供氣單元3，當檢測到經膜分離器202提純後緩衝罐203中氦氣純度沒有達到設定的純度標準時，緩衝罐203中的富氦尾氣通過返回管道返回至回收單元I的集氣罐101。[0015]供氣單元3包括調壓閥301、穩壓罐302，緩衝罐203流出的純度達到標準的氦氣經調壓閥301減壓後，通過管道進入穩壓罐302，由穩壓罐302供給至各個光纖拉絲冷卻塔和預製棒製造中。穩壓罐302外接標準供氣壓力氦氣源，以補充循環氦氣的損失和回收純化設備檢修情況下的正常氦氣供給，保證正常生產。
[0016]本發明採用高壓吸附與膜分離技術相結合的模式，實現了光纖冷卻管富氦尾氣的在線回收和提純。經提純後的氦氣純度可以達到99%以上，可以二次供給用戶端繼續使用，實現了氦氣的循環使用。同時將用戶的供氣源引至本設備內，以補充循環中損耗的氦氣。本設備正常停機維護時，用戶氣源直接供氣給光纖拉絲冷卻塔和預製棒製造裝置，不影響正常生 產運營。
【權利要求】
1.光纖製造廢氦氣在線式純化系統，其特徵在於:包括回收單元、膜分單元、供氣單元，其中: 所述回收單元包括集氣罐、增壓泵，集氣罐通過進氣管路與外部各個光纖拉絲冷卻塔或預製棒製造裝置連通，集氣罐通過出氣管路與膜分單元連通，所述增壓泵通過管路與集氣罐連通；增壓泵首先在集氣罐中形成負壓，各個光纖冷卻塔或預製棒製造裝置中富氦尾氣受增壓泵產生的負壓吸力，經進氣管路流入集氣罐匯集，集氣罐中富氦尾氣再經增壓泵壓縮升壓後，經出氣管路進入膜分單元； 所述膜分單元包括吸附器、膜分離器、緩衝罐、純度分析儀，集氣罐上的出氣管路連通至吸附器，吸附器再依次通過管路與膜分離器、緩衝罐連通，所述純度分析儀與緩衝罐工作配合，所述緩衝罐上連通有出氣管路、返回管路，緩衝罐上出氣管路連通至供氣單元，緩衝罐上返回管路連通至回收單元的集氣罐中，由回收單元過來的富氦尾氣經吸附器進行粉塵、油脂、水汽的去除處理後，通過管路進入膜分離器進行提純，經過提純的富氦尾氣再通過管路進入緩衝罐暫存，純度檢測儀檢測緩衝罐中富氦尾氣的氦氣純度，當檢測到經膜分離器提純後緩衝罐中氦氣純度沒有達到設定的純度標準時，緩衝罐中的富氦尾氣通過返回管路返回至回收單元的集氣罐，當檢測到經膜分離器提純後緩衝罐中富氦尾氣純度達到設定的純度標準時，則富氦尾氣通過緩衝罐上出氣管路進入供氣單元； 所述供氣單元包括穩壓罐、調壓閥，膜分單元中緩衝罐上出氣管路通過調壓閥連通至穩壓罐，所述穩壓罐通過管路與各個光纖拉絲冷卻塔或預製棒製造設備連通，緩衝罐流出的純度達到標準的氦氣經調壓閥減壓後進入穩壓罐，由穩壓罐供給至各個光纖拉絲冷卻塔和預製棒製造設備。
2.根據權利要求1所述的光纖製造廢氦氣在線式純化系統，其特徵在於:所述集氣罐與膜分單元之間出氣管路上安裝有流量計。
3.根據權利要求1所述的光纖製造廢氦氣在線式純化系統，其特徵在於:所述穩壓罐外接標準供氣壓力氦氣源，以補充循環氦氣的損失和回收純化設備檢修情況下的正常氦氣供給。
【文檔編號】C01B23/00GK103771362SQ201410036719
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月25日 優先權日:2014年1月25日
【發明者】蔣偉, 周麗萍, 黃衛, 羅輝, 章學華, 張茜, 趙俊, 汪澎, 郭會軍 申請人:安徽萬瑞冷電科技有限公司, 中國電子科技集團公司第十六研究所