光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)，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、緩沖罐、純度分析儀，供氣單元包括穩(wěn)壓罐、調(diào)壓閥。本發(fā)明采用高壓吸附與膜分技術(shù)相結(jié)合的模式，實(shí)現(xiàn)富氦尾氣的提純，繼續(xù)供給光纖拉絲冷卻塔和預(yù)制棒制造過(guò)程使用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)將低于50%純度的低濃度廢氦氣回收純化，純化后純度不小于99%，回收率不低于70%。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)利說(shuō)明】光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氦氣回收系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種光纖制造廢氦氣在線式純化系統(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光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)，以解決光纖行業(yè)中拉絲冷卻塔及預(yù)制棒加工過(guò)程中產(chǎn)生的富氦尾氣的在線回收、提純、二次供給難度大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)氦資源的循環(huán)使用，減少氦資源的浪費(fèi)。使用該在線回收、提純系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將濃度低于50%的廢氦氣提純到99%純度及以上，回收率不低于85%。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
光纖制造廢氦氣在線式純化`系統(tǒng)，其特征在于: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(guò)進(jìn)氣管路與外部各個(gè)光纖拉絲冷卻塔或預(yù)制棒制造裝置連通，集氣罐通過(guò)出氣管路與膜分單元連通，所述增壓泵通過(guò)管路與集氣罐連通；增壓泵首先在集氣罐中形成負(fù)壓，各個(gè)光纖拉絲冷卻塔或預(yù)制棒制造裝置中富氦尾氣受增壓泵產(chǎn)生的負(fù)壓吸力，經(jīng)進(jìn)氣管路流入集氣罐匯集，集氣罐中富氦尾氣再經(jīng)增壓泵壓縮升壓后，經(jīng)出氣管路進(jìn)入膜分單元；
所述膜分單元包括吸附器、膜分離器、緩沖罐、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(guò)管路與膜分離器、緩沖罐連通，所述純度分析儀與緩沖罐工作配合，所述緩沖罐上連通有出氣管路、返回管路，緩沖罐上出氣管路連通至供氣單元，緩沖罐上返回管路連通至回收單元的集氣罐中，由回收單元過(guò)來(lái)的富氦尾氣經(jīng)吸附器進(jìn)行粉塵、油脂、水汽的去除處理后，通過(guò)管路進(jìn)入膜分離器進(jìn)行提純，經(jīng)過(guò)提純的富氦尾氣再通過(guò)管路進(jìn)入緩沖罐暫存，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)返回管路返回至回收單元的集氣罐，當(dāng)檢測(cè)到經(jīng)膜分離器提純后緩沖罐中富氦尾氣純度達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則富氦尾氣通過(guò)緩沖罐上出氣管路進(jìn)入供氣單元；所述供氣單元包括穩(wěn)壓罐、調(diào)壓閥，膜分單元中緩沖罐上出氣管路通過(guò)調(diào)壓閥連通至穩(wěn)壓罐，所述穩(wěn)壓罐通過(guò)管路與各個(gè)光纖拉絲冷卻塔或預(yù)制棒制造裝置連通，緩沖罐流出的純度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的氦氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后進(jìn)入穩(wěn)壓罐，由穩(wěn)壓罐供給至各個(gè)光纖拉絲冷卻塔和預(yù)制棒制造裝置。
[0006]所述的光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)，其特征在于:所述集氣罐與膜分單元之間出氣管路上安裝有流量計(jì)。
[0007]所述的光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)，其特征在于:所述穩(wěn)壓罐外接標(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。
[0008]本發(fā)明利用增壓泵真空吸力將光纖拉絲冷卻塔或預(yù)制棒制造裝置出口富氦尾氣回收，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)入膜分單元進(jìn)行分離提純，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，由外部控制單元采集壓力、流量、溫度、純度等信號(hào)控制泵、閥門(mén)的啟閉，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制。
[0009]本發(fā)明采用高壓吸附與膜分技術(shù)相結(jié)合的模式，實(shí)現(xiàn)富氦尾氣的提純，繼續(xù)供給光纖拉絲冷卻塔和預(yù)制棒制造裝置使用。低于50%濃度的廢氦氣經(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，系統(tǒng)處理氣體流量不小于40 L/min。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。
[0010] 【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示。光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)，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(jì)103 ;膜分單元2包括吸附器201、膜分離器202、緩沖罐203、純度檢測(cè)儀204 ;供氣單元3包括調(diào)壓閥301、穩(wěn)壓罐302。
[0013]回收單元I包括集氣罐101、增壓泵102、流量計(jì)103。各個(gè)光纖拉絲冷卻塔及預(yù)制棒制造裝置中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)入膜分單元2。流量計(jì)103安裝在集氣罐101連接至膜分單元2的管道上，用來(lái)監(jiān)測(cè)回收尾氣的流量。
[0014]膜分單元2包括吸附器201、膜分離器202、緩沖罐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(guò)來(lái)的廢氦氣流經(jīng)吸附器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)行提純，經(jīng)過(guò)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)入供氣單元3，當(dāng)檢測(cè)到經(jīng)膜分離器202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。[0015]供氣單元3包括調(diào)壓閥301、穩(wěn)壓罐302，緩沖罐203流出的純度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的氦氣經(jīng)調(diào)壓閥301減壓后，通過(guò)管道進(jìn)入穩(wěn)壓罐302，由穩(wěn)壓罐302供給至各個(gè)光纖拉絲冷卻塔和預(yù)制棒制造中。穩(wěn)壓罐302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)。
[0016]本發(fā)明采用高壓吸附與膜分離技術(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)氣源直接供氣給光纖拉絲冷卻塔和預(yù)制棒制造裝置，不影響正常生 產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。
【權(quán)利要求】
1.光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)，其特征在于: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(guò)進(jìn)氣管路與外部各個(gè)光纖拉絲冷卻塔或預(yù)制棒制造裝置連通，集氣罐通過(guò)出氣管路與膜分單元連通，所述增壓泵通過(guò)管路與集氣罐連通；增壓泵首先在集氣罐中形成負(fù)壓，各個(gè)光纖冷卻塔或預(yù)制棒制造裝置中富氦尾氣受增壓泵產(chǎn)生的負(fù)壓吸力，經(jīng)進(jìn)氣管路流入集氣罐匯集，集氣罐中富氦尾氣再經(jīng)增壓泵壓縮升壓后，經(jīng)出氣管路進(jìn)入膜分單元； 所述膜分單元包括吸附器、膜分離器、緩沖罐、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(guò)管路與膜分離器、緩沖罐連通，所述純度分析儀與緩沖罐工作配合，所述緩沖罐上連通有出氣管路、返回管路，緩沖罐上出氣管路連通至供氣單元，緩沖罐上返回管路連通至回收單元的集氣罐中，由回收單元過(guò)來(lái)的富氦尾氣經(jīng)吸附器進(jìn)行粉塵、油脂、水汽的去除處理后，通過(guò)管路進(jìn)入膜分離器進(jìn)行提純，經(jīng)過(guò)提純的富氦尾氣再通過(guò)管路進(jìn)入緩沖罐暫存，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)返回管路返回至回收單元的集氣罐，當(dāng)檢測(cè)到經(jīng)膜分離器提純后緩沖罐中富氦尾氣純度達(dá)到設(shè)定的純度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則富氦尾氣通過(guò)緩沖罐上出氣管路進(jìn)入供氣單元； 所述供氣單元包括穩(wěn)壓罐、調(diào)壓閥，膜分單元中緩沖罐上出氣管路通過(guò)調(diào)壓閥連通至穩(wěn)壓罐，所述穩(wěn)壓罐通過(guò)管路與各個(gè)光纖拉絲冷卻塔或預(yù)制棒制造設(shè)備連通，緩沖罐流出的純度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的氦氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后進(jìn)入穩(wěn)壓罐，由穩(wěn)壓罐供給至各個(gè)光纖拉絲冷卻塔和預(yù)制棒制造設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)，其特征在于:所述集氣罐與膜分單元之間出氣管路上安裝有流量計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖制造廢氦氣在線式純化系統(tǒng)，其特征在于:所述穩(wěn)壓罐外接標(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。
【文檔編號(hào)】C01B23/00GK103771362SQ201410036719
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】蔣偉, 周麗萍, 黃衛(wèi), 羅輝, 章學(xué)華, 張茜, 趙俊, 汪澎, 郭會(huì)軍 申請(qǐng)人:安徽萬(wàn)瑞冷電科技有限公司, 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十六研究所