CN103879978B - 浮空器内废氦气在线回收纯化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浮空器内废氦气在线回收纯化系统，包括氦气压缩机、吸附干燥装置、膜渗透纯化器、氦气纯度分析器，氦气压缩机进口与浮空器相连，氦气压缩机出口连通吸附干燥装置，吸附干燥装置出口连接膜渗透纯化器，膜渗透纯化器出口连通至浮空器，氦气纯度分析器检测膜渗透纯化器出口的气体纯度，膜渗透纯化器还与一个三通阀一端连通，三通阀第二端连通至氦气压缩机的进口，三通阀第三端放空。

Description

浮空器内废氦气在线回收纯化系统
技术领域
本发明涉及氦气回收装置领域，具体为一种浮空器内废氦气在线回收纯化系统。
背景技术
浮空器内部充填氦气，提供给浮空器浮力，使其升空，并静浮于高空某一高度。浮空器的系留时间受内部充填氦气所产生的浮力决定，若内部的氦气纯度发生下降现象，其产生的浮力会降低，而系留时间会变短，更有甚者导致浮空器不能正常工作，因此氦气的纯度对浮空器的高空工作至关重要。而浮空器长时间地浮在高空，球体本身存在气体渗透和泄露的现象，内部氦气受渗透的空气污染而导致纯度下降，进而影响浮空器的高空工作表现。浮空器内部氦气纯度的保证以及对不纯氦气的纯化工作尤显重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种浮空器内废氦气在线回收纯化系统，以实现浮空器内不纯氦气的在线回收、纯化以及循环利用。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：包括氦气压缩机、吸附干燥装置、膜渗透纯化器、氦气纯度分析器，氦气压缩机进口通过低压管道与浮空器相连，氦气压缩机出口通过管路连通吸附干燥装置，吸附干燥装置出口通过管路连接膜渗透纯化器，膜渗透纯化器出口通过低压管路连通至浮空器，氦气纯度分析器设置在膜渗透纯化器出口的低压管路上，膜渗透纯化器还与一个三通阀一端连通，三通阀第二端通过管路连通至氦气压缩机的进口，三通阀第三端放空，膜渗透纯化器出口的纯氦气经纯度分析器监测，由膜渗透纯化器出口的低压管路循环到浮空器，膜渗透纯化器出来的未渗透的低浓度氦气的混合气体经过三通阀，一部分返回到氦气压缩机进口循环利用，另一部分放空。
所述的浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：氦气压缩机进口与浮空器相连的低压管道上设置有阀门，氦气压缩机出口与吸附干燥装置之间管路上设置有单向阀，吸附干燥装置出口与膜渗透纯化器之间管路上设置有压力表、流量计、温度计和安全泄压阀。
所述的浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：所述氦气压缩机为V型，相对两列气缸夹角90度，四列四级压缩，排气压力20MPa，吸气状态下排气流量不小于90Nm3/h，氦气压缩机为风冷式，移动式安装。
所述的浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：所述吸附干燥装置中填充吸附剂为活性氧化铝和活性炭，工作压力20MPa，处理后的露点温度-40度。
所述的浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：所述膜渗透纯化器工作压力不大于15MPa，单个膜组件的气体处理量不小于100Nm3/h。
所述的浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：所述氦气纯度分析器为热导检测器，能快速分析氦气纯度，并反馈信号，测量精度±1%，响应时间不大于30s。
与现有技术相比，本发明的优点：
1、本发明为在线自循环方式完成回收、纯化、循环使用任务，有效提高了工作效率。
2、回收纯化处理气体流量大，单个膜渗透纯化器处理量大于100m3/h，采用多个并联的方式可以成倍增加系统的处理能力。
3、设备集成度高，所有设备均集成在一个平台上，机动性强。
4、功耗低，吸附干燥、膜渗透纯化均为无功耗过程，大大节省成本。
5、环境友好型，不消耗液氮、不排放有害气体，对环境无害。
6、氦气纯化后纯度高，总体氦气回收率高，氦气纯度可达99%，回收率不低于90%。
附图说明
图1为本发明结构原理图。
具体实施方式
如图1所示。浮空器内废氦气在线回收纯化系统，包括氦气压缩机3、吸附干燥装置6、膜渗透纯化器10、氦气纯度分析器12，氦气压缩机3进口通过低压管道与浮空器1相连，氦气压缩机3出口通过管路连通吸附干燥装置6，吸附干燥装置6出口通过管路连接膜渗透纯化器10，膜渗透纯化器10出口通过低压管路连通至浮空器1，氦气纯度分析器12设置在膜渗透纯化器10出口的低压管路上，膜渗透纯化器10还与一个三通阀11一端连通，三通阀11第二端通过管路连通至氦气压缩机3的进口，三通阀11第三端放空，膜渗透纯化器10出口的纯氦气经纯度分析器12监测，由膜渗透纯化器10出口的低压管路循环到浮空器1，膜渗透纯化器10出来的未渗透的低浓度氦气的混合气体经过三通阀11，一部分返回到氦气压缩机3进口循环利用，另一部分放空。
氦气压缩机3进口与浮空器1相连的低压管道上设置有阀门2，氦气压缩机3出口与吸附干燥装置6之间管路上设置有单向阀4，吸附干燥装置6出口与膜渗透纯化器10之间管路上设置有压力表5、流量计7、温度计8和安全泄压阀9。
氦气压缩机3为V型，相对两列气缸夹角90度，四列四级压缩，排气压力20MPa，吸气状态下排气流量不小于90Nm3/h，氦气压缩机为风冷式，移动式安装。
吸附干燥装置6中填充吸附剂为活性氧化铝和活性炭，工作压力20MPa，处理后的露点温度-40度。
膜渗透纯化器10工作压力不大于15MPa，单个膜组件的气体处理量不小于100Nm3/h。
氦气纯度分析器12为热导检测器，能快速分析氦气纯度，并反馈信号，测量精度±1%，响应时间不大于30s。
本发明的工作原理：浮空器1内的不纯氦气，通过低压管路被氦气压缩机3回收，增压到20MPa，再通过高压管路和阀门排入吸附干燥装置6，在高压下吸附干燥装置6完成除水、除CO2、除尘、除油的任务。干燥后的气体经高压管道排入膜渗透分离器10，管路上设置压力、流量、温度监测和安全泄压阀门，并且管路上放置一个泄压阀，调控吸附干燥装置6和膜渗透分离器10的压力均衡。干燥后的气体在膜渗透分离器10中完成分离纯化，渗透后的纯氦气由低压输气软管连通到浮空器球体，并在管路上由氦气纯度分析器12完成纯度检测。膜渗透分离器10中未渗透完成的混合气体（含有较低浓度的氦气）经过一个三通阀11，一部分返回到氦气压缩机3入口以循环利用，提高回收率；另一部分混合气体直接放空。

Claims (5)

1.浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：包括氦气压缩机、吸附干燥装置、膜渗透纯化器、氦气纯度分析器，氦气压缩机进口通过低压管道与浮空器相连，氦气压缩机出口通过管路连通吸附干燥装置，吸附干燥装置出口通过管路连接膜渗透纯化器，膜渗透纯化器出口通过低压管路连通至浮空器，氦气纯度分析器设置在膜渗透纯化器出口的低压管路上，膜渗透纯化器还与一个三通阀一端连通，三通阀第二端通过管路连通至氦气压缩机的进口，三通阀第三端放空，膜渗透纯化器出口的纯氦气经纯度分析器监测，由膜渗透纯化器出口的低压管路循环到浮空器，膜渗透纯化器出来的未渗透的低浓度氦气的混合气体经过三通阀，一部分返回到氦气压缩机进口循环利用，另一部分放空；
氦气压缩机进口与浮空器相连的低压管道上设置有阀门，氦气压缩机出口与吸附干燥装置之间管路上设置有单向阀，吸附干燥装置出口与膜渗透纯化器之间管路上设置有压力表、流量计、温度计和安全泄压阀。
2.根据权利要求1所述的浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：所述氦气压缩机为V型，相对两列气缸夹角90度，四列四级压缩，排气压力20MPa，吸气状态下排气流量不小于90Nm3/h，氦气压缩机为风冷式，移动式安装。
3.根据权利要求1所述的浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：所述吸附干燥装置中填充吸附剂为活性氧化铝和活性炭，工作压力20MPa，处理后的露点温度-40度。
4.根据权利要求1所述的浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：所述膜渗透纯化器工作压力不大于15MPa，单个膜组件的气体处理量不小于100Nm3/h。
5.根据权利要求1所述的浮空器内废氦气在线回收纯化系统，其特征在于：所述氦气纯度分析器为热导检测器，能快速分析氦气纯度，并反馈信号，测量精度±1%，响应时间不大于30s。
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