CN110451467B - 一种多工况氩气回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种多工况氩气回收装置，本发明涉及气体回收技术领域，客户设备的出气端与前级增压装置的进气端连接，且该连接管路上串联有二号气动阀，前级增压装置的出气端与纯化装置的进气端连接，纯化装置的出气端与后级增压装置的进气端连接，后级增压装置的出气端与客户设备的进气端连接，且该连接管路上串联有一号气动阀；上述一号气动阀的进气端与纯化装置的出气端之间利用管路连接有四号气动阀，二号气动阀的出气端与四号气动阀的进气端之间利用管道从左至右依次串联有一号球阀、三号气动阀、压力调节阀和二号球阀。可节约大量气体使用成本，回收氩气将其变废为宝，保护环境。
Description
技术领域
本发明涉及气体回收技术领域，具体涉及一种多工况氩气回收装置。
背景技术
先进的航空航天3D打印技术，能够有效降低成本、缩短零部件制造的周期，还能有效提升零部件的性能。而钛合金粉末是当前3D打印钛合金零部件的主要原料，采用电极感应熔化气雾化制作钛合金粉，具有生产效率高、产量大、粉末质量高、可控性好以及具备大规模生产的潜力等优点，被广泛应用于实际生产中。其雾化过程是通过超高频感应线圈加热钛合金棒材，形成直径大小连续可控的合金液流，以高纯度氩气(纯度99.999％以上)作为雾化介质，在特制喷嘴的作用下，合金液流被高压高速的氩气破碎雾化，雾化气体压力控制在2.5～4MPa，从而获得超洁净的钛合金粉末。
现有技术条件下，客户使用液态氩气作为高纯度雾化介质氩气的来源，需要配置一套汽化器，而生产使用后的氩气直接排放到空气中。随着钛合金粉末产量的增加，高纯度氩气的需求量也越来越大。相继排放到大气中的氩气也越来越多，造成大量资源浪费的同时，也对环境造成一定污染。
通过对排放氩气的分析，主要杂质成分为：氧气、二氧化碳、水、粉尘，回收利用这部分氩气有很大现实意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的多工况氩气回收装置，可节约大量气体使用成本，回收氩气将其变废为宝，保护环境。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它包含客户设备、前级增压装置、纯化装置、后级增压装置、一号气动阀、二号气动阀、一号球阀、三号气动阀、压力调节阀、二号球阀、四号气动阀；客户设备的出气端与前级增压装置的进气端连接，且该连接管路上串联有二号气动阀，前级增压装置的出气端与纯化装置的进气端连接，纯化装置的出气端与后级增压装置的进气端连接，后级增压装置的出气端与客户设备的进气端连接，且该连接管路上串联有一号气动阀；上述一号气动阀的进气端与纯化装置的出气端之间利用管路连接有四号气动阀，二号气动阀的出气端与四号气动阀的进气端之间利用管道从左至右依次串联有一号球阀、三号气动阀、压力调节阀和二号球阀；
上述前级增压装置包含一号过滤器、回收氩气储罐、前级变频增压机、前级定频增压机、氩气缓冲罐；其中一号过滤器的进气端与二号气动阀的出气端连接，一号过滤器的出气端与回收氩气储罐的进气端连接，回收氩气储罐的出气端分别与前级变频增压机和前级定频增压机的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀，前级变频增压机的出气端以及前级定频增压机的出气端均与氩气缓冲罐的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀；
上述纯化装置包含换热器、除氧器、冷却器、一号干燥塔、二号干燥塔、二号过滤器；换热器的一进气端与氩气缓冲罐的出气端连接，且连接管路上串联有球阀，换热器的一出气端与除氧器的进气端连接，除氧器的出气端与换热器的另一进气端连接，换热器的另一出气端与冷却器的进气端连接，冷却器的出气端与分别与一号干燥塔和二号干燥塔的进气端连接，且连接管路上均串联有气动阀；一号干燥塔和二号干燥塔的出气端均与二号过滤器的进气端连接，且连接管路上均串联有气动阀；
上述后级增压装置包含高纯氩缓冲罐、三号过滤器、后级变频增压机、后级定频增压机、高压缓冲罐、四号过滤器；上述二号过滤器出气端与高纯氩缓冲罐的进气端连接，其该连接管路上串联有气动阀和球阀，高纯氩缓冲罐的出气端与三号过滤器的进气端连接，三号过滤器的出气端分别与后级变频增压机的进气端和后级定频增压机的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀，后级变频增压机的出气端和后级定频增压机的出气端均与高压缓冲罐的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀，高压缓冲罐的出气端与四号过滤器的进气端连接，四号过滤器的出气端与客户设备的进气端连接。
进一步地，所述的客户设备的进气端还与外部补气设备出气端连接。
进一步地，所述的一号干燥塔和二号干燥塔的进气端均利用管道与连接在二号过滤器出气端上的放空管连接，且连接管路上均串联有气动阀。
进一步地，所述的二号过滤器的出气端利用管道分别与一号干燥塔和二号干燥塔出气端连接，且连接管路上均串联有气动阀。
进一步地，所述的冷却器为水冷却器，其壳体上的冷却水进出口与外部冷却水源连接。
本发明的工作原理：
客户设备正常运行用气的情况下：一号气动阀和二号气动阀开启，排放的氩气经过前级增压装置初步过滤、增压至0.8MPa缓存，随后进入纯化装置除去氩气中杂质气体，再由后级增压装置增压到5MPa，这时高压高纯度的氩气经一号气动阀进入客户设备，以供使用；
当客户设备正常运行，但短时换料(5分钟)不用气时：这时将一号气动阀和二号气动阀关闭，打开三号气动阀，氩气经过压力调节阀调节压力至常压，然后再一次经过前级增压装置、纯化装置、后级增压装置进行气体自循环；同时将前级变频增压机和后级变频增压机频率调至50％，；
当操作人员午休，客户设备停机，2小时内不用气时：一号气动阀和二号气动阀关闭，同时打开三号气动阀，氩气经过压力调节阀调节压力至常压，然后再一次经过前级增压装置、纯化装置、后级增压装置进行气体自循环；同时关闭前级变频增压机和后级变频增压机，并开启前级定频增压机和后级定频增压机；
当操作人员夜间休息，客户设备需停机8小时不用气时：一号气动阀和二号气动阀关闭，同时打开三号气动阀和四号气动阀，后级增压装置停机，氩气经过压力调节阀调节压力至常压，然后再一次经过前级增压装置和纯化装置进行气体自循环；同时关闭前级变频增压机，并开启前级定频增压机；
早上操作人员上班，启动客户设备前2小时：关闭四号气动阀，氩气再次经过后级增压装置进行增压缓存，并且关闭前级定频增压机，开启前级变频增压机和后级变频增压机，同时将前级变频增压机和后级变频增压机频率调至50％，保证客户设备开机时，氩气有足够的压力与气量。
采用上述结构后，本发明的有益效果是：本发明提供了一种多工况氩气回收装置，氩气回收率高达80％～90％，可节约大量气体使用成本，回收氩气将其变废为宝，保护环境。
附图说明：
图1是本发明的设备流程图。
图2是本发明中前级增压装置的设备流程图。
图3是本发明中纯化装置的设备流程图。
图4是本发明中后级增压装置的设备流程图。
附图标记说明：
客户设备1、前级增压装置2、纯化装置3、后级增压装置4、一号过滤器5、回收氩气储罐6、前级变频增压机7、前级定频增压机8、氩气缓冲罐9、换热器10、除氧器11、冷却器12、一号干燥塔13、二号干燥塔14、二号过滤器15、高纯氩缓冲罐16、三号过滤器17、后级变频增压机18、后级定频增压机19、高压缓冲罐20、四号过滤器21、一号气动阀V1、二号气动阀V2、一号球阀V3、三号气动阀V4、压力调节阀V5、二号球阀V6、四号气动阀V7。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含客户设备1、前级增压装置2、纯化装置3、后级增压装置4、一号气动阀V1、二号气动阀V2、一号球阀V3、三号气动阀V4、压力调节阀V5、二号球阀V6、四号气动阀V7；客户设备1的出气端与前级增压装置2的进气端连接，且该连接管路上串联有二号气动阀V2，前级增压装置2的出气端与纯化装置3的进气端连接，纯化装置3的出气端与后级增压装置4的进气端连接，后级增压装置4的出气端与客户设备的进气端连接，且该连接管路上串联有一号气动阀V1；客户设备1的进气端还与外部补气设备出气端连接；上述一号气动阀V1的进气端与纯化装置3的出气端之间利用管路连接有四号气动阀V7，二号气动阀V2的出气端与四号气动阀V7的进气端之间利用管道从左至右依次串联有一号球阀V3、三号气动阀V4、压力调节阀V5和二号球阀V6；
上述前级增压装置2包含一号过滤器5、回收氩气储罐6、前级变频增压机7、前级定频增压机8、氩气缓冲罐9；其中一号过滤器5的进气端与二号气动阀V2的出气端连接，一号过滤器5的出气端与回收氩气储罐6的进气端连接，回收氩气储罐6的出气端分别与前级变频增压机7和前级定频增压机8的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀，前级变频增压机7的出气端以及前级定频增压机8的出气端均与氩气缓冲罐9的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀；
上述纯化装置3包含换热器10、除氧器11、冷却器12、一号干燥塔13、二号干燥塔14、二号过滤器15；换热器10的一进气端与氩气缓冲罐9的出气端连接，且连接管路上串联有球阀，换热器10的一出气端与除氧器11的进气端连接，除氧器11的出气端与换热器10的另一进气端连接，换热器10的另一出气端与冷却器12的进气端连接，该冷却器12为水冷却器，其壳体上的冷却水进出口与外部冷却水源连接，冷却器12的出气端与分别与一号干燥塔13和二号干燥塔14的进气端连接(一个用于吸附，一个用于再生)，且连接管路上均串联有气动阀；一号干燥塔13和二号干燥塔14的进气端均利用管道与连接在二号过滤器15出气端上的放空管连接，且连接管路上均串联有气动阀；二号过滤器15的出气端利用管道分别与一号干燥塔13和二号干燥塔14出气端连接，且连接管路上均串联有气动阀；一号干燥塔13和二号干燥塔14的出气端均与二号过滤器15的进气端连接，且连接管路上均串联有气动阀；
上述后级增压装置4包含高纯氩缓冲罐16、三号过滤器17、后级变频增压机18、后级定频增压机19、高压缓冲罐20、四号过滤器21；上述二号过滤器15出气端与高纯氩缓冲罐16的进气端连接，其该连接管路上串联有气动阀和球阀，高纯氩缓冲罐16的出气端与三号过滤器17的进气端连接，三号过滤器17的出气端分别与后级变频增压机18的进气端和后级定频增压机19的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀，后级变频增压机18的出气端和后级定频增压机19的出气端均与高压缓冲罐20的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀，高压缓冲罐20的出气端与四号过滤器21的进气端连接，四号过滤器21的出气端与客户设备1的进气端连接。
本具体实施方式的工作原理：
客户设备1正常运行用气的情况下：一号气动阀V1和二号气动阀V2开启，排放的氩气经过前级增压装置2初步过滤、增压至0.8MPa缓存，随后进入纯化装置3除去氩气中杂质气体，再由后级增压装置4增压到5MPa，这时高压高纯度的氩气经一号气动阀V1进入客户设备1，以供使用，氩气在使用过程中存在的损耗，通过外部补气设备进行补气；
当客户设备1正常运行，但短时不用气时(如5分钟的换料)：这时将一号气动阀V1和二号气动阀V2关闭，打开三号气动阀V4，氩气经过压力调节阀V5调节压力至常压，然后再一次经过前级增压装置2、纯化装置3、后级增压装置4进行气体自循环；同时将前级变频增压机7和后级变频增压机18频率调至50％，不必满荷运行，这样可降低整个装置的能耗；
当操作人员午休，客户设备1停机，两小时不用气时：一号气动阀V1和二号气动阀V2关闭，同时打开三号气动阀V4，氩气经过压力调节阀V5调节压力至常压，然后再一次经过前级增压装置2、纯化装置3、后级增压装置4进行气体自循环；同时关闭前级变频增压机7和后级变频增压机18，并开启前级定频增压机8和后级定频增压机19(其功率只相当于变频增压机的10％)，这样可降低整个装置的能耗；
当操作人员夜间休息，客户设备1需较长时间(8h)停机不用气时：一号气动阀V1和二号气动阀V2关闭，同时打开三号气动阀V4和四号气动阀V7，后级增压装置4停机，氩气经过压力调节阀V5调节压力至常压，然后再一次经过前级增压装置2和纯化装置3进行气体自循环；同时关闭前级变频增压机7，并开启前级定频增压机8(其功率只相当于变频增压机的10％)，这样可降低整个装置的能耗；
在早上客户设备1开机前两小时：关闭四号气动阀V7，氩气再次经过后级增压装置4进行增压缓存，并且关闭前级定频增压机8，开启前级变频增压机7和后级变频增压机18，同时将前级变频增压机7和后级变频增压机18频率调至50％，这样保证客户设备1开机时，氩气有足够的压力与气量。
采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果如下：
1、经济性：氩气回收率高达80％～90％，对排放到大气中的氩气进行回收，可节约大量气体使用成本，且从长远来看，还会节省很大一部分生产成本，假定前期设备投资、运行、维护成本总共2000万元，每年回收氩气可节省800万元，不到三年即可将设备资本回收，正常情况下，设备运行可达10年，那么客户除去前三年的成本回收，剩余7年可节省5600万元；
2、环保：在通风不良的情况下，排放到大气中的氩气会造成局部含量很高，危害人身健康；同时排放的氩气中还有金属粉尘，污染环境。回收氩气将变废为宝，保护环境。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多工况氩气回收装置，其特征在于：它包含客户设备(1)、前级增压装置(2)、纯化装置(3)、后级增压装置(4)、一号气动阀(V1)、二号气动阀(V2)、一号球阀(V3)、三号气动阀(V4)、压力调节阀(V5)、二号球阀(V6)、四号气动阀(V7)；客户设备(1)的出气端与前级增压装置(2)的进气端连接，且该连接管路上串联有二号气动阀(V2)，前级增压装置(2)的出气端与纯化装置(3)的进气端连接，纯化装置(3)的出气端与后级增压装置(4)的进气端连接，后级增压装置(4)的出气端与客户设备的进气端连接，且该连接管路上串联有一号气动阀(V1)；上述一号气动阀(V1)的进气端与纯化装置(3)的出气端之间利用管路连接有四号气动阀(V7)，二号气动阀(V2)的出气端与四号气动阀(V7)的进气端之间利用管道从左至右依次串联有一号球阀(V3)、三号气动阀(V4)、压力调节阀(V5)和二号球阀(V6)；
上述前级增压装置(2)包含一号过滤器(5)、回收氩气储罐(6)、前级变频增压机(7)、前级定频增压机(8)、氩气缓冲罐(9)；其中一号过滤器(5)的进气端与二号气动阀(V2)的出气端连接，一号过滤器(5)的出气端与回收氩气储罐(6)的进气端连接，回收氩气储罐(6)的出气端分别与前级变频增压机(7)和前级定频增压机(8)的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀，前级变频增压机(7)的出气端以及前级定频增压机(8)的出气端均与氩气缓冲罐(9)的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀；
上述纯化装置(3)包含换热器(10)、除氧器(11)、冷却器(12)、一号干燥塔(13)、二号干燥塔(14)、二号过滤器(15)；换热器(10)的一进气端与氩气缓冲罐(9)的出气端连接，且连接管路上串联有球阀，换热器(10)的一出气端与除氧器(11)的进气端连接，除氧器(11)的出气端与换热器(10)的另一进气端连接，换热器(10)的另一出气端与冷却器(12)的进气端连接，冷却器(12)的出气端与分别与一号干燥塔(13)和二号干燥塔(14)的进气端连接，且连接管路上均串联有气动阀；一号干燥塔(13)和二号干燥塔(14)的出气端均与二号过滤器(15)的进气端连接，且连接管路上均串联有气动阀；
上述后级增压装置(4)包含高纯氩缓冲罐(16)、三号过滤器(17)、后级变频增压机(18)、后级定频增压机(19)、高压缓冲罐(20)、四号过滤器(21)；上述二号过滤器(15)出气端与高纯氩缓冲罐(16)的进气端连接，其该连接管路上串联有气动阀和球阀，高纯氩缓冲罐(16)的出气端与三号过滤器(17)的进气端连接，三号过滤器(17)的出气端分别与后级变频增压机(18)的进气端和后级定频增压机(19)的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀，后级变频增压机(18)的出气端和后级定频增压机(19)的出气端均与高压缓冲罐(20)的进气端连接，且连接管路上均串联有球阀，高压缓冲罐(20)的出气端与四号过滤器(21)的进气端连接，四号过滤器(21)的出气端与客户设备(1)的进气端连接。
2.根据权利要求1所述的一种多工况氩气回收装置，其特征在于：所述的客户设备(1)的进气端与外部补气设备出气端连接。
3.根据权利要求1所述的一种多工况氩气回收装置，其特征在于：所述的一号干燥塔(13)和二号干燥塔(14)的进气端均利用管道与连接在二号过滤器(15)出气端上的放空管连接，且连接管路上均串联有气动阀。
4.根据权利要求1所述的一种多工况氩气回收装置，其特征在于：所述的二号过滤器(15)的出气端利用管道分别与一号干燥塔(13)和二号干燥塔(14)出气端连接，且连接管路上均串联有气动阀。
5.根据权利要求1所述的一种多工况氩气回收装置，其特征在于：它的工作原理：
客户设备(1)正常运行用气的情况下：一号气动阀(V1)和二号气动阀(V2)开启，排放的氩气经过前级增压装置(2)初步过滤、增压至0.8MPa缓存，随后进入纯化装置(3)除去氩气中杂质气体，再由后级增压装置(4)增压到5MPa，这时高压高纯度的氩气经一号气动阀(V1)进入客户设备(1)，以供使用；
当客户设备(1)正常运行，但短时换料不用气时：这时将一号气动阀(V1)和二号气动阀(V2)关闭，打开三号气动阀(V4)，氩气经过压力调节阀(V5)调节压力至常压，然后再一次经过前级增压装置(2)、纯化装置(3)、后级增压装置(4)进行气体自循环；同时将前级变频增压机(7)和后级变频增压机(18)频率调至50％；
当操作人员午休，客户设备(1)停机，2小时内不用气时：一号气动阀(V1)和二号气动阀(V2)关闭，同时打开三号气动阀(V4)，氩气经过压力调节阀(V5)调节压力至常压，然后再一次经过前级增压装置(2)、纯化装置(3)、后级增压装置(4)进行气体自循环；同时关闭前级变频增压机(7)和后级变频增压机(18)，并开启前级定频增压机(8)和后级定频增压机(19)；
当操作人员夜间休息，客户设备(1)需停机8小时不用气时：一号气动阀(V1)和二号气动阀(V2)关闭，同时打开三号气动阀(V4)和四号气动阀(V7)，后级增压装置(4)停机，氩气经过压力调节阀(V5)调节压力至常压，然后再一次经过前级增压装置(2)和纯化装置(3)进行气体自循环；同时关闭前级变频增压机(7)，并开启前级定频增压机(8)；
早上操作人员上班，启动客户设备(1)前2小时：关闭四号气动阀(V7)，氩气再次经过后级增压装置(4)进行增压缓存，并且关闭前级定频增压机(8)，开启前级变频增压机(7)和后级变频增压机(18)，同时将前级变频增压机(7)和后级变频增压机(18)频率调至50％，保证客户设备(1)开机时，氩气有足够的压力与气量。
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