CN110748788A - 气体回收系统及气体回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种气体回收系统及气体回收方法，其中，所述气体回收系统用于回收用气设备的气体，包括：高压罐，所述高压罐与所述用气设备相连接；低压罐，所述低压罐与所述用气设备相连接，所述低压罐通过增压设备与所述高压罐相连接；提纯旁路，所述提纯旁路包括第一控制器、第一控制阀和提纯装置，所述第一控制器用于控制所述第一控制阀的启闭时间，所述高压罐通过所述第一控制阀与所述提纯装置的输入端相连接，所述提纯装置的输出端与所述低压罐相连接。本发明通过采用设置在高压罐和低压罐之间的提纯旁路，对高压管输出的气体进行提纯，经过提纯产生的气体经由低压罐增压之后输送至高压罐，实现气体的循环利用，进而减少气体浪费的问题。

Description

气体回收系统及气体回收方法
技术领域
本发明涉及气体回收领域，特别涉及一种气体回收系统及气体回收方法。
背景技术
在对密封管路进行检测时，通常在管路内通入高纯度的特殊气体，如氦气等，检测管路是否存在泄漏。由于在进行检测过程中，通入密封管路的气体浓度会逐渐降低，当浓度低到一定范围时，会将检测气体排出，同时需要在管路外部设置补气装置，以及时向管路内补入检测气体。由于检测气体通常为高纯度的特殊气体，其加工和制备成本较高，将检测气体排出会造成气体浪费，增加管路检测成本。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种气体回收系统及气体回收方法，旨在改善现有密封管路检测造成的气体浪费问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种气体回收系统，用于回收用气设备的气体，包括：
高压罐，所述高压罐与所述用气设备相连接；
低压罐，所述低压罐与所述用气设备相连接，所述低压罐通过增压设备与所述高压罐相连接；
提纯旁路，所述提纯旁路包括第一控制器、第一控制阀和提纯装置，所述第一控制器用于控制所述第一控制阀的启闭时间，所述高压罐通过所述第一控制阀与所述提纯装置的输入端相连接，所述提纯装置的输出端与所述低压罐相连接。
可选地，所述提纯装置的输出端与所述低压罐之间设有第二控制阀；
所述第一控制阀与所述提纯装置之间设有第一压力传感器，所述第一压力传感器探测所述提纯装置的输入端气压大于第一预设气压时，触发所述第二控制阀开启。
可选地，所述提纯装置的输出端与所述低压罐之间设有第二控制阀；
所述提纯装置的输出端设有第二压力传感器，所述第二压力传感器探测所述提纯装置的输出端气压大于第二预设气压时，触发所述第二控制阀开启。
可选地，所述提纯旁路设有过滤器，所述过滤器设于所述高压罐与所述提纯装置的输入端之间。
可选地，所述气体回收系统设有抽真空装置，所述抽真空装置通过第三控制阀与所述提纯旁路相连接。
可选地，所述提纯装置的数量为多组，多组所述提纯装置并联设置。
可选地，所述气体回收系统还包括检测旁路，所述检测旁路分别与所述高压罐和所述低压罐相连接；
所述检测旁路设有浓度传感器，所述浓度传感器用于检测所述高压罐输出的气体浓度。
可选地，所述检测旁路设有第二控制器，所述第二控制器用于控制所述浓度传感器的检测时间；
所述检测旁路设有单向阀；所述单向阀设于所述第二控制器与所述低压罐之间，以使气体经由所述检测旁路单向输送至所述低压罐；
所述检测旁路设有减压阀，所述减压阀设于所述浓度传感器与所述高压罐之间。
本发明在上述气体回收系统的基础上，提出一种气体回收方法，采用上述所述的气体回收系统对气体进行回收；所述气体回收方法包括：
高压罐向用气设备输入高压气体，对用气设备进行检漏，检漏后的气体抽入低压罐，经增压设备增压后，输送至所述高压罐；
检测到所述高压罐输出的气体浓度低于第一预设浓度时，第一控制器触发第一控制阀持续开启第一预设时间，提纯装置对高压罐输出气体进行提纯产生提纯气体。
可选地，所述提纯装置的输出端与所述低压罐之间设置第二控制阀；
检测到所述提纯装置的输入端的气压大于第一预设气压时，触发第二控制阀开启，提纯气体输送至所述低压罐；和/或，
检测到所述提纯装置的输出端气压大于第二预设气压时，触发所述第二控制阀开启，提纯气体输送至所述低压罐。
本发明技术方案通过采用设置在高压罐和低压罐之间的提纯旁路，对高压管输出的气体进行提纯，经过提纯产生的气体经由低压罐增压之后输送至高压罐，实现气体的循环利用，进而减少气体浪费的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中气体回收系统管路图；
图2为本发明一实施例中气体回收方法示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
10 用气设备 20 高压罐
21 补气装置 22 第一手阀
30 低压罐 31 第二手阀
40 增压设备 50 提纯装置
51 第一控制器 52 第一控制阀
53 第一压力传感器 54 第二控制阀
55 第二压力传感器 56 第三控制阀
57 抽真空装置 60 过滤器
70 浓度传感器 71 第二控制器
72 单向阀 73 减压阀
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参阅图1，图1为本发明一实施例中气体回收系统管路图，本发明提出一种气体回收系统，用于回收用气设备10的气体，包括：高压罐20，所述高压罐20与所述用气设备10相连接；低压罐30，所述低压罐30与所述用气设备10相连接，所述低压罐30通过增压设备40与所述高压罐20相连接；提纯旁路，所述提纯旁路包括第一控制器51、第一控制阀52和提纯装置50，所述第一控制器51用于控制所述第一控制阀52的启闭时间，所述高压罐20通过所述第一控制阀52与所述提纯装置50的输入端相连接，所述提纯装置50的输出端与所述低压罐30相连接。所述高压罐20向所述用气设备10输送气体，用于所述用气设备10的检测，所述用气设备10输出的气体输送到所述低压罐30，所述低压罐30内的气体通过所述增压设备40进行增压，输送到所述高压罐20内。
当所述高压罐20内的气体浓度低于预设浓度时，所述第一控制器51控制所述第一控制阀52开启，所述高压罐20内的气体向所述提纯旁路输送，所述提纯旁路对气体进行提纯，经过所述提纯装置50提纯的气体输送至所述低压罐30，通过所述增压设备40进行增压输送至所述高压罐20，实现气体循环利用。
所述第一控制器51用于控制所述第一控制阀52的开启时间，以使所述提纯装置50每隔一定时间进行提纯一次，同时控制每次提纯持续时间。
以所述气体回收系统用于氦气回收为例，所述高压罐20内用于存储高浓度氦气，所述高压罐20向所述用气设备10输送高浓度氦气，用于所述用气设备10的检测，所述用气设备10排出的氦气进入所述低压罐30。当所述高压罐20内浓度低于预设浓度值时，所述第一控制器51驱动所述第一控制阀52开启，所述提纯装置50对氦气进行提纯，提纯之后的氦气输送到所述低压罐30，通过所述增压设备40增压之后，输送到所述高压罐20。
请参阅图2，图2为本发明一实施例中气体回收方法示意图，所述第一控制器51控制所述第一控制阀52每隔第一预设时长T1开启一次，周期性开启，每次开启持续第二预设时长T2，使所述提纯装置50周期性的对高压罐20的气体进行提纯，提纯产生的气体进入所述低压罐30。
由于所述提纯旁路的运行时间可以进行周期性控制，使得所述提纯旁路能够定时对气体进行提纯，进而可以避免提纯装置50长时间开启导致的耗能问题；在所述第一控制器51控制所述第一控制阀52定期开启时，可以同时使所述增压设备40运行，同步将所述低压罐30内的提纯气体增压输送到所述高压罐20，使气体提纯和高压罐20补气同步进行；由于提纯装置50能够进行周期性提纯操作，能够周期性地向低压罐30补充提纯气体，使低压罐30保持设定压力范围，进而可以持续通过增压设备40向高压罐20输送提纯气体，实现气体循环利用的同时，能够实现高压罐20定期补气，使高压罐20能够保持恒定的气压范围。
在安装所述提纯旁路时，为了提高所述提纯旁路的提纯效率，本实施例中可选地，所述提纯装置50的数量为多组，多组所述提纯装置50并联设置，可以使多组所述提纯装置50同时运行，以使所述提纯旁路具有更高的提纯效率；也可以控制各所述提纯装置50分别运行，以使各所述提纯装置50能够相互替换，以方便提纯旁路的维护。
为了使所述高压罐20保持恒定压力，可以在所述高压罐20上连接补气装置21，在所述高压罐20运行一段时间之后，定时向所述高压罐20内补气。在安装所述提纯旁路时，可以在所述高压罐20与所述提纯旁路之间设置第一手阀22，用于控制所述提纯旁路启闭，所述第一手阀22可以为常开阀门。
在安装所述提纯旁路与所述低压罐30之间的管路时，可以在所述提纯装置50与所述低压罐30之间设置第二手阀31，以实现对所述提纯旁路的手动控制。也可以在所述提纯旁路设置单向阀72，以防止所述提纯旁路中气体倒流。
为了方便对气体进行提纯，本实施例中可选地，所述提纯旁路设有过滤器60，所述过滤器60设于所述高压罐20与所述提纯装置50的输入端之间。气体进入所述提纯装置50进行提纯之前，首先进行过滤，以去除其中的水分或颗粒物杂质。
当系统运行一段时间之后，系统管路中可能会累积一些杂质，为了提高提纯效率，本实施例中可选地，所述气体回收系统设有抽真空装置57，所述抽真空装置57通过第三控制阀56与所述提纯旁路相连接。所述抽真空装置57可以为真空泵，通过所述抽真空装置57定期将所述提纯旁路中的水分或其他杂质抽出，以使所述提纯旁路内保持一定的清洁状态。
在使用时，所述抽真空装置57可以与所述过滤器60相配合，将所述第三控制阀56设置在所述过滤器60与所述提纯装置50之间，通过控制所述第三控制阀56定期开启，所述抽真空装置57定期运行，以实现对所述提纯旁路定期清洁。
在本发明的一个实施例中，所述提纯装置50的输出端与所述低压罐30之间设有第二控制阀54；所述第一控制阀52与所述提纯装置50之间设有第一压力传感器53，所述第一压力传感器53探测所述提纯装置50的输入端气压大于第一预设气压时，触发所述第二控制阀54开启。在所述高压罐20输出到所述提纯旁路的气体达到第一预设气压时，打开所述第二控制阀54，使所述提纯装置50提纯产生的气体经由所述第二控制阀54输送到所述低压罐30。
通过设置所述第一压力传感器53，能够实时监控所述高压罐20输出的气体气压，避免所述提纯装置50内气压过高导致事故。由于所述第二控制阀54设置在所述提纯装置50的输出端与所述低压罐30之间，能够方便及时将所述提纯装置50提纯产生的气体输出，进而减小所述提纯装置50与所述高压罐20之间的气压，保持系统安全运行。
所述第二控制阀54与所述第一控制阀52相配合，使所述提纯装置50与所述高压罐20之间保持第一预设气压，当所述提纯装置50运行时，可以方便设定所述提纯装置50的运行功率，使所述提纯装置50保持在预设运行状态，进而可以使所述提纯装置50保持很定的运行功率，避免频繁对所述提纯装置50进行调整。
在本发明的另一个实施例中，所述提纯装置50的输出端与所述低压罐30之间设有第二控制阀54；所述提纯装置50的输出端设有第二压力传感器55，所述第二压力传感器55探测所述提纯装置50的输出端气压大于第二预设气压时，触发所述第二控制阀54开启。所述第二压力传感器55用于检测所述提纯装置50的输出端的气压，在所述提纯装置50的气压达到第二预设气压时，开启所述第二控制阀54，以使所述提纯装置50产的气体及时输送至所述低压罐30，以确保所述提纯装置50安全运行。
所述第二压力传感器55可以与所述第一压力传感器53相配合，所述第一压力传感器53用于检测所述提纯装置50的输入端的气压，所述第二压力传感器55用于检测所述提纯装置50的输出端的气压，以使所述提纯装置50保持恒定压力状态。
所述第二控制阀54与所述第一控制阀52相配合，当所述第一控制阀52每隔第一预设时长T1开启运行时，在所述第一控制阀52持续开启的第二预设时长T2内，所述提纯装置50持续对气体进行提纯，所述提纯装置50的输出端气压逐渐增大，当气压达到第二预设气压时，所述第二控制阀54开启，此时输送到所述低压罐30的气体浓度较高，通过控制所述第二控制阀54开启，经过提纯的气体以预设气压向所述低压罐30输送，能够方便控制所述低压罐30内气压，进一步方便控制所述低压罐30的使用状态。
在本发明的一个实施例中，所述气体回收系统还包括检测旁路，所述检测旁路分别与所述高压罐20和所述低压罐30相连接；所述检测旁路设有浓度传感器70，所述浓度传感器70用于检测所述高压罐20输出的气体浓度。当所述浓度传感器70检测到所述高压罐20的气体浓度低于预设浓度时，触发所述第一控制阀52开启，所述提纯装置50对所述高压罐20输出的气体进行提纯。
所述检测旁路为与所述提纯旁路并联设置的管路，所述检测旁路用于实时检测所述高压罐20内气体浓度，为了方便控制所述浓度传感器70运行时间，本实施例中可选地，所述检测旁路设有第二控制器71，所述第二控制器71用于控制所述浓度传感器70的检测时间。所述第二控制器71可以控制所述浓度传感器70每隔T3时长对气体进行抽样，也可以在气体连续排放T4时间之后，每隔T3时长对气体进行抽样。
所述检测旁路与所述提纯旁路相配合，可以预设所述高压罐20气体浓度A1和A2，当所述浓度传感器70检测到气体浓度低于A1时，所述第一控制阀52每隔T1时长开启一次，每次持续开启T2时长，所述提纯装置50对气体进行提纯，当检测到气体浓度达到A2时，所述第一控制器51控制所述第一控制阀52关闭，以根据所述高压罐20的气体浓度对气体进行提纯。
以对氦气进行提纯为例，如工艺品质要求用气设备10的氦气最低浓度为80％，可以设置系统中氦气最低浓度A1为83％或85％，当浓度传感器70检测到氦气浓度低于A1时，所述第一控制器51驱动所述第一控制阀52开启，进行氦气提纯。
由于所述浓度传感器70用于检测所述高压罐20的气体浓度，为了防止气体导流，本实施例中可选地，所述检测旁路设有单向阀72；所述单向阀72设于所述第二控制器71与所述低压罐30之间，以使气体经由所述检测旁路单向输送至所述低压罐30。所述单向阀72用于限定所述检测旁路中的气体仅能够由所述高压罐20向所述低压罐30流动，防止气体倒流。
为了防止气体冲击所述浓度传感器70，本实施例中可选地，所述检测旁路设有减压阀73，所述减压阀73设于所述浓度传感器70与所述高压罐20之间。当所述高压罐20气压过大时，可以通过所述减压阀73释放部分气体，以减小所述检测旁路中的气压，避免所述浓度传感器70受损。
本发明在上述气体回收系统的基础上，提出一种气体回收方法的实施例，采用上述所述的气体回收系统对气体进行回收；。
所述气体回收方法包括：
高压罐20向用气设备10输入高压气体，对用气设备10进行检漏，检漏后的气体抽入低压罐30，经增压设备40增压后，输送至所述高压罐20；
检测到所述高压罐20输出的气体浓度低于第一预设浓度时，第一控制器51触发第一控制阀持续开启第一预设时间，提纯装置对高压罐输出气体进行提纯产生提纯气体。
当所述高压罐20内的气体浓度低于第一预设浓度时，所述第一控制器51控制所述第一控制阀52开启，所述高压罐20内的气体向所述提纯装置50输送，所述提纯装置50对气体进行提纯，经过所述提纯装置50提纯的气体输送至所述低压罐30，通过所述增压设备40进行增压输送至所述高压罐20，实现气体循环利用。
所述第一控制器51用于控制所述第一控制阀52的开启时间，以使所述提纯装置50每隔一定时间进行提纯一次，通过控制所述第一控制阀52的持续开启时间，实现控制每次提纯持续时间。
以所述气体回收系统用于氦气回收为例，所述高压罐20内用于存储高浓度氦气，所述高压罐20向所述用气设备10输送高浓度氦气，用于所述用气设备10的检测，所述用气设备10排出的氦气进入所述低压罐30。当所述高压罐20内浓度低于预设浓度值时，所述第一控制器51驱动所述第一控制阀52开启，所述提纯装置50对氦气进行提纯，提纯之后的氦气输送到所述低压罐30，通过所述增压设备40增压之后，输送到所述高压罐20。
在本发明的一个实施例中，所述提纯装置50的输出端与所述低压罐30之间设置第二控制阀54；检测到所述提纯装置50的输入端的气压大于第一预设气压时，触发第二控制阀54开启，提纯气体输送至所述低压罐30。预设所述提纯装置50的输入端的最大气压为第一预设气压，当所述高压罐20内的气体向所述提纯装置50输送时，达到第一预设气压时，所述提纯装置50需要提纯的气体量较大，通过触发所述第二控制阀54开启，释放所述提纯装置50中的压力，加速气体向所述提纯装置50输入，降低所述提纯装置50输入端的气压，以使所述提纯装置50安全运行。
在本发明的另一个实施例中，检测到所述提纯装置50的输出端气压高于第二预设气压时，触发所述第二控制阀54开启，提纯气体输送至所述低压罐30。当所述提纯装置50对气体进行提纯，检测到所述提纯装置50的输出端气压升高，大于第二预设气压时，所述提纯装置50内气压增大，此时开启所述第二控制阀54，释放所述提纯装置50中的压力，以使所述提纯装置50安全运行。
在本发明的再一个实施例中，所述提纯装置50的输入端气压高于第一预设气压，所述提纯装置50的输出端气压高于第二预设气压时，触发所述第二控制阀54开启，使提纯气体输送至所述低压罐30，对所述提纯装置50进行泄压，加速气体向所述提纯装置50输入，同时加速提纯气体向所述低压罐30输送。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种气体回收系统，用于回收用气设备的气体，其特征在于，包括：
高压罐，所述高压罐与所述用气设备相连接；
低压罐，所述低压罐与所述用气设备相连接，所述低压罐通过增压设备与所述高压罐相连接；
提纯旁路，所述提纯旁路包括第一控制器、第一控制阀和提纯装置，所述第一控制器用于控制所述第一控制阀的启闭时间，所述高压罐通过所述第一控制阀与所述提纯装置的输入端相连接，所述提纯装置的输出端与所述低压罐相连接。
2.如权利要求1所述的气体回收系统，其特征在于，所述提纯装置的输出端与所述低压罐之间设有第二控制阀；
所述第一控制阀与所述提纯装置之间设有第一压力传感器，所述第一压力传感器探测所述提纯装置的输入端气压大于第一预设气压时，触发所述第二控制阀开启。
3.如权利要求1所述的气体回收系统，其特征在于，所述提纯装置的输出端与所述低压罐之间设有第二控制阀；
所述提纯装置的输出端设有第二压力传感器，所述第二压力传感器探测所述提纯装置的输出端气压大于第二预设气压时，触发所述第二控制阀开启。
4.如权利要求1所述的气体回收系统，其特征在于，所述提纯旁路设有过滤器，所述过滤器设于所述高压罐与所述提纯装置的输入端之间。
5.如权利要求1所述的气体回收系统，其特征在于，所述气体回收系统设有抽真空装置，所述抽真空装置通过第三控制阀与所述提纯旁路相连接。
6.如权利要求1所述的气体回收系统，其特征在于，所述提纯装置的数量为多组，多组所述提纯装置并联设置。
7.如权利要求1-6任一项所述的气体回收系统，其特征在于，所述气体回收系统还包括检测旁路，所述检测旁路分别与所述高压罐和所述低压罐相连接；
所述检测旁路设有浓度传感器，所述浓度传感器用于检测所述高压罐输出的气体浓度。
8.如权利要求7所述的气体回收系统，其特征在于，所述检测旁路设有第二控制器，所述第二控制器用于控制所述浓度传感器的检测时间；
所述检测旁路设有单向阀；所述单向阀设于所述第二控制器与所述低压罐之间，以使气体经由所述检测旁路单向输送至所述低压罐；
所述检测旁路设有减压阀，所述减压阀设于所述浓度传感器与所述高压罐之间。
9.一种气体回收方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的气体回收系统对气体进行回收；
所述气体回收方法包括：
高压罐向用气设备输入高压气体，对用气设备进行检漏，检漏后的气体抽入低压罐，经增压设备增压后，输送至所述高压罐；
检测到所述高压罐输出的气体浓度低于第一预设浓度时，第一控制器触发第一控制阀持续开启第一预设时间，提纯装置对高压罐输出气体进行提纯产生提纯气体。
10.如权利要求9所述的气体回收方法，其特征在于，所述提纯装置的输出端与所述低压罐之间设置第二控制阀；
检测到所述提纯装置的输入端的气压大于第一预设气压时，触发第二控制阀开启，提纯气体输送至所述低压罐；和/或，
检测到所述提纯装置的输出端气压大于第二预设气压时，触发所述第二控制阀开启，提纯气体输送至所述低压罐。
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