CN114370601B - 一种液氮注入系统及方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液氮注入系统及方法和应用，其中液氮注入系统包括：液氮贮存罐和低温吸附器；所述液氮贮存罐上安装有第一液位计、压力计、放空管、溢流管、液氮输出管和自循环管；所述放空管上安装有第一阀门；所述溢流管上安装有第二阀门；所述液氮输出管上安装有第三阀门和第四阀门，第三阀门靠近液氮贮存罐；所述自循环管上自液氮贮存罐的液氮出口端至液氮贮存罐的液氮入口端依次安装有第五阀门、增压器、第六阀门和第七阀门；所述低温吸附器上安装有第二液位计，且低温吸附器的入口连通液氮输出管的出口。本发明所述的液氮注入系统，可确保液氮注入低温吸附器的有效性，并防止液氮溢流，对周边环境产生影响小。

Description

一种液氮注入系统及方法和应用
技术领域
本发明属于液氮加注技术领域，尤其涉及一种用于低温吸附器的液氮注入系统及方法和应用。
背景技术
氦气，英文名为Helium，元素符号为He，原子序数2。为无色无味的惰性气体，化学性质不活泼，一般状态下很难和其它物质发生反应。常温下，氦气是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。是所有气体中最难液化的，是不能在标准大气压下固化的物质。液化后温度降至2.174K时，具有表面张力很小、导热性很强、黏度极低等特殊性质。
在工业领域，99.999％以上高纯氦气，广泛应用于能源、海洋开发、医疗、化工领域。一般工况下，确定氦气纯度是否满足要求，需要去除相关杂质，这个过程需要布置不同的工艺设备。
为了节约能耗，高温气冷堆主氦气回路输出的氦气需要经纯化，而在纯化过程中一般会用到低温吸附器，低温吸附器典型工况下内管侧进/出口温度为-187/3℃。在对氦气进行吸附净化时，通过利用液氮的低温吸热实现其功能。
液氮储存在一个储罐容器，通过压力和自重，将液氮注入到相对低处的低温吸附器液氮槽。具体通过控制液氮输入阀的开与关，使得伺服在此阀前的自加压液氮，在压力和重力的作用下，从打开的阀门进入氦净化系统低温吸附器液氮槽，直至液氮槽灌满、液位信号命令开着的阀关闭为止。目前，一种典型的液氮注入过程为：当液氮贮存罐液位低于1m时，需补充液氮；正常运行期间液氮贮存罐压力维持在0.2-0.5MPa，当液氮贮存罐内压力超过0.8MPa时，应立即打开相应的放空阀卸压；液氮贮存罐容积为20m3，满装载对应的液位为4.6m；补液氮时，应调节液氮供应商罐车输出压力不高于0.5MPa；传送液氮时，液氮贮存罐和输液管路温度为-196℃；液氮供应与贮存系统真空夹层保冷管道处于真空状态，高真空多层绝热管道损坏或真空度下降可运行，但液氮损耗加大；罐底部管道无保温，手不可直接触摸，如有操作，需穿戴必要的防护用具。
发明人发现，由于液氮槽是处于敞口状态，液氮的注入过程虽然通过液氮的液位信号进行控制，确保液氮注入不会过量。但在实际操作中，由于周边环境工况的复杂性，不仅需要控制液位，同时也要确保注入液氮的方式、计量的有效控制，使液氮的使用最经济。
因此，研发一种可确保液氮注入低温吸附器的有效性，并防止溢流的低温吸附器的液氮槽液氮注入系统及方法，十分必要。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种液氮注入系统，通过合理的设置液氮贮存罐各连通管路上的阀门，并在使用时通过控制不同的阀门动作，可确保液氮注入低温吸附器的有效性，并防止液氮溢流，对周边环境产生影响小。
本发明的另一个目的在于提出一种液氮注入方法。
本发明的又一个目的在于提出一种高纯氦气净化系统。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种液氮注入系统，包括：液氮贮存罐和低温吸附器；所述液氮贮存罐上安装有第一液位计、压力计、放空管、溢流管、液氮输出管和自循环管；所述放空管上安装有第一阀门；所述溢流管上安装有第二阀门；所述液氮输出管上安装有第三阀门和第四阀门，第三阀门靠近液氮贮存罐；所述自循环管上自液氮贮存罐的液氮出口端至液氮贮存罐的液氮入口端依次安装有第五阀门、增压器、第六阀门和第七阀门；所述低温吸附器上安装有第二液位计，且低温吸附器的入口连通液氮输出管的出口。
本发明实施例的液氮注入系统，通过合理的设置液氮贮存罐各连通管路上的阀门，并在使用时通过控制不同的阀门动作，可确保液氮注入低温吸附器的有效性，并防止液氮溢流，对周边环境产生影响小。
另外，根据本发明上述实施例提出的液氮注入系统，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述第一液位计和溢流管安装在液氮贮存罐上靠近顶部的位置；所述液氮贮存罐位于低温吸附器的上方。
在本发明的一个实施例中，所述放空管位于液氮贮存罐中间靠上的位置。
在本发明的一个实施例中，所述自循环管所连通的液氮贮存罐的液氮出口和液氮贮存罐的液氮入口均位于液氮贮存罐的底部；所述液氮输出管所连通的液氮贮存罐的液氮出口位于液氮贮存罐的底部。
在本发明的一个实施例中，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第七阀门均为电磁阀；所述第六阀门为调压阀。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种液氮注入方法，利用如上所述的液氮注入系统进行液氮注入，包括以下步骤：
S100:检查确认液氮贮存罐内的液位大于1m，压力大于0.1MPa；
S200:在液氮贮存罐处于供液氮待命状态时，依次全开第三阀门，保证第四阀门5-10％的开度，为低温吸附器液氮槽注入液氮，再调节第一阀门的开度使液氮贮存罐内压力维持在0.2-0.5MPa之间，液氮贮存罐进入供液氮状态。
本发明实施例的液氮注入方法，借助上述液氮注入方法，控制不同的阀门动作，可确保液氮注入低温吸附器的有效性，并防止液氮溢流，对周边环境产生影响小。
在本发明的一个实施例中，步骤S200中，在低温吸附器液氮储槽补充液氮过程中，需密切监视液氮储槽液位及液氮供应与液氮贮存罐液位的变化，确保液氮储罐液位每降低0.07-0.13m，低温吸附器液氮储槽液位升高0.7-1.3m。
在本发明的一个实施例中，当液氮贮存罐液位大于1m，压力小于0.1MPa时，还包括液氮贮存罐自增压的步骤。
在本发明的一个实施例中，液氮贮存罐自增压的方法，包括以下步骤：
(1)关闭第三阀门，停止提供液氮，适当调小第一阀门的开度，检擦确认第二阀门满阀关闭；
(2)依次打开第五阀门、第七阀门，并缓慢打开第六阀门，同时关注液氮贮存罐压力，当压力升至0.2-0.5MPa之间时，调节第一阀门，使液氮贮存罐压力维持在0.2-0.5MPa之间，而后关闭第五阀门，20-40min后关闭第七阀门、第六阀门，完成液氮贮存罐自增压。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种高纯氦气净化系统，包括主氦气回路和如上所述的液氮注入系统中的低温吸附器；所述主氦气回路的出口依次连通隔膜压缩机和至少一条净化列；所述净化列包括尘埃过滤器，所述尘埃过滤器的入口连通隔膜压缩机的出口，尘埃过滤器的出口连通电升温器的入口；所述电升温器的出口分两路，一路连通第一热交换器的换热媒质侧入口，另一路依次连通第一捕捉器、管道过滤器和第一热交换器的换热媒质侧入口；所述第一热交换器的换热媒质侧出口依次连通冷却器、第二捕捉器；所述第二捕捉器的出口分两路，一路连通第二热交换器的换热媒质侧入口，另一路依次连通分子过筛器和第二热交换器的换热媒质侧入口；所述第二热交换器的换热媒质侧出口连通所述低温吸附器的入口；所述低温吸附器的出口依次连通第二热交换器、第一热交换器的入口；所述第一热交换器的出口分两路，一路连通主氦气回路的入口，另一路连通尘埃过滤器的入口。
本发明实施例的高纯氦气净化系统，在对主氦气回路输出的氦气进行纯化的同时，可通过第二热交换器和第一热交换器实现纯化后温度较低的氦气与纯化过程中温度较高的氦气的热交换，达到充分利用热能、降低能耗的目的。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的液氮注入系统的简单结构示意图。
图2是根据本发明一个实施例的高纯氦气净化系统的结构示意图。
附图标记：
100-液氮贮存罐；200-低温吸附器；1-第一阀门；2-第二阀门；3-第三阀门；4-第四阀门；5-第五阀门；6-第六阀门；7-第七阀门；8-第一液位计；9-放空管；10-溢流管；11-液氮输出管；12-自循环管；13-增压器；14-第二液位计；300-主氦气回路；15-尘埃过滤器；16-电升温器；17-第一捕捉器；18-管道过滤器；19-第一热交换器；20-冷却器；21-第二捕捉器；22-分子过筛器；23-第二热交换器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的液氮注入系统、液氮注入方法和高纯氦气净化系统。
图1是根据本发明一个实施例的液氮注入系统的简单结构示意图。
如图1所示，本发明实施例的液氮注入系统，包括：液氮贮存罐100和低温吸附器200；液氮贮存罐100上安装有第一液位计8、压力计(未画出)、放空管9、溢流管10、液氮输出管11和自循环管12；放空管9上安装有第一阀门1；溢流管10上安装有第二阀门2；液氮输出管11上安装有第三阀门3和第四阀门4，第三阀门3靠近液氮贮存罐100；自循环管12上自液氮贮存罐100的液氮出口端至液氮贮存罐100的液氮入口端依次安装有第五阀门5、增压器13、第六阀门6和第七阀门7；低温吸附器200上安装有第二液位计14，且低温吸附器200的入口连通液氮输出管11的出口。
可以理解的是，第一阀门为液氮贮存罐排气阀，第二阀门为液氮贮存罐溢流阀，第三阀门和第四阀门均为液氮贮存罐供液氮出口阀，第五阀门为液氮贮存罐增压器入口阀，第六阀门为液氮贮存罐升压调压阀，第七阀门为液氮贮存罐增压器出口阀。
本发明实施例的液氮注入系统，通过合理的设置液氮贮存罐各连通管路上的阀门，并在使用时通过控制不同的阀门动作，可确保液氮注入低温吸附器的有效性，并防止液氮溢流，对周边环境产生影响小。
可选的，在一些实施例中，压力计、第一液位计8和溢流管10安装在液氮贮存罐100上靠近顶部的位置，较佳的，第一液位计安装在溢流管的上方。为了能依靠压力和自重将液氮注入到低温吸附器中，液氮贮存罐100设置在低温吸附器200的上方。
可选的，为了保证放空管能顺利排出气体，放空管的位置应该设置在能保证液氮贮存罐正常工作液位的上方，比如，放空管9可以设置在液氮贮存罐100中间靠上的位置。可选的，自循环管12所连通的液氮贮存罐100的液氮出口和液氮贮存罐100的液氮入口均位于液氮贮存罐100的底部；液氮输出管11所连通的液氮贮存罐100的液氮出口位于液氮贮存罐100的底部，可以便于最大限度的输出液氮贮存罐内的液氮。
需要说明的是，上述各管路设置只是一个较佳的相对位置设置方式，但并不局限于此。比如，液氮输出管所连通的液氮贮存罐的液氮出口可以设置在液氮贮存罐的侧壁上临近底部的位置或中间靠下的位置，等等。
可选的，在一些实施例中，第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5和第七阀门7均可采用电磁阀或手动调节的阀门；第六阀门6为调压阀。需要说明的是，如果第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5和第七阀门7均采用电磁阀，该电磁阀和上述调压阀均可采用市售产品，具体来说第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3、第四阀门4、第五阀门5和第七阀门7均采用市售可以调节阀门开度大小的电磁阀。
本发明实施例的液氮注入方法(也即本发明实施例的液氮注入系统的使用方法)，如图1所示，其利用如本发明实施例的液氮注入系统进行液氮注入，包括以下步骤：
S100:检查确认第一液位计8所显示的液氮贮存罐100内的液位大于1m，压力大于0.1MPa；
S200:在液氮贮存罐100处于供液氮待命状态时，依次打开第三阀门3(要求全开)，微开第四阀门，保证第四阀门4约5-10％的开度，(如果第四阀门是手动阀门，可以将手轮微开1-2圈)，为低温吸附器200液氮槽注入液氮，再调节第一阀门1的开度使液氮贮存罐100内压力维持在0.2-0.5MPa之间，液氮贮存罐100进入供液氮状态，。
可选的，步骤S200中，在低温吸附器200液氮储槽补充液氮过程中，需密切监视液氮储槽液位及液氮供应与液氮贮存罐100液位的变化，确保液氮储罐液位每降低0.07-0.13m，低温吸附器200液氮储槽液位升高0.7-1.3m。较佳的，确保液氮储罐液位每降低0.1m左右，低温吸附器200液氮储槽液位升高1m。
可选的，当液氮贮存罐100液位大于1m，压力小于0.1MPa时，本发明实施例的液氮注入方法还包括液氮贮存罐100自增压的步骤。自增压是利用容器内部增压系统使少量的液氮汽化产生压力，将容器内部储存的液氮排出。通过压力和自重力实现液氮向低温吸附器液氮储罐的注入。液氮贮存罐最大工作压力为0.8MPa，正常运行期间液氮贮存罐压力维持在0.2～0.5MPa；当液氮贮存罐液位在正常范围内，而压力＜0.1MPa时，可采用自增压的方式为液氮贮存罐增压至满足系统运行要求。
可选的，液氮贮存罐自增压的方法，包括以下步骤：
(1)液氮贮存罐自增压前，关闭第三阀门3，停止提供液氮，适当调小第一阀门1的开度，检擦确认第二阀门2满阀关闭；
(2)液氮贮存罐自增压：依次打开(满阀打开)第五阀门5、第七阀门7，并缓慢打开第六阀门6，同时密切关注液氮贮存罐100压力，当压力升至0.2-0.5MPa之间时，调节液氮贮存罐排气阀第一阀门1适当开度，使液氮贮存罐100压力维持在0.2-0.5MPa之间，而后关闭(满阀关闭)第五阀门5，20-40min后关闭第七阀门7、第六阀门6，完成液氮贮存罐100自增压。此后，满阀打开第三阀门，恢复液氮贮存罐输出液氮状态。
如图2所示，本发明实施例的高纯氦气净化系统，包括主氦气回路300，和如上实施例的液氮注入系统中的低温吸附器200；主氦气回路300的出口依次连通隔膜压缩机(未画出)和至少一条净化列；净化列包括尘埃过滤器15，尘埃过滤器15的入口连通隔膜压缩机的出口，尘埃过滤器15的出口连通电升温器16的入口；电升温器16的出口分两路，一路连通第一热交换器19的换热媒质侧入口，另一路依次连通第一捕捉器17、管道过滤器18和第一热交换器19的换热媒质侧入口；第一热交换器19的换热媒质侧出口依次连通冷却器20、第二捕捉器21；第二捕捉器21的出口分两路，一路连通第二热交换器23的换热媒质侧入口，另一路依次连通分子过筛器22和第二热交换器23的换热媒质侧入口；第二热交换器23的换热媒质侧出口连通低温吸附器200的入口；低温吸附器200的出口依次连通第二热交换器23、第一热交换器19的入口；第一热交换器19的出口分两路，一路连通主氦气回路300的入口，另一路连通尘埃过滤器15的入口。
需要说明的是，本发明实施例的高纯氦气净化系统中的氦气定向流动通过独立设置的隔膜压缩机来实现。隔膜压缩机是唯一一种气缸不需要润滑、气体不与任何润滑剂接触、密封性好、压缩气体的纯洁性极高的往复式压缩机，以确保过滤过程抑制新的杂质。隔膜压缩机主要由气体压缩室和油压室组成。气缸内由一组膜片、缸盖和膜片之间所包含的空间构成气体压缩室(压缩机头的上部)。膜片的另一侧为油压室(即压缩机头的下部，油压室的上部)，油压室内的活塞在缸体内做往复运动，使膜片在油压与气体压力差和本身弹性变形力的作用下来回折动，周期性地改变气体在压缩室的容积，配以吸气/排气单向阀，就能(压缩)驱动气体定向流动。隔膜压缩机是容积式压缩机。系统隔膜压缩机是作为驱动气体定向流动的循环压缩机，在典型的工况下它的最大压升为1.lMPa，在额定吸口工作条件(7.0MPa、l5℃)下的容积流量为13.5m3/h。在典型的正常运行条件(系统进口7.0MPa、250℃)下工作时，质量流量为150kg/h。如果系统运行压力低于7.0MPa,用隔膜压缩机驱动氦容积流量不变为13.5m3/h，但质量流量由运行压力下的氦密度决定。
需要说明的是，如图2所示，本发明实施例的高纯氦气净化系统中除主氦气回路和隔膜压缩机以外的部分——尘埃过滤器、电升温器、第一捕捉器、管道过滤器、第一热交换器、冷却器、第二捕捉器、分子过筛器、第二热交换器共同构成净化列。氦气从主氦气回路管路引入独立的净化列，通过主氦气回路的压力，同时在净化列设置隔膜压缩机实现氦气的定向流动。净化列在1h内从主氦气回路抽取的氦气，占主氦气回路总氦气的5％左右。通过不间断地抽取，保持持续的净化支路，确保主工艺管道氦气正常运行。
可选的，低温吸附器200由活性碳床和液氮槽等组成，粒度为10-16目的不定形椰壳活性碳颗粒，堆积在活性碳床立式外壳内的圆柱段，氦气从下向上流过活性碳颗粒，在温度-190℃下，氦气中的杂质气体N2、Ar、CH4、Kr和Xe等被活性碳吸附。在吸附时，通过利用液氮的低温吸热实现其功能。为保证活性碳床的低温工作条件，活性碳床被浸泡在真空绝热保冷液氮槽内的液氮中。典型的净化工况：介质：氦气，工作压力7.0MPa，工作温度-190℃，氦气流量37.3-150kg/h；典型的再生工况：工作压力0.6MPa，工作温度150℃，氦气流量25kg/h。
可选的，第一热交换器19是一种回热、套管式氦/氦热交换器。工作原理：从管道过滤器18流出的热氦气，典型工况氦气为250℃、7MPa；从第一热交换器19的套管环形流道流过，把热量传给在内管管内反向流过的从低温吸附器200低温段来的室温氦气，在本身被冷却的同时使从低温段来的室温氦气被回热后返回一回路(也即主氦气回路)。典型工况下的工作压力：7.0MPa，氦流量：150kg/h，内管侧进/出口温度：15/175℃。套管侧进/出口温度：250/80℃。
可选的，第二热交换器23是一种回热、套管式氦/氦热交换器。工作原理：从分子过筛器22流出的室温氦气，从第二热交换器23的套管环形流道流过，把热量传给在内管管内反向流过的从低温吸附器200过来的低温(-190℃)氦气，在本身被冷却的同时使从低温吸附器200过来的低温氦气被回热后回返。典型工况下的工作压力：7.0MPa，氦流量：150kg/h，套管侧进/出口温度：10/-165℃。内管侧进/出口温度：-187/3℃。
当氦气抵达低温吸附器200完成一个净化循环，需要重新升温符合主氦气回路300的参数要求，典型工况下内管侧进/出口温度：-187/3℃。通过管道布置，将低温氦气流入第二热交换器23进行升温，再流入第一热交换器19，典型工况下内管侧进/出口温度：15/175℃。
通过以上氦气管道的布置，将氦气在低温末端回路引入第二热交换器23、第一热交换器19，持续利用系统氦气的热量通过热交换阶段式升温。以满足主氦气回路的参数要求，减少了主氦气回路300的热量损失。通过这种工艺布置，与传统工艺相比能够降低整体系统能源支出10％以上。
可选的，净化列的数量可以根据需要设置，较佳的，可以独立设置两条，每条列的设备工艺布置相同，通过连接阀门的操作和控制，实现两条净化列轮流为主氦气回路服务。
需要说明的是，净化列中的尘埃过滤器、电升温器、第一捕捉器、管道过滤器、第一热交换器、冷却器、第二捕捉器、分子过筛器、第二热交换器均为市售产品，比如第一捕捉器和第二捕捉器可以采用市售的颗粒捕捉器等，尘埃过滤器可以采用市售的袋式除尘器等，电升温器可以采用市售的电加热器等，冷却器可以采用市售的列管式冷却器等，分子过筛器可以采用市售的分子筛干燥过滤器等。
本发明实施例的高纯氦气净化系统氦气纯化过程为：
经主氦气回路300流出的氦气先经尘埃过滤器15除去粉尘，再经电升温器16初步升温后进入第一捕捉器17捕捉氦气中的细小微粒，之后进入第一换热器19与来自低温吸附器200的纯化后的氦气换热，接着进入冷却器20冷却降温，再进入第二捕捉器21进一步捕捉氦气中未被第一捕捉器17捕捉到的微粒，随后进入分子过筛器22初步去除杂质，再进入第二换热器23与来自低温吸附器200的纯化后的氦气换热，最后进入低温吸附器200吸附去除氦气中的杂质气体N2、Ar、CH4、Kr和Xe等。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种液氮注入系统，其特征在于，包括：液氮贮存罐和低温吸附器；
所述液氮贮存罐上安装有第一液位计、压力计、放空管、溢流管、液氮输出管和自循环管；所述放空管上安装有第一阀门；所述溢流管上安装有第二阀门；所述液氮输出管上安装有第三阀门和第四阀门，第三阀门靠近液氮贮存罐；所述自循环管上自液氮贮存罐的液氮出口端至液氮贮存罐的液氮入口端依次安装有第五阀门、增压器、第六阀门和第七阀门；
所述低温吸附器上安装有第二液位计，且低温吸附器的入口连通液氮输出管的出口；
所述低温吸附器应用于高纯氦气净化系统，所述高纯氦气净化系统包括主氦气回路，所述主氦气回路的出口依次连通隔膜压缩机和至少一条净化列；所述净化列包括尘埃过滤器，所述尘埃过滤器的入口连通隔膜压缩机的出口，尘埃过滤器的出口连通电升温器的入口；所述电升温器的出口分两路，一路连通第一热交换器的换热媒质侧入口，另一路依次连通第一捕捉器、管道过滤器和第一热交换器的换热媒质侧入口；所述第一热交换器的换热媒质侧出口依次连通冷却器、第二捕捉器；所述第二捕捉器的出口分两路，一路连通第二热交换器的换热媒质侧入口，另一路依次连通分子过筛器和第二热交换器的换热媒质侧入口；所述第二热交换器的换热媒质侧出口连通所述低温吸附器的入口；所述低温吸附器的出口依次连通第二热交换器、第一热交换器的入口；所述第一热交换器的出口分两路，一路连通主氦气回路的入口，另一路连通尘埃过滤器的入口。
2.根据权利要求1所述的液氮注入系统，其特征在于，所述第一液位计和溢流管安装在液氮贮存罐上靠近顶部的位置；所述液氮贮存罐位于低温吸附器的上方。
3.根据权利要求1所述的液氮注入系统，其特征在于，所述放空管位于液氮贮存罐中间靠上的位置。
4.根据权利要求1所述的液氮注入系统，其特征在于，所述自循环管所连通的液氮贮存罐的液氮出口和液氮贮存罐的液氮入口均位于液氮贮存罐的底部；所述液氮输出管所连通的液氮贮存罐的液氮出口位于液氮贮存罐的底部。
5.根据权利要求1所述的液氮注入系统，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第七阀门均为电磁阀；所述第六阀门为调压阀。
6.一种液氮注入方法，其特征在于，利用如权利要求1至5任意一项所述的液氮注入系统进行液氮注入，包括以下步骤：
S100:检查确认液氮贮存罐内的液位大于1m，压力大于0.1MPa；
S200:在液氮贮存罐处于供液氮待命状态时，依次全开第三阀门，保证第四阀门5-10％的开度，为低温吸附器液氮槽注入液氮，再调节第一阀门的开度使液氮贮存罐内压力维持在0.2-0.5MPa之间，液氮贮存罐进入供液氮状态。
7.根据权利要求6所述的液氮注入方法，其特征在于，步骤S200中，在低温吸附器液氮储槽补充液氮过程中，需密切监视液氮储槽液位及液氮供应与液氮贮存罐液位的变化，确保液氮储罐液位每降低0.07-0.13m，低温吸附器液氮储槽液位升高0.7-1.3m。
8.根据权利要求6或7所述的液氮注入方法，其特征在于，当液氮贮存罐液位大于1m，压力小于0.1MPa时，还包括液氮贮存罐自增压的步骤。
9.根据权利要求8所述的液氮注入方法，其特征在于，液氮贮存罐自增压的方法，包括以下步骤：
(1)关闭第三阀门，停止提供液氮，适当调小第一阀门的开度，检擦确认第二阀门满阀关闭；
(2)依次打开第五阀门、第七阀门，并缓慢打开第六阀门，同时关注液氮贮存罐压力，当压力升至0.2-0.5MPa之间时，调节第一阀门，使液氮贮存罐压力维持在0.2-0.5MPa之间，而后关闭第五阀门，20-40min后关闭第七阀门、第六阀门，完成液氮贮存罐自增压。
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