浮空器内废氦气在线回收纯化系统

摘要

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。

说明书

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。