[发明专利]一种氦气低压回收、纯化及储藏装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氦气回收技术，特别涉及一种氦气低压回收、纯化及储藏装置及其使用方法。

背景技术

浮空器是一种利用轻于空气的气体产生静升力而克服自身重力的飞行器，包括飞艇、系留气球、系留艇和气囊式飞行器等。目前，用于浮空器的气体主要包括轻质气体和热气。轻质气体有氢气、氦气、甲烷、氨气、天然气和煤气等，热气主要有热空气和水蒸气。由于氦气是一种惰性气体、不可燃，因此，氦气是浮空器中最常用的浮升气体。

氦气具有浮升效率高、安全性好等优点，但氦气是一种稀有气体资源，它在空气中含量约为百万分之五，获取氦气唯一经济可行的途径是从富含氦气的天然气中萃取，而我国的氦气资源十分匮乏，氦气基本依赖进口。因此，不仅要充分合理提取天然气中的氦气，更重要的是要对用过的氦气进行回收再利用。为了使浮空器设备内的氦气可以重复使用，并保持原有升力，需要对浮空器内的氦气进行快速回收和纯化。

目前，已有的氦气回收提纯装置主要是针对工业领域，设备笨重庞大，价格高，且移动性差，专门针对浮空器且可便携、成本低、方便转运的氦气回收装置很少。目前已有的氦气回收装置主要有低温分馏、高压回收、液氦提纯回收、净化膜分离等类型。

低温分馏技术的工艺较复杂,且对设备的要求高，要求设备能耐受高压和超低温。高压回收装置对氦气都采用多级压缩结构，对装置的压缩机设备要求较高，而且高压对储气罐的要求也比较高，易发生安全事故。液氦提纯回收装置提纯后的氦气纯度较高，但该装置采用的冷凝剂一般都是采用液氮或液氖，对冷凝剂的消耗也比较大。净化膜分离设备对氦气的纯度有很大要求，且净化膜技术不成熟，因此，没有得到大范围的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、使用简便安全、制造成本低、可便携、方便转运的氦气低压回收、纯化及储藏装置。

本发明的另一目的在于提供使用上述氦气低压回收、纯化及储藏装置快速回收、纯化及储藏浮空器中氦气的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种氦气低压回收、纯化及储藏装置，包括管道系统以及由所述管道系统相连通的压缩系统、过滤纯化系统以及在末端的氦气储藏系统，所述过滤纯化系统包括粗氦过滤器、油水分离器、冷干机和吸附筒，所述粗氦过滤器安装在压缩系统的进气管上，油水分离器、冷干机和吸附筒分别安装于压缩系统的出气管上。

进一步的，所述管道系统包括连接所述压缩系统、过滤纯化系统以及氦气储藏系统的管道、设置在始端的进气探头、控制压缩系统进气的进气阀、控制压缩系统出气的出气阀以及向氦气储藏系统充气的高压充气排。

进一步的，过滤纯化系统还包括初级过滤器，所述管道系统还包括调节压缩系统排出气压的调压阀，所述进气探头、粗氦过滤器、进气阀、压缩系统、出气阀、调压阀、初级过滤器、油水分离器、冷干机、吸附筒、高压充气排以及氦气储藏系统通过管道依次连接。

进一步的，所述进气探头为均布有多个吸气孔的球形进气探头并与管道相连。

进一步的，还包括连接在氦气储藏系统和压缩系统上的过载保护传感装置，过载保护传感装置包括温度传感器、压力传感器和电磁阀，所述温度传感器和压力传感器分别与电磁阀连接，当氦气储藏系统的温度或压力超过设定的值时，电磁阀控制压缩系统停机。

进一步的，所述氦气储藏系统包括低压储气罐，所述温度传感器和压力传感器与所述低压储气罐相连接。

进一步的，所述压缩系统为双螺杆氦气压缩机，双螺杆氦气压缩机公称容积流量为8m³/min,额定排气压力为0.8MPa。

进一步的，所述吸附筒包括用于过滤气体的填充物，所述填充物是活性炭、活性氧化铝或分子筛。

一种回收、纯化及储藏浮空器中氦气的方法，使用上述氦气低压回收、纯化及储藏装置，具体包括以下步骤：

a.通过球形进气探头上的吸气孔对浮空器中的粗氦进行吸收；

b.吸进的粗氦首先经过粗氦过滤器，过滤出粗氦中的粗大颗粒；

c.然后再进入压缩系统进行压缩，被压缩的氦气经过调压阀对气压进行控制以达到设定的要求；

d.接着氦气经过油水分离器去除经压缩后气体中的油和水；

e.经过去水和油后的氦气经过冷干机进行降温和干燥；

f.降温和干燥后的氦气经吸附筒吸附出氦气中残留的气体杂质；

g.经过吸附净化后的氦气经高压充气排充入氦气储藏系统进行储藏待用。

进一步的，步骤d之前氦气经过初级过滤器进行初步过滤，进一步滤除剩余的气体杂质。