[发明专利]一种光纤加热炉尾气回收纯化循环利用系统及其方法

说明书

本发明公开了一种光纤加热炉尾气回收纯化循环利用系统，其特征在于，系统组成包括：回收净化单元，对光纤加热炉的废氦气进行回收和净化；收集压缩单元，连接所述回收净化单元，包括控制器以及沿氦气流动方向依次连接的柔性氦气球囊和压缩机，所述控制器根据所述柔性氦气球囊的氦气量控制所述压缩机动作；纯化单元，对所述收集压缩单元所提供氦气进行纯化；以及供气单元，向光纤加热炉提供氦气，并存储来自于所述纯化单元的氦气。本发明还公开了上述系统的循环利用方法。本发明具有产品氦气纯度高、氦气回收率高、系统长期可靠全自动无人值守运行等技术特点。

技术领域

本发明涉及光纤制造领域，具体涉及一种光纤生产中氦气回收纯化装置及方法。

背景技术

氦气是一种不可再生的稀缺性战略资源，应用于浮空器、惰性保护、色谱分析、导热、检漏、光纤维、潜水呼吸等领域。目前全球探明的氦气储量约490亿立方米，如何合理、高效地对现有氦气资源进行利用成为摆在诸多应用领域面前的技术难题。在光纤生产领域，典型的拉丝工艺是将光纤预制棒固定在塔顶后，通过送料机构将预制棒送进加热炉中，速度一般为0.02～0.3mm/s，当预制棒尖端被加热到2000℃左右时，棒体尖端粘度降低，靠自身重量逐渐下垂并被夹持住，在牵引力的作用下克服玻璃的内摩擦力拉制成等直径的裸光纤。加热炉加热过程中，需要始终通入高纯氦气作为保护气体，防止高温下加热炉中石墨体及加热电极的氧化。加热炉中氦气使用量占整个光纤制作氦气总用量的70％以上，需要对光纤加热炉中的氦气进行回收再利用。

中国专利申请CN103771362 A公开了一种光纤制造废氦气在线式纯化系统，包括回收单元、膜分单元、供气单元，回收单元包括集气罐、增压泵(压缩机)，膜分单元包括吸附器、膜分离器、缓冲罐、纯度分析仪，供气单元包括稳压罐、调压阀。该申请采用高压吸附与膜分技术相结合的模式，实现富氦尾气的提纯，继续供给光纤拉丝冷却塔和预制棒制造过程使用。需要说明的是，上述系统中集气罐收集来自于拉丝冷凝塔的氦气，并同时与增压泵连接。集气罐实时收集到的氦气受光纤拉丝冷却塔里氦气含量的影响，在与增压泵的工作匹配方面存在局限性，比如增压泵持续高功率工作，而集气罐仅收集到少量废氦气，影响了整个系统的工作效率。

发明内容

本发明针对现有的技术问题作出改进，即发明所要解决的技术问题是提供一种更高工作效率的光纤加热炉尾气回收纯化循环利用系统。

本发明提供的技术方案为：一种光纤加热炉尾气回收纯化循环利用系统，其特征在于，包括：回收净化单元，对光纤加热炉的废氦气进行回收和净化；收集压缩单元，连接所述回收净化单元，包括控制器以及沿氦气流动方向依次连接的柔性氦气球囊和压缩机，所述控制器根据所述柔性氦气球囊的氦气量控制所述压缩机动作；纯化单元，对所述收集压缩单元所提供氦气进行纯化；以及供气单元，向光纤加热炉提供氦气，并存储来自于所述纯化单元的氦气。

本发明还提供了基于上述光纤加热炉尾气回收纯化循环利用系统的方法：一种光纤加热炉尾气回收纯化循环方法，其特征在于，包括如下循环步骤：

步骤一、回收净化单元收集来自于光纤加热炉的废氦气并对其进行净化：

步骤二、收集压缩单元利用柔性氦气球囊收集来自于回收净化单元的废氦气，并根据柔性氦气球囊的氦气量控制所述压缩机开启或关闭；

步骤三、纯化单元对来自于收集压缩单元的氦气进行纯化；

步骤四、供气单元向光纤加热炉提供氦气，并收集来自于纯化单元的氦气。

上述光纤加热炉尾气回收纯化循环利用系统及其方法，具有如下技术效果：

1)基于柔性氦气球囊回收的氦气量灵活控制压缩机的开启和关闭，一方面提高压缩机的工作效率，另一方面防止压缩机入口压力的波动对压缩机产生物理损伤。