[发明专利]一种氦气的循环纯化系统及循环纯化方法

说明书

本发明提供了一种氦气循环纯化系统及方法，所述的氦气循环纯化系统按照氦气流向包括依次连接供气装置和循环单元；所述的循环单元包括闭环循环连接的高压罐、用气设备、低压罐和压缩机，所述供气装置连接高压罐的进气口；所述的氦气循环纯化系统还包括纯化单元，所述纯化单元的进气口和出气口分别连接高压罐的出气口和低压罐的进气口。本发明设计了一种新型的氦气循环工艺，利用高压罐和低压罐之间的压差作为氦气流动的驱动力，通过纯化单元进行实时纯化。相对于集中回收，间歇纯化，本发明提供的循环纯化系统可以实现实时的过滤纯化，对现有设备的改造较小、能耗和投资成本较低、氦气纯度维持稳定等多种优势。

技术领域

本发明属于气体纯化技术领域，涉及一种氦气的循环纯化系统及循环纯化方法，尤其涉及一种用于对空调的蒸发器和冷凝器检漏后的氦气进行循环纯化的系统及循环纯化方法。

背景技术

氦气是一种不可再生的稀缺性战略资源，主要用于飞艇浮力、惰性保护、色谱分析、导热、检漏、光棒光纤、潜水呼吸等领域。在地球上的含量极为稀少，目前探明的氦气储量约490亿m³，主要分布在美国、阿尔及利亚、卡塔尔和俄罗斯等国，而我国因为天然气氦含量极低(仅0.02％)，氦气资源匮乏，所以氦气需求一直依靠国外进口。

空调两器(冷凝器和蒸发器，以下统称空调两器)在装配前要对焊点等部位进行检漏。检漏方法主要有氦气检漏法、卤素检漏法和水检法，因氦气检漏法的灵敏度最高，被国内各大型空调企业广泛采用。然而在检漏的过程中，由于系统的密闭性不良、检漏流程的固有缺陷以及人工操作的不合规范等因素，或多或少的混入空气，导致氦气浓度下降。因此，目前大部分氦气检漏设备都配有在线回收设备，其原理是利用压差将真空检漏腔体内的氦气回收至低压储罐，再通过压缩机将低压储罐内的氦气压缩至高压储罐，高压储罐装有在线纯度检测仪，当氦气纯度低于80％时，为避免对检漏纯度造成影响将自动打开高压储罐的排气阀进行排气，同时启用高纯氦气钢瓶组给高压罐进行补气，直至高压罐内氦气的纯度大于80％并维持压力。此外，因使用油润滑压缩机，氦气经压缩机压缩后会产生带出油污，油污会沉积在高压罐底部，通常通过定期打开高压储罐底部的排污阀进行排污，造成氦气的浪费。

空调两器氦气检漏设备自身的在线回收功能可以在一定程度上降低氦气的总体使用量，但因纯度低(氦气纯度小于80％)而排放的氦气量非常巨大，据统计，国内某一线品牌空调生产基地每月需要采购约15000Nm³氦气用于两器检漏。

CN105948003A公开了一种废氦气纯化回收系统，包括与检漏配气系统中高压氦气罐相连的集气罐，集气罐排出的气体经过减压阀PV与氦气分离单元相连，高压氦气罐和减压阀PV之间的管路上设置有阀门第一过滤单元，第一过滤单元用于过滤待提纯气体中的杂质，氦气分离单元用于对氦气进行提纯后输出。

CN103363294A公开了一种用于空调行业的废氦气回收系统，包括回收接口、测量单元、气囊、压缩单元、过滤单元、干燥单元、汇流排、储存单元、控制柜及启动柜。气囊随着空调厂废氦气的释放，气囊的高度会增高，当达到控制设定的上限值时，压缩单元启动压缩机。随着压缩单元的吸气，气囊的高度会降低，当达到控制设定的下限值时，压缩单元停止压缩机。

CN104003361A公开了一种在线纯化和循环空调检漏废氦气的设备，包括回收单元、纯化单元和循环供气单元。回收单元将空调检漏废氦气回收并增压，而后通过纯化单元进行提纯操作，提纯后的纯氦气通过循环供气单元补充到空调检漏生产中，使氦气循环使用。

但是上述设备存在系统复杂、需要缓冲罐和动力设施等，没有完美的实现经济、稳定、高效的纯化氦气。同时，没有解决循环系统中氦气浓度范围较宽(80％-99％)导致工件检漏标准不一致的问题。

发明内容