[发明专利]一种氦液化系统

说明书

本发明公开了一种氦液化系统，包括氦气气源、制冷机换热装置、低温存储装置、循环换热装置及循环驱动装置；所述氦气气源通过管道输入到制冷机换热装置内；所述制冷机换热装置内的出气端与低温存储装置的进气端连接；所述循环换热装置内设置有第一通道及第二通道；所述低温存储装置的出气端与循环换热装置内第一通道的进气端连通；所述循环换热装置内第一通道的出气端与循环驱动装置的进气端连通；所述循环驱动装置的出气端与循环换热装置内第二通道的进气端连通；所述循环换热装置内第二通道的出气端与制冷机换热装置的进气端连通；本发明，避免了冷量的流失以及气态氦气的泄露。

技术领域

本发明涉及氦液化技术领域，具体为一种氦液化系统。

背景技术

氦在自然界中主要存在于天然气体或放射性矿石中。在地球的大气层中，氦的浓度十分低，只有五点二万分之一。现有的小型氦液化工艺流程中，大都依托制冷机将氦气降温，液化后存储于杜瓦装置中。在氦气降温、液化过程中杜瓦装置中的氦气会不断地向回收装置放出氦气，具体表现在：

第一：杜瓦装置中放出的氦气为高纯气体，而氦气的回收过程会对氦气造成新的污染，污染后的氦气需要再次纯化。放出的氦气无论是回收过程还是纯化过程都会消耗能源，对能源造成浪费。

第二：如果仅仅具备氦液化装置，不具备回收装置和纯化装置，那么杜瓦中放出的氦气只能放进大气中，更是带来了氦资源的浪费。

第三：杜瓦装置中放出的氦气温度也较低，在某种程度上也会带来冷量的损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种杜瓦中放出的氦气不用流向回收装置，同时将氦气中冷量尽量回收，减小损失的氦液化系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种氦液化系统，包括氦气气源、制冷机换热装置、低温存储装置、循环换热装置及循环驱动装置；所述氦气气源通过管道输入到制冷机换热装置内；所述制冷机换热装置内的出气端与低温存储装置的进气端连接；所述循环换热装置内设置有第一通道及第二通道；所述低温存储装置的出气端与循环换热装置内第一通道的进气端连通；所述循环换热装置内第一通道的出气端与循环驱动装置的进气端连通；所述循环驱动装置的出气端与循环换热装置内第二通道的进气端连通；所述循环换热装置内第二通道的出气端与制冷机换热装置的进气端连通。

低温存储装置中充满常压常温氦气。常温气源输入特定流速的氦气，氦气经进气口流入制冷机换热装置，受制冷机提供的冷量影响，氦温度降低。在循环驱动装置的作用下，低温储存容器中气体被抽出，从制冷机换热装置的低温氦进入低温储存容器。同时，从低温储存容器中抽出的氦经循环换热装置及循环驱动装置，再经循环换热装置的第二通道后经另一进气口流入制冷机换热装置，以供进一步降温液化；低温存储装置内气体温度不断降低，循环驱动装置抽出的气体温度不断降低。低温存储装置中氦温度不断下降，当容器底部温度达到氦气的临界温度时，氦气开始液化，容器底部开始积液；氦两次流经循环换热装置，流经第一通道、第二通道的氦充分换热，进一步避免了冷量的损失。

优选地，所述制冷机换热装置的进气端包括两个独立的进气口；所述循环换热装置内第二通道的出气端、氦气气源的气体分别通过制冷机换热装置的两个独立进气口输入到制冷机换热装置内。

优选地，所述氦气气源与制冷机换热装置之间连接的管道上安装有第一调节阀。

优选地，所述氦气气源与制冷机换热装置之间连接的管道上还安装有第一流量测量计，且第一流量测量计设置在第一调节阀的后方。

优选地，所述循环换热装置内第一通道的出气端与循环驱动装置的进气端之间连接的管道上安装有第二调节阀。

优选地，所述所述循环换热装置内第一通道的出气端与循环驱动装置的进气端之间连接的管道上还安装有第二流量测量计；所述第二流量测量计设置在第二调节阀的后方。

优选地，所述低温存储装置为杜瓦瓶。