ADS低温氦气回收纯化系统的设计与建设

ADS加速器项目建设过程中,需要进行一系列的超导腔等设备的测试。每次测试消耗液氦量约2500L,所以设计了一套氦气回收与纯化系统。此套系统主要包括回收、存储和纯化三部分,其中,高压储罐(150bar)可储存5000m3低纯氦气,3000m3高纯氦气;氦气纯化系统可以将氦气纯度从98%到提高99.999%甚至更高;设计系统最大氦气回收速率为160m3/h。     

浮空器氦气纯化方法应用研究

在浮空器使用过程中,外界空气的混入将导致其内部氦气纯度降低,从而影响到浮空器正常使用.文中通过对常用气体分离方法的分析研究,提出了以高压低温冷凝和低温吸附相结合的方式作为浮空器氦气提纯方式的思路,并详细给出了实现工艺流程和控制方案.换热计算结果表明:该纯化方法液氮消耗量小、氦气提纯成本低.     

氦气回收装置的设计与研究

以原氦气液化及回收装置为基础,结合该装置的运行特点及特殊实验需求,通过详细论证,设计和改进了一套氦气回收装置,该装置具有压力调节和纯度分析功能。通过设在氦气回收末端的低温传感器传输的氦气压力信号,PLC发出指令,控制真空泵的启停,来达到调节氦气缓冲罐及回收管道压力的目的,上位机软件可自动监测、储存和实时分析压力及纯度数值。     

CAEP FEL-THz低温系统氦气纯化方法研究

鉴于氦的稀缺性,中国工程物理研究院高平均功率太赫兹大型科研装置(CAEP FEL-THz)低温系统中,必须除去回收粗氦中的杂质,以实现循环再利用。文中通过对常规氦气分离方法的比较和对低温系统低纯度氦气中所含杂质成分的分析,提出了一种基于高压低温冷凝分离和吸附的氦气纯化方法,旨在将低纯度氦气的纯度提升至满足低温系统使用的要求。据此,初步设计了一套氦气纯化系统,介绍了其工艺流程和主要部件。     

CAEP FEL-THz2K低温系统氦气循环利用研究

中国工程物理研究院(CAEP)2K低温系统中,要对低纯度氦气进行回收和除杂。基于高压低温冷凝和吸附的方法,建成了一套氦气回收与纯化循环利用装置,单次回收低纯度氦气量为20Nm~3,低纯度氦气储存能力为1000Nm~3,纯化能力为20Nm~3/h,高纯氦气储存能力为3000Nm~3,能将粗氦气纯度从98%提升至优于99.9995%。实际运行表明,处理后的氦气纯度满足低温系统要求,较好地实现了氦气循环再利用,降低了系统对外部氦源补充的依赖。     

非低温法的稀有气体纯化技术概述

稀有气体广泛应用于工业生产中,如离子刻蚀、检漏等。但是它们在地球上的含量比较少,属于稀有资源,因此需要对它们进行纯化以循环再利用。首先介绍了不同气体纯化的原理,然后以实际生产中的不同稀有气体使用范围为例,说明纯化装置的设计方法和需要考虑的问题。为以后气体纯化装置的设计提供借鉴。     

系留气球系统氦气纯化工艺设计

基于系留气球内囊气体的组成成分分析和技术指标要求,综合分析目前现有的三种成熟提纯工艺方法:低温分馏、变压吸附和膜分离的工艺流程方法,针对系留气球的在线操作可行性,提出了一种适用于系留气球内囊氦气在线纯化的技术,给出了详细的工艺实现方法.结果表明:该方法非常高效且性价比较高.     

氦气提纯技术发展现状与应用分析

为实现氦气资源的循环利用,有必要对氦气进行回收纯化.文中对目前国内外氦气的提纯技术发展现状进行了分析介绍,并综合分析比较了这些方法的应用原理、优缺点及发展趋势,针对各自的使用特点,给出了几种详细的提纯工艺实现方法,为促进我国氦气提纯技术的发展提供了新的思路.     

20K氦气循环低温系统的研制

针对大冷量氦气循环低温系统的研制进行了论述,该系统由氦气循环、低温换热和监测控制三个单元组成。氦气循环单元为氦气提供循环动力,以及压力和流量的调节,氦气循环单元中的氦气压缩机由螺杆制冷压缩机进行改造,同时对螺杆压缩机的冷却、后处理进行了优化。低温换热单元为循环氦气提供冷源,该单元使用的冷源介质为液氮和液氦,先使用液氮对系统进行预冷,然后采取液氦进行降温。监测控制单元对系统中的温度、压力和流量测量点进行监测,上位机软件自动绘制温度和压力曲线,并对数据进行存储。     

20K氦气循环低温系统的研制北大核心

针对大冷量氦气循环低温系统的研制进行了论述,该系统由氦气循环、低温换热和监测控制三个单元组成。氦气循环单元为氦气提供循环动力,以及压力和流量的调节,氦气循环单元中的氦气压缩机由螺杆制冷压缩机进行改造,同时对螺杆压缩机的冷却、后处理进行了优化。低温换热单元为循环氦气提供冷源,该单元使用的冷源介质为液氮和液氦,先使用液氮对系统进行预冷,然后采取液氦进行降温。监测控制单元对系统中的温度、压力和流量测量点进行监测,上位机软件自动绘制温度和压力曲线,并对数据进行存储。     

真空变压吸附氢气纯化的参数研究

本文首先建立了多孔介质传热传质与吸附模型,模拟了多组分气(N2∶CO∶CO2∶CH4∶H2=0.007∶0.012∶0.23∶0.021∶0.73和N2∶CO∶CO2∶CH4∶H2=0.007∶0.012∶0.17∶0.021∶0.79)在AC5-KS活性炭吸附床中的穿透曲线和真空变压吸附循环.将实验数据与模拟值进行对...     

微振动低温氦气恒温器的设计与实验

氦气作为一种导热系数较高的气体,能有效的传递冷量,可以对无法与样品座良好热接触的样品进行有效地冷却。同时对于自身传导性能较差的样品,低温氦气可以为样品提供一个温度均匀性和稳定性都较为理想的低温环境。文中介绍了一种G-M制冷机作为冷源,氦气作为传导介质的低温恒温器的设计。针对G-M制冷机的振动特性,做了实验和优化设计,使得G-M制冷机传递给样品腔的振动大大降低。     

工业废氦气提纯技术探讨

氦气为稀缺性战略资源,工业上使用的氦气其尾气大多直接排放,有必要对氦气进行提纯循环再利用.文中对目前工业化排放的废氦气的回收进行了大量市场调研,针对各自的使用特点,提出了不同的废氦气提纯方法,综合分析比较了这些方法的应用原理、各自优缺点及工程化分析,给出了几种典型的氦气提纯工艺方法.     

小型氦气实验回路的设计与建造

设计和建造了一个用于测试核聚变装置部件的氦气回路,回路包括隔膜风机、电加热器、氦气回热器、氦水换热器和储气罐等。实验段氦气入口压力为8MPa,温度为300℃,流量为0.1kg•s^-1。这些参数达到了小部件测试要求。     

氢气纯化变压吸附循环的热效应

变压吸附(PSA:Pressure Swing Adsorption)技术可以用于对混合气体进行高效的分离,在工业废气回收与利用氢气中被广泛采用。本文主要根据热力学基本理论,基于Aspen过程仿真平台建立多组分气体在多孔介质中的吸附、传热传质模型,以预测Cu-BTC吸附床中的穿透曲线和PSA循环过程。该模型主要包括质量守恒、能量守恒和动量守恒方程。之后将模拟值与实验结果进行比较,模型能够很好地预测多组分气体在吸附床中的穿透曲线和PSA循环过程。在此基础上,研究PSA循环吸附过程的热效应对穿透曲线的影响机理,针对PSA循环氢气纯化系统,研究吸附压力和进气流率对穿透曲线和PSA性能的影响。在吸附床再生阶段对吸附床降压和在吸附过程中采用较高的压力,有利于系统的分离性能和氢气回收率的提高。     

CTFEL低温系统氦气回收纯化中的损失与应对研究

在高平均功率太赫兹大型科研装置(CTFEL)低温系统中,排放自杜瓦等设备的氦气,由于其稀缺性被加以回收纯化,但存在一定损失。通过对实际的氦气回收过程以及对以低温冷凝和吸附为主要手段的纯化过程的试验跟踪和分析,找到了氦气损失的原因,提出相应的针对措施,大大减少了氦气在回收纯化中的损失。     

一种氦气循环冷却系统的研究

主要针对一种氦气循环冷却系统的研究进行了论述,此系统主要包括氦气循环、制冷循环、换热单元及控制单元四部分所组成。控制单元通过对换热单元的温度控制以达到对氦气循环的温度控制,氦气循环对终端进行冷却,使终端工作在所要求的温区。同时控制单元可以采集终端的进出口温度,再加上定流量的氦气循环可以计算终端的发热量。     

中国氦冷固态实验包层氦气实验回路设计分析

介绍了拟建的高温高压氦气实验回路的主要目标、特征以及回路中各设备的性能、参数,应用RELAP5程序完成了回路的热工设计分析,CAESAR程序优化了管路和设备的布置及应力分析,结果表明设计具备工程可行性。     

高温超导磁体低温氦气冷却系统设计及性能试验

高临界温度的超导材料的出现,使得使用高于液氦温度的低温氦气来冷却高温超导磁体的冷却系统有着广泛的应用前景。设计了一种高温超导磁体低温氦气循环冷却系统,并进行了相关性能试验。结果表明,系统使用温度范围广,可对多种不同临界温度的高温超导磁体进行冷却;系统控温精度较高,为高温超导磁体在特定温度下的性能研究提供了条件;指出了影响系统性能的关键问题。     

丰中子超重核研究原理性谱仪气体单元低温纯化系统的研制

重锕系核弹靶组合的多核子转移反应可能是产生丰中子超重核的重要突破口,因此设计建造适用于多核子转移反应的丰中子超重核研究的原理性谱仪不仅可以为探索超重核稳定岛奠定技术、方法和装置基础,而且对研究多核子转移反应机制有重要意义。丰中子超重核研究原理性谱仪中的气体单元需要持续不断的高纯度氦气,以停阻多核子转移反应产物并将降能后的离子引出到后续的实验装置。主要介绍新研制的丰中子超重核研究原理性谱仪气体单元低温纯化系统,此系统主要为气体单元提供可循环的高纯度氦气。经实验测定,低温纯化系统可以将99%的氦气纯化到99.999%以上,结合化学纯化单元,纯化后的氦气满足气体单元对高纯度氦气的需求。