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深冷中氦气的回收与利用

2018-11-08       391

对阀门进行低温性能试验时,气瓶中的氦气经过高压管路进入待测阀门腔体。试验结束后,阀腔中的低温氦气经过原来的压力管路回收进入气瓶,完成氦气的使用和回收过程。阀门低温试验要求对待测阀在冷媒中冷却一定的时间,足以将大部分杂质气体冷凝或固化,使氦气的纯度得到提高。因此,低温试验后氦气纯度并不会明显降低,满足回收和再次利用的条件。
低温阀门的使用温度低于-29,广泛应用于空分、LNG与乙烯石化等领域。低温阀门的检验和试验需要在低温环境下进行。根据试验温度的要求,冷却阀门的低温冷媒可以是干冰、液氮或者与酒精混合以达到合适的温度。当试验温度高于-110时,可以用氮气作试验介质,不仅纯净无污染,而且经济性较高。当试验温度低于-110时,可选择氦气作试验介质。
由于氦气的价格昂贵,导致试验成本较高。通过合理的设计,将试验结束后阀腔中的氦气进行回收,可节约大量费用降低试验成本。
低温试验对氦气纯度的要求:
标准MESC SPE 77/200对低温试验时采用的试验介质要求如表1所示,低温试验中使用的氦气纯度应不低于97%,采用工业氦(纯度)99%)完全可以满足要求。
低温试验对氦气纯度的影响:低温试验过程中,氦气纯度将产生一定的变化。
(1)室温下高压管路中的O2、N2、CO2、Ar和水蒸汽等与氦气混合,降低其纯度。
(2)增压泵及其控制阀中的润滑油蒸汽与氦气混合,降低其纯度。
(3)无法被过滤器过滤的微小固体颗粒进入氦气中,降低其纯度。
同时,进入待测阀阀腔的氦气,由于低温的作用,O2、N2、CO2、Ar、水蒸汽和润滑油蒸汽等杂质将被冷凝或固化,与氦气分离,从而起到纯化氦气的作用。对于微小固体杂质,必要时可采用活性炭吸附的方式去除,提高氦气纯度。
阀门低温试验要求对待测阀在冷媒中冷却一定的时间,足以将大部分杂质气体冷凝或固化,使氦气的纯度得到提高。因此,低温试验后氦气纯度并不会明显降低,满足回收和再次利用的条件。
氦气回收加热系统:
低温试验结束后,低温氦气经过回收加热系统(图2),由压差或者增压泵的作用进入氦气瓶,完成氦气的回收过程。未经加热回温的低温氦气进入高压管路系统,将对橡胶管路、增压泵以及高压气瓶等设备造成损坏,存在严重的安全风险。因此,低温氦气在回收之前必须加热至高压管路和设备可承受的温度范围。可采用空气自然对流换热与电加热结合的方式,通过智能控制系统实现对加热温度的自动化控制。
氦气回收率:氦气的回收率与多种因素有关。
(1)待测阀或高压管路密封不良,氦气向大气泄漏。
(2)增压泵增压比偏大,最小吸气压力偏高,过多残余氦气被泄放。
采用氦质谱检漏仪对待测阀进行微泄漏检测,排除阀门法兰、填料和管路接头处的漏点,选用合适增压比和吸气压力的增压泵,将有效提高氦气回收率,降低试验成本。


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