一種推進劑中和噴淋及廢氣吸收集成系統的製作方法

2023-05-09 03:16:31 2

本發明涉及一種中和噴淋和廢氣回收領域，尤其是一種推進劑中和噴淋及廢氣吸收集成系統。

背景技術：

我國常用的液體推進劑有肼類燃料和四氧化二氮，肼類燃料屬於易燃、易爆、有毒有害物質，四氧化二氮是強氧化劑，屬於高毒物品。推進劑在貯存過程中可能會發生意外洩漏情況，在推進劑加注轉注過程中也會產生大量的有毒廢氣，通常會針對推進劑貯存和使用這兩種工況分別設計安全防護裝置。

推進劑在貯存過程中有可能會發生洩漏，對於貯存中洩漏推進劑的吸收處理採用吸收液供液管路加高速水霧噴頭的形式，由吸收液供應裝置將貯箱中的吸收液泵入輸送管路，經過高速水霧噴頭噴出，利用噴淋的方式吸收洩漏的推進劑。推進劑在從存放罐中取出使用時會產生大量的廢氣，可以採用將廢氣送入吸收塔進行的方式進行回收。

國內外對於推進劑的貯存和使用過程中的安全防護，基本都是分別設計中和噴淋系統和廢氣吸收系統，分別用於處理推進劑在貯存和使用的工況下的安全防護需求，這無疑將造成設備資源的浪費和系統協調工作能力差。如果將推進劑的貯存和使用的安全防護系統進行分別設計，設備會佔用較大的空間，作業場所內的可活動空間將更為狹小，不利於推進劑安全使用和環保工作的開展。並且如果分別設計兩套系統，也無法降低設備成本。

技術實現要素：

本發明要為解決上述技術問題的基本構思是：推進劑貯存和使用的安全防護過程中，針對同一種推進劑的吸收處理需要同一種吸收液，並且洗消噴淋所用的吸收液處於長期備用狀態，所以在平時可以將此備用狀態的吸收液用於推進劑使用過程中的廢氣處理。推進劑貯存時，關閉廢氣吸收系統，啟動濃度檢測，噴淋系統處於待命狀態，應對推進劑意外洩漏的情況。在從貯罐中取用推進劑的過程中，對推進劑貯罐內進行增壓，推進劑取用完畢需要撤收時，推進劑貯罐處於卸壓狀態，不會出現推進劑的意外洩漏情況，如果有微量推進劑的意外滴灑，也不需要啟動大面積的噴淋動作。可見噴淋系統和廢氣吸收系統不會同時使用。所以，集成系統可以使用同一個吸收液供應系統，在統一的控制系統操控下完成吸收液供應的自動轉換。

具體的方案是：

一種推進劑中和噴淋及廢氣吸收集成系統，包括吸收塔，噴淋管和吸收液貯箱，所述吸收塔進液口與所述吸收液貯箱出液口通過送液管連接，所述送液管上設有一水泵，水泵與吸收塔進液口之間設置有閥門，其特徵在於，所述送液管位於閥門與水泵之間的部分連接有一送液支管，所述送液支管出口與噴淋管入口連接，所述送液支管上設置有一壓力閥。

所述吸收塔出液口與所述吸收液貯箱進液口通過回液管連接。

所述閥門為手自一體電動蝶閥，還包括設置在所述噴淋管下方地面附近的濃度傳感器，以及與所述手自一體電動蝶閥、濃度傳感器和水泵電連接的控制系統。

所述濃度傳感器附近還設置有與控制系統電連接的溫度傳感器和溼度傳感器。

還包括設置在噴淋管附近的排風扇和設置在噴淋管上方的攝像頭，所述排風扇和攝像頭與控制系統電連接。

所述控制系統包括遠程監控計算機和與遠程監控計算機網絡連接的控制器。

所述吸收塔頂部設置有液體分布器，液體分布器與吸收塔進液口相連，所述液體分布器包括總管和支管，總管水平且過吸收塔的圓心設置，總管的一端與進液口相連，另一端與吸收塔內側壁相連接，總管上在水平面內與總管垂直的均布有多根支管，支管與總管相連通，每根支管上均布設有出液孔。

所述每根支管端部與吸收塔內壁之間的距離相等，為吸收塔內徑的1/5-1/4。

所述吸收塔內壁中部設有再分布器，所述再分布器呈環形，再分布器的外圓與吸收塔內側壁相連接，再分布器的內圓向吸收塔側壁下方傾斜，再分布器內圓與外圓之間的距離等於分布支管兩端與吸收塔內側壁之間的距離。

所述再分布器向吸收塔側壁傾斜的角度為30-60°，所述再分布器的內圓上間隔均布設有多個弧形缺口，所述弧形缺口的半徑為再分布器內圓半徑的1/4-1/2。

採用上述技術方案後，本發明結合推進劑貯存和使用過程中對安全防護的不同要求，將安全防護系統進行了系統化集成設計。集成系統佔用空間更小，提高了設備的使用率，降低了設備的使用成本。為了達到此設計目的，經過實驗驗證，集成系統完全滿足安全防護需求。

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的描述。

附圖說明

圖1是本發明一種推進劑中和噴淋及廢氣吸收集成系統的示意圖

圖2是本發明中控制系統的示意圖

圖3是本發明吸收塔的示意圖

圖4是本發明再分布器的俯視圖

圖5是本發明再分布器的主視圖

圖6是本發明液體分布器的俯視圖

吸收塔1，噴淋管2，吸收液貯箱3，送液管4，送液支管5，水泵6，閥門7，壓力閥8，回液管9，控制系統10，濃度傳感器11，溫度傳感器12，溼度傳感器13，排風扇14，攝像頭15，排液孔11，再分布器12，外圓121，內圓122，缺口123，液體分布器13，進液總管131，分布支管132，出液孔133，進液口14。

具體實施方式

如圖1所示,本法明一種推進劑中和噴淋及廢氣吸收集成系統，包括吸收塔1，噴淋管2和吸收液貯箱3，所述吸收塔1進液口與所述吸收液貯箱3出液口通過送液管4連接，所述送液管4上設有一水泵6，水泵6與吸收塔1進液口之間設置有閥門7，其特徵在於，所述送液管4位於閥門7與水泵6之間的部分連接有一送液支管5，所述送液支管5出口與噴淋管2入口連接，所述送液支管上設置有一壓力閥8。

這樣設置是考慮到噴淋管2和吸收塔1的用途不同，噴淋管2是在推進劑貯藏過程發生洩漏時啟用的，吸收塔是在推進器取用過程中對產生的廢氣回收時啟用的，二者不會同時啟用。並且二者皆是對同一種推進劑的吸收，所以使用的吸收液是相同的。基於這兩點，考慮到可以將噴淋管和吸收塔集成設置，共用一個送液管4，只設置一個吸收液貯箱3，一個水泵，節省了分別設置送液系統的成本。在送液支管5上設置壓力閥是為了實現僅使用一個閥門就可以對兩個系統送液的切換，大大簡化了控制流程。在使用中，當工作人員在對推進器進行取用作業時，為避免吸收液噴淋影響人員工作，應自動關閉噴淋系統，避免二者同時啟動的情況發生。本發明的設置剛好可以滿足這種要求，當關閉閥門7，送液管內的吸收液在水泵的壓力下就會頂開壓力閥8，吸收液通過送液支管5進入噴淋管2，實現對噴淋系統的單獨送液。開啟閥門7時，送液管4在通向吸收塔的方向上暢通無阻，管內的壓力不會積聚，不足以將壓力閥8頂開，因此可以確保吸收液直接被輸送到吸收塔，實現對吸收塔的單獨送液。

進一步的，所述吸收塔1出液口與所述吸收液貯箱4進液口通過回液管9連接。因為吸收塔僅對取用時產生的廢氣進行回收，而推進劑在取用過程中卸壓時產生的廢氣量很小，經吸收塔吸收以後的吸收液仍可再次使用，因此本發明設置一根回液管9用以連接所述吸收塔出液口14與所述吸收液貯箱3進液口。股本發明採用所述吸收塔出液口與所述吸收液貯箱進液口通過回液管連接的技術方案。

進一步的，所述閥門7為手自一體電動蝶閥，還包括設置在所述噴淋管2下方地面附近的濃度傳感器11，以及與所述手自一體電動蝶閥、濃度傳感器和水泵電連接的控制系統。這樣設置是由於噴淋系統要在發生洩漏時第一時間啟動，因此需要設置監測系統，具體為一個濃度傳感器11用以監測濃度，由於推進劑的密度較大所以會下沉在貼近地面的位置，所以把濃度傳感器設置在貼近地面的位置。這樣監測效果更好，除此之外需要一控制系統10，用以對所述濃度傳感器的信號做出反應，具體的是所述控制系統10與濃度傳感器電連接，當控制系統10接收到傳感器的濃度信號大於某額定閾值，則啟動噴淋動作，所述控制系統10控制水泵6啟動，閥門7關閉。由於要控制閥門關閉，因此需要將閥門7設置為電動蝶閥，同時為了確保萬無一失還要保留手動功能，故設置的閥門選用手自一體電動蝶閥。因為還要控制水泵啟動，所以所述控制系統還要與水泵點連接。故採用所述閥門為手自一體電動蝶閥8，還包括設置在所述噴淋管2下方地面附近的濃度傳感器11，以及與所述手自一體電動蝶閥、濃度傳感器11和水泵6電連接的控制系統的技術方案。

進一步的，所述濃度傳感器附近還設置有與控制系統電連接的溫度傳感器12和溼度傳感器13。還包括設置在噴淋管附近的排風扇14和設置在噴淋管上方的攝像頭15，所述排風扇14和攝像頭15與控制系統10電連接。

這樣設置的目的是考慮到溫度過高會對推進劑的貯藏造成安全隱患，因此要對溫度的升高作為一個安防指標。同時當濃度傳感器11失靈時，溫度的升高也能起到一定預警作用。過高的溼度也對推進劑的貯罐有不利影響，例如會增加設備的生鏽腐蝕。所以需要設置排風扇14來降溫排溼。設置溫度傳感器12和溼度傳感器13，當控制系統得到的溫度信號或溼度信號超過一定閾值，則啟動設置的排風扇14，起到降溫降溼的作用。同時還設置有攝像頭15，目的是為可以遠程的的監控現場的安全。故本發明採用所述濃度傳感器附近還設置有與控制系統電連接的溫度傳感器和溼度傳感器13。還包括設置在噴淋管附近的排風扇和設置在噴淋管2上方的攝像頭15，所述排風扇14和攝像頭15與控制系統10電連接的技術方案。

進一步的，如圖2所示，所述控制系統10包括遠程監控計算機和與遠程監控計算機網絡連接的控制器。為了顯現遠程監控必須要通過計算機和網絡來實現，計算機上安裝有相應的控制軟體，現場的控制器上也有相應的控制軟體，遠程計算機通過網絡可以對現場的控制器進行編程和設定閾值等操作，也可以監控攝像頭獲得的圖像畫面。當發生洩漏時液除了現場的控制器做出反應外，也可以遠程的對計算機進行報警。考慮到工業生產的安全性要求，優選使用工業乙太網絡進行網絡連接。故本發明採用所述控制系統10包括遠程監控計算機和與遠程監控計算機網絡連接的控制器的技術方案。

以上是對噴淋系統的優化設置，這樣的設置可以確保噴淋系統在發生洩漏時的及時啟動，確保推進劑貯存的安全。同樣的也要對吸收塔部分進行優化設置，以確保對廢氣的吸收效果，下邊對吸收塔進行優化設置。

進一步的，如圖3所示，在所述吸收塔頂部設置有液體分布器13，液體分布器與吸收塔進液口相連，所述液體分布器包括總管和支管，總管水平且過吸收塔的圓心設置，總管的一端與進液口相連，另一端與吸收塔內側壁相連接，總管上在水平面內與總管垂直的均布有多根支管，支管與總管相連通，每根支管上均布設有出液孔。

吸收塔1頂部設置有液體分布器13，如圖6所示，液體分布器13與進液口14相連，液體分布器13包括進液總管131和分布支管132，進液總管131垂直於吸收塔1並過吸收塔1的圓心設置，進液總管131的一端與進液口14相連，進液總管131的另一端與吸收塔1內側壁相連接，進液總管131上垂直且間隔均布設有多根分布支管132，分布支管132垂直於吸收塔1設置，分布支管132與進液總管131相連通，每根分布支管132上均布設有出液孔133。進液總管131的一端可以通過法蘭連接與進液口相連，在與進液總管131另一端相連接的吸收塔1內側壁上設有支架，支架所在平面垂直於吸收塔1設置，支架的一個側邊焊接在吸收塔1的內側壁上，支架上設有兩個固定孔，u型螺栓的兩個壁穿過固定孔設置，進液總管131的另一端固定在u型螺栓與支架之間的空間中。進一步的，分布支管132兩端與吸收塔1內側壁之間的距離相等。優選的，分布支管132兩端與吸收塔1內側壁之間的距離為吸收塔1直徑的1/5-1/4。這樣既能夠防止壁流現象又能夠儘可能的提高吸收塔1內吸收液的噴淋分布效果。

本發明液體分布器13能夠把吸收液均勻的分布在吸收塔1內填料層的頂部，通過分布支管132使吸收液在同一高度上進行均勻的初始分布，並且平衡了吸收液的噴出壓力，使吸收液在不同位置的流速相同，提高了吸收塔內填料的傳質效率。

在吸收塔1內側壁上設有再分布器12，再分布器12呈環形，再分布器12的外圓121與吸收塔1內側壁相連接，再分布器12的內圓122向吸收塔1側壁下方傾斜，再分布器12內圓122與外圓121之間的距離等於分布支管132兩端與噴淋塔1內側壁之間的距離。沿噴淋塔1內側壁流下的吸收液經再分布器12阻攔後向噴淋塔1中心聚集並重新分布。同時，向上流動的廢氣經再分布器12阻擋後也向噴淋塔1中心聚集。吸收液與廢氣充分接觸，提高噴淋塔1的吸收效率。進一步的，再分布器12向噴淋塔1側壁傾斜的角度為30-60°。再分布器12的內圓121上間隔均布設有多個弧形缺口123，弧形缺口123的半徑為再分布器內圓半徑的1/4-1/2。再分布器12一般設置在吸收塔1的中部。

由於再分布器12內圓12向吸收塔1側壁下方傾斜，弧形缺口123能夠使再分布器12的邊緣與吸收塔1內壁之間的距離不等，沿吸收塔1內壁流下的吸收液經過再分布器12阻擋後，沿再分布器12的邊緣落下，吸收液經過再分布器12時分布更加均勻。

本工作過程：吸收液貯箱3中的吸收液經過送液管4從吸收塔1頂端的進液口14流入液體分布器13的進液總管131中，經分布支管132分布後從出液孔133排出。吸收液經過吸收塔1內的填料在填料表面與廢氣反應後在吸收塔1的中部經再分布器12分布後，繼續向吸收塔1底部流動，最終由吸收塔出液口41流出，經回液管9流入吸收液貯箱3中。

上述實施例中的實施方案可以進一步組合或者替換，在不脫離本發明設計思想的前提下，本領域中專業技術人員對本發明的技術方案作出的各種變化和改進，均屬於本發明的保護範圍。