一种废气废液无害化处理的集装式设备的制作方法

本发明涉及一种液体推进剂废气废液处理领域，特别是一种废气废液无害化处理的集装式设备。

背景技术：

n2o4/肼类(如无水肼、甲基肼、偏二甲肼、单推-3)通常作为氧化剂/燃料组合用于液体火箭发动机推进剂，由于四氧化二氮与肼类均为具有腐蚀性的高毒或剧毒物质，且多具有致癌作用。在科研生产试验过程，如地面试车、靶场发射推进剂转加注与泄出，会不可避免的产生n2o4或肼类废气废液，若未得到及时、彻底的处理，将会对环境和人员带来严重危害。

国内外目前针对n2o4与肼类推进剂废气废液处理的方法主要有物理吸收法、化学中和法、燃烧法、生物处理法等。物理吸收法(如水吸收法)虽简单易行，但吸收后的废水需进行二次处理，处理周期长，适合用于小剂量、低浓度废气废液处理；化学中和法通常将废气废液回收至大型贮存容器，降低浓度后通入洗涤塔，向洗涤塔中循环喷淋中和液，以此实现对有毒物质的无毒化处理，需配套大型固定地面设施，限制了该方法的使用范围；燃烧法可实现对n2o4与肼类废气废液的快速、高效处理，且便于实现集成化与小型化，但直接燃烧后的产物会含有nox、肼类不完全燃烧产物等有害物质。

目前可见的废气和废液处理装置，通常只具备单独处理肼或n2o4的功能，提高了成本、设备的利用率与灵活性都很低，

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种废气废液无害化处理的集装式设备，降低排放燃气温度、对燃气中有害成分进一步吸收处理，实现对有害物质的无害化处理，避免环境污染。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种废气废液无害化处理的集装式设备，包括燃烧器、燃气后处理装置、离心风机、燃油供给系统、n2o4废气废液管线、肼类废气废液管线、测控柜、上位机和中和液供应管线；其中，燃烧器为水平放置的中空圆柱形结构；燃气后处理装置同轴固定安装在燃烧器的轴向一端；测控柜和离心风机均与燃烧器的轴向另一端连接；n2o4废气废液管线和肼类废气废液管线均与燃烧器中部连接；上位机通过网线与测控柜连接；燃油供给系统与燃烧器连通；中和液供应管线与燃气后处理装置连通。

在上述的一种废气废液无害化处理的集装式设备，所述的燃烧器包括头部和身部；头部和身部同轴固定连接；燃气后处理装置同轴固定安装在身部的一端；测控柜和离心风机与头部连接。

在上述的一种废气废液无害化处理的集装式设备，所述身部为双层套管结构，身部包括内管和外管；外管为身部外部主框架，内管同轴固定安装在外管的内部。

在上述的一种废气废液无害化处理的集装式设备，所述的头部包括空气入口、一次燃油入口、头腔压力测点、一次空气喷孔、二次空气分配孔和一次燃油喷嘴；其中，空气入口垂直设置在头部的底端；一次燃油入口设置在头部轴向端处的轴心位置；头腔压力测点垂直设置在头部的顶端；一次空气喷孔设置在头部靠近身部轴向一端的轴心位置；二次空气分配孔设置在头部与身部的连接处；一次燃油喷嘴设置在一次燃油入口和一次空气喷孔之间。

在上述的一种废气废液无害化处理的集装式设备，所述身部包括点火器、二次燃油入口、n2o4废气入口、n2o4废液入口、肼类废液入口、肼类废气入口、燃气出口、第一测温点、第二测温点、室压测点、二次燃油喷嘴、n2o4废气喷嘴、n2o4废液喷嘴、肼类废液喷嘴、肼类废气喷嘴和二次空气喷孔；其中，点火器、n2o4废气入口、n2o4废液入口、室压测点、肼类废液入口和肼类废气入口依次设置在外管顶端侧壁处；二次燃油入口设置在n2o4废液入口的侧壁上；第一测温点、第二测温点分别设置在外管底端侧壁处；燃气出口设置在身部轴向远离头部一端的轴心处；二次燃油喷嘴设置在内管侧壁处，且二次燃油喷嘴与二次燃油入口连通；n2o4废气喷嘴设置在内管侧壁处，且n2o4废气喷嘴与n2o4废气入口连通；n2o4废液喷嘴设置在内管侧壁处，且n2o4废液喷嘴与n2o4废液入口连通；肼类废液喷嘴设置在内管侧壁处，且肼类废液喷嘴与肼类废液入口连通；肼类废气喷嘴设置在内管侧壁处，且肼类废气喷嘴与肼类废气入口连通；二次空气喷孔设置在身部的底端；且二次空气喷孔位于内管与外管之间。

在上述的一种废气废液无害化处理的集装式设备，所述燃油供给系统包括一次燃油出口、二次燃油出口、油箱、燃油过滤器、油泵、一次燃油电磁阀、二次燃油电磁阀和回油电磁阀；其中，油箱为中空箱体结构；油箱的顶部设置有上管路，油箱的底部设置有下管路；回油电磁阀设置在上管路上；燃油过滤器、油泵设置在下管路上；上管路和下管路汇合后分出两个支路，分别为上支路和下支路；一次燃油电磁阀固定安装在上支路上，且一次燃油出口设置在上支路的输出端；二次燃油电磁阀固定安装在下支路上，且二次燃油出口设置在下支路的输出端。

在上述的一种废气废液无害化处理的集装式设备，所述n2o4废气废液管线包括n2o4废气废液入口、n2o4废气出口、n2o4废液出口、n2o4气液隔离器、n2o4废气电磁阀、n2o4废液电磁阀和n2o4过滤器；其中，n2o4气液隔离器为中空箱体结构；n2o4废气废液入口设置在n2o4气液隔离器的顶端；n2o4废气出口设置在n2o4气液隔离器的顶端；且n2o4废气出口依次与n2o4废气电磁阀、n2o4过滤器、n2o4气液隔离器连接；n2o4废液出口设置在n2o4气液隔离器的底端；且n2o4废液出口依次与n2o4废液电磁阀和n2o4过滤器、n2o4气液隔离器连接。

在上述的一种废气废液无害化处理的集装式设备，所述肼类废气废液管线包括肼类废气废液入口、肼类废气出口、肼类废液出口、肼类气液隔离器、肼类废气电磁阀、肼类废液电磁阀和肼类过滤器；其中，肼类气液隔离器为中空箱体结构；肼类废气废液入口设置在肼类气液隔离器的顶端；肼类废气出口设置在肼类气液隔离器的顶端；肼类废气出口依次与肼类废气电磁阀、肼类过滤器、肼类气液隔离器连接；肼类废液出口设置在肼类气液隔离器的底端；且肼类废液出口依次与肼类废液电磁阀、肼类过滤器、肼类气液隔离器连接。

在上述的一种废气废液无害化处理的集装式设备，所述离心风机通过波纹管与空气入口对接；一次燃油出口与一次燃油入口对接；二次燃油出口与二次燃油入口对接；n2o4废气出口与n2o4废气入口对接；n2o4废液出口与n2o4废液入口对接；肼类废气出口与肼类废气入口对接；肼类废液出口与肼类废液入口对接；n2o4废气废液入口接入外部n2o4废气废液；肼类废气废液入口接入外部肼类废气废液。

在上述的一种废气废液无害化处理的集装式设备，所述离心风机为高压风机，输出压力为10～40kpa；所述中和供应管线为燃气后处理装置提供浓度为30～32.5％的尿素水溶液或浓度为5～6％的次氯酸钠水溶液。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明综合燃烧法与化学中和法优点，先使四氧化二氮/肼类在富燃/富氧的热燃气中的发生剧烈反应，生成无毒、无污染的co2、h2o、n2等稳定无毒的物质，然后继续向反应后的热燃气喷淋中和溶液，实现对未完全燃烧产物的彻底吸收中和反应，达到对有害物质的快速、高效、彻底处理的目的；

(2)本发明实现了一套设备具备处理n2o4和肼类的废气或废液的功能，设备采用撬装结构实现高度集成化，具备机动性与灵活性，提高了设备利用率，降低了处理成本；

(3)本发明实现尾气中n2o4含量＜200ppm，肼类物质含量＜0.2ppm的效果；

(4)本发明具备自动控制与手动控制功能，测控柜通过压力、温度、浓度测点对系统进行动态关联控制，安全可靠。

附图说明

图1为本发明废气废液无害化处理的集装式设备示意图；

图2为本发明燃烧器结构示意图；

图3为本发明燃油供给系统示意图；

图4为本发明n2o4废气废液管线示意图；

图5为本发明肼类废气废液管线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示为废气废液无害化处理的集装式设备示意图，由图可知，一种废气废液无害化处理的集装式设备，包括燃烧器1、燃气后处理装置2、离心风机3、燃油供给系统4、n2o4废气废液管线5、肼类废气废液管线6、测控柜7、上位机8和中和液供应管线9；其中，燃烧器1为水平放置的中空圆柱形结构；燃气后处理装置2同轴固定安装在燃烧器1的轴向一端；测控柜7和离心风机3均与燃烧器1的轴向另一端连接；n2o4废气废液管线5和肼类废气废液管线6均与燃烧器1中部连接；上位机8通过网线与测控柜7连接；燃油供给系统4与燃烧器1连通；中和液供应管线9与燃气后处理装置2连通。离心风机3为高压风机，输出压力为10～40kpa；所述中和供应管线9为燃气后处理装置2提供浓度为30～32.5％的尿素水溶液或浓度为5～6％的次氯酸钠水溶液。

如图2所示为燃烧器结构示意图，由图可知，燃烧器1包括头部11和身部12；头部11和身部12同轴固定连接；燃气后处理装置2同轴固定安装在身部12的一端；测控柜7和离心风机3与头部11连接。其中，身部12为双层套管结构，身部12包括内管13和外管14；外管14为身部12外部主框架，内管13同轴固定安装在外管14的内部。头部11包括空气入口111、一次燃油入口112、头腔压力测点113、一次空气喷孔114、二次空气分配孔115和一次燃油喷嘴131；其中，空气入口111垂直设置在头部11的底端；一次燃油入口112设置在头部11轴向端处的轴心位置；头腔压力测点113垂直设置在头部11的顶端；一次空气喷孔114设置在头部11靠近身部12轴向一端的轴心位置；二次空气分配孔115设置在头部11与身部12的连接处；一次燃油喷嘴131设置在一次燃油入口112和一次空气喷孔114之间。该特征的优点在于燃烧器1以富燃工况启动，容易实现点火，且富燃燃气可直接用于处理n2o4废气废液；二次燃油喷嘴132位于n2o4废液喷嘴134之前、n2o4废气喷嘴133之后，用于n2o4废气废液浓度较高时，调节燃气混合比，使得处理后燃气仍保持富燃状态，确保n2o4物质得到充分处理；肼类喷嘴位于二次空气之前，可使得肼类物质与二次空气掺混前得到充分的雾化蒸发及热分解，提高处理效率；二次空气喷孔137位于最末端，作用是为处理肼类物质提供氧化剂，同时将处理n2o4后的富燃热燃气转化为富氧燃气，消除前段产生的不完全燃烧产物。

身部12包括点火器121、二次燃油入口122、n2o4废气入口123、n2o4废液入口124、肼类废液入口125、肼类废气入口126、燃气出口127、第一测温点128、第二测温点129、室压测点130、二次燃油喷嘴132、n2o4废气喷嘴133、n2o4废液喷嘴134、肼类废液喷嘴135、肼类废气喷嘴136和二次空气喷孔137；其中，点火器121、n2o4废气入口123、n2o4废液入口124、室压测点130、肼类废液入口125和肼类废气入口126依次设置在外管14顶端侧壁处；二次燃油入口122设置在n2o4废液入口124的侧壁上；第一测温点128、第二测温点129分别设置在外管14底端侧壁处；燃气出口127设置在身部12轴向远离头部11一端的轴心处；二次燃油喷嘴132设置在内管13侧壁处，且二次燃油喷嘴132与二次燃油入口122连通；n2o4废气喷嘴133设置在内管13侧壁处，且n2o4废气喷嘴133与n2o4废气入口123连通；n2o4废液喷嘴134设置在内管13侧壁处，且n2o4废液喷嘴134与n2o4废液入口124连通；肼类废液喷嘴135设置在内管13侧壁处，且肼类废液喷嘴135与肼类废液入口125连通；肼类废气喷嘴136设置在内管13侧壁处，且肼类废气喷嘴136与肼类废气入口126连通；二次空气喷孔137设置在身部12的底端；且二次空气喷孔137位于内管13与外管14之间。

如图3所示为燃油供给系统示意图，由图可知，燃油供给系统4包括一次燃油出口41、二次燃油出口42、油箱43、燃油过滤器44、油泵45、一次燃油电磁阀46、二次燃油电磁阀47和回油电磁阀48；其中，油箱43为中空箱体结构；油箱43的顶部设置有上管路，油箱43的底部设置有下管路；回油电磁阀48设置在上管路上；燃油过滤器44、油泵45设置在下管路上；上管路和下管路汇合后分出两个支路，分别为上支路和下支路；一次燃油电磁阀46固定安装在上支路上，且一次燃油出口41设置在上支路的输出端；二次燃油电磁阀47固定安装在下支路上，且二次燃油出口42设置在下支路的输出端。油泵采用直流齿轮泵，具有压力平稳，流量控制精确的优点，燃油采用能量密度高、性能稳定的煤油介质。

如图4所示为n2o4废气废液管线示意图，由图可知，n2o4废气废液管线5包括n2o4废气废液入口51、n2o4废气出口52、n2o4废液出口53、n2o4气液隔离器54、n2o4废气电磁阀55、n2o4废液电磁阀56和n2o4过滤器57；其中，n2o4气液隔离器54为中空箱体结构；n2o4废气废液入口51设置在n2o4气液隔离器54的顶端；n2o4废气出口52设置在n2o4气液隔离器54的顶端；且n2o4废气出口52依次与n2o4废气电磁阀55、n2o4过滤器57、n2o4气液隔离器54连接；n2o4废液出口53设置在n2o4气液隔离器54的底端；且n2o4废液出口53依次与n2o4废液电磁阀56和n2o4过滤器57、n2o4气液隔离器54连接。

如图5所示为肼类废气废液管线示意图，由图可知，肼类废气废液管线6包括肼类废气废液入口61、肼类废气出口62、肼类废液出口63、肼类气液隔离器64、肼类废气电磁阀65、肼类废液电磁阀66和肼类过滤器67；其中，肼类气液隔离器64为中空箱体结构；肼类废气废液入口61设置在肼类气液隔离器64的顶端；肼类废气出口62设置在肼类气液隔离器64的顶端；肼类废气出口62依次与肼类废气电磁阀65、肼类过滤器67、肼类气液隔离器64连接；肼类废液出口63设置在肼类气液隔离器64的底端；且肼类废液出口63依次与肼类废液电磁阀66、肼类过滤器67、肼类气液隔离器64连接。

其中，离心风机3通过波纹管与空气入口111对接；一次燃油出口41与一次燃油入口112对接；二次燃油出口42与二次燃油入口122对接；n2o4废气出口52与n2o4废气入口123对接；n2o4废液出口53与n2o4废液入口124对接；肼类废气出口62与肼类废气入口125对接；肼类废液出口63与肼类废液入口126对接；n2o4废气废液入口51接入外部n2o4废气废液；肼类废气废液入口61接入外部肼类废气废液。

设备与介质接触的材料均选用316l不锈钢材料，密封材料选用聚四氟乙烯，确保设备材质不与介质发生反应。

本发明的肼类及n2o4废气废液处理设备可实现尾气中n2o4含量＜200ppm，肼类物质含量＜0.2ppm的效果。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。