专利名称：涡喷引射焚烧装置及焚烧方法
技术领域：
本发明属于推进系统地面服务系统领域，涉及一种常规推进剂废气废液处理装置，具体是一种涡喷引射焚烧装置，可以对工作后推进系统内腔残留推进剂进行抽吸和焚烧处理，也可用于推进系统地面加注、吹除过程中产生的推进剂废气废液的无毒化处理。
背景技术：
目前推进系统多数使用常规推进剂，主要有胼类燃料和硝基类氧化剂。推进系统地面加注推进剂和清洗维护时，会产生有毒废液废气，污染环境以及产品。某推进系统采用常规推进剂，经过试车或飞行后，需要对推进系统进行清洗处理，以实现部分重复使用。但接触过常规推进剂的产品，在放置过程中，残留推进剂会不断挥发，形成有毒气体，或者长期放置后发生化学反应，对产品活动部件、密封部件造成损坏。以四氧化二氮为例，这是一种剧毒、强腐蚀、易挥发的介质，接触过此类推进剂的产品必须及时处理，否则会对产品造成严重腐蚀，对接触人员也会造成伤害。残留推进剂的处理两步推进剂的清除和清除后的无毒化处理。推进剂的清除一般采用吹除方法，对于简单零件，吹除效果较好，但对于包含复杂管路以及有盲腔的推进系统，清楚不干净，影响推进系统重复使用，且有可能产生有毒气体，污染环境。而且这种清除方法，耗气量大，需要气瓶组、减压装置，设备规模庞大。推进剂无毒化常用处理方法有中和法和焚烧法。早期推进剂废气处理一般采用中和法，这种方法需要大量的中和液，需要较大中和罐或中和池，且两种推进剂处理设备无法通用。从地面维护情况看，中和法效率低，仍然有部分有毒气体排出。焚烧法是利用偏二甲胼氧化反应、四氧化二氮加热分解的特性，使推进剂反应生成无毒产物。我国某火箭发射基地已采用焚烧法处理残留推进剂废气废液。俄罗斯大量的战略导弹采用常规推进剂四氧化二氮和偏二甲胼，其推进剂的废气处理采用了焚烧方法。焚烧设备的主要组件是涡流燃烧室和鼓风机，处理的基本方法是，在较高的余气系数和高温下用空气中的氧气将推进剂蒸气氧化成无毒产物。综上所述，目前常规推进剂废气废液处理方法主要存在的问题是处理效果差，效率较低，设备庞大、系统复杂，没有同时集成推进剂清除和无毒化处理功能。
发明内容
为解决传统的吹除方法清除效果较差、中和处理方法效率低的不足，以及焚烧法使用设备种类多的技术问题，本发明提供一种涡喷引射焚烧装置及焚烧方法，具有设备规模小，处理效率高，可对推进系统残留的有毒推进剂进行清除和无毒化处理。本发明的技术解决方案涡喷引射焚烧装置，其特殊之处在于包括涡喷发动机1、用于抽吸被污染气体的抽吸组件、供油装置6以及控制装置7，所述供油装置6向涡喷发动机1供油，所述控制装置7控制涡喷发动机1工作，所述抽吸组件与涡轮发动机连通。
上述抽吸组件包括引射焚烧筒2以及抽吸管路5，所述引射焚烧筒2的入口与涡喷发动机的出口连接，所述抽吸管路与引射焚烧筒2的入口端连通，所述涡喷发动机1的入口端与被污染气源连通，所述引射焚烧筒2的出口排空。上述引射焚烧筒2的出口设置有消音栅3。上述引射焚烧筒2从入口端至出口端为筒径逐渐增大。上抽吸组件为设置在涡喷发动机1的入口端的带有滤网的前罩4，所述前罩4与被污染气源连通。涡喷引射焚烧装置的焚烧方法，其特殊之处在于包括以下步骤1通过涡喷发动机产生高温燃气，作为引射气源；2利用引射气源产生负压，将被污染气体吸入焚烧装置；3利用高温燃气提供的燃烧条件焚烧吸入的被污染气体，并将产物排出。上述步骤2具体为所述抽吸组件包括引射焚烧筒2以及抽吸管路5，所述引射焚烧筒2的入口与涡喷发动机的出口连接，所述抽吸管路与引射焚烧筒2的入口端连通，所述涡喷发动机1的入口端与被污染气源连通，所述引射焚烧筒2的出口排空，利用引射气源在引射焚烧筒2内形成真空，被污染气体经过涡喷发动机吸入引射焚烧筒2内，同时步骤1产生的高温燃气流入引射焚烧筒2内，对应步骤3具体为在引射焚烧筒2内，被污染气体被高温燃气焚烧，并将产物通过引射焚烧筒2的出口排空。上步骤2具体为所述抽吸组件为设置在涡喷发动机1的入口端的带有滤网的前罩4，所述前罩4与被污染气源连通；利用涡喷发动机入口产生吸力，被污染气体通过带滤网的前罩吸入涡喷发动机；对应步骤3为在涡喷发动机的涡喷燃烧室中燃烧被污染气体，形成无毒产物排
出ο上述述引射焚烧筒2的出口设置有消音栅3。上述引射焚烧筒2从入口端至出口端为筒径逐渐增大。本发明所具有的优点1、功能集成化。集成了清除和无毒化处理的功能，可以对有毒推进剂废气废液进行引射抽吸和焚烧处理。2、处理效果好。采用引射抽吸结合吹除方法，可以有效清除复杂内腔的残留推进剂，比单纯吹除效果大大提高。3、设备规模小。以微型涡喷作为引射气源，只需要提供燃油，设备规模远远小于以燃气发生器或高压气瓶组作为引射气源的装置。4、使用安全。涡喷引射方法没有高压容器，焚烧方法无需中和罐或中和池，降低了使用安全风险。5、本发明在引射焚烧筒出口处内置了消声装置，使混合气速度降低，从而减小噪音，内置法也使设备更加紧促。
图1为本发明的一种实施例结构示意图；图2为本发明另一种实施例结构示意图；图3为本发明的工作原理示意图。其中附图标记为1-涡喷发动机，2-引射焚烧筒，3-消音栅，4-前罩，5-抽吸管路，6-供油装置，7-控制装置。
具体实施例方式如图1所示，本发明由涡喷发动机1、引射焚烧筒2、消音栅3、抽吸管路5，以及供油装置6和控制装置7组成，供油装置6向涡喷发动机1供油，控制装置7控制涡喷发动机1工作，引射焚烧筒2的入口与涡喷发动机的出口连接，抽吸管路与引射焚烧筒2的入口端连通，涡喷发动机1的入口端与被污染气源连通，引射焚烧筒2的出口排空，利用抽吸管路5抽吸在引射焚烧筒2形成真空，被污染气体经过涡喷发动机1吸入引射焚烧筒2内，涡喷发动机1产生的高温燃气流入引射焚烧筒2内，在引射焚烧筒2内，被污染气体被高温燃气焚烧，并将产物通过引射焚烧筒2的出口排空。在引射焚烧筒出口处内置了消声装置，使混合气速度降低，从而减小噪音，内置法也使设备更加紧促。该装置的主要功能包括废气废液的抽吸和无毒化焚烧。如图3，工作时，首先将抽吸管路与引射焚烧筒连接。控制装置7启动后，涡喷发动机的高速燃气通过一定流道产生引射作用，在涡喷发动机出口附近形成一定的真空度，从而对与之相连的推进系统内腔产生抽吸作用。随着引射焚烧筒内腔形成一定真空度，推进系统内部残留推进剂加速蒸发，蒸发后的推进剂蒸气被吸入引射焚烧筒内。当推进系统内腔残留推进剂较多时，可同时对管路内腔进行辅助吹除，加快残留推进剂的清除。进入引射焚烧筒内的推进剂蒸气与高温燃气混合焚烧后形成无毒产物排出。无毒化焚烧利用四氧化二氮(氧化剂)高温分解形成无毒产物，偏二甲胼(燃料)在高温富氧燃气中燃烧形成无毒产物的原理，因此可以对两种推进剂进行无毒化处理。上述装置适用于液体推进系统的残留推进剂的处理.如图2所示，涡喷引射焚烧装置，包括涡喷发动机1、用于抽吸被污染气体的抽吸组件、供油装置6以及控制装置7，供油装置6向涡喷发动机1供油，控制装置7控制涡喷发动机1工作，抽吸组件与涡轮发动机连通。抽吸组件为设置在涡喷发动机1的入口端的带有滤网的前罩4，前罩4与被污染气源连通。涡喷发动机进气道产生一定吸力，被污染的大气通过带滤网的前罩吸入发动机，在涡喷燃烧室中燃烧后形成无毒产物排出。利用涡喷发动机入口产生的吸力，被污染气体通过带滤网的前罩吸入涡喷发动机；对在涡喷发动机的涡喷燃烧室中燃烧被污染气体，形成无毒产物排出。本装置用于维护场所中泄漏的推进剂蒸气进行无毒化处理。涡喷发动机作为引射气生成设备，只需要提供燃油，与常规的燃气发生器引射气源或高压气瓶冷气引射气源相比，可以极大的减小系统规模，同时便于设备移动使用。引射焚烧筒集引射抽真空和高温焚烧功能于一体。高温高速引射气源在引射焚烧筒前段产生低压真空环境，使系统中的残余推进剂量尽可能少，在引射焚烧筒后段混合气速度逐渐降低，使推进剂蒸汽完全焚烧，变成无毒气体。消声装置在降噪的同时对引射真空度的影响最小。
权利要求
1.涡喷引射焚烧装置，其特征在于包括涡喷发动机(1)、用于抽吸被污染气体的抽吸组件、供油装置(6)以及控制装置(7)，所述供油装置(6)向涡喷发动机⑴供油，所述控制装置(7)控制涡喷发动机(1)工作，所述抽吸组件与涡轮发动机连通。
2.根据权利要求1所述的涡喷引射焚烧装置，其特征在于所述抽吸组件包括引射焚烧筒O)以及抽吸管路(5)，所述引射焚烧筒O)的入口与涡喷发动机的出口连接，所述抽吸管路与引射焚烧筒⑵的入口端连通，所述涡喷发动机⑴的入口端与被污染气源连通，所述引射焚烧筒⑵的出口排空。
3.根据权利要求1或2所述的涡喷引射焚烧装置，其特征在于所述引射焚烧筒(2)的出口设置有消音栅(3)。
4.根据权利要求3所述的涡喷引射焚烧装置，其特征在于所述引射焚烧筒( 从入口端至出口端为筒径逐渐增大。
5.根据权利要求书1所述的涡喷引射焚烧装置，其特征在于所述抽吸组件为设置在涡喷发动机(1)的入口端的带有滤网的前罩G)，所述前罩(4)与被污染气源连通。
6.权利要求1所述的涡喷引射焚烧装置的焚烧方法，其特征在于包括以下步骤1通过涡喷发动机产生高温燃气，作为引射气源；2利用引射气源产生负压，将被污染气体吸入焚烧装置；3利用高温燃气提供的燃烧条件焚烧吸入的被污染气体，并将产物排出。
7.根据权利要求6所述的焚烧方法，其特征在于所述步骤2具体为所述抽吸组件包括引射焚烧筒O)以及抽吸管路(5)，所述引射焚烧筒O)的入口与涡喷发动机的出口连接，所述抽吸管路与引射焚烧筒⑵的入口端连通，所述涡喷发动机⑴的入口端与被污染气源连通，所述引射焚烧筒⑵的出口排空，利用引射气源在引射焚烧筒O)内形成真空，被污染气体经过涡喷发动机吸入引射焚烧筒O)内，同时步骤1产生的高温燃气流入引射焚烧筒O)内，对应步骤3具体为在引射焚烧筒O)内，被污染气体被高温燃气焚烧，并将产物通过引射焚烧筒O)的出口排空。
8.根据权利要求6所述的的焚烧方法，其特征在于所述步骤2具体为所述抽吸组件为设置在涡喷发动机(1)的入口端的带有滤网的前罩G)，所述前罩(4)与被污染气源连通；利用涡喷发动机入口产生吸力，被污染气体通过带滤网的前罩吸入涡喷发动机；对应步骤3为在涡喷发动机的涡喷燃烧室中燃烧被污染气体，形成无毒产物排出。
9.根据权利要求6或7所述的焚烧方法，其特征在于所述引射焚烧筒O)的出口设置有消音栅(3)。
10.根据权利要求9所述的焚烧方法，其特征在于所述引射焚烧筒(2)从入口端至出口端为筒径逐渐增大。
全文摘要
本发明涉及一种涡喷引射焚烧装置及焚烧方法，焚烧装置包括涡喷发动机、用于抽吸被污染气体的抽吸组件、供油装置以及控制装置，供油装置向涡喷发动机供油，控制装置控制涡喷发动机工作，抽吸组件与涡轮发动机连通；焚烧方法包括产生高温燃气、吸收被污染气体、焚烧被污染气体并将被污染气体排出。本发明解决了传统的吹除方法清除效果较差、中和处理方法效率低，以及焚烧法使用设备种类多的技术问题，设备规模小，处理效率高，可对推进系统残留的有毒推进剂进行清除和无毒化处理。
文档编号F02K7/00GK102563667SQ20111045689
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者张志涛, 张玫, 晋晓伟, 李平, 柳长安, 童飞 申请人:中国航天科技集团公司第六研究院第十一研究所