CN102658066A

CN102658066A - 催化分解低浓度过氧化氢反应器和燃烧室及其应用

Info

Publication number: CN102658066A
Application number: CN2012101249845A
Authority: CN
Inventors: 葛明龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明涉及催化分解低浓度过氧化氢反应器和燃烧室，针对现有技术存在价格贵、安全性不够高、冰点较高、分解温度和燃烧温度高、用途单一等缺点，本发明采用催化分解40％-70％过氧化氢的多层数、低床载和预接触的纯银网催化床，大幅增加寿命。所述的催化分解低浓度过氧化氢反应器喉部壳体开有径向孔或/和轴向孔，用作井下反应器热力采油、矿难海难自救和航天飞船的生命维持系统及火箭氧化剂储箱增压。所述的催化分解低浓度过氧化氢燃烧室有喷注柴油或煤油的多个径向喷孔、点火用电火花塞、以40％-70％过氧化氢为再生冷却剂的燃烧室身部和两种喷管，可用于多个军用项目的推力室喷气推进及热力除路面冰雪和原油污染。

Description

催化分解低浓度过氧化氢反应器和燃烧室及其应用

技术领域

本发明涉及一种催化分解过氧化氢反应器及以该反应器为基础的一种催化分解过氧化氢燃烧室。

背景技术

催化分解过氧化氢反应器和燃烧室已发展六十余年，过氧化氢浓度从开始的80％增加到现在的90％-98％。价格贵和安全性不够高的90％-98％过氧化氢冰点-11.5℃--2.5℃，催化分解温度740℃-946℃，喷入煤油燃烧温度2450℃-2660℃，仅限用于航天火箭发动机驱动涡轮泵和推力室喷气推进。

现有热力采油技术主要是注水蒸汽，既有效，又能工业化应用，但需建锅炉蒸汽站和输汽管网，并从井口到采油层铺设井筒隔热管，投资和热损失都大，限制了进一步推广应用。

原油污染是环保难题，对于海上油井泄漏和油轮事故产生的海面浮油和海滩油污，目前未见有效清除办法。清除井口地面油污也较麻烦。

对于公路路面和机场跑道的冰雪，现用机械扫雪和化学溶剂除冰，虽有较好作用，但不够快速有效。

矿难、海难自救和航天飞船生命维持系统现用高压气瓶储存氧气和水箱储存水，虽很有用，但容器质量大和水易变质。

火箭氧化剂储箱增压主要用氦气或氮气，虽安全有效，但对于耗气量大的挤压式火箭发动机，气瓶的体积和质量过于大。

发明内容

针对催化分解过氧化氢反应器和燃烧室现有技术存在价格贵、安全性不够高、冰点较高、分解温度和燃烧温度高、用途单一等缺点和不足，为了使催化分解过氧化氢反应器和燃烧室的使用价格低、安全性高、一年四季都能用、分解温度和燃烧温度降低较多及扩大用途，本发明提供新型的一种催化分解过氧化氢反应器和一种催化分解过氧化氢燃烧室。

本发明的催化分解过氧化氢反应器和燃烧室使用质量浓度40％-70％过氧化氢水溶液，价格低，安全性高，冰点-42℃--56℃，分解温度135℃-340℃，与柴油或煤油的燃烧温度785℃-1916℃.

本发明的催化分解过氧化氢反应器和燃烧室采用多层数、低床载和预接触的圆柱形或环柱形纯银网催化床及相应形状的均流板和支撑板，以适应催化分解低浓度过氧化氢的分解温度低特点和燃烧的点火需要。

本发明的催化分解过氧化氢反应器喉部壳体开有径向孔及轴向孔。由于孔有不同类型、数目和直径，可满足用作井下反应器热力采油、矿难海难自救和航天飞船的生命维持系统、火箭氧化剂储箱增压等用途的需要。催化分解40％-70％过氧化氢生成由水蒸汽、氧气和热水组成的气液流从这些孔喷出。

按照40％-70％过氧化氢与柴油或煤油的化学计算量混合比18.4-10.5，本发明的催化分解过氧化氢燃烧室有小流量燃料喷孔，用来向催化床后的气液流喷注柴油、煤油等有机燃料。

本发明的催化分解过氧化氢燃烧室的顶壳中央部位装有电火花塞，在起动时进行点火用。

本发明的催化分解过氧化氢燃烧室有以低浓度过氧化氢作为再生冷却剂的燃烧室身部，确保不烧坏燃烧室内壁，且无燃烧室散热损失。

本发明的催化分解过氧化氢燃烧室除采用标准的轴对称收敛-扩散喷管用于战术导弹、军用飞机、舰艇、兵器等的推力室喷气推进外，还采用一种矩形出口喷管，以音速排出燃烧生成的混合气。含水蒸汽和二氧化碳的混合气用来除路面冰雪和井口地面油污。含水蒸汽、二氧化碳和氧气的混合气喷向海面浮油和海滩油污，将其燃烧掉。

与现有的航天用催化分解高浓度过氧化氢反应器和燃烧室相比，本发明催化分解低浓度过氧化氢反应器和燃烧室有低得多的催化分解温度和燃烧温度，加上催化床用的纯银网而不是镀层易脱落的航天用镀银网，使催化床、反应器和燃烧室的寿命大幅增加。又因为使用价格低、安全性高和一年四季都能用，可使单一航天火箭发动机用途扩大为以民用为主、军民用结合的多用途。

作为井下反应器热力采油时，投资减少很多，且无散热损失。在注入气液流中水蒸汽和热水相伴下，氧气与极少一部分油藏发生热湿氧化反应，生成二氧化碳和水蒸气并释放反应热，提高驱油效果。

用作热力除海面浮油和海滩油污，提供了新方法。用作热力除路面冰雪和井口地面油污，快速有效。用于生命维持系统，容器质量轻，液体保质期长。用于储箱增压，气瓶的体积和质量减少很多。用作战术导弹、军用飞机、舰艇、兵器等的推力室喷气推进，增多军用项目。

附图说明

图1是本发明一种催化分解低浓度过氧化氢反应器的结构示意图。

图2是本发明一种催化分解低浓度过氧化氢燃烧室的结构示意图。

图3、图4、图5和图6是本发明一种催化分解低浓度过氧化氢燃烧室的矩形出口喷管内壁正视图、侧视图、俯视图和仰视图。

具体实施方式

图1、图2和图3-图6是本发明的三个优选实施例。

如图1所示，本发明一种催化分解过氧化氢反应器，包括顶盖1、均流板2、催化床3、分解室壳体4、支撑板5、集流室壳体6和喉部壳体7，螺接和限位固定。该反应器采用催化分解40％-70％过氧化氢的多层数、低床载和预接触的圆柱形纯银网催化床3，喉部壳体7开有径向孔8或/和轴向孔9。

径向孔8是一圈沿圆周均布的圆形孔，以音速喷出气液流，用作井下反应器热力采油。

径向孔8是1-5圈沿圆周均布的圆形孔和轴向孔9是沿平面均匀布置的多个圆形孔，以亚音速喷出气液流，用于矿难海难自救和航天飞船的生命维持系统及火箭氧化剂储箱增压。

如图2所示，本发明一种催化分解过氧化氢燃烧室，包括顶壳11、环形均流板12、环柱形催化床13、电火花塞14、环形支撑板15、分解室内壁16、分解室外壁17、转接环18、燃料接管嘴19、圆柱段内壁20、圆柱段外壁21、收敛段内壁22、收敛段外壁23、扩散段内壁24、扩散段外壁25、集合器26、过氧化氢接管嘴27、外壁搭板28、29、30和31，焊接、螺接和限位固定。该燃烧室采用催化分解40％-70％过氧化氢的多层数、低床载和预接触的环柱形纯银网催化床13并对应环形均流板12和环形支撑板15，转接环18上开有喷注柴油、煤油等有机燃料用的多个径向喷孔32，顶壳11中央部位螺接有点火用的外购件电火花塞14，各内壁16、20、22、24与各外壁17、21、23、25之间一一对应有以40％-70％过氧化氢作为再生冷却剂流过的直槽通道33、34、35和36。

催化床3和环柱形催化床13有90-120层纯银网，床载小于10g/s.cm²，正式工作前预先接触40％-70％过氧化氢8-12分钟以便充分激活。

径向喷孔32是沿圆周均布的3个以上直径不大于1毫米的小流量燃料喷孔。

收敛段内壁22同扩散段内壁24构成一个标准的轴对称收敛-扩散喷管，用于战术导弹、军用飞机、舰艇、兵器等的推力室喷气推进。

如图3-图6所示，本发明一种催化分解过氧化氢燃烧室有替换扩散段内壁24的矩形出口喷管内壁，从入口圆柱段逐渐向出口矩形截面转换，出口面积等于或略大于入口面积，用来热力除路面冰雪、井口地面油污、海面浮油和海滩油污。

Claims

1.一种催化分解过氧化氢反应器，包括顶盖(1)、均流板(2)、催化床(3)、分解室壳体(4)、支撑板(5)、集流室壳体(6)和喉部壳体(7)，螺接和限位固定，其特征在于：所述的催化床(3)是催化分解40％一70％过氧化氢的多层数、低床载和预接触的圆柱形纯银网催化床(3)，所述的喉部壳体(7)开有径向孔(8)或/和轴向孔(9)。

2.如权利要求1所述的催化分解过氧化氢反应器，其特征在于：所述的径向孔(8)是一圈沿圆周均布的圆形孔，以音速喷出气液流，用作井下反应器热力采油。

3.如权利要求1所述的催化分解过氧化氢反应器，其特征在于：所述的径向孔(8)是1-5圈沿圆周均布的圆形孔和所述的轴向孔(9)是沿平面均匀布置的多个圆形孔，以亚音速喷出气液流，用于矿难海难自救和航天飞船的生命维持系统及火箭氧化剂储箱增压。

4.一种催化分解过氧化氢燃烧室，包括顶壳(11)、环形均流板(12)、环柱形催化床(13)、电火花塞(14)、环形支撑板(15)、分解室内壁(16)、分解室外壁(17)、转接环(18)、燃料接管嘴(19)、圆柱段内壁(20)、圆柱段外壁(21)、收敛段内壁(22)、收敛段外壁(23)、扩散段内壁(24)、扩散段外壁(25)、集合器(26)、过氧化氢接管嘴(27)、外壁搭板(28)、(29)、(30)和(31)，焊接、螺接和限位固定，其特征在于：所述的环柱形催化床(13)是催化分解40％-70％过氧化氢的多层数、低床载和预接触的环柱形纯银网催化床(13)并对应环形均流板(12)和环形支撑板(15)，所述的转接环(18)上开有喷注柴油、煤油等有机燃料用的多个径向喷孔(32)，所述的顶壳(11)中央部位螺接有点火用的外购件电火花塞(14)，所述的各内壁(16)、(20)、(22)、(24)与各外壁(17)、(21)、(23)、(25)之间一一对应有以40％-70％过氧化氢作为再生冷却剂流过的直槽通道(33)、(34)、(35)和(36)。

5.如权利要求1或4所述的催化分解过氧化氢反应器或燃烧室，其特征在于：所述的催化床(3)或环柱形催化床(13)有90-120层纯银网，床载小于10g/s.c m²，正式工作前预先接触40％-70％过氧化氢8-12分钟以便充分激活。

6.如权利要求4所述的催化分解过氧化氢燃烧室，其特征在于：所述的径向喷孔(32)是沿圆周均布的3个以上直径不大于1毫米的小流量燃料喷孔。

7.如权利要求4所述的催化分解过氧化氢燃烧室，其特征在于：所述的收敛段内壁(22)同扩散段内壁(24)构成一个标准的轴对称收敛一扩散喷管，用于战术导弹、军用飞机、舰艇、兵器等的推力室喷气推进。

8.如权利要求4所述的催化分解过氧化氢燃烧室，其特征在于：有替换扩散段内壁(24)的矩形出口喷管内壁，从入口圆柱段逐渐向出口矩形截面转换，出口面积等于或略大于入口面积，用来热力除路面冰雪、井口地面油污、海面浮油和海滩油污。