CN105240844B - 氢气燃烧处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明氢气燃烧处理系统涉及一种用于处理运载火箭发射场的低温氢气的燃烧处理系统。本发明包括第一点火系统、多个第一电打火针，第一点火系统包括第一点火控制机柜和第一高压发生器，第一点火控制机柜用于为第一高压发生器供电，第一高压发生器用于产生并输送高压电到第一电打火针的电极两端，还包括燃烧池、多个泡罩、氢气排放管路、低温止回阀，燃烧池内有水，多个泡罩均设置在燃烧池内且多个泡罩的下端均浸没在水中，多个第一电打火针均布在燃烧池的内壁上，燃烧池的侧壁上设置有氢气入口，氢气排放管路的一端穿过氢气入口与多个泡罩连通，低温止回阀设置在氢气排放管路上且其位于燃烧池外。

Description

氢气燃烧处理系统

技术领域

本发明涉及一种气体的处理系统，特别是涉及一种用于处理运载火箭发射场的低温氢气的燃烧处理系统。

背景技术

在运载火箭预冷、加注液氢的过程中火箭贮箱、加注管路、液氢贮罐中蒸发的大量低温氢气需要处理。由于氢气与空气混合后可燃范围宽，点火能量小，极易被各种偶然原因点燃而造成无法控制的着火，所以需要十分重视对氢气的安全处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以安全燃烧处理火箭预冷和加注液氢过程中排放的大量低温氢气，能保障火箭发射场安全的氢气燃烧处理系统。

本发明氢气燃烧处理系统，包括第一点火系统、多个第一电打火针，所述第一点火系统包括第一点火控制机柜和第一高压发生器，所述第一点火控制机柜用于为所述第一高压发生器供电，所述第一高压发生器用于产生并输送高压电到所述第一电打火针的电极两端，还包括燃烧池、多个泡罩、氢气排放管路、低温止回阀，所述燃烧池内有水，多个泡罩均设置在燃烧池内且多个泡罩的下端均浸没在水中，多个第一电打火针均布在所述燃烧池的内壁上，所述燃烧池的侧壁上设置有氢气入口，所述氢气排放管路内通有氢气，所述氢气排放管路的一端穿过氢气入口与多个泡罩连通，所述低温止回阀设置在氢气排放管路上且其位于燃烧池外。

本发明氢气燃烧处理系统，其中还包括第二点火系统、均布在所述燃烧池内壁上端的多个第二电打火针、均布在所述燃烧池内壁上端的多个长明灯、液化石油气供油管路，所述第二点火系统包括第二点火控制机柜和多个第二高压发生器，所述第二点火控制机柜用于为多个第二高压发生器供电，第二高压发生器、第二电打火针、长明灯三者个数相同，每个长明灯配备一个第二电打火针和一个第二高压发生器，多个第二高压发生器产生并输送高压电到多个第二电打火针的电极两端，所述长明灯为可燃气体火炬，多个长明灯与所述液化石油气供油管路连接，所述液化石油气供油管路内通有液化石油气。当第一点火系统发生故障时，第二点火系统可实现点火功能，满足本氢气燃烧处理系统的使用需求。

本发明氢气燃烧处理系统，其中还包括循环补水系统、溢流堰，所述溢流堰设置在燃烧池内并将燃烧池分隔为左侧、右侧两部分，所述泡罩均位于左侧，所述溢流堰的底部与所述燃烧池的底部内壁固定连接，当燃烧池内的水波动较大时，水从燃烧池的左侧经过溢流堰的上端流入燃烧池的右侧，所述燃烧池设置有进水口和出水口，所述进水口位于左侧，所述出水口位于右侧，所述循环补水系统包括进水管路和出水管路，所述进水管路上设置有截止阀，所述进水管路的出水端与进水口连通，所述出水管路与出水口连通。循环补水系统和溢流堰的设置可以维持燃烧池的热平衡和保持水面恒定，也能实现燃烧池内水的循环和补充。

本发明氢气燃烧处理系统，其中所述氢气排放管路的另一端与火箭贮箱的排气管路、加注液氢管路的排气管路或者液氢贮罐的排气管路连通。

本发明氢气燃烧处理系统，其中所述液化石油气供油管路与液化石油气贮罐的出口连通，液化石油气贮罐的进口与液化石油气罐车连通，所述液化石油气罐车与液化石油气贮罐之间设置有卸车泵。

本发明氢气燃烧处理系统，其中所述泡罩为内外双层结构，所述内层与所述氢气排放管路连通，所述外层顶端封闭、底端开口。

本发明氢气燃烧处理系统，其中所述溢流堰为钢筋混凝土板。

本发明氢气燃烧处理系统，其中所述燃烧池采用钢筋混凝土制成。

本发明氢气燃烧处理系统与现有技术不同之处在于本发明氢气燃烧处理系统第一点火系统、多个第一电打火针，第一点火系统包括第一点火控制机柜和第一高压发生器，当第一点火系统接收点火信号后，第一点火控制机柜为第一高压发生器供电，由第一高压发生器产生并输送高压电到第一电打火针的电极两端第一电打火针进行电打火放出电火花，火箭预冷和加注液氢过程中排放的大量低温氢气输送到氢气排放管路内、氢气经由氢气排放管路输送到泡罩内、又经泡罩逸出，电火花可将氢气点燃，保障火箭发射场的安全。

下面结合附图对本发明的氢气燃烧处理系统作进一步说明。

附图说明

图1为本发明氢气燃烧处理系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明氢气燃烧处理系统包括第一点火系统、多个第一电打火针4，第一点火系统包括第一点火控制机柜和第一高压发生器，第一点火控制机柜用于为第一高压发生器供电，第一高压发生器用于产生并输送高压电到第一电打火针4的电极两端，还包括燃烧池3、多个泡罩5、氢气排放管路1、低温止回阀2，燃烧池3内有水12，多个泡罩5均设置在燃烧池3内且多个泡罩5的下端均浸没在水12中，多个第一电打火针4均布在燃烧池3的内壁上，燃烧池3的侧壁上设置有氢气入口31，氢气排放管路1的一端穿过氢气入口31与多个泡罩5连通，低温止回阀2设置在氢气排放管路1上且其位于燃烧池3外。第一电打火针4放出的电火花可将周围的氢气点燃。

如图1所示，泡罩5为4个，氢气排放管路1包括相互并联的四个分支管路15，四个分支管路15分别与四个泡罩5连通。

本发明还包括第二点火系统(图中未示出)、均布在燃烧池3内壁上端的多个第二电打火针(图中未示出)、均布在燃烧池3内壁上端的多个长明灯6、液化石油气供油管路8，第二点火系统包括第二点火控制机柜和多个第二高压发生器，第二点火控制机柜用于为多个第二高压发生器供电，第二高压发生器、第二电打火针、长明灯6三者个数相同，多个第二高压发生器产生并输送高压电到多个第二电打火针的电极两端，长明灯6为可燃气体火炬，多个长明灯6与液化石油气供油管路8连接，第二电打火针放出的电火花将由长明灯6输出的液化石油气直接点燃。

本发明还包括循环补水系统、溢流堰7，溢流堰7设置在燃烧池3内并将燃烧池3分隔为左侧32、右侧33两部分，当燃烧池内的水波动较大时，水从燃烧池的左侧经过溢流堰的上端流入燃烧池的右侧，泡罩5均位于左侧32，溢流堰7的底部与燃烧池7的底部内壁固定连接，燃烧池3设置有进水口34和出水口35，进水口34位于左侧32，出水口35位于右侧33，循环补水系统包括进水管路11和出水管路14，进水管路11上设置有截止阀13，进水管路11的出水端与进水口34连通，出水管路14与出水口35连通。设置溢流堰7和循环补水系统，可以维持燃烧池3的热平衡和保持水面恒定，实现燃烧池3中水12的循环与补充。

氢气排放管路1的另一端与火箭贮箱的排气管路、加注液氢管路的排气管路或者液氢贮罐的排气管路连通(图中未示出)。

本发明还包括液化石油气贮罐9、液化石油气罐车(图中未示出)、卸车泵10，液化石油气供油管路8与液化石油气贮罐9的出口连通，液化石油气贮罐9的进口与液化石油气罐车连通，卸车泵10设置在液化石油气罐车与液化石油气贮罐9之间。液化石油气贮罐采用自然气化的方式生成气态的液化石油气，并通过液化石油气管路输送至长明灯，为长明灯提供燃料。

泡罩5为内外双层结构，内层与氢气排放管路1连通，外层顶端封闭、底端开口。氢气排放管路1中的氢气经由内层上端到达内层和外层之间，即输送至泡罩5内的氢气会在内层和外层之间集聚。

本发明中溢流堰7为钢筋混凝土板制成，当然，溢流堰7也可采用其它不可燃材料制成

本发明中燃烧池3采用钢筋混凝土制成。

本发明可以安全、可靠处理火箭预冷、加注液氢过程中排放的大量低温氢气，可广泛用于航天液氢加注系统的氢气处理。

本发明的工作过程如下：

运载火箭预冷、加注液氢前启动氢气燃烧处理系统，均布于燃烧池四周的第一电打火针4、第二电打火针和长明灯6开始工作。

氢气排放管路1将火箭贮箱、加注管路、液氢贮罐中蒸发的大量低温氢气输送至燃烧池3，在进入燃烧池3前管路上设有低温止回阀2，当低温止回阀2的进气口压力大于其开启压力时，低温止回阀2将自动开启，气体经过低温止回阀2由其出气口排出。当低温止回阀2的进气口压力小于其开启压力时，低温止回阀2将自动关闭，阻止气体流通，可有效防止管路中的介质倒流。输送至燃烧池3的氢气经燃烧池3中的泡罩5下缘逸出水面，被燃烧池3四周的第一电打火针4、第二电打火针、长明灯6点燃，进行充分燃烧处理。

运载火箭执行任务前，提前将液化石油气罐车的液化石油气通过卸车泵10卸入液化石油气贮罐9，当本发明运行时，液化石油气贮罐9内的液化石油气通过自然气化的方式将液态液化石油气变为气态，经由液化石油气供气管路8输送至长明灯6处，为长明灯6持续提供燃料气。

燃烧池3的池体采用钢筋混凝土建造，燃烧池3内放置一定数量的泡罩5，泡罩5一部分浸没在水中。燃烧池3中的水既起到可靠的水封作用，同时能有效阻止外界空气向氢气排放管路1扩散。输送至泡罩5处的氢气在内层和外层之间集聚，当内外层之间氢气达到一定量，氢气压力足以克服水封压力时，氢气将冒出泡罩5，在泡罩5外被点火系统点燃进行充分燃烧。本发明在工作时，燃烧池3中的水处于流动状态，溢流堰7和循环补水系统设置，既能保持溢流堰7水面高度一定，又能提供充足的冷却水用于冷却燃烧池3及泡罩5。

燃烧池3池壁四周均布多根电打火针4，当第一点火系统接收点火信号后，第一点火控制机柜给第一高压发生器供电，由第一高压发生器产生并输送高压电至第一电打火针4电极两端，第一电打火针4进行电打火放出电火花，电火花可将周围的氢气直接点燃。

燃烧池3池壁四周均布多根长明灯6，每个长明灯6配备一根第二电打火针和一个第二高压发生器。长明灯6是一个可燃气体火炬，当第二点火系统接收点火信号后，第二点火控制机柜给第二高压发生器供电，由第二高压发生器产生并输送高压电至第二电打火针电极两端，第二电打火针放出的电火花将长明灯6输出的液化石油气直接点燃。

第一点火系统与第二点火系统各由一台点火控制机柜控制，两套点火系统互为备份，一旦某套点火系统发生故障，另一套点火系统仍可独立实现点火功能，满足氢气燃烧处理系统使用需求。设置两套点火系统的技术提高了系统的冗余性和可靠性，保证氢气燃烧处理系统顺利完成氢气处理任务。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种氢气燃烧处理系统，其特征在于：包括第一点火系统、多个第一电打火针(4)，所述第一点火系统包括第一点火控制机柜和第一高压发生器，所述第一点火控制机柜用于为所述第一高压发生器供电，所述第一高压发生器用于产生并输送高压电到所述第一电打火针(4)的电极两端，还包括燃烧池(3)、多个泡罩(5)、氢气排放管路(1)、低温止回阀(2)，所述燃烧池(3)内有水(12)，多个泡罩(5)均设置在燃烧池(3)内且多个泡罩(5)的下端均浸没在水(12)中，多个第一电打火针(4)均布在所述燃烧池(3)的内壁上，所述燃烧池(3)的侧壁上设置有氢气入口(31)，所述氢气排放管路(1)的一端穿过氢气入口(31)与多个泡罩(5)连通，所述低温止回阀(2)设置在氢气排放管路(1)上且其位于燃烧池(3)外；所述泡罩(5)为内外双层结构，所述内层结构与所述氢气排放管路(1)连通，所述外层结构顶端封闭、底端开口；氢气排放管路(1)中的氢气经由内层上端到达内层和外层之间。

2.根据权利要求1所述的氢气燃烧处理系统，其特征在于：还包括第二点火系统、均布在所述燃烧池(3)内壁上端的多个第二电打火针、均布在所述燃烧池(3)内壁上端的多个长明灯(6)、液化石油气供油管路(8)，所述第二点火系统包括第二点火控制机柜和多个第二高压发生器，所述第二点火控制机柜用于为多个第二高压发生器供电，第二高压发生器、第二电打火针、长明灯(6)三者个数相同，多个第二高压发生器产生并输送高压电到多个第二电打火针的电极两端，所述长明灯(6)为可燃气体火炬，多个长明灯(6)与所述液化石油气供油管路(8)连接。

3.根据权利要求2所述的氢气燃烧处理系统，其特征在于：还包括循环补水系统、溢流堰(7)，所述溢流堰(7)设置在燃烧池(3)内并将燃烧池(3)分隔为左侧(32)、右侧(33)两部分，所述泡罩(5)均位于左侧(32)，所述溢流堰(7)的底部与所述燃烧池(7)的底部内壁固定连接，所述燃烧池(3)设置有进水口(34)和出水口(35)，所述进水口(34)位于左侧(32)，所述出水口(35)位于右侧(33)，所述循环补水系统包括进水管路(11)和出水管路(14)，所述进水管路(11)上设置有截止阀(13)，所述进水管路(11)的出水端与进水口(34)连通，所述出水管路(14)与出水口(35)连通。

4.根据权利要求3所述的氢气燃烧处理系统，其特征在于：所述氢气排放管路(1)的另一端与火箭贮箱的排气管路、加注液氢管路的排气管路或者液氢贮罐的排气管路连通。

5.根据权利要求4所述的氢气燃烧处理系统，其特征在于：还包括液化石油气贮罐(9)、液化石油气罐车、卸车泵(10)，所述液化石油气供油管路(8)与液化石油气贮罐(9)的出口连通，所述液化石油气贮罐(9)的进口与所述液化石油气罐车连通，所述卸车泵(10)设置在液化石油气罐车与液化石油气贮罐(9)之间。

6.根据权利要求5所述的氢气燃烧处理系统，其特征在于：所述溢流堰(7)为钢筋混凝土板。

7.根据权利要求6所述的氢气燃烧处理系统，其特征在于：所述燃烧池(3)采用钢筋混凝土制成。