CN107185377B - 一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统 - Google Patents

一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，包括吸收塔，喷淋管和吸收液贮箱，所述吸收塔进液口与所述吸收液贮箱出液口通过送液管连接，所述送液管上设有一水泵，水泵与吸收塔进液口之间设置有阀门，所述送液管位于阀门与水泵之间的部分连接有一送液支管，所述送液支管出口与喷淋管入口连接，所述送液支管上设置有一压力阀。本发明的喷淋系统和吸收塔系统共用一个送液系统及吸收液储箱，节省了分别设置送液管的成本，并且仅需要控制一个阀门就可实现对两个系统送液的切换，大大简化了控制流程。

Description

一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统
技术领域
本发明涉及一种中和喷淋和废气回收领域，尤其是一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统。
背景技术
我国常用的液体推进剂有肼类燃料和四氧化二氮，肼类燃料属于易燃、易爆、有毒有害物质，四氧化二氮是强氧化剂，属于高毒物品。推进剂在贮存过程中可能会发生意外泄漏情况，在推进剂加注转注过程中也会产生大量的有毒废气，通常会针对推进剂贮存和使用这两种工况分别设计安全防护装置。
推进剂在贮存过程中有可能会发生泄漏，对于贮存中泄漏推进剂的吸收处理采用吸收液供液管路加高速水雾喷头的形式，由吸收液供应装置将贮箱中的吸收液泵入输送管路，经过高速水雾喷头喷出，利用喷淋的方式吸收泄漏的推进剂。推进剂在从存放罐中取出使用时会产生大量的废气，可以采用将废气送入吸收塔进行的方式进行回收。
国内外对于推进剂的贮存和使用过程中的安全防护，基本都是分别设计中和喷淋系统和废气吸收系统，分别用于处理推进剂在贮存和使用的工况下的安全防护需求，这无疑将造成设备资源的浪费和系统协调工作能力差。如果将推进剂的贮存和使用的安全防护系统进行分别设计，设备会占用较大的空间，作业场所内的可活动空间将更为狭小，不利于推进剂安全使用和环保工作的开展。并且如果分别设计两套系统，也无法降低设备成本。
发明内容
本发明要为解决上述技术问题的基本构思是：推进剂贮存和使用的安全防护过程中，针对同一种推进剂的吸收处理需要同一种吸收液，并且洗消喷淋所用的吸收液处于长期备用状态，所以在平时可以将此备用状态的吸收液用于推进剂使用过程中的废气处理。推进剂贮存时，关闭废气吸收系统，启动浓度检测，喷淋系统处于待命状态，应对推进剂意外泄漏的情况。在从贮罐中取用推进剂的过程中，对推进剂贮罐内进行增压，推进剂取用完毕需要撤收时，推进剂贮罐处于卸压状态，不会出现推进剂的意外泄漏情况，如果有微量推进剂的意外滴洒，也不需要启动大面积的喷淋动作。可见喷淋系统和废气吸收系统不会同时使用。所以，集成系统可以使用同一个吸收液供应系统，在统一的控制系统操控下完成吸收液供应的自动转换。
具体的方案是：
一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，包括吸收塔，喷淋管和吸收液贮箱，所述吸收塔进液口与所述吸收液贮箱出液口通过送液管连接，所述送液管上设有一水泵，水泵与吸收塔进液口之间设置有阀门，其特征在于，所述送液管位于阀门与水泵之间的部分连接有一送液支管，所述送液支管出口与喷淋管入口连接，所述送液支管上设置有一压力阀。
所述吸收塔出液口与所述吸收液贮箱进液口通过回液管连接。
所述阀门为手自一体电动蝶阀，还包括设置在所述喷淋管下方地面附近的浓度传感器，以及与所述手自一体电动蝶阀、浓度传感器和水泵电连接的控制系统。
所述浓度传感器附近还设置有与控制系统电连接的温度传感器和湿度传感器。
还包括设置在喷淋管附近的排风扇和设置在喷淋管上方的摄像头，所述排风扇和摄像头与控制系统电连接。
所述控制系统包括远程监控计算机和与远程监控计算机网络连接的控制器。
所述吸收塔顶部设置有液体分布器，液体分布器与吸收塔进液口相连，所述液体分布器包括总管和支管，总管水平且过吸收塔的圆心设置，总管的一端与进液口相连，另一端与吸收塔内侧壁相连接，总管上在水平面内与总管垂直的均布有多根支管，支管与总管相连通，每根支管上均布设有出液孔。
所述每根支管端部与吸收塔内壁之间的距离相等，为吸收塔内径的1/5-1/4。
所述吸收塔内壁中部设有再分布器，所述再分布器呈环形，再分布器的外圆与吸收塔内侧壁相连接，再分布器的内圆向吸收塔侧壁下方倾斜，再分布器内圆与外圆之间的距离等于分布支管两端与吸收塔内侧壁之间的距离。
所述再分布器向吸收塔侧壁倾斜的角度为30-60°，所述再分布器的内圆上间隔均布设有多个弧形缺口，所述弧形缺口的半径为再分布器内圆半径的1/4-1/2。
采用上述技术方案后，本发明结合推进剂贮存和使用过程中对安全防护的不同要求，将安全防护系统进行了系统化集成设计。集成系统占用空间更小，提高了设备的使用率，降低了设备的使用成本。为了达到此设计目的，经过实验验证，集成系统完全满足安全防护需求。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
图1是本发明一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统的示意图
图2是本发明中控制系统的示意图
图3是本发明吸收塔的示意图
图4是本发明再分布器的俯视图
图5是本发明再分布器的主视图
图6是本发明液体分布器的俯视图
吸收塔1，喷淋管2，吸收液贮箱3，送液管4，送液支管5，水泵6，阀门7，压力阀8，回液管9，控制系统10，浓度传感器11，温度传感器12，湿度传感器13，排风扇14，摄像头15，排液孔11，再分布器12，外圆121，内圆122，缺口123，液体分布器13，进液总管131，分布支管132，出液孔133，进液口14。
具体实施方式
如图1所示,本法明一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，包括吸收塔1，喷淋管2和吸收液贮箱3，所述吸收塔1进液口与所述吸收液贮箱3出液口通过送液管4连接，所述送液管4上设有一水泵6，水泵6与吸收塔1进液口之间设置有阀门7，其特征在于，所述送液管4位于阀门7与水泵6之间的部分连接有一送液支管5，所述送液支管5出口与喷淋管2入口连接，所述送液支管上设置有一压力阀8。
这样设置是考虑到喷淋管2和吸收塔1的用途不同，喷淋管2是在推进剂贮藏过程发生泄漏时启用的，吸收塔是在推进器取用过程中对产生的废气回收时启用的，二者不会同时启用。并且二者皆是对同一种推进剂的吸收，所以使用的吸收液是相同的。基于这两点，考虑到可以将喷淋管和吸收塔集成设置，共用一个送液管4，只设置一个吸收液贮箱3，一个水泵，节省了分别设置送液系统的成本。在送液支管5上设置压力阀是为了实现仅使用一个阀门就可以对两个系统送液的切换，大大简化了控制流程。在使用中，当工作人员在对推进器进行取用作业时，为避免吸收液喷淋影响人员工作，应自动关闭喷淋系统，避免二者同时启动的情况发生。本发明的设置刚好可以满足这种要求，当关闭阀门7，送液管内的吸收液在水泵的压力下就会顶开压力阀8，吸收液通过送液支管5进入喷淋管2，实现对喷淋系统的单独送液。开启阀门7时，送液管4在通向吸收塔的方向上畅通无阻，管内的压力不会积聚，不足以将压力阀8顶开，因此可以确保吸收液直接被输送到吸收塔，实现对吸收塔的单独送液。
进一步的，所述吸收塔1出液口与所述吸收液贮箱4进液口通过回液管9连接。因为吸收塔仅对取用时产生的废气进行回收，而推进剂在取用过程中卸压时产生的废气量很小，经吸收塔吸收以后的吸收液仍可再次使用，因此本发明设置一根回液管9用以连接所述吸收塔出液口14与所述吸收液贮箱3进液口。股本发明采用所述吸收塔出液口与所述吸收液贮箱进液口通过回液管连接的技术方案。
进一步的，所述阀门7为手自一体电动蝶阀，还包括设置在所述喷淋管2下方地面附近的浓度传感器11，以及与所述手自一体电动蝶阀、浓度传感器和水泵电连接的控制系统。这样设置是由于喷淋系统要在发生泄漏时第一时间启动，因此需要设置监测系统，具体为一个浓度传感器11用以监测浓度，由于推进剂的密度较大所以会下沉在贴近地面的位置，所以把浓度传感器设置在贴近地面的位置。这样监测效果更好，除此之外需要一控制系统10，用以对所述浓度传感器的信号做出反应，具体的是所述控制系统10与浓度传感器电连接，当控制系统10接收到传感器的浓度信号大于某额定阈值，则启动喷淋动作，所述控制系统10控制水泵6启动，阀门7关闭。由于要控制阀门关闭，因此需要将阀门7设置为电动蝶阀，同时为了确保万无一失还要保留手动功能，故设置的阀门选用手自一体电动蝶阀。因为还要控制水泵启动，所以所述控制系统还要与水泵点连接。故采用所述阀门为手自一体电动蝶阀8，还包括设置在所述喷淋管2下方地面附近的浓度传感器11，以及与所述手自一体电动蝶阀、浓度传感器11和水泵6电连接的控制系统的技术方案。
进一步的，所述浓度传感器附近还设置有与控制系统电连接的温度传感器12和湿度传感器13。还包括设置在喷淋管附近的排风扇14和设置在喷淋管上方的摄像头15，所述排风扇14和摄像头15与控制系统10电连接。
这样设置的目的是考虑到温度过高会对推进剂的贮藏造成安全隐患，因此要对温度的升高作为一个安防指标。同时当浓度传感器11失灵时，温度的升高也能起到一定预警作用。过高的湿度也对推进剂的贮罐有不利影响，例如会增加设备的生锈腐蚀。所以需要设置排风扇14来降温排湿。设置温度传感器12和湿度传感器13，当控制系统得到的温度信号或湿度信号超过一定阈值，则启动设置的排风扇14，起到降温降湿的作用。同时还设置有摄像头15，目的是为可以远程的的监控现场的安全。故本发明采用所述浓度传感器附近还设置有与控制系统电连接的温度传感器和湿度传感器13。还包括设置在喷淋管附近的排风扇和设置在喷淋管2上方的摄像头15，所述排风扇14和摄像头15与控制系统10电连接的技术方案。
进一步的，如图2所示，所述控制系统10包括远程监控计算机和与远程监控计算机网络连接的控制器。为了显现远程监控必须要通过计算机和网络来实现，计算机上安装有相应的控制软件，现场的控制器上也有相应的控制软件，远程计算机通过网络可以对现场的控制器进行编程和设定阈值等操作，也可以监控摄像头获得的图像画面。当发生泄漏时液除了现场的控制器做出反应外，也可以远程的对计算机进行报警。考虑到工业生产的安全性要求，优选使用工业以太网络进行网络连接。故本发明采用所述控制系统10包括远程监控计算机和与远程监控计算机网络连接的控制器的技术方案。
以上是对喷淋系统的优化设置，这样的设置可以确保喷淋系统在发生泄漏时的及时启动，确保推进剂贮存的安全。同样的也要对吸收塔部分进行优化设置，以确保对废气的吸收效果，下边对吸收塔进行优化设置。
进一步的，如图3所示，在所述吸收塔顶部设置有液体分布器13，液体分布器与吸收塔进液口相连，所述液体分布器包括总管和支管，总管水平且过吸收塔的圆心设置，总管的一端与进液口相连，另一端与吸收塔内侧壁相连接，总管上在水平面内与总管垂直的均布有多根支管，支管与总管相连通，每根支管上均布设有出液孔。
吸收塔1顶部设置有液体分布器13，如图6所示，液体分布器13与进液口14相连，液体分布器13包括进液总管131和分布支管132，进液总管131垂直于吸收塔1并过吸收塔1的圆心设置，进液总管131的一端与进液口14相连，进液总管131的另一端与吸收塔1内侧壁相连接，进液总管131上垂直且间隔均布设有多根分布支管132，分布支管132垂直于吸收塔1设置，分布支管132与进液总管131相连通，每根分布支管132上均布设有出液孔133。进液总管131的一端可以通过法兰连接与进液口相连，在与进液总管131另一端相连接的吸收塔1内侧壁上设有支架，支架所在平面垂直于吸收塔1设置，支架的一个侧边焊接在吸收塔1的内侧壁上，支架上设有两个固定孔，U型螺栓的两个壁穿过固定孔设置，进液总管131的另一端固定在U型螺栓与支架之间的空间中。进一步的，分布支管132两端与吸收塔1内侧壁之间的距离相等。优选的，分布支管132两端与吸收塔1内侧壁之间的距离为吸收塔1直径的1/5-1/4。这样既能够防止壁流现象又能够尽可能的提高吸收塔1内吸收液的喷淋分布效果。
本发明液体分布器13能够把吸收液均匀的分布在吸收塔1内填料层的顶部，通过分布支管132使吸收液在同一高度上进行均匀的初始分布，并且平衡了吸收液的喷出压力，使吸收液在不同位置的流速相同，提高了吸收塔内填料的传质效率。
在吸收塔1内侧壁上设有再分布器12，再分布器12呈环形，再分布器12的外圆121与吸收塔1内侧壁相连接，再分布器12的内圆122向吸收塔1侧壁下方倾斜，再分布器12内圆122与外圆121之间的距离等于分布支管132两端与喷淋塔1内侧壁之间的距离。沿喷淋塔1内侧壁流下的吸收液经再分布器12阻拦后向喷淋塔1中心聚集并重新分布。同时，向上流动的废气经再分布器12阻挡后也向喷淋塔1中心聚集。吸收液与废气充分接触，提高喷淋塔1的吸收效率。进一步的，再分布器12向喷淋塔1侧壁倾斜的角度为30-60°。再分布器12的内圆121上间隔均布设有多个弧形缺口123，弧形缺口123的半径为再分布器内圆半径的1/4-1/2。再分布器12一般设置在吸收塔1的中部。
由于再分布器12内圆12向吸收塔1侧壁下方倾斜，弧形缺口123能够使再分布器12的边缘与吸收塔1内壁之间的距离不等，沿吸收塔1内壁流下的吸收液经过再分布器12阻挡后，沿再分布器12的边缘落下，吸收液经过再分布器12时分布更加均匀。
本工作过程：吸收液贮箱3中的吸收液经过送液管4从吸收塔1顶端的进液口14流入液体分布器13的进液总管131中，经分布支管132分布后从出液孔133排出。吸收液经过吸收塔1内的填料在填料表面与废气反应后在吸收塔1的中部经再分布器12分布后，继续向吸收塔1底部流动，最终由吸收塔出液口41流出，经回液管9流入吸收液贮箱3中。
上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，包括吸收塔，喷淋管和吸收液贮箱，其特征在于，
吸收塔和喷淋管通过共用的送液系统分别与吸收液贮箱连通；
所述送液系统包括送液管、水泵、送液支管、阀门和压力阀，水泵和阀门设置于送液管上，压力阀设置于送液支管上，所述压力阀用于在吸收塔和喷淋管之间切换输送吸收液，压力阀关闭向吸收塔输送吸收液以处理推进剂在使用过程中产生的废气，压力阀打开向喷淋管输送吸收液以处理推进剂在贮存中发生的泄漏；
吸收塔、阀门、水泵和吸收液贮箱通过送液管依次连通；
送液管位于阀门与水泵之间的部分与送液支管连通，喷淋管、压力阀和送液管通过送液支管依次连通；
所述阀门为手自一体电动阀，还包括设置在所述喷淋管下方地面附近的浓度传感器，以及和所述手自一体电动阀、浓度传感器和水泵电连接的控制系统；
所述浓度传感器附近还设置有与控制系统电连接的温度传感器和湿度传感器。
2.根据权利要求1所述一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，其特征在于，所述吸收塔出液口与所述吸收液贮箱进液口通过回液管连接。
3.根据权利要求1所述一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，其特征在于，还包括设置在喷淋管附近的排风扇和设置在喷淋管上方的摄像头，所述排风扇和摄像头与控制系统电连接。
4.根据权利要求1所述一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，其特征在于，所述控制系统包括远程监控计算机和与远程监控计算机网络连接的控制器。
5.根据权利要求1所述一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，其特征在于：所述吸收塔顶部设置有液体分布器，液体分布器与吸收塔进液口相连，所述液体分布器包括总管和支管，总管水平且过吸收塔的圆心设置，总管的一端与进液口相连，另一端与吸收塔内侧壁相连接，总管上在水平面内与总管垂直的均布有多根支管，支管与总管相连通，每根支管上均布设有出液孔。
6.根据权利要求5所述一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，其特征在于：所述每根支管端部与吸收塔内壁之间的距离相等，为吸收塔内径的1/5-1/4。
7.根据权利要求1所述一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，其特征在于：所述吸收塔内壁中部设有再分布器，所述再分布器呈环形，再分布器的外圆与吸收塔内侧壁相连接，再分布器的内圆向吸收塔侧壁下方倾斜，再分布器内圆与外圆之间的距离等于分布支管两端与吸收塔内侧壁之间的距离。
8.根据权利要求7所述一种推进剂中和喷淋及废气吸收集成系统，其特征在于：所述再分布器向吸收塔侧壁倾斜的角度为30-60°,所述再分布器的内圆上间隔均布设有多个弧形缺口，所述弧形缺口的半径为再分布器内圆半径的1/4-1/2。
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