[发明专利]一种大流量有毒推进剂富氧燃气无害化处理装置及方法

说明书

本发明提供了一种大流量有毒推进剂富氧燃气无害化处理装置及方法，该处理装置包括燃烧室，所述燃烧室中转接装置、连接I段、连接II段、连接III段和燃烧段采用夹层水冷结构，用于燃烧室的热防护，喷注支板、喷注I环和喷注II环采用夹层结构，用于向燃烧室中喷入燃料，在燃烧室内与高温富氧燃气进行燃烧，生成低毒或无毒的高温燃气。本发明装置及方法用于常温推进剂补燃发动机富氧燃气发生器半系统试车产生的大量有毒富氧燃气的降低毒性或无害化处理，能够实现每秒钟几百公斤级的高温富氧有毒燃气的有效实时处理，与传统的中和方法相比，结构简单、规模小、建设周期短、成本较低。

技术领域

本发明属于有毒气体处理技术领域，特别涉及一种大流量有毒推进剂富氧燃气无害化处理装置及方法。

背景技术

近年来，随着液体火箭发动机技术的不断发展，对常温推进剂火箭发动机在大推力、高效率和低成本方面提出了更高要求，为此需要研究更先进的常温推进剂补燃循环发动机。燃气发生器与涡轮泵的半系统试验是该类型发动机研制过程中必不可少的研究性试验。

该类型发动机的推进剂一般选用偏二甲肼((CH₃)₂NH₂)和四氧化二氮(N₂O₄)，这两种物质均为有毒推进剂，燃气发生器在高混合比富氧状态燃烧时生成的产物毒性依然很强，且燃气中含有大量的氮氧化物，直接排放将对环境造成严重污染，因此在燃气发生器半系统试验过程中需对每秒钟几百公斤级的有毒富氧燃气进行有效处理。为了实现有毒富氧燃气的实时处理，降低设备规模和成本，缩短研制周期，设计了一种大流量有毒推进剂富氧燃气无害化处理装置及方法。

发明内容

为了降低大推力常温推进剂补燃发动机富氧发生器在研究性试验过程中产生的大量有毒燃气对环境的污染程度，本发明人进行了锐意研究，提供了一种大流量有毒推进剂富氧燃气无害化处理装置及方法，设备规模较小、加工工艺成熟、可重复使用且维护方便，采用该装置的处理方式易行有效，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种大流量有毒推进剂富氧燃气无害化处理装置，该处理装置包括燃烧室，所述燃烧室包括依次连接的转接装置、喷注支板、连接I段、喷注I环、连接II段、喷注II环、连接III段、燃烧段和燃烧室出口，其中，所述转接装置用于与前段减压室连接以输入高温低压富氧燃气；所述喷注支板、喷注I环和喷注II环为夹层结构，夹层内通有燃料，用于向燃烧室中喷入燃料，在燃烧室内与高温富氧燃气进行燃烧，生成低毒或无毒的高温燃气；所述燃烧段为高温富氧燃气提供燃烧空间，燃烧后的气体产物经喉部，由燃烧室出口排出。

第二方面，一种大流量有毒推进剂富氧燃气无害化处理方法，通过第一方面所述的处理装置实施，包括：

燃气发生器产生的高压高温富氧燃气经降压后通过转接装置进入燃烧室，燃料经喷注支板、喷注I环和喷注II环以轴向、径向和切向喷注方式进入燃烧室，与富氧燃气混合燃烧，最终燃烧生成的低毒或无毒的高温燃气经喉部由燃烧室出口排出。

根据本发明提供的一种大流量有毒推进剂富氧燃气无害化处理装置及方法，具有以下有益效果：

(1)根据本发明提供的处理装置及方法，燃气发生器产生的高压高温富氧燃气经降压后进入燃烧室，在燃烧室内利用二次低压燃烧技术将富氧燃气转化成低毒或无毒的高温燃气，再经喷水降温后排入大气；该处理装置及方法处理效率高，能够实现每秒几百公斤级的高温富氧有毒燃气的实时有效处理，能够有效降低有毒燃气对环境的影响，可以确保发动机研究性试验的可靠运行。与传统的中和方法相比，该处理装置结构简单、规模小、建设周期短、成本较低；

(2)本发明中处理装置，由前至后依次采用轴向、径向、和径向+切向燃料喷注，利用多维度喷注方法，使能量不集中释放，有利于燃烧稳定性；有利于燃料与富氧燃气的掺混，提高燃烧效率，达到理想的处理效果；