[发明专利]一种用于飞机应急动力系统肼废气处理的装置及其应用

说明书

本发明公开了一种用于飞机应急动力系统肼废气处理的装置，包括静态混合器、汽液分离器、超重力反应器、吸收液储罐、吸收液循环泵和废液储罐；静态混合器的气体出口连接汽液分离器的气体入口；汽液分离器的液体出口连接吸收液储罐的液体入口，汽液分离器的气体出口连接超重力反应器的气体入口；超重力反应器的液体出口连接吸收液储罐的液体入口；吸收液储罐的液体出口连接吸收液循环泵，吸收液循环泵连接废液储罐；吸收液循环泵和废液储罐之间设有两条旁路，一条旁路为吸收液循环泵连接静态混合器的液体入口，另一条旁路为吸收液循环泵连接超重力反应器的液体入口。本发明满足车载的要求、肼和氨脱除效率高、开停车方便、操作弹性大且空间占用少。

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域。更具体地，涉及一种用于飞机应急动力系统肼废气处理的装置及其应用。

背景技术

现代航空燃气涡轮发动机的结构特点和循环过程，决定了其在自主工作之前必须先由其它动力源带动。在现代飞机中，主发电机为核心的动力装置是起动发动机的主要动力源，除动力装置外，部分飞机还配备有应急动力系统(EPU)。应急动力系统是飞机上专门提供应急电源和液压能源的小型动力装置。当飞机飞行中发动机熄火或主发电机、液压泵发生故障时，应急动力系统可立即(2～3秒)向飞控和电气系统的关键负载提供独立能源，直至发动机重新起动、飞行员被安全弹射或飞机完成着陆才停止工作。

20世纪70年代以来，世界各国广泛采用单元燃料应急动力装置作为飞机应急动力系统，其中，肼混合燃料(肼与水的混合物)是应用最为广泛的应急动力系统燃料。这类飞机应急系统的工作原理是，用电子盒控制肼燃料与催化剂接触，肼燃料在催化剂作用下完全分解为氨气、氮气和水，高温高压的分解气去推动微型涡轮输出应急动力，为飞机操纵提供短暂的电源和液压源，满足发动机空中起动或飞机应急着陆的需要，提高飞行安全性。

作为飞机动力系统安全的重要备份，应急动力系统的可靠性对飞机空中飞行的安全性至关重要。因此，在地面飞机场，应急动力系统常需进行定期功能性检查或执行重大任务前的临时性检查以保障其正常工作的可靠性。检查过程中，由于处于非正常工作状态，应急动力系统肼燃料不完全分解产生的废气中含有肼和氨等有毒有害物质，尤其是肼，属于剧毒性气体，对人体神经系统和肝脏造成损伤，当肼蒸气浓度大于50ppm时，便可引起人员急性中毒。因此，该废气如不进行妥善处理，不仅污染大气，还将对现场工作人员的生命安全造成威胁。

肼废气的处理方法包括水吸收处理法、催化氧化处理法、活性炭吸附处理法、燃烧法、中和吸收处理法、光催化氧化处理法、高空排放处理法等。其中高空排放处理法只是靠稀释而实现排放浓度达标；水吸收处理法和活性炭吸附法是将肼物质物理浓缩和转移，会产生大量的含肼废水或固体废弃物，因而，从理论上都是不环保的方法。燃烧法处理肼废气需添加辅助燃料使肼废气进行燃烧转化，燃烧温度需维持在1100～1200℃，既耗费能源又具有危险性。催化氧化法和光催化方法不仅对催化剂有较高的活性要求，一般还要求对气体进行预处理，以防止催化剂中毒和失活。

与以上各种处理方法相比，中和吸收法中采用专用处理液喷淋处理肼废气，具有反应速度快、处理效果好的优点，而且能源消耗较低，操作简便，还能够吸收废气中所含有的另一种有害气体-氨气，处理后的液体一般可实现生物降解，最终可以实现零污染排放。因此中和吸收处理肼分解废气是全程环境友好的处理方法，实用性强。

对于肼类废气的中和吸收处理，在现有的报道中，通常使用塔式设备，采用喷淋水洗来吸收废气中肼和氨等有毒有害成分，如郝战焱等(肼推进剂废气处理系统设计，航天器环境工程，2016,33(4)：451～455)提出了一种采用填料吸收塔进行肼推进剂废气处理的方法。但此类方法应用于飞机应急动力系统检查或试验过程中产生的肼废气处理时，存在以下问题：