一种推进剂贮箱的汽相清洗系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种推进剂贮箱的汽相清洗系统，包括用于储存清洗剂的清洗剂贮箱、清洗剂蒸汽发生装置、输送装置和冷却系统，其中，输送装置的输入端与清洗剂贮箱连接，输送装置的输出端与清洗剂蒸汽发生装置连接，所述清洗剂蒸汽发生装置的输出端与推进剂贮箱连接，所述推进剂贮箱设有用于冷却清洗剂蒸汽的冷却系统。本发明专利技术的汽相清洗系统，适用于推进剂贮箱，可自动控制，安全可靠；清洗剂的用量小，可以重复多次使用，节约成本；在推进剂贮箱中，汽态清洗剂的溶解效果和液态清洗剂的冲刷效果相结合，对推进剂贮箱的清洗更完全，清洗效果更佳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于清洗领域，具体地说，涉及一种推进剂贮箱的汽相清洗系统及方法。
技术介绍
在航天行业中，推进剂必不可少，如多以肼类(偏二甲肼、无水肼、一甲基肼)燃料作为飞行动力使用，四氧化二氮等作为氧化剂使用，肼类燃料和氧化剂都存储在相应的贮箱中。贮箱的体积庞大，例如，一级容积约70m3，二级约20m3；同时贮箱的结构复杂，箱体内有防晃板、角片、拉线、焊缝等复杂结构，一般加注的推进剂泄出后箱体内壁面及内部结构上均残留一定推进剂和腐蚀产物，长时间的使用也会在贮箱内产生氧化物，分解肼类燃料，降低肼类燃料的燃烧效果，因此在每次使用或定期检测前都要进行彻底的清洗工作。目前对肼类(偏二甲肼、无水肼、一甲基肼)和四氧化二氮贮箱的清洗方式主要采用一定浓度清洗液对燃料箱进行浸泡。起初采用醋酸和碳酸钠溶液等，但该类清洗液易结晶，容易形成残留，影响清洗质量，因此需用大量蒸馏水清洗，且清洗完毕后需要人工检查清洗后内壁的洁净度，操作危险性较高。另外，罐体清洗完成后残留的水具有沸点高、比热和汽化热大的特点，不易完全干燥；残留的水容易与氧化剂罐体中残留的四氧化二氮结合形成稀硝酸，对罐体材料产生严重的腐蚀作用，影响产品的寿命甚至产生事故隐患。因此，技术人员开发了用于清洗推进剂贮箱的专用清洗剂，与肼类或四氧化二氮无剧烈化学反应，且可以互溶，在安全性上有所提高，但该方法的仍然存在缺陷：一方面专用清洗液的用量大，成本高，后续处理难度大、时间长，另一方面贮箱内部微细结构难以完全清洗干净，附着性较强，清洗不完全。同时，推进剂贮箱内存储的燃料和氧化剂均为有毒、易挥发物质，一旦释放到工作区的空气中，不仅会影响到操作人员的人身安全和设备的安全，还会对工作区环境造成污染。为避免和尽量减少释放到工作区空气中的推进剂量，对推进剂贮罐的清洗过程应选用密闭清洗。传统清洗方式采用人工操作进行清洗、检查清洗效果，不利于操作人员的身体健康，存在安全隐患。同时人工操作的效果无法精确标准化，清洗结果常常因操作人员的经验、负责程度而不同，导致了检验的工作量增加和清洗认定难度。因此，需要一种密闭的，安全有效，清洗效果更好的自动清洗系统。申请号为201110414494.4的中国专利公开了一种全自动密封清洗装置，包括箱体和控制清洗装置全自动运行的PLC控制模块，所述箱体内安装有清洗容器的清洗箱、储存清洗液的储液箱，其中清洗箱通过管道与储液箱连接，所述清洗箱一端为敞口端，另一端为封闭端，敞口端上设置有密封门，在清洗箱内部封闭端上设置有与清洗箱轴心线同轴的空心喷射管，喷射管管壁上设置有出液孔，喷射管在封闭端连接处与进液管连接。该技术虽然采用了全密封结构，实现了全自动清洗过程，但仍然采用浸泡的方式，因此清洗液的用量大，成本高，后续处理难度大、时间长，且贮箱内部微细结构难以完全清洗干净，附着性较强，清洗不完全。有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种推进剂贮箱的汽相清洗系统，适用于推进剂贮箱，可自动控制，安全可靠；清洗剂的用量小，可以重复多次使用，节约成本；在推进剂贮箱中，汽态清洗剂的溶解效果和液态清洗剂的冲刷效果相结合，对推进剂贮箱的清洗更完全，清洗效果更佳。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：本专利技术的第一目的是提供一种推进剂贮箱的汽相清洗系统，包括用于储存清洗剂的清洗剂贮箱、清洗剂蒸汽发生装置、输送装置和冷却系统，其中，输送装置的输入端与清洗剂贮箱连接，输送装置的输出端与清洗剂蒸汽发生装置连接，所述清洗剂蒸汽发生装置的输出端与推进剂贮箱连接，所述推进剂贮箱设有用于冷却清洗剂蒸汽的冷却系统。进一步地，所述清洗剂蒸汽发生装置包括通过管路连接的加热装置和换热装置，加热装置内设置换热介质，所述推进剂贮箱通过管路与换热装置连接；所述加热装置用于加热换热介质产生换热介质蒸汽，换热介质蒸汽进入换热装置内与液体清洗剂换热，产生清洗剂蒸汽。进一步地，所述液体清洗剂经换热装置加热后的温度设定为30～40℃。进一步地，所述冷却系统包括工装结构，所述工装结构设置在推进剂贮箱上端，工装结构与推进剂贮箱上顶之间形成流体流动空间，通过流体的流动对推进剂贮箱换热冷却。进一步地，还设有氮气加热系统，包括氮气加热装置，并通过管路与推进剂贮箱的进口连接，用于吹扫清洗后的推进剂贮箱。进一步地，还设有废液回收处理系统和废气处理系统，所述废液回收处理系统包括废液收集罐和废液处理装置，所述废液收集罐通过管路与推进剂贮箱的出口连接，所述废液处理装置与废液收集罐连接，用于分离并回收推进剂和清洗剂；所述废气处理系统与推进剂贮箱的出口连接。进一步地，还设有浓度检测系统，包括设置在推进剂贮箱中的采样管路、与采样管路连接的传感器，用于在线检测推进剂浓度和清洗剂浓度。进一步地，所述输送装置还具有一推进剂贮箱相连接的第二输出端。本专利技术的第二目的是提供一种推进剂贮箱的汽相清洗系统的清洗方法包括以下步骤：(1)输送装置将清洗剂输送至清洗剂蒸汽发生装置，产生清洗剂蒸汽；(2)清洗剂蒸汽进入推进剂贮箱对其进行汽相清洗，同时，清洗剂蒸汽在冷却系统作用下液化，下流冲刷推进剂贮箱内壁。进一步地，还包括先于汽相清洗进行的置换清洗，所述的置换清洗包括以下步骤：所述的输送装置将清洗剂贮箱中的液体清洗剂直接输送至推进剂贮箱，液体清洗剂直接冲刷推进剂贮箱内壁。采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：(1)本专利技术采用汽相清洗的方式，将汽态清洗剂的溶解效果和液态清洗剂的冲刷效果相结合，对推进剂贮箱的清洗更完全，清洗效果更佳；同时，清洗剂的用量小，节约成本；(2)本专利技术的汽相清洗系统可将废液中的清洗剂和推进剂分离回收，合格的清洗剂可进行二次利用，进一步节省了清洗剂的成本；(3)本专利技术的汽相清洗系统可完全自动控制，且每个子系统的设备均用一备一，当主设备故障时，系统可切换至备份设备，安全可靠，保障系统正常运行。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。附图说明附图作为本专利技术的一部分，用来提供对本专利技术的进一步的理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：图1是本专利技术推进剂贮箱的汽相清洗系统结构及流程示意图；图2是本专利技术清洗剂蒸汽发生装置的结构示意图；图3是本专利技术废液回收处理系统结构及流程示意图；图4是本专利技术工装结构示意图；图5是工装结构的俯视图；图6是工装结构的A-A剖面图；图7是工装结构的B-B剖面图；图8是工装结构的C-C剖面图.图中：1推进剂贮箱，2清洗剂贮箱，3清洗剂蒸汽发生装置，4输送装置，5冷却系统，6工装结构，7氮气加热系统，8废液回收处理系统，9浓度检测系统，10废气处理系统，101加热装置，102换热装置，103温度传感器，104压力传感器，105第一控制阀，106液位传感器，107清洗剂蒸汽出口，108清洗剂进口，109换热管，110换热介质蒸汽出口，111回水口，112换热介质蒸汽进口，113冷凝水出口，114第二控制阀，115第三控制阀，116下管板，117上管板，201废液收集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种推进剂贮箱的汽相清洗系统，其特征在于，包括用于储存清洗剂的清洗剂贮箱、清洗剂蒸汽发生装置、输送装置和冷却系统，其中，输送装置的输入端与清洗剂贮箱连接，输送装置的输出端与清洗剂蒸汽发生装置连接，所述清洗剂蒸汽发生装置的输出端与推进剂贮箱连接，所述推进剂贮箱设有用于冷却清洗剂蒸汽的冷却系统。

【技术特征摘要】
1.一种推进剂贮箱的汽相清洗系统，其特征在于，包括用于储存清洗剂的清洗剂贮箱、清洗剂蒸汽发生装置、输送装置和冷却系统，其中，输送装置的输入端与清洗剂贮箱连接，输送装置的输出端与清洗剂蒸汽发生装置连接，所述清洗剂蒸汽发生装置的输出端与推进剂贮箱连接，所述推进剂贮箱设有用于冷却清洗剂蒸汽的冷却系统。2.根据权利要求1所述的一种推进剂贮箱的汽相清洗系统，其特征在于，所述清洗剂蒸汽发生装置包括通过管路连接的加热装置和换热装置，加热装置内设置换热介质，所述推进剂贮箱通过管路与换热装置连接；所述加热装置用于加热换热介质产生换热介质蒸汽，换热介质蒸汽进入换热装置内与液体清洗剂换热，产生清洗剂蒸汽。3.根据权利要求2所述的一种推进剂贮箱的汽相清洗系统，其特征在于，所述液体清洗剂经换热装置加热后的温度设定为30～40℃。4.根据权利要求1所述的一种推进剂贮箱的汽相清洗系统，其特征在于，所述冷却系统包括工装结构，所述工装结构设置在推进剂贮箱上端，工装结构与推进剂贮箱的上顶之间形成流体流动空间，通过流体的流动对推进剂贮箱换热冷却。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种推进剂贮箱的汽相清洗系统，其特征在于，还设有氮气加热系统，包括氮气加热装置，并通过管路与推进剂贮箱的进口连接，用于吹扫清洗后的推进剂贮箱。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：荆彦文，郑雪玲，孙鹤，郭振，郝龙，闫子良，徐光，郝战焱，刘朝阳，许宏，方涛，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，北京航天凯恩化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11