[发明专利]一种绿色惰化燃油箱余热利用系统

说明书

本发明公开了一种绿色惰化燃油箱余热利用系统，其原理是将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物在催化氧化反应器中进行无焰催化燃烧，产生二氧化碳，没参与反应的氮气和反应产生的二氧化碳作为混合惰气对油箱进行惰化，达到防火防爆的目的。利用气体余热来驱动制冷系统，得到的低温冷却介质，可以用来进一步冷却反应后气体，使水尽可能析出，还可以为控制子系统冷却降温。具有能量利用率高、优化惰化系统性能、惰化时间短、无环境污染等优点。

技术领域

本发明涉及防火防爆技术领域，尤其涉及一种绿色惰化燃油箱余热利用系统。

背景技术

 机燃油系统起火或爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。飞机燃油系统的防火防爆能力，直接关系到飞机生存力和易损性，也关系到飞机的利用率、成本以及人员安全。燃油箱若具有防爆能力，即使中弹或其他原因引起火灾，也不至于机毁人亡，飞机经修复后乃可继续使用，这就相应提高了飞机的利用率和生存力， 降低了飞机的易损性。飞机燃油箱防爆技术的采用还可以增加救生时间，使飞机在燃油箱出现故障的情况下有足够的时间返航。另外，还可以在应急情况下保护飞机。

 飞机燃油箱在一定条件下可分为四个不同的层面：最下面为液态燃油层，该层的燃油含有氧气，当压力变化和被晃动时，燃油会释放出氧气；紧靠液态燃油层为富油气体层，它不仅含有大量的油分子，还含有大量氧分子；再上面为含氧 最丰富的燃烧层，该层易燃；最上面为贫油分子层，氧气浓度很淡，不易燃烧。 因此，必须控制燃烧层和富油层的氧气浓度，保证氧气浓度低于9%，使燃油箱始终处于惰化状态。

 常见的飞行器油箱惰化技术主要有液氮惰化技术、Halon 1301惰化技术、分子筛技术、膜分离技术等。其中中空纤维膜制取富氮气体的机载制氮惰化技术（On-Board InertGas Generator System， OBIGGS）是目前最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术。OBIGGS把来自发动机或环控系统的引气，经过温度调节、压力调节、去除臭氧、水分、杂质等污染物后，通入由中空纤维膜构成的空气分离装置内分离成富氧气体和富氮气体，富氧气体排出机外，富氮气体则按不同的流量模式充入燃油箱进行洗涤或冲洗。

 但是 OBIGGS 技术仍存在很多问题，如分离膜效率低导致飞机代偿损失大、分离膜入口需求压力高导致在很多机型上无法使用（如直升机）、细小的膜丝和渗透孔径逐渐堵塞及气源中臭氧导致膜性能衰减严重、富氮气体填充油箱时导致燃油蒸汽外泄污染环境等。

 近年来，国内外一些公司和研究机构还在进行采用催化燃烧方法来消耗油箱气相空间的氧气和可燃蒸汽从而降低油箱可燃风险的方法，称之为“绿色惰化技术”（GreenOn-Board Inert Gas Generation System， GOBIGGS）。这种新型惰化技术具有几个重要优势：基本无需预热，启动速度快，加之氧气在反应器中被消耗，惰化效率高、时间短；不向外排出燃油蒸汽，绿色环保。但是催化燃烧过程反应温度较高，反应后的混合气体仍含有较多热量，一般冷却剂吸收该部分热量后被排放，大量能量被浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种绿色惰化燃油箱余热利用系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种绿色惰化燃油箱余热利用系统，包含油箱、第一火焰抑制器、第一变频风机、第一回热器、电加热器、第一温度传感器、第二火焰抑制器、催化反应器、第三火焰抑制器、第一冷却器、第一水分离器、第二冷却器、第二水分离器、第二温度传感器、第一止回阀、第一电动调节阀、第四火焰抑制器、氧浓度传感器、第二变频风机、第一电动三通调节阀、第二止回阀、第一蒸发器、吸收器、溶液泵、溶液换热器、发生器、第二电动调节阀、第一冷凝器、第一膨胀阀、第三电动调节阀、第二电动三通调节阀和自动控制器；

所述油箱包含气体入口和气体出口；所述第一电动三通调节阀、第二电动三通调节阀均包含一个入口和两个出口；所述自动控制器包含冷却气体入口、冷却气体出口、电流输入端和电流输出端；