[实用新型]一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置

说明书

本实用新型公开了一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置，将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物通入光催化反应器进行光解催化反应，在紫外光照射的条件下，当碳氢化合物吸附于催化剂表面时，就会与自由电子或空穴结合，发生氧化还原反应，消耗氧气的同时产生CO₂、H₂O；干燥后的富氮气体通入油箱进行冲洗惰化。本实用新型具有效益高、能耗小、不会出现二次污染等优点。

技术领域

本实用新型属于航空系统技术领域，涉及一种飞行器燃油箱惰化装置，特别涉及一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置。

背景技术

现代飞机的安全问题一直以来受到社会的广泛关注，而燃油系统燃烧、爆炸是引起飞机失事的主要原因之一。有数据表明， 在越南战争中，美国空军受到地面火力攻击而损失数千架飞机，其中由于飞机油箱起火爆炸导致机毁人亡的比例就高达50%。机舱安全研究技术小组（cabin safety research technical group,GSRTG）对1966年至2009年全世界3726起民机事故统计结果显示，共有370起事故与油箱燃烧爆炸有关。由此可见，必须采用有效的措施来防止飞行器油箱燃爆。

飞机燃油箱上部空间充满可燃的油气混合物，其易燃、易爆特点严重威胁着飞机安全，必须采取有效措施以减少其燃、爆发生的概率，并降低其危害程度。在油箱保护系统中，降低油箱上部气相空间氧气浓度可防止油箱起火爆炸，保证乘客和飞机安全。降低燃油箱氧气浓度可采用惰性气体如氮气和二氧化碳等气体进行油箱惰化，使其氧含量降低至可燃极限以下。

常见的飞行器油箱氧浓度控制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-BoardInert Gas Generator System， OBIGGS）是最经济、实用的飞机油箱燃爆抑制技术。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。

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”（Green On-BoardInert 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。但这种方法的不足之处是，催化燃烧反应条件非常苛刻，需高温、高空和高水蒸气分压，因此催化剂必须具备较高的活性、高热稳定性和较高的水热稳定性，以及一定的抗中毒能力。

近年来，光催化氧化法因其效益高、能耗小、不会出现二次污染等优点，在处理挥发性废气方面逐渐成熟。光催化净化的工作原理是利用半导体光催化剂(TiO₂)在一定波长的光线(紫外光)照射下受激产生高能电荷—电子—空穴，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化—还原作用，将吸附在催化剂表面的碳氢化合物还原成无害物CO₂、H₂O等，干燥后可得到富氮气体，用于燃油箱惰化。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的中空纤维膜制氮效率低、价格昂贵、污染环境等缺点，提供了一种基于光催化氧化法惰化燃油箱的装置。即将油箱上部气相空间燃油蒸气和空气混合物通入到光催化反应器中，在紫外光照射的条件下，当碳氢化合物吸附于催化剂表面时，就会与自由电子或空穴结合，发生氧化还原反应，消耗氧气的同时产生CO₂、H₂O。反应后气体干燥后，富含氮气和CO₂的气体流入油箱进行惰化，达到燃油箱防火防爆的目的。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：