專利名稱：一種潛艇廢氣處理工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有毒有害氣體的處理工藝及裝置，特別是涉及一種潛艇廢氣的處理工藝及裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，潛艇持別是核潛艇由于長時間地潛在水中作業(yè)，機(jī)體運(yùn)轉(zhuǎn)及人員呼吸所排放出大量的CO2、NH3、SO2以及數(shù)百種含有機(jī)物的有毒有害廢氣，如得不到及時有效的處理，將會嚴(yán)重影響艙內(nèi)工作人員的工作環(huán)境和身體健康。目前，核潛艇在治理廢氣方面，主要是采用活性炭濾氣，氟里昂凈化，等離子體、吸收劑及催化氧化除氣。這些方法主要存在如下問題第一，有的方法是專門針對一種有害氣體的，其它的有害氣體得不到有效處理；第二，有的方法需要特殊吸收劑，價格成本高；第三，這些方法大都存在吸附平衡和化學(xué)平衡的問題，無法達(dá)到有害氣體完全凈化的高標(biāo)準(zhǔn)。天長日久，有害氣體得不到徹底處理，以致越積越多，嚴(yán)重影響了人們的身體健康。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種不需要其它化學(xué)物質(zhì)，能同時處理CO2、NH3、SO2以及數(shù)百種含有機(jī)物的有害氣體，且操作簡單的潛艇廢氣的處理工藝方法。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種用于本發(fā)明的潛艇廢氣處理工藝的設(shè)備。
本發(fā)明的第一個目的是這樣實(shí)現(xiàn)的(1)各艙室中的廢氣被抽風(fēng)機(jī)抽到廢氣輸送管中；(2)廢氣經(jīng)過連接于廢氣輸送管上的氣體熱交換器后而預(yù)冷；(3)經(jīng)上一步預(yù)冷后的廢氣通過打開了閥門的廢氣輸送管到達(dá)各廢氣凈化池中，各廢氣凈化池放置于一個冷阱中，冷阱與液氦或液氮壓縮制冷機(jī)通過管道連成一體，使冷阱致冷到-186℃；(4)到達(dá)各廢氣凈化池中的廢氣進(jìn)一步冷卻，其中的大部分廢氣通過冷阱的深冷作用而凝結(jié)成固態(tài)后落入廢氣凈化池中；(5)經(jīng)上一步凈化后的氣體回流到打開了閥門的凈化氣回流管中；(6)凈化后的氣體當(dāng)經(jīng)過第(2)步所述并與凈化氣回流管相連接的氣體熱交換器時，與廢氣輸送管中流過此氣體熱交換器的廢氣進(jìn)行熱交換而升溫后回流到各艙室中；(7)與此同時，第(3)步所述的液氦或液氮壓縮制冷機(jī)與安裝于其內(nèi)的熱交換器進(jìn)行熱交換，使液氦或液氮壓縮制冷機(jī)的溫度降低。
本發(fā)明的第二個目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本裝置包括數(shù)個置于冷阱中的廢氣凈化池，連通各廢氣凈化池與各艙室的是廢氣輸送管以及凈化氣回流管，廢氣輸送管安裝有抽風(fēng)機(jī)，并連接有氣體熱交換器，凈化氣回流管上也連接著氣體熱交換器；各廢氣凈化池與廢氣輸送管、凈化氣回流管相連接處分別安裝有閥門，冷阱與液氮或液氦壓縮制冷機(jī)通過管道連接成一體，液氮或液氦壓縮制冷機(jī)內(nèi)安裝有熱交換器。
本發(fā)明的潛艇廢氣的處理工藝方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，不需要使用任何酸、堿、鹽甚至有機(jī)物，無二次污染，廢氣處理成本低，效果好。本發(fā)明的用于潛艇廢氣的處理工藝設(shè)備由于以小型液氦或液氮壓縮制冷機(jī)為冷阱，能通過廢氣凈化池使大多數(shù)有害氣體凝固，整個設(shè)備簡單、體積小、重量輕，抗沖擊能力強(qiáng)，能耗較低。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中潛艇廢氣處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例二中潛艇廢氣處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例三中潛艇廢氣處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一參見圖1的廢氣處理裝置，它包括三個置于冷阱1中的廢氣凈化池2，連通各廢氣凈化池與各艙室3的是廢氣輸送管4以及凈化氣回流管5；廢氣輸送管的一端分別接入各艙室的底部，并在靠近艙室的部分安裝有抽風(fēng)機(jī)6，用以將各艙室的廢氣抽出，廢氣輸送管的另一端則經(jīng)氣體熱交換器18使廢氣降溫后通到各個廢氣凈化池中，而凈化氣回流管的一端通入廢氣凈化池的頂部，另一端則經(jīng)氣體熱交換器18使凈化氣升溫后通入各艙室的頂部。廢氣凈化池與廢氣輸送管、凈化氣回流管相連接處分別安裝有數(shù)個閥門7，當(dāng)抽風(fēng)機(jī)將各艙室的廢氣抽出時，控制廢氣輸入管的各個閥門打開，控制凈化氣回流管的各個閥門也打開，當(dāng)廢氣通過冷阱處理后，凈化氣又回放到各艙室。冷阱與液氦或液氮壓縮制冷機(jī)8通過低溫液氦(液氮)進(jìn)入管、高溫液氦(液氮)出口管連成一體，當(dāng)液氦(液氮)壓縮制冷機(jī)將低溫液氦(液氮)送入冷阱時，冷阱內(nèi)溫度可達(dá)到-186℃，此時，根據(jù)深冷原理，廢氣中分子量大于40的絕大部分有毒有害氣體包括氨氣凝固而落入廢氣凈化池中，氧氣、氮?dú)鈩t沿凈化氣回流管回到艙內(nèi)。由于液氦(液氮)壓縮制冷機(jī)在運(yùn)行交換過程中產(chǎn)生熱量，在制冷機(jī)內(nèi)安裝有熱交換器9，用于機(jī)器的冷卻。
從圖1中可看到，所述的廢氣凈化池2內(nèi)安裝有傳像傳感器16，用以觀察池內(nèi)的變化情況，不致導(dǎo)氣管的堵塞，以便安全操作。
從圖1中還可看到，所述的凈化氣回流管與補(bǔ)氧裝置17相連接，用以補(bǔ)充艙內(nèi)的氧氣。
實(shí)施例二參見圖2的廢氣處理裝置，除上述的結(jié)構(gòu)外，不同之處在于，熱交換器9的底部連接有海水入水管10，頂部連接有熱交換水出水管11，海水入水管10處安裝有凈水器12，由于海底海水的溫度較低，海水通過凈水器凈化后流入熱交換器，帶走了液氦(液氮)壓縮制冷機(jī)在運(yùn)行交換過程中產(chǎn)生的熱量，以達(dá)到冷卻機(jī)器的目的。熱交換水出水管11與凹形水熱器13的底部相連通，且凹形水熱器13底部的水平面高于熱交換水出水管11的水平面，根據(jù)海水壓強(qiáng)與海水深度成正比的關(guān)系，海水從較深的海水入水管10處壓入，流經(jīng)熱交換器，再從熱交換水出水管11流入到凹形水熱器13內(nèi)，而海水的溫度較之流入熱交換器前有所升高；廢氣凈化池的大小和容量在方便人工拆卸的范圍內(nèi)，在傳像傳感器16的監(jiān)控下，當(dāng)廢氣凈化池的廢氣收集到一定程度時，將廢氣凈化池2從冷阱1中拆卸下，并將廢氣凈化池的一個接口用堵頭堵上，另一個接口接到廢氣排放管上后，放入凹形水熱器中，廢氣排放管上裝有抽風(fēng)機(jī)，凹形水熱器內(nèi)安裝有電熱器15，在水熱器中的熱交換水或電熱器進(jìn)一步將熱交換水加熱的作用下，冷凝下來的廢氣通過加熱又汽化成氣態(tài)而被抽風(fēng)機(jī)抽出排入大海中。熱交換水排放口14位于潛艇的頂部，借用水壓差將熱交換后的熱交換水排入大海中或作日用熱水。
實(shí)施例三參見圖3的廢氣處理裝置，在上述實(shí)施例二結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，不同之處在于，氣體熱交換器18的廢氣出口處連接有一個接液罐20，將預(yù)冷后的廢氣中產(chǎn)生的液體用該接液罐收集。凈化氣回流管5在連接氣體熱交換器18與各艙室3之間的部分還連接有水氣熱交換器19，并且水氣熱交換器19與水熱器13相連通，當(dāng)凈化氣通過氣體熱交換器18升溫后再通過水熱器13中的熱水進(jìn)一步的升溫而回到各艙室內(nèi)，這樣做充分利用了水熱器13的熱能。
權(quán)利要求
1.一種潛艇廢氣處理工藝，其特征在于包括如下順序的步驟(1)各艙室中的廢氣被抽風(fēng)機(jī)抽到廢氣輸送管中；(2)廢氣經(jīng)過連接于廢氣輸送管上的氣體熱交換器后而預(yù)冷；(3)經(jīng)上一步預(yù)冷后的廢氣通過打開了閥門的廢氣輸送管到達(dá)各廢氣凈化池中，各廢氣凈化池放置于一個冷阱中，冷阱與液氦或液氮壓縮制冷機(jī)通過管道連成一體，使冷阱致冷到-186℃；(4)到達(dá)各廢氣凈化池中的廢氣進(jìn)一步冷卻，其中的大部分廢氣通過冷阱的深冷作用而凝結(jié)成固態(tài)后落入廢氣凈化池中；(5)經(jīng)上一步凈化后的氣體回流到打開了閥門的凈化氣回流管中；(6)凈化后的氣體當(dāng)經(jīng)過第(2)步所述并與凈化氣回流管相連接的氣體熱交換器時，與廢氣輸送管中流過此氣體熱交換器的廢氣進(jìn)行熱交換被升溫后回流到各艙室中；(7)與此同時，第(3)步所述的液氦或液氮壓縮制冷機(jī)與安裝于其內(nèi)的熱交換器進(jìn)行熱交換，使液氦或液氮壓縮制冷機(jī)的溫度降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛艇廢氣處理工藝，其特征在于所述廢氣凈化池內(nèi)的廢氣凝固情況通過安裝于其內(nèi)的傳像傳感器來指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的潛艇廢氣處理工藝，其特征在于連接于凈化氣回流管上的補(bǔ)氧裝置補(bǔ)充艙內(nèi)所消耗的氧氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潛艇廢氣處理工藝，其特征在于第(7)步所述的熱交換器中，冷的深海海水從其底部的入口處凈化后由于海水壓力差而壓入，通過熱交換升溫后從其頂部的出口處流出到位于熱交換器上方的凹形水熱器底部，凹形水熱器中的電熱器進(jìn)一步將水加熱，此時，將廢氣收集到一定程度的廢氣凈化池從冷阱中拆卸下，放入凹形水熱器中，通過熱水將廢氣凈化池加熱，其中各種冷凝下來的廢氣通過加熱成氣態(tài)而后被抽風(fēng)機(jī)排到大海中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的潛艇廢氣處理工藝，其特征在于將第(2)步所述預(yù)冷后的廢氣中產(chǎn)生的液體用連接于該氣體熱交換器的接液罐收集；將通過第(6)步后所得的凈化氣再通過一個連接于凈化氣回流管上的水氣熱交換器繼續(xù)升溫，該水氣熱交換器與所述水熱器相通，流過其內(nèi)的熱水與凈化氣進(jìn)行熱交換。
6.一種用于潛艇廢氣處理工藝的裝置，其特征在于它包括數(shù)個置于冷阱(1)中的廢氣凈化池(2)，連通各廢氣凈化池(2)與各艙室(3)的是廢氣輸送管(4)以及凈化氣回流管(5)；廢氣輸送管(4)上安裝有抽風(fēng)機(jī)(6)，并連接有氣體熱交換器(18)，凈化氣回流管(5)上也連接著氣體熱交換器(18)；各廢氣凈化池(2)與廢氣輸送管(4)、凈化氣回流管(5)相連接處分別安裝有閥門(7)；冷阱(1)與液氦或液氮壓縮制冷機(jī)(8)通過管道連接成一體，液氦或液氮壓縮制冷機(jī)(8)內(nèi)安裝有熱交換器(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于潛艇廢氣處理工藝的裝置，其特征在于所述的廢氣凈化池(2)內(nèi)安裝有傳像傳感器(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于潛艇廢氣處理工藝的裝置，其特征在于所述的凈化氣回流管(5)與補(bǔ)氧裝置(17)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于潛艇廢氣處理工藝的裝置，其特征在于所述的熱交換器(9)的底部連接有海水入水管(10)，頂部連接有熱交換水出水管(11)，海水入水管(10)處安裝有凈水器(12)；熱交換水出水管(11)與凹形水熱器(13)的底部相連通，且凹形水熱器(13)底部的水平面高于熱交換水出水管(11)的水平面，凹形水熱器(13)的頂部設(shè)有熱交換水排放口(14)，凹形水熱器(13)的內(nèi)部還安裝有電熱器(15)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于潛艇廢氣處理工藝的裝置，其特征在于所述氣體熱交換器(18)的廢氣出口處連接有一個接液罐(20)；凈化氣回流管(5)在連接氣體熱交換器(18)與各艙室(3)之間的部分還連接有水氣熱交換器(19)，并且水氣熱交換器(19)與水熱器(13)相連通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種潛艇廢氣的處理工藝及裝置。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的需要多種化學(xué)物質(zhì)，處理成本高，并不能同時處理多種有害氣體的缺陷，提供這樣一種工藝方法及裝置將各艙室中的廢氣抽出，通過廢氣輸送管并預(yù)冷后送到廢氣凈化池里，廢氣凈化池放置于冷阱中，冷阱與液氦或液氮壓縮制冷機(jī)連成一體而使冷阱溫度達(dá)到－186℃，到達(dá)廢氣凈化池的廢氣中大部分有害氣體如CO
文檔編號B01D8/00GK1769135SQ20051003222
公開日2006年5月10日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者李大塘 申請人:湖南科技大學(xué)