本发明涉及液体处理技术领域，具体涉及一种低温液体处理装置及其建筑方法。
背景技术：
火箭推进剂是为火箭发动机提供能源和工质的物质，火箭推进剂在发动机中通过燃烧与分解，释放化学能并转化为能够产生推力的工作物质(简称工质)。液体推进剂通常包括燃料、氧化剂。燃料是燃烧时起还原作用的并释放能量的物质，氧化剂(又称助燃剂)是燃烧时起氧化作用的物质。火箭用液体燃料主要有液氢、甲基肼、偏二甲肼、煤油、酒精等，液体氧化剂主要有液氧、四氧化二氮、过氧化氢、硝酸等。
随着航天事业的不断发展，液氧、液氢、液化天然气等液体推进剂的需求量不断增加。由于液氢(－253℃)、液氧(－183℃)等液体推进剂的沸点低，在空气中会迅速蒸发，其所形成的蒸汽与空气形成爆炸性混合物，引发火灾、爆炸等重大安全事故。目前，废弃液体推进剂的处理方法包括高空排放、焚烧炉处理等，其中，以高空排放处理废弃液体推进剂在处理大量废弃低温液体时，低温液体排放后形成的蒸汽易下沉至接近地方，导致较高的爆炸风险。因此，以高空排放的方法仅适用于对少量低温液体推进剂进行处理。焚烧炉处理是指在焚烧炉的燃烧室内，将废液燃烧变成co2和h2o等无害物质。但是，由于焚烧炉处理技术的投资大、操作水平和维修水平要求高，且工艺控制难度高、在燃烧处理过程中仍存在爆炸风险。
技术实现要素：
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中对废弃低温液体推进剂的处理存在处理流量小、成本高，以及存在燃爆风险的缺陷。
为此，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种低温液体处理装置，包括：
容置结构，包括成型于地面以下的用于容置液体的容置内腔，和将所述容置内腔与外界连通的第一开口；
加固结构，设置于所述容置结构的内部壁面上，用于加固所述容置内腔；
防护结构，设置于所述第一开口的外围，具有沿远离所述容置结构延伸的防护体；
导热结构，所述导热结构位于所述容置结构的底部壁面的上方，所述导热结构与所述容置结构之间设置有所述加固结构。
可选地，上述的低温液体处理装置，所述容置结构具有位于地面以下的竖向壁面和连接所述竖向壁面的底部壁面，所述竖向壁面和所述底部壁面围成所述容置内腔，所述容置结构的顶部形成所述第一开口；
优选地，所述容置结构的横向界面呈矩形或圆形。
可选地，上述的低温液体处理装置，所述加固结构为覆盖所述容置结构的竖向壁面和底部壁面的混凝土层。
可选地，上述的低温液体处理装置，所述导热结构是铺设于位于所述加固结构上的鹅卵石层。
可选地，上述的低温液体处理装置，所述防护体是设置于所述容置结构的第一开口外围的挡土墙；
优选地，所述防护体包括围绕所述第一开口设置的至少两面挡土墙，其中至少一面挡土墙与相邻挡土墙之间预留所需间隙的第二开口。
可选地，上述的低温液体处理装置，还包括：气体浓度传感器，所述气体浓度传感器位于所述防护结构所围成的空间内，且距离所述第一开口所需高度设置。
可选地，上述的低温液体处理装置，还包括：液体排放管路，所述液体排放管路的出口对应所述的容置结构的第一开口，使所述液体排放管路内的液体流入所述容置内腔。
进一步可选地，上述的低温液体处理装置，所述液体排放管路的外侧包覆有管路层，所述管路层对所述液体排放管路制冷。
第二方面，本发明提供了一种上述低温液体处理装置的建筑方法，包括以下步骤：
s1，对选定位置的地面进行挖掘，在地面下方形成用于容置液体的容置内腔，以及将容置内腔与外界连通的第一开口，得到容置结构；
s2，在所述容置结构的内部壁面上浇筑加固材料，形成加固结构；
s3，在对应容置结构的底部壁面的加固结构上铺设导热材料，形成导热结构；
s4，在所述第一开口的外围搭建沿远离所述容置结构延伸的防护体，形成防护结构。
可选地，上述的建筑方法，还包括：
s5，在所述容置结构的上方搭设液体排放管路，所述液体排放管路的出口对应所述容置结构的第一开口设置，排放管路的外侧包覆管路层；
s6，在所述防护结构所围成的空间内且距离所述第一开口所需高度设置气体浓度传感器。
本发明提供的技术方案，具有如下优点：
1、本发明提供的低温液体处理装置，包括容置结构、加固结构、防护结构和导热结构。容置结构包括成型于地面以下的容置液体的容置内腔，和将容置内腔与外界连通的第一开口。废弃的低温液体推进剂由第一开口被排放至容置内腔中，容置结构的内部壁面上设置有加固容置内腔的加固结构，可以有效减轻容置结构受液体推进剂较低的温度影响(液氢－253℃，液氧－183℃)，发生的大规模碎裂、崩坍，提高容置内腔用于容置低温液体推进剂的稳固性。低温液体推进剂在排放到容置内腔中后，由于其沸点低，会挥发为气体经第一开口向外扩散。在第一开口的外围设置有防护结构，防护结构具有远离容置结构延伸的防护体。通过设置防护体将第一开口围绕起来，能够避免低温液体推进剂的挥发气体在离开第一开口后，大面积向四周扩散。防护体在远离容置结构的方向延伸，能够引导低温液体推进剂挥发的气体向离地面较远的高处排放，防止低温液体推进剂在距离地面较近的位置与空气混合形成可燃的混合气体。设置防护结构还可以隔离点火源，降低安全事故发生概率。此外，通过设置防护结构还可以将低温液体处理装置与地面建筑或人群进行隔离，若低温液体推进剂的挥发气体燃烧，能够避免火势向外蔓延，及时采用应对措施。在容置结构的底部壁面上方设置的导热结构能够加快容置内腔中低温液体推进剂的热量散发，提高低温液体的挥发效率，加快对低温液体推进剂的处理效率，进而增加对废弃低温液体推进剂的处理流量。
以上述的低温液体处理装置对废弃的液体推进剂进行处理，不需要使用大型的燃烧设备，有效降低了对废液的处理成本和处理难度。此外，上述低温液体处理装置的占地面积小，适于扩充容置内腔的体积，实现对大流量的废弃液体推进剂的处理，具有成本低、处理流量大、处理效率高，且有效减少燃爆事故及事故波及范围的优势。
2、本发明提供的低温液体处理装置，容置结构具有位于地下的竖向壁面和连接竖向壁面的底部壁面，容置结构的顶部形成第一开口。此设置方式的容置结构占地面积小，便于对容置内腔进行扩容。第一开口形成与容置结构的顶部，便于废弃低温液体的排入以及挥发气体的排出，提高对低温液体推进剂的处理效率。
3、本发明提供的低温液体处理装置，加固结构是覆盖容置结构竖向壁面和底部壁面的混凝土层，利用混凝土层能够增加容置结构的竖向壁面和底部壁面的强度以及抗冻性能，当废弃的低温液体推进剂在排入容置内腔后，低温液体推进剂在挥发过程中会释放大量冷量。以具有一定强度和抗冻性能的混凝土层对冷量进行拦隔，防止容置结构发生大规模碎裂、坍塌。
低温液体处理装置的导热结构是铺设于紧固结构上方的鹅卵石层，鹅卵石层具有良好的散热性能，能够加快废弃液体处理及的挥发，提高对废弃液体的处理效率。此外，鹅卵石层还有益于进一步提高容置结构的强度。
低温液体处理装置的防护体是设置于容置结构第一开口外围的挡土墙，以挡土墙对容置结构的第一开口进行围护，引导液体推进剂的挥发气体向高处排空，避免挥发气体在离地面较近的位置向外扩散发生燃爆事故。此外，挡土墙还能够起到隔离火源，以及对燃烧后的火势进行限制的优势。在至少一面挡土墙与相邻挡土墙之间设置的第二开口便于废弃液体处理完成后进入现场进行勘察，以及对低温液体处理装置的维护。
4、本发明提供的低温液体处理装置，还包括气体浓度传感器，以气体浓度传感器对现场的挥发气体进行检测，待挥发气体的浓度达到安全浓度值时，可进入现场进行勘察及装置维护。
5、本发明提供的低温液体处理装置，还包括液体排放管路，液体排放管路的出口对应容置结构的第一开口，使废弃的低温液体推进剂经排放管路的输送能够流入容置结构的容置内腔中，在容置内腔中经一步的挥发处理。
液体排放管路的外侧包覆有管路层，以管路层进行制冷，使液体排放管路内的低温液体能够维持液态，保持管路畅通。
6、本发明提供的建筑低温液体处理装置的方法，能够构建得到上述成本低、处理流量大、处理效率高的低温液体处理装置，实现对废弃低温液体推进剂的高效排放、处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明的第一种实施方式中提供的低温液体处理装置的结构示意图；
图2为图1所示的低温液体处理装置的第一开口和液体排放管路的结构示意图；
图3为图1所示的低温液体处理装置的的俯视图；
附图标记说明：
1－容置结构，11－竖向壁面，12－底部壁面，13－第一开口；2－加固结构；3－导热结构；4－防护结构，41－防护体，42－第二开口；5－液体排放管路，51－管路层；6－气体浓度传感器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种低温液体处理装置，如图1－图3所示，包括容置结构1、加固结构2、防护结构4和导热结构3，如图1所示，容置结构1具有成型于地面以下的容置液体的容置内腔，和将容置内腔与外界连通的第一开口13。容置结构1的内部壁面上设置用于加固容置内腔的加固结构2，位于容置结构1的底部壁面12上的加固结构2上设置有导热结构3。容置结构1的第一开口13的外围设置有防护结构4，防护结构4具有沿所述容置结构1的方向延伸的防护体41。
上述的低温液体处理装置，以容置结构1的容置内腔作为低温液体推进剂的接收内腔，废弃的低温液体推进剂(液氧、液氢、液态天然气lng等等)经第一开口13被排放至容置内腔中，在容置内腔中挥发为气体，挥发气体再由容置结构1的第一开口13排出。低温液体推进剂温度低(液氢－253℃，液氧－183℃)，在挥发过程中还会释放大量冷量，在容置结构1的内部壁面上设置的加固结构2，能够对容置内腔进行加固，防止容置结构1受液体推进剂较低的温度影响，发生大规模碎裂、崩坍。在容置结构1的底部壁面12上方的加固结构2上设置的导热结构3，利用其热传导特性，能够加快低温液体推进剂的挥发，提高对低温液体推进剂的处理流量。低温液体推进剂的挥发气体经第一开口13排出后，在第一开口13外围防护结构4的拦堵下，能够避免气体向四周扩散，经沿远离容置结构1的方向延伸的防护体41引导，挥发气体被引导至高空后向外围扩散，防止挥发气体在邻近地面的位置发生燃爆事故。以上述装置处理废弃的低温液体推进剂，推进剂的流量不受限制，能够实现对大流量推进剂的排放处理；且操作简单、便捷，操作难度低。上述的处理装置中未引入大型的设备、仪器，具有成本低的优势，低温液体处理装置的占地面积小，便于对容置内腔进行扩容，以提高处理流量。此外，上述的低温液体处理装置在相对开放的空间进行低温液体推进剂的排放处理，能够避免推进剂的发挥气体受压力作用发生爆炸事故；并且若发生气体燃烧事故时，防护结构4能够防止火势蔓延，使低温液体推进剂的处理安全性得到提高。
在一实施方式中，如图1和图2所示，容置结构1具有成型于地面以下的竖向壁面11和连接竖向壁面11的底部壁面12，竖向壁面11和底部壁面12围成容置内腔，容置结构1的顶部形成第一开口13。第一开口13形成于容置结构1的顶部，便于废弃低温液体推进剂的排入，以及挥发气体的排出。容置结构1可以设置为长方体、正方体或圆柱体等等，使其截面呈现矩形、正方形或圆形等等。具体地，容置结构1是在地面下挖掘形成的地坑，容置内腔是挖掘后地坑内所形成的内部空间，地坑的顶部开口作为第一开口13。地坑的横向截面呈矩形、正方形或圆形等等。以地坑作为容置结构1具有减小低温液体处理装置的占地面积、方便建筑实施的优点。
在一实施方式中，如图1所示，加固结构2是覆盖容置结构1的底部壁面12和竖向壁面11的混凝土层。以混凝土层增加容置结构1的强度和抗冻性能，避免低温液体推进剂排放到容置内腔中后，受液体推进剂超低温度影响使容置结构1发生大规模崩裂、坍塌。为进一步增加加固结构2的强度，混凝土层中还可以加入钢筋网、钢板或纤维等混合材料。作为可替换的实施方式，加固结构2还可以由其他具有抗冻并具有所需强度的材料代替，例如钢板或者铝合金板材等等。
在一实施方式中，如图1所示，导热结构3是铺设于加固结构2上的鹅卵石层，具体地，鹅卵石层铺设于位于容置结构1底部壁面12的加固结构2的上方，利用鹅卵石的热传导特性，加快容置内腔中低温液体推进剂的散热挥发，以提高对废弃低温液体推进剂的处理效率。
在一实施方式中，如图1和图3所示，防护结构4是设置于容置结构1的第一开口13外围的挡土墙，挡土墙沿远离容置结构1的方向延伸，能够引导由第一开口13挥发出的气体向高处排放，避免挥发气体在离地面较近的位置向外扩散，与空气混合后在离地面较近的位置发生燃爆事故。此外，设置挡土墙还能够起到隔离火源，以及对燃烧后的火势进行限制的优势。围绕第一开口13设置的挡土墙有至少2面，其中至少一面挡土墙与相邻挡土墙之间预留有所需间隙的第二开口42。例如，围绕第一开口13设置有4面挡土墙，为了便于表述，将其称为第一、第二、第三和第四挡土墙，其中第一挡土墙和第三挡土墙相对设置，第二挡土墙的竖向两个侧边紧挨第一挡土墙和第三挡土墙，第四挡土墙与第二挡土墙相对设置，第四挡土墙的竖向两侧与第一挡土墙和第三挡土墙之间分别设置第二开口42。通过设置第二开口42便于废弃的低温液体推进剂处理完成后，进入现场进行勘察，以确定加固结构2、容置结构1等的破损度，便于对低温液体处理装置进行维护。作为替换的实施方式，挡土墙的设置数目还可以是2、3、5等等，只要能够将第一开口13围起，以使挥发气体向高处排放即可。作为替换的实施方式，第二开口42还可以仅设置在第四挡土墙邻近第一挡土墙或第二挡土墙的一侧，或者还可以在第一挡土墙邻近第二挡土墙，第二挡土墙邻近第三挡土墙的一侧设置第二开口42等等。第二开口42的具体设置位置和大小能够满足供人员进入现场勘查，并最大程度降低挥发气体向外挥发泄露即可。
在一实施方式中，如图1－图3所示，低温液体处理装置还包括用于输送废弃低温液体推进剂的液体排放管路5。液体排放管路5的出口对应容置结构1的第一开口13设置，以使由液体排放管路5输送的低温液体推进剂能够流入容置内腔中。具体地，可使液体排放管路5的出口对应第一开口13的中心，使液体排放进容置内腔后可以尽量均匀的铺展开。作为一种可选的实施方式，可以将液体排放管路5的出口伸入容置内腔中，降低排放高度。作为一种优选的实施方式，液体排放管路5的外侧包覆有管路层51，利用管路层51对液体排放管路5进行制冷，使液体排放管路5内的液体能够维持液态，保持管路的畅通。
在一实施方式中，如图1所示，低温液体处理装置还包括气体浓度传感器6，气体浓度传感器6设置于防护体41所围成的空间内，且距离第一开口13所需距离悬空设置。以气体浓度传感器6对现场的挥发气体进行检测，待挥发气体的浓度达到安全浓度值时，可进入现场进行勘察及装置维护。
实施例2
本实施例提供一种实施例1中低温液体处理装置的建筑方法，包括以下步骤：
s1，对选定位置的地面进行挖掘，在地面下方形成用于容置液体的容置内腔，以及将容置内腔与外界连通的第一开口13，得到容置结构1；
具体地，选择远离建筑人群位置，并结合当地风速设计所需容置内腔的大小、深度，优选风速小、气体横向挥发度小的位置进行挖掘，得到位于地下的地坑，作为容置结构1，地坑的内腔作为容置内腔，地坑顶部的开口作为第一开口13。
s2，在所述容置结构1的内部壁面上浇筑加固材料，形成加固结构2；
具体地，在地坑的内部壁面上浇筑混凝土材料，形成混凝土层，以混凝土层作为加固结构2。作为优选的实施方式，混凝土材料中混有钢筋材料，通过浇筑钢筋混凝土材料形成钢筋混凝土层，作为加固结构2。
s3，在对应容置结构1的底部壁面12的加固结构2上铺设导热材料，形成导热结构3；
具体地，在位于地坑底部壁面12上的混凝土层上铺设鹅卵石材料，作为导热结构3。
s4，在所述第一开口13的外围搭建沿远离所述容置结构1延伸的防护体41，形成防护结构4。
具体地，在第一开口13的外围搭建沿远离地坑方向延伸的挡土墙，挡土墙高度及面积根据步骤s1中挖掘的地坑的体积和第一开口13的面积来设计。进一步地，在挡土墙间还可以设置便于后期勘察的第二开口42。
s5，在所述容置结构1的上方搭设液体排放管路5，所述液体排放管路5的出口对应所述容置结构1的第一开口13设置。具体地，根据废弃液体推进剂的体积设计液体排放管路5的尺寸，保证液体推进剂在排放管道内流动时，流速满足管道内流速的安全限制。进一步地，液体排放管路5的出口对应第一开口13的中心设置。排放管路的外侧包覆管路层51；利用管路层51对液体排放管路5进行预冷，保持管路排放畅通。
s6，在所述防护结构4所围成的空间内且距离所述第一开口13所需高度设置气体浓度传感器6，利用气体浓度传感器6记录气体浓度的排放数据，排放完毕后根据气体浓度值是否满足安全限值要求，决定何时可以进入现场检查。观察装置结构是否损坏，并准备进行下一次排放。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
1.一种低温液体处理装置，其特征在于，包括：
容置结构(1)，包括成型于地面以下的用于容置液体的容置内腔，和将所述容置内腔与外界连通的第一开口(13)；
加固结构(2)，设置于所述容置结构(1)的内部壁面上，用于加固所述容置内腔；
防护结构(4)，设置于所述第一开口(13)的外围，具有沿远离所述容置结构(1)延伸的防护体(41)；
导热结构(3)，所述导热结构(3)位于所述容置结构(1)的底部壁面(12)的上方，所述导热结构(3)与所述容置结构(1)之间设置有所述加固结构(2)。
2.根据权利要求1所述的低温液体处理装置，其特征在于，所述容置结构(1)具有位于地面以下的竖向壁面(11)和连接所述竖向壁面(11)的底部壁面(12)，所述竖向壁面(11)和所述底部壁面(12)围成所述容置内腔，所述容置结构(1)的顶部形成所述第一开口(13)；
优选地，所述容置结构(1)的横向界面呈矩形或圆形。
3.根据权利要求1或2所述的低温液体处理装置，其特征在于，所述加固结构(2)为覆盖所述容置结构(1)的竖向壁面(11)和底部壁面(12)的混凝土层。
4.根据权利要求1－3任一项所述的低温液体处理装置，其特征在于，所述导热结构(3)是铺设于位于所述加固结构(2)上的鹅卵石层。
5.根据权利要求1－4任一项所述的低温液体处理装置，其特征在于，所述防护体(41)是设置于所述容置结构(1)的第一开口(13)外围的挡土墙；
优选地，所述防护体(41)包括围绕所述第一开口(13)设置的至少两面挡土墙，其中至少一面挡土墙与相邻挡土墙之间预留所需间隙的第二开口(42)。
6.根据权利要求1－5任一项所述的低温液体处理装置，其特征在于，还包括：气体浓度传感器(6)，所述气体浓度传感器(6)位于所述防护结构(4)所围成的空间内，且距离所述第一开口(13)所需高度设置。
7.根据权利要求1－6任一项所述的低温液体处理装置，其特征在于，还包括：液体排放管路(5)，所述液体排放管路(5)的出口对应所述的容置结构(1)的第一开口(13)，使所述液体排放管路(5)内的液体流入所述容置内腔。
8.根据权利要求7所述的低温液体处理装置，其特征在于，所述液体排放管路(5)的外侧包覆有管路层(51)，所述管路层(51)对所述液体排放管路(5)制冷。
9.一种权利要求1－8任一项所述低温液体处理装置的建筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1，对选定位置的地面进行挖掘，在地面下方形成用于容置液体的容置内腔，以及将容置内腔与外界连通的第一开口(13)，得到容置结构(1)；
s2，在所述容置结构(1)的内部壁面上浇筑加固材料，形成加固结构(2)；
s3，在对应容置结构(1)的底部壁面(12)的加固结构(2)上铺设导热材料，形成导热结构(3)；
s4，在所述第一开口(13)的外围搭建沿远离所述容置结构(1)延伸的防护体(41)，形成防护结构(4)。
10.根据权利要求9所述的建筑方法，其特征在于，还包括：
s5，在所述容置结构(1)的上方搭设液体排放管路(5)，所述液体排放管路(5)的出口对应所述容置结构(1)的第一开口(13)设置，排放管路的外侧包覆管路层(51)；
s6，在所述防护结构(4)所围成的空间内且距离所述第一开口(13)所需高度设置气体浓度传感器(6)。
技术总结