用于蒸发气体的氧化的系统和方法_4

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77。如果排气流275的温度对于排放至大气而言是令人满意的,阀274可被操作,以绕过下游混合模块270,并沿着路径278泄放至大气中。
[0052]控制器290可做出例如流量或温度是否满足阈值的各种判断,其还可控制系统200的各个方面一例如喷射器230、点火模块252、各种阀等等一的设置或操作。控制器290可配置为在许多方面基本类似于上面论述的控制器190。例如,控制器290可以可操作地连接并配置为用于控制系统200的各种构件的操作。控制器290可配置为计算机处理器或其它基于逻辑的装置,其基于一组或多组指令(例如软件)而执行操作。指令一控制器290以其进行操作一可储存在有形的非瞬态型(例如非瞬变信号)计算机可读存储介质,例如存储器296上。存储器296可包括一个或多个计算机硬盘驱动器、闪存驱动器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦可编程序只读存储器等等。或者,指导控制器290操作的一组或多组指令可硬连线到控制器290的逻辑上,例如通过以硬连线逻辑的方式形成于控制器290的硬件中。
[0053]所示实施例的控制器290包括检测模块292、控制模块294和与之相关联的存储器模块296。检测模块292配置为用于接收来自与系统200相关联的传感器或检测器的信息。检测模块292还可处理所接收的信息,以确定系统200的一个或多个操作参数(例如温度、压力、流量、等效比等等)。控制模块294配置为用于接收来自检测模块292的信息,并响应所接收的信息控制系统200的操作。例如,控制模块294可配置为用于打开、关闭或调整一个或多个阀设置,从而调整穿过系统的流量,或者作为另一示例,可配置为用于控制喷射器230的设置,以便基于从传感器或检测器接收的信息而提供所需的流量和/或等效比。还如上面所示,可在各种实施例中以不同的布置添加、去除或提供各种构件。
[0054]例如,图3是根据一个实施例形成的系统300的示意图。系统300可能在许多方面与上面论述的系统100和200是大体相似的。然而,如图3中所示,系统300包括用于在进入混合模块之前加热蒸发气流的额外的热交换器,并且还利用涡轮作为定位在氧化模块的下游的能量产生模块的一个示例。
[0055]从低温储槽310引出的蒸发气流315可能处于略高于大气压的压力和天然气的饱和温度。蒸发气流315可被热交换器320(例如通过来自氧化过程的排气)加热,以产生被加热的蒸发气流325,其具有升高至与周围温度更接近的温度,从而例如最大限度地减小或避免与混合相关联的水冷凝。
[0056]如图3中所示,系统300包括低温储槽310、控制阀312、预混合热交换器320、混合模块330、后混合热交换器350、氧化模块360、涡轮370、排气分流阀380和控制器390。在图3所描绘的实施例中,来自低温储槽310的蒸发气体在下游方向上作为蒸发气流315穿过控制阀312,并进入预混合热交换器320中,其中蒸发气流315被加热(例如通过与处于比蒸发气流315更高温度的第一排气流377的热交换),从而提供被加热的蒸发气流325,其向下游传送给混合模块330。被加热的蒸发气流325与氧气流345 (例如包括氧气的大气空气)在下游混合模块330处进行混合,从而形成混合流335,其则向下游穿过后混合热交换器350而传送给氧化模块360。混合流335在后混合热交换器350中利用来自第二排气流379的热量被加热,产生被加热的混合流355,其向下游穿过氧化模块360,以便将蒸发气体和氧气转化成水和二氧化碳,并且作为排气流365而从氧化模块360传送出去。排气流365穿过涡轮370,其可提供机械能(例如通过输出轴,其随着排气流365穿过涡轮370而旋转),并且排气流375离开涡轮370。排气流375然后在分流阀380处分流成穿过预混合热交换器320的第一排气流377以及穿过后混合热交换器350的第二排气流379。在其它实施例中,共同的排气流可穿过两个热交换器。因而,在某些实施例中可并行设置加热流体流,并且在其它实施例中可串行设置加热流体流。在热交换器处,还如上面所示,排气用于加热蒸发气流315和混合流335。离开热交换器的排气流385,387可被一个或多个下游混合模块(未显示)冷却,并作为冷却的排气流而排放至大气中,或者可在没有进一步处理或加工的条件下直接排放至大气中(例如如果排气流处于或低于所需的阈值排气温度)。该系统300还包括控制模块390,其配置为用于控制系统300的各个方面的操作。
[0057]所示的实施例中的低温储槽310用于容纳低温流体,并且在许多方面可基本上类似于上面论述的低温储槽110,210。在各种实施例中,低温储槽310所容纳的低温流体可能是任何类型的低温流体(其可以液态和/或气态形式容纳在低温储槽310中),例如但不局限于LNG和/或类似物。在某些实施例中,低温储槽310是飞行器上的燃料箱,用于容纳LNG或用作用于飞行器发动机的燃料的另一低温流体。
[0058]还如上面所述,随着周围温度的增加,低温储槽310中的LNG可能蒸发,产生蒸发气体,并增加低温储槽310中的压力。储槽传感器(未显示)可配置为用于感测或检测低温储槽310中的压力何时超过所需或可接受的水平,其中控制阀312配置为用于当低温储槽310内部的压力超过所需的压力时控制在下游方向上离开低温储槽310的蒸发气体的流量。控制阀312在许多方面可大致类似于之前论述的控制阀120,220,并且可大体类似地受到控制器290的控制。在所示的实施例中,控制阀312置于低温储槽310和预混合热交换器320之间。在所示的实施例中,当储槽传感器312检测到超过阈值的压力时,控制阀312打开以容许蒸发气体在下游方向上作为蒸发气流315而穿过。在各种实施例中,蒸发气体可在略高于大气压的压力和天然气饱和温度(其可能低于周围温度)处从低温储槽310传送。所示的实施例中的蒸发气流315被引导穿过预混合热交换器320,其中蒸发气流315被加热,从而例如有助于最大限度地减小或防止冷凝。
[0059]如上面所示,离开低温储槽310的蒸发气流315接下来进入预混合热交换器320中。更具体地说,蒸发气流315进入通道中,在该通道中通过排气流加热蒸发气流315,排气流是由于蒸发气体的氧化而产生的、穿过预混合热交换器320的不同通道。预混合热交换器320包括第一通道322和第二通道324。第一通道322配置为用于接收处于相对较高的温度(例如大约350-650华氏度)的排气流377 (例如包括诸如水和二氧化碳的氧化产物的后氧化流)。第二通道324配置为用于接收蒸发气流315,其处于相对较低的温度(例如蒸发气流可能低于周围温度)。来自排气流377的热量用于加热蒸发气流315 (排气流377也可被视为由蒸发气流315来冷却)。第二通道324包括入口 326和出口 328,入口配置为用于接收蒸发气流315,并且被加热的蒸发气流325通过出口向下游传送给混合模块330。因而,预混合热交换器320可起作用来在混合之前预热蒸发流,这可例如减少或消除冷凝。
[0060]被加热的蒸发气流325从预混合热交换器320的第二通道324的出口 328向下游传送至混合模块330,其中被加热的蒸发气流325与鼓风机340提供的氧气流345进行混合。混合模块330和鼓风机340可配置为在许多方面大致类似于之前论述的混合模块130和鼓风机140。
[0061 ] 混合流335 (通过混合被加热的蒸发气流325和氧气流345而形成)从混合模块330向下游传送至后混合热交换器350中。混合流335接下来随着该混合流335向下游前进而进入后混合热交换器350中。后混合热交换器350可配置为在许多方面大致类似于上面论述的热交换器240。例如,混合流335进入通道中,在该通道中通过排气流加热混合流335,该排气流是由于蒸发气体的氧化而产生的、穿过后混合热交换器350的不同通道。后混合热交换器350包括第一通道252,其配置为用于接收排气流379 (例如包括诸如水和二氧化碳的氧化产物的后氧化流),其处于相对较高的温度(例如大约350-650华氏度)。后混合热交换器350还包括第二通道354,其配置为用于接收混合流335,其处于相对较低的温度(例如低于排气流379的温度)。来自排气流379的热量用于加热混合流335 (排气流379也可被视为由混合流335来冷却)。因而,后混合热交换器350可起作用来在氧化之前预热混合流335,其例如可减少加热的时间或将由点火模块提供给氧化模块的所需要的热量,以及降低排放至大气中的排气流的温度。
[0062]被加热的混合流355从后混合热交换器350的第二通道354的出口向下游传送至氧化模块250,在此处氧化混合流355的蒸发气体,从而将蒸发气体转化成惰性氧化产物(例如水、二氧化碳),其较不可燃,并且作为排放物危害大体较小。氧化模块360可配置为大致类似于上面论述的氧化模块160,250。在所示的实施例中,氧化模块360定位在混合模块330的下游和涡轮370的上游。由于天然气至水蒸汽和二氧化碳的氧化或转化作用,同如果天然气仅仅从低温储槽310排放至大气相比,由氧化模块360产生的排气流365具有减小的可燃性,和改善的排放品质(例如全球变暖潜力)。在某些实施例中,氧化模块360被配置和控制为使得氧化模块360以大约600华氏度(大约315摄氏度)的操作温度氧化蒸发气体。
[0063]排气流365接下来向下游穿过涡轮370。涡轮370提供了能量产生模块的一个示例。图3中所描绘的涡轮370配置为用于将机械能提供给鼓风机340。在所示的实施例中,排气流365的流用于通过排气流365穿过涡轮370而产生输出轴的旋转。输出轴可与鼓风机340相联接或相关联,使得涡轮370可用于促动鼓风机340。在图3中由虚线372示意性地描绘了鼓风机340和涡轮370通过一个或多个输出轴的联接。
[0064]排气流375从涡轮370向下游传送至排气分流阀380。排气分流阀380 (例如,在控制器390的控制下,其响应于从系统300的传感器或检测器所接收的信息而确定排气流375的所需比例分配)可用于控制分别被引导至预混合热交换器320和后混合热交换器350的排气流375的比例。例如,如果确定在与氧气流混合之前需要更多的热量来加热蒸发气流315,则可控制分流阀380以便沿着第一排气流377将相对较多的流引导至预混合热交换器320中。作为另一示例,如果确定更需要在混合之后应用增加的加热,那么来自排气流375的更多的流可通过分流阀380沿着第二排气路径379被引导至后混合热交换器350。
[0065]第一排气流377穿过预混合热交换器320,其中第一排气流377被冷却,并且蒸发气流315被加热。第一冷却的排气流387从预混合热交换器320传送(第一冷却的排气流387处于比第一排气流377更低的温度,因为热量已经从第一排气流377交换至蒸发气流315中)。在某些实施例中,如果第一冷却的排气流387高于排放至大气的期望温度,那么第一冷却的排气流387可通过下游混合模块(未显示)进行进一步的冷却。例如,下游混合模块可在许多方面基本类似于上面论述的下游混合模块。
[0066]类似地,第二排气流379穿过后混合热交换器350,其中第二排气流379被冷却,并且混合流335被加热。第二冷却的排气流385从后混合热交换器350传送(第二冷却的排气流385处于比第二排气流379更低的温度,因为热量已经从第二排气流379交换至混合流335中)。在某些实施例中,如果第二冷却的排气流385高于排放至大气的期望温度,那么第二冷却的排气流385可通过下游混合模块(未显示)进行进一步的冷却。例如,下游混合模块可在许多方面基本类似于上面论述的下游混合模块。在某些实施例中,鼓风机可在第一冷却的排气流387和第二冷却的排气流385之间进行共享(例如通过分流阀)。在某些实施例中,鼓风机340 (例如通过一个或多个分流阀)可用于将空气提供给混合模块330以及与第一冷却的排气流387和第二冷却的排气流385相关联的下游混合模块。在另外的其它实施例中,一个或多个下游混合模块可具有与之相关联的专用的鼓风机,其配置为专用于特定的下游混合模块。
[0067]控制器390可做出例如流量或温度是否满足阈值的各种判断,其还可控制系统300的各个方面一例如鼓风机340、点火模块360、各种阀等等一的设置或操作。控制器390可配置为在许多方面基本类似于上面论述的控制器190,290。例如,控制器390可配置为计算机处理器或其它基于逻辑的装置,其基于一组或多组指令(例如软件)而执行操作。指令一控制器390以其进行操作一可储存在有形的非瞬态型(例如非瞬变信号)计算机可读存储介质,例如存储器396上。存储器396可包括一个或多个计算机硬盘驱动器、闪存驱动器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦可编程序只读存储器等等。或者,指导控制器390操作的一组或多组指令可硬连线到控制器390的逻辑上,例如通过以硬连线逻辑的方式形成于控制器390的硬件中。
[0068]所示实施例的控制器390包括检测模块392、控制模块39
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