用于蒸发气体的氧化的系统和方法_5

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4和与之相关联的存储器模块396。检测模块392配置为用于接收来自与系统300相关联的传感器或检测器的信息。检测模块392还可处理所接收的信息,以确定系统300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394配置为用于接收来自检测模块392的信息,并响应所接收的信息控制系统300的操作。例如,控制模块394可配置为用于打开、关闭或调整一个或多个阀的设置,从而调节穿过系统300的流。
[0069]应该注意,上面的实施例是作为示例而非限制提供的,因为上面的示例性实施例的各种构件可进行组合、添加、去除或重新设置,从而形成额外的实施例。例如,在某些实施例中,可彼此备选地或额外地使用各种能量产生模块,而其它实施例可能不包括能量产生模块。仅仅作为一个其它示例,在某些实施例中,可能存在预混合热交换器,而不存在后混合热交换器。
[0070]如上面所示,低温储槽可定位在飞行器上,用于容纳用于飞行器发动机的燃料。例如,图4是飞行器400的典型实施例的示意图,其包括一个或多个使用低温流体作为燃料的发动机402。在飞行器400的典型实施例中,用作发动机402的燃料并由飞行器400上的低温储槽410所容纳的低温流体是LNG。在不同的实施例中,低温储槽410所容纳的用作飞行器发动机402的燃料的低温流体可为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410中),其适合于用作用于飞行器发动机402的燃料。在飞行器400的典型实施例中,飞行器400是固定翼飞机。
[0071]飞行器400包括机身404和系统406,其包括发动机402和低温储槽410。包括低温储槽410的发动机系统406定位在机身404上。具体地说,发动机402、低温储槽410和发动机系统406的各种其它构件定位在机身404上和/或机身404中的不同位置,使得发动机402、低温储槽410和发动机系统406的各种其它构件在飞行器400飞行期间由机身404承载。可注意到,发动机系统的各种构件(例如发动机402和低温储槽410)不需要一定安装在一起。事实上,发动机系统406的某些构件,例如低温储槽410可配置为用于从飞行器400上除去和更换。
[0072]所示实施例的发动机402以流体连通的方式操作地连接,以便通过例如燃料管道408接收来自低温储槽410的低温流体。发动机402使用低温流体作为燃料,以产生推力,从而用于产生和控制飞行器400的飞行。发动机系统406可包括一个或多个燃料栗(未显示)。各个燃料栗操作地连接成与低温储槽410以及一个或多个相对应的发动机402流体连通,用于将低温流体从低温储槽410栗送至发动机(一个或多个)402。燃料栗可设置在沿着机身404的不同位置,例如但不局限于低温储槽410的内部容积420中,安装在相对应的发动机402上,定位在相对应的发动机402附近等等。
[0073]在图4所描绘的飞行器400的典型实施例中,发动机402配置为使用至少天然气作为燃料。在某些其它实施例中,发动机402配置为使用至少另一低温流体作为燃料。从低温储槽410栗送至发动机402的低温流体可以气态形式和/或作为液体供给发动机402,不管低温流体以什么状态(一种或多种)容纳在低温储槽410中。例如,在飞行器400的典型实施例中,发动机402使用天然气作为气态燃料。发动机系统406可包括一个或多个加热系统(未显示),其加热由低温储槽410储存的LNG,以便使低温储槽410所储存的LNG改变为气态,从而供给发动机402作为燃料。在某些其它实施例中,一个或多个发动机402配置为在相同和/或不同的时间使用天然气和一种或多种其它类型的燃料两者。应该注意的是,飞行器400可包括保持与天然气不同类型的燃料的燃料箱(未显示)。
[0074]各个发动机402可能是任何类型的发动机,例如但不局限于涡轮发动机、驱动螺旋桨或其它转子的发动机、径向发动机、活塞发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮风扇发动机和/或类似物。虽然在所示的实施例中显示了两个发动机,但是飞行器400可包括许多发动机402。虽然在图4中显示定位在机身404的机翼410上,但是在不同的实施例中,可沿着机身404针对各个发动机402采用不同的安装位置。例如,飞行器400可包括定位在尾部412和/或沿着机身404的壳体414的另一位置的发动机。
[0075]低温储槽410支撑在飞行器400的一个或多个支撑表面452上。在飞行器400的典型实施例中,低温储槽410支撑在两个托盘454上,它们装载在飞行器400上,并包括支撑表面452。在其它实施例中,低温储槽410可支撑在单个托盘上。低温储槽410可利用任何合适的连接部件而固定在托盘454上,例如但不局限于条带、线缆、链条、夹子、螺纹紧固件和/或类似物。在某些实施例中,用于将低温储槽410固定在托盘454上的连接部件(一个或多个)被选择为使得低温储槽410配置为用于承受高达或大于重力加速度大约九倍的加速度,而不会脱出托盘454。在某些实施例中,低温储槽410通过支撑脚等等而直接连接在壳体414上。
[0076]蒸发气体氧化系统470也安装在飞行器400上,并操作地连接在低温储槽400上。例如,蒸发气体氧化系统470可通过蒸发气体管道472而连接在低温储槽410上。例如,蒸发气体管道472可包括一定长度的导管和/或软管以及合适的连接部件。用于控制从低温储槽410至蒸发气体氧化系统470的蒸发气体流量的控制阀可沿着蒸发气体管道472进行定位或以其它方式与之相关联。蒸发气体氧化系统470可大体配置为类似于上面论述的系统100,200, 300。在某些实施例中,蒸发气体氧化系统470可配置为用于从内部提供来自低温储槽410的蒸发气体氧化所需要的所有能量,而无需来自飞行器400或外部来源的功率。例如,蒸发气体氧化系统470可包括一个或多个能量产生模块(例如上面论述的能量产生模块或涡轮)和一个或多个能量存储模块(例如电池),以产生和/或储存操作任何构件(例如鼓风机、点火模块、相关联的控制系统等等)所需要的能量,这些构件是操作蒸发气体氧化系统所需要的。
[0077]在所示的实施例中,蒸发气体氧化系统470安装在托盘480上,托盘480可拆卸地安装在飞行器400上。因而,蒸发气体氧化系统可以容易地装载到飞行器400上或从中卸载下来。托盘480可按照与上面结合托盘454所述大致相似的方式进行配置和安装。在各种实施例中,蒸发气体系统470可安装在与低温储槽410相同的托盘或多个托盘上,并配置为与之一起作为单个有效单元进行装载或卸载。在某些实施例中,蒸发气体氧化系统470可能是安装在专用托盘(例如托盘480)上的可单独装载的单元,该托盘在装载之后操作地连接在低温储槽410上。在某些实施例中,蒸发气体氧化系统470可包括专用控制器,而在其它实施例中,可采用与飞行器400的额外操作相关联的控制模块来控制蒸发气体氧化系统470的操作。
[0078]低温储槽410和/或蒸发气体氧化系统470可定位在机身404上和/或机身中的任何合适的位置。在飞行器400的典型实施例中,托盘454和支撑在其上面的低温储槽410以及托盘480和支撑在其上面的蒸发气体氧化系统470都定位在机身404的壳体414的货舱416中。在所示的实施例中,低温储槽410和蒸发气体氧化系统470没有集成在飞行器400的机身404上。相反,低温储槽410和蒸发气体氧化系统470支撑在托盘上,该托盘配置为用于装载到机身404上,而非集成在机身404上。在备选实施例中,低温储槽410和/或蒸发气体氧化系统470的一个或多个方面可永久地安装或集成在机身404上。
[0079]图5是根据一个实施例的用于氧化蒸发气体的方法500的流程图。方法500例如可采用这里论述的各种实施例的结构或方面。在各种实施例中,可省略或添加某些步骤,可组合某些步骤,可同时执行某些步骤,可并发地执行某些步骤,可将某些步骤划分成多个步骤,可以不同的顺序执行某些步骤,或者可以迭代方式重新执行某些步骤或系列步骤。
[0080]在502处,确定低温储槽(例如配置为用于容纳飞行器上使用的LNG的储槽)的压力。例如,低温储槽中的压力可能由于LNG蒸发为蒸发气体而升高至设计压力以上。该压力可例如通过定位在低温储槽附近的检测器或传感器而进行确定。
[0081]在504处,如果低温储槽的压力超过阈值压力(例如大约1.5个大气压),那么来自低温储槽的蒸发气体可在下游方向上通过管道(例如导管)而进行释放。例如,从检测器或传感器接收关于压力的信息的控制器可操作控制阀,以便从低温储槽释放蒸发气体。蒸发气体通过管道被引导,以进一步处理(例如氧化),从而减少可燃性的风险和/或减少排放物的有害性。
[0082]在506处,来自低温储槽的蒸发气流穿过第一热交换器。蒸发气流通过与来自氧化过程的排气流的热交换而被加热。例如,将与氧气流(例如包括氧气的大气空气流)相混合的蒸发气体可被加热至处于周围温度或与之接近的温度,以减少或最大限度地减小冷凝。在被加热之后,蒸发气流被向下游引导至混合模块。
[0083]在508处,蒸发气流与氧气流相混合。例如,在某些实施例中,蒸发气流在混合模块中与鼓风机提供的大气空气(其包含氧气)进行混合。在某些实施例中,蒸发气流可通过喷射器而与大气空气进行混合。在某些实施例中,蒸发气流和空气流进行混合以提供所需的等效比,以便促进蒸发气体在足够低到减少或消除蒸发气体的点火风险的温度处氧化(或蒸发气体和氧气转化成二氧化碳和水)。
[0084]在510处,508处所产生的混合流在下游方向上被引导,并穿过第二热交换器。混合流通过与来自氧化过程的排气流的热交换而被加热,类似于506处的蒸发气流的加热。
[0085]在512处,确定被加热的混合流和/或氧化模块的温度。如果温度低于用于令人满意的氧化性能(例如令人满意的催化转化器的性能)的阈值温度,就在514处加热氧化模块(例如催化转化器),并在氧化模块516处氧化混合流。例如,点火模块可加热氧化模块。在各种实施例中,电加热、电感加热、标灯、火花塞等等可用于加热氧化模块。如果在512处确定混合流和/或氧化模块的温度足够的话,混合流可在不加热氧化模块的条件下传送给氧化模块。氧化模块配置为用以促进蒸发气体(例如LNG)和氧气转化至惰性产物,例如二氧化碳和水的。
[0086]在518处,来自氧化模块的排气流被进一步向下游传送至能量产生模块,其配置为利用排气流来产生可被该系统的一个或多个方面所使用的能量。例如,被点火模块使用(例如通过电池中的能量储存)的电能和/或驱动鼓风机(鼓风机配置为用于将空气流提供给一个或多个混合模块)的电能可通过能量产生模块来产生。在某些实施例中,能量产生模块可包括热电发电机。在其它实施例中,例如,能量产生模块可包括涡轮,其利用排气流使用于驱动将空气流提供给一个或多个混合模块的鼓风机的输出轴旋转。
[0087]在520和522处,来自能量产生模块的排气流(其由于氧化过程而处于升高的温度)可穿过第一热交换器和第二热交换器,以分别加热预混合的蒸发气流(参见步骤506)和混合流(参见步骤510)。控制器可用于控制提供给各个热交换器的排气的比例。
[0088]在524和526处,分别确定第一热交换器和第二热交换器的排气温度。如果排气温度超过所需的阈值排放温度,则可分别在528,530处通过下游混合模块降低排气温度。如果排气温度不超过阈值温度,则满足阈值温度的特别的排气流可分别在532,534处直接排放至大气中。
[0089]在528和530处,对于确定为超过阈值温度的任何排气流,都需冷却该特定的排气流。例如,排气流可在下游混合模块处与冷却流进行混合。在某些实施例中,冷却流由鼓风机来提供,鼓风机还用于提供氧气流,以用于508处所论述的混合。例如,鼓风机的输出可供给分流阀,其中鼓风机的输出在配置为用于使氧气与蒸发气流相混合的混合模块和配置为用于将冷却流提供给排气流的一个或多个下游混合模块之间进行分流。例如,鼓风机可配置为用于接收来自518处所论述的能量产生模块的功率。在冷却之后,可分别在536,538处将第一和第二冷却的排气流排放至大气中。
[0090]因而,各种实施例提供了可燃气体和/或另外的潜在有害的排放物的减少的排放,同时提供了能够提供操作所需要的能量的全部或部分的相对紧凑的轻量的氧化系统。各种实施例利用来自氧化系统(例如催化转化器)所产生的排气流的热量和/或其它能量(例如用于使轴旋转的机械能),以用于蒸发气体(例如来自低温储槽的蒸发气体)。各种实施例提供了一种独立的系统,其可装载到运载工具例如飞行器上或从其上去除,用于容纳低温燃料(例如LNG)并氧化来自低温燃料的蒸发气体,需要来自该系统外部的任何系统或结构的功率。
[0091]这里关于结合飞行器上的用于容纳LNG的燃料箱使用而描述和显示了系统和方法的各种实施例,LNG用作用于飞行器发动机的燃料。然而,某些实施例并不局限于供飞行器使用,并且不局限于容纳LNG。例如,各种实施例可定位在任何其它固定和/或移动平台上,例如但不局
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