模块化燃料稳定系统.pdf

一种燃料稳定系统，它包括第一脱氧器和第二脱氧器，它们都用于从烃类燃料中去除溶解氧，第一和第二脱氧器并联或串联布置以连续地从烃类燃料中去除一部分溶解氧，用于单个燃料流的几个脱氧器的布置改善了溶解氧的去除并提供了燃料系统的可伸缩性以满足应用的特定要求，如果其中一个脱氧器模块发生故障，该布置还使得局部系统功能性能得以保存。

1.  一种燃料稳定系统，它包括：
第一燃料脱氧器，用于从燃料中去除第一部分氧；和
第二燃料脱氧器，用于从燃料中去除第二部分氧，其中，所述第一燃料脱氧器和所述第二燃料脱氧器从共同的燃料流中去除氧。

2.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二燃料脱氧器包括多个燃料脱氧器。

3.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一燃料脱氧器和所述第二脱氧器串联布置。

4.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一脱氧器和所述第二脱氧器并联布置。

5.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，由所述第一脱氧器从燃料中去除的所述第一部分氧大于由所述第二燃料脱氧器去除的所述第二部分氧。

6.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一脱氧器具有比所述第二燃料脱氧器更大的从燃料去除溶解氧的能力。

7.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，其包括用于将热量传递到燃料中的热传递装置，其中，所述热传递装置设置在所述第一脱氧器和所述第二脱氧器中的至少一个的下游。

8.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，其包括第一热传递装置，用于在燃料进入所述第一燃料脱氧器之前将热量传递到所述燃料。

9.  如权利要求8所述的系统，其特征在于，其包括第二热传递装置，用于在燃料排出所述第一脱氧器之后将热量传递到所述燃料。

10.  如权利要求9所述的系统，其特征在于，其包括第三热传递装置，用于在燃料排出所述第二热传递装置之后将热量传递到所述燃料。

11.  一种稳定用于燃料输送系统的燃料的方法，它包括下列步骤：
a)使处于第一温度的燃料流过第一脱氧器并去除第一部分溶解氧；
b)使烃类燃料流过第二脱氧器和去除第二部分溶解氧；和
c)在燃料排出所述第一脱氧器和所述第二脱氧器中的至少一个后，将所述燃料的温度增加到高于所述第一温度的第二温度。

12.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一温度低于这样的温度，所述温度在燃料进入所述第一脱氧器之前响应一定的燃料内溶解氧量产生不希望有的副产品。

13.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述步骤c)进一步定义为在所述燃料排出所述第一脱氧器之后和在所述燃料进入所述第二脱氧器之前将所述燃料加热到第二温度。

14.  如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二温度高于在包括所述第一部分溶解氧的燃料中引起不可溶解物质的形成的温度，使得所述第二温度仅仅可在从所述燃料中去除第一部分溶解氧之后不产生不可溶解物质的情况下获得。

15.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述第一脱氧器和所述第二脱氧器串联布置。

16.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述第一脱氧器和所述第二脱氧器并联布置。

17.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，由所述第一脱氧器去除的所述第一部分溶解氧小于由所述第二脱氧器去除的所述第二部分溶解氧。

18.  如权利要求11所述的方法，其特征在于，其包括使所述燃料流过热传递装置以将热量传递到所述燃料中的步骤。

模块化燃料稳定系统
技术领域
本发明总的涉及一种用于能量转换装置的燃料稳定系统，更具体地涉及一种包括几个用于从燃料中去除溶解氧的燃料脱氧器的燃料稳定系统。
背景技术
由于在运输或存储过程中暴露于空气，烃类燃料通常包括一定量的溶解氧，由于被称为“焦炭”的不可溶解产物的形成，燃料内的溶解氧限制了燃料可以被加热到的温度。焦炭沉积物的形成取决于在燃料中存在的溶解氧的量，减少燃料中的溶解氧的量会降低焦炭沉积速率和增加燃料的最大可经受温度。
转让给申请人的美国专利第6315815号和第6709432号披露了用设置在燃料系统内的选择气体可透膜来去除溶解氧的装置。当燃料沿着可透膜而行时，燃料中的氧分子越过气体可透膜扩散到燃料之外。横过可透膜的氧局部压差驱动来自燃料的氧，该燃料不受影响且越过膜。
能从燃料中去除的溶解氧越多，在焦炭沉积物形成之前的燃料温度就越高，从而提高了燃料在燃烧前能被加热到的实际温度以改善工作效率。不利的是，燃料脱氧器的尺寸与去除氧的要求成比例地增加。将氧去除从90％增加到99％可能几乎需要脱氧器尺寸加倍。此外，由于工作要求改变，因此所需的氧去除率可能会改变。单个燃料脱氧器不可能容易地调节或是可伸缩的以适应氧去除要求的变化。
因而，希望开发一种燃料稳定系统，其去除溶解氧以允许燃料温度增加，且其是可伸缩的以适应改变氧去除要求。
发明内容
根据本发明的一示例性燃料稳定系统包括几个共同运行的以从烃类燃料去除溶解氧的燃料脱氧器。
根据本发明的一示例性燃料稳定系统包括多个并联布置的燃料脱氧装置，烃类燃料通过多个燃料脱氧装置中的每一个流入基本上相等的部分中，每个燃料脱氧装置从烃类燃料去除一部分溶解氧，然后烃类燃料随显著提高的温度能力排出燃料稳定系统。
根据本发明的另一个示例性燃料稳定系统包括多个串联布置的燃料脱氧器，每个燃料脱氧器渐进地去除附加数量的溶解氧，最初的燃料脱氧器在一个温度下工作，该温度充分低于形成焦炭和其它不可溶解的副产品的温度。由于最初从燃料中去除了某些部分的溶解氧，所以第二燃料脱氧器在升高的温度下工作。串联的几个燃料脱氧器去除附加数量的溶解氧并能在越来越高的温度下工作，串联的几个燃料脱氧器提供了增大的氧去除效率。
使用多个燃料脱氧装置而不是仅仅使用一个脱氧装置的模块化方法提供了许多优点，这些优点包括故障查找和替换可能没有如所希望那样工作的特定脱氧器的能力。此外，使用串联或并联的燃料脱氧装置能够使每个装置在不同温度下工作，从而给烃类燃料提供能适合特定系统要求的不同可用冷却能力。最后，由于一个单元的故障不代表脱氧功能性的全部丧失而是仅仅影响整个系统能力的一部分，所以在几个独立的燃料温度模块中分摊脱氧功能也可以提供关于整个系统可靠性和功能性的优点。
因而，根据本发明的燃料稳定系统增加了从燃料中去除溶解氧的效率并使其最优化，提供了显著的系统好处。
从下面的说明和附图中能最好地理解本发明的这些和其它特征，附图后面是简要说明。
附图说明
图1是根据本发明一个示例性燃料稳定系统的示意图；
图2是根据本发明另一个示例性燃料稳定系统的示意图；以及
图3是根据本发明又一个示例性燃料稳定系统的示意图。
具体实施方式
参考图1，燃料稳定系统10被示意性地示出，其包括燃料箱12或借助于一个燃料泵14将燃料提供到发动机15的其它燃料源，燃料稳定组件16从燃料内去除溶解氧，燃料稳定组件16包括多个脱氧器18、20、22、24、26，示例性燃料稳定组件16包括五个以并联构形方式布置的脱氧器18、20、22、24和26。
这种并联构形提供了越过燃料稳定组件16的基本上一致地压降，每个燃料脱氧器18、20、22、24和26提供同样的或非常相似的燃料压力下降。在一些情况中，单个大的脱氧器可能引起不希望有的燃料压力下降，这种燃料压力下降由其它系统装置如泵14来补偿。然而，在不牺牲从燃料中去除的溶解氧量的情况下，与使用单个较大的燃料脱氧器相比，使用多个并联构形的脱氧器18、20、22、24和26可以减少调节压力降的要求。
每个燃料脱氧器18、20、22、24和26都从燃料中去除溶解氧的一部分并如以附图标记30所示的将去除的氧排出到组件之外，引入的燃料的温度处于不会在有溶解氧的情况下促进不可溶解物质的产生的所希望的限制范围内。离开燃料稳定组件16的燃料包括数量减少的溶解氧，因而能被加热到升高的温度。热传递装置32提供了燃料的传递和加热，热传递装置32可以是本领域技术人员已知的任何构形。升高的燃料温度的能力使得发动机效率增加，因而能将升高的燃料温度的能力用作吸热设备以从其它系统中吸收热量。此外，将燃料温度升高能通过加快燃料的汽化而改善燃烧。
参考图2，根据本发明的另一个示例性燃料稳定系统总的由附图标记40表示，其包括具有多个串联布置的脱氧装置44、46、48、50的燃料稳定组件45，该串联布置提供能从燃料中连续和成比例地去除溶解氧。在第一脱氧器44中将溶解氧的第一部分41从烃类燃料中去除，然后第二脱氧器46去除溶解氧的第二部分43，第三脱氧器48去除溶解氧的第三部分47，和第四脱氧器50去除溶解氧的第四部分49。随着在不同的温度运行每个脱氧器44、46、48和50，从烃类燃料中连续去除附加数量的溶解氧使得能使用不同尺寸和能力的脱氧器，以使溶解氧的去除最优化。
进入第一脱氧器44的烃类燃料28必定处于这样一个温度，该温度低于可能引起不可溶解物质的不希望有的形成的温度。然而，由于溶解氧的第一部分41的去除，所以随后的脱氧器如第二脱氧器46可以在这样一个温度下工作，该温度高于第一脱氧器44必须工作的温度。因而，由于容纳在由前面的脱氧器去除的烃类燃料内的溶解氧数量不断减少，所以随后连续排列的燃料脱氧器能在越来越高的温度下工作。
然后，将排出燃料稳定组件45的烃类燃料被引入热传递装置32中，如所理解的，热传递装置32可以是本领域技术人员已知的任何构形。此外，热传递装置32可以从另一个需要冷却的系统传递热量以利用烃类燃料的提高的冷却能力。另外，热传递装置32可以将燃料加热到一定程度，以便一旦燃料到达设置在发动机15内的燃烧装置就帮助烃类燃料的汽化，从而帮助烃类燃料的燃烧。
参考图3，另一个示例性燃料稳定系统60包括第一脱氧器64和第二脱氧器68。第一脱氧器64工作以从烃类燃料28中去除溶解氧的第一部分65，构形第一脱氧器64和第二脱氧器68的模块化方法使得能利用不同尺寸的脱氧器。改变低温工作装置和高温装置之间的级联脱氧器的尺寸和性能提供了包装和工作上的好处。由于在较高温度下氧扩散率和可溶性提高，所以提高进入脱氧器的燃料温度使其性能增加。
本发明的模块化方法能最优地赢得燃料加热的好处，这是由于对于单个脱氧器而言，入口温度例如局限于250和325之间的范围。因而，燃料稳定系统60的模块化构形规定，由于在前面的脱氧器正在实现的脱氧水平，每个后续的脱氧器可以具有不断增加的入口温度。
在图3中，燃料28在第一温度72离开泵14，一旦燃料28排出第一热传递装置62，它就处于温度74。温度74一定是在不会由于焦化而引起难以处理数量的不可溶解物质形成的有限温度范围内，在这一点上，必须将温度74保持在一个水平内，该水平适应烃类燃料内的氧的增加程度。在燃料已流过第一脱氧器64和已经去除氧的第一部分65后，能将温度升高到高于温度74的以附图标记76指示的温度。
然后，能在第二热传递装置66内将烃类燃料28的温度进一步升高到第四温度78，第四温度78高于首先进入第一脱氧器64的燃料28的燃料温度。第二脱氧器68去除氧的第二部分69，并且因为先前已由第一脱氧器64去除的溶解氧的数量减少，所以其在比第一脱氧器64更高的温度下工作。排出第二脱氧器68的燃料处于温度80，可以将温度80再次进一步在温度上升高到最终温度82。
通过第三热传递装置70将烃类燃料的温度从温度80升高到温度82。虽然，两个脱氧器64、68被表示为串联的，但由于该烃类燃料内的溶解氧的连续减少，所以可布置另外的燃料脱氧器和热传递装置以最优地和连续地使得烃类燃料的燃料温度增加。
本发明的示例性燃料稳定系统采用多种构形提供了烃类燃料的脱氧，这些构形包括串联和并联取向的多个燃料脱氧器以降低烃类燃料内的溶解氧含量。烃类燃料内的溶解氧的降低使燃料温度能达到高达800和900之间的温度，这提高了燃料的吸热能力，其又能提供改善的系统和发动机效率。
虽然已经披露了本发明的优选实施例，但本领域普通技术人员将认识到，在本发明的范围内能进行某些改变，因为该理由，应该认为下面的权利要求确定了本发明的真实范围和内容。