用于降低可燃性的燃料蒸气去除方法和系统技术方案

本发明专利技术名称为“用于降低可燃性的燃料蒸气去除方法和系统”。燃料蒸气去除方法，其包括从交通工具的燃料罐的罐空去除燃料蒸气，将从罐空去除的燃料蒸气吸附在交通工具上的吸附介质上，和当在交通工具上时从吸附介质脱附燃料蒸气。燃料蒸气去除方法包括使用添加至罐空的空气从燃料罐罐空吹扫燃料蒸气，使用空气吹扫降低罐空中的燃料空气比，并且将吹扫的燃料蒸气吸附在吸附介质上。燃料蒸气去除系统包括具有罐空的燃料罐、吸附系统——其包括与罐空和罐空吹扫系统流体连接的燃料蒸气吸附介质、和控制器。控制器包括可燃性确定系统，并且配置为在罐空具备可燃性之前通过吹扫系统从罐空开始去除燃料蒸气至吸附介质上。

【技术实现步骤摘要】
用于降低可燃性的燃料蒸气去除方法和系统
实施方式涉及燃料蒸气去除方法和系统，比如用于航空器。
技术介绍
在燃料罐的情况下，“惰化”可以指使燃料罐中的罐空(ullage)不可燃的方法。联邦航空管理局(FederalAviationAdministration)(FAA)在1990和2001之间一系列燃料罐爆炸之后重新考虑航空器燃料罐的安全性。国家运输安全委员会(NationalTransportSafetyBoard)(NTSB)增加“运输类别航空器中的燃料罐内爆炸性混合物”为其1997年“最需要的”运输安全目录的第一项。一些已知的燃料罐具有含有液态燃料的区域和通常含有蒸发的燃料(即，燃料蒸气)的罐空区域。在空气的存在下，混合物可在罐空中具备燃料空气比，并且当罐空中的燃料空气比位于某一范围内时可出现点火。可燃性下限定义为低于其燃料空气比太小而无法点火的阈值。类似地，可燃性上限定义为高于其燃料空气比太大而无法点火的阈值。可燃性下限和可燃性上限之间的燃料空气比称为可燃的。在海平面温度低于100℉处，JetA燃料的罐空燃料空气比一般位于可燃性下限以下。但是，存在已知的条件可导致超过可燃性下限。一个例子包括在起飞之后罐罐空压力的快速降低，比如在燃料罐温度充分降低之前当航空器在短时间内到达高海拔时。FAA规章要求新的和使用中的运输航空器包括增强航空器燃料罐的安全性的系统。一种已知的系统使用惰性气体，比如氮气，以降低罐空中的氧气浓度。这种系统是昂贵的、复杂的并且增加航空器的重量。另一种已知的系统冷却罐空混合物以冷凝出燃料蒸气并且保持燃料罐罐空处于相对低的燃料空气比，明显低于可燃性界限。有可能改善用于降低燃料罐可燃性的方法和系统。
技术实现思路
在一种实施方式中，燃料蒸气去除方法包括从交通工具的燃料罐的罐空去除燃料蒸气，将从罐空去除的燃料蒸气吸附在交通工具的吸附介质上，和当在交通工具上时从吸附介质脱附燃料蒸气。在另一种实施方式中，燃料蒸气去除方法包括使用添加至罐空的空气从燃料罐的罐空吹扫燃料蒸气，使用空气吹扫降低罐空中的燃料空气比，和使吹扫的燃料蒸气吸附在吸附介质上。在进一步实施方式中，燃料蒸气去除系统包括具有罐空的燃料罐；吸附系统，其包括与罐空和罐空吹扫系统流体连接的燃料蒸气吸附介质；和控制器。控制器包括可燃性测定系统，并且被配置为在罐空具备可燃性之前通过吹扫系统开始从罐空去除燃料蒸气至吸附介质上。附图简述下面参考下列附图描述一些实施方式。图1和2是根据两个实施方式的燃料蒸气去除系统的示意图。图3-7是进一步详细显示的图2系统的一些组件的示意图。专利技术详述本文所述的实施方式可减少从燃料罐排出(discharge)燃料蒸气。而且，实施方式可使得燃料罐罐空与点火源不反应，即，使其惰化，或换句话说，当遇到点火源时限制火焰的形成。实施方式可在燃料罐维护(填充)期间，减少从燃料罐排出燃料蒸气。在燃料罐填充期间通过燃料罐出口刚刚排出燃料罐的一些燃料蒸气可被吸附在燃料蒸气吸附介质中，或吸附剂比如活性炭中。实施方式可通过用预防性系统降低罐空燃料空气比而降低燃料罐罐空可燃性。可通过降低罐空燃料空气比明显低于可燃性下限(或燃烧阈值)使得可燃的燃料罐罐空与点火源不反应(即，惰化)。系统可用外部(环境)空气吹扫燃料罐罐空。吹扫的燃料蒸气可被吸附剂吸附。实施方式可在机上(onboard)脱附(或再活化)吸附剂。释放的燃料蒸气可：(a)被冷凝成液态燃料并且返回至燃料罐，或(b)通过管道输送至推进发动机用于燃烧/破坏，或(c)排放到机外(overborad)。实施方式使用吸附的方法，其可包括将化学品种类粘附到物质比如颗粒的表面。吸附不同于其中物质仅仅扩散进入液体或固体中的吸收。可在实施方式中使用各种吸附材料，比如活性炭。已知活性炭用于吸附燃料蒸气。当燃料罐正在维护时实施方式可使用吸气泵抽回罐空混合物。抽回的罐空混合物可被引导通过吸附燃料蒸气的吸附剂并且排出低燃料蒸气含量的空气。当燃料被加入至燃料罐时，立即迫使罐空混合物通过燃料罐出口到燃料罐外至环境中。燃料蒸气是有臭味的并且排出物的一些组分被认为是致癌的。燃料蒸气被认为对人体和环境有害。为此，汽车和加油站具有燃料蒸气回收系统。每年航空使用数十亿加仑的燃料，并且在燃料罐维护期间数十亿立方英尺的罐空混合物排放到外部环境。实施方式可使用罐空吹扫用于从罐空去除燃料蒸气以降低罐空燃料空气比。预先吹扫燃料罐可减少燃料罐变得可燃的发生。可在期望的燃料温度(或燃料空气比，因为它们与罐空饱和度相关)选择吹扫过程的开始。当燃料温度(T燃料)等于或高于可燃性下限温度Tlfl时燃料罐趋于变得可燃。在该实施方式中，罐空的吹扫可在低于可燃性下限温度的燃料温度(本文称为T开始)下开始并且可在低于开始温度T开始的燃料温度(本文称为T停止)下停止。这确保不可燃罐空混合物与点火源不反应，即惰性的。在燃料罐温度已经高于Tlfl的情况下(即，燃料罐是可燃的)，开始吹扫去除可燃的罐空混合物并且用环境空气稀释罐空，因此逐渐降低罐空可燃性并且使其惰化。如果将燃料罐排气，可使用燃料罐压力(P燃料)或环境压力(P环境)确定吹扫开始温度(T开始)和停止温度(T停止)。确定T开始和T停止的方法可存在于系统控制器中。控制器也可含有开始和关闭燃料罐吹扫功能的逻辑。可使用吸气泵完成罐空吹扫，所述吸气泵抽回罐空混合物通过吸附剂并且排出低燃料含量的空气至机外。外部空气可通过燃料罐出口和/或类似功能的其他开口进入燃料罐以占据由抽出的罐空混合物腾出的空间。当燃料罐为惰性的时，可发生吸附剂的再活化。在高海拔处当燃料温度(T燃料)明显低于可燃性下限温度Tlfl时，燃料罐一般是惰性的。通过比较燃料温度(T燃料)与相关的吹扫系统开始温度(T开始)，系统逻辑首先确认罐空是惰性的。在确认惰性状态后，如果外部空气压力(P环境)低于所选择的设计压力(Pr)，则再活化系统运行。在排气的燃料罐的情况下，P环境等于P燃料并且其可用作决定因素。在再活化过程期间，热空气可被迫使通过吸附剂以有助于吸附的燃料蒸气的释放和去除。在再活化过程期间可周期性地或持续地检查罐空可燃性。如果T燃料超过相关的T开始(即，遇到有益于使罐空成为非惰性的条件)，可暂停再活化过程并且激活吹扫过程。当存在再活化过程的条件时，再活化过程可自动重新开始。再活化过程可持续运行直到P环境或P燃料变得大于Pr。在高海拔(或低压力)处的脱附作用可使用“变压脱附”原则。在变压脱附中，降低吸附剂的绝对压力有助于脱附和吸附剂工作能力的恢复。脱附的燃料可通过热再活化空气从吸附剂被扫除。来自脱附系统的富含燃料蒸气的空气可另外通过管道输送至：(a)推进发动机(一个或多个)用于燃烧/破坏，或(b)热交换器用于冷却(或许使用外部空气)，在燃料油雾分离器中分离冷凝的燃料蒸气，将冷凝的燃料返回燃料罐，并且将低烃含量的空气排放到机外，或(c)排出端口用于在飞行期间排放到机外。实施方式的益处可包括在燃料罐维护期间减少燃料蒸气排出至外部环境。目前，没有条例禁止在飞机燃料罐的维护期间排放燃料蒸气。但是，此类条例存在用于汽车站和维修站。就减少燃料蒸气释放变得可取而言，前面段落中的选项(a)和(b)可提供做这些的成本有效的方法。同样地，选项(c)通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃料蒸气去除方法，其包括：从交通工具的燃料罐(100)的罐空去除燃料蒸气；将从所述罐空去除的所述燃料蒸气吸附在所述交通工具上的吸附介质上；和在所述交通工具上时从所述吸附介质脱附所述燃料蒸气。

【技术特征摘要】
2012.03.27 US 13/431,0461.燃料蒸气去除方法，其包括：使用控制器和处理器确定交通工具的燃料罐的罐空正在接近可燃性，并由此开始从所述罐空去除燃料蒸气；将从所述罐空去除的所述燃料蒸气吸附在所述交通工具上的吸附介质上；和在所述交通工具上时从所述吸附介质脱附所述燃料蒸气。2.权利要求1所述的方法，其中所述交通工具包括航空器，并且当所述航空器在飞行时发生所述燃料蒸气的脱附。3.权利要求2所述的方法，进一步包括当所述航空器在飞行时将所述脱附的燃料蒸气排放至机外，或在所述航空器的推进发动机中燃烧所述脱附的燃料蒸气。4.权利要求1-3任一项所述的方法，进一步包括冷凝所述脱附的燃料蒸气，并且将所述冷凝的燃料返回至所述燃料罐(100)。5.权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述去除燃料蒸气包括用添加至所述罐空的空气吹扫所述罐空，并且所述方法进一步包括使用所述空气吹扫降低所述罐空中的燃料空气比，降低的所述燃料空气比低于可燃性界限。6.权利要求1-3任一项所述的方法，其中当所述罐空中的燃料空气比低于可燃性界限时发生所述燃料蒸气的脱附。7.权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述吸附介质包括活性炭，并且所述燃料蒸气的脱附包括使所述活性炭再活化。8.权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述吸附介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·古普塔，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：