[发明专利]一种采用折流分离机构的机载甲醇在线重整系统及控制方法

说明书

采用折流分离机构的机载甲醇在线重整系统，航空发动机设有发动机头部和尾喷管，重整装置包括重整器、蒸发段和折流分离段，富氢混合气阀通过管路连接重整燃气出口和富氢混合气喷射器，高温尾气阀通过管路连接蒸发段进口和尾喷管，甲醇流量阀通过管路连接甲醇蒸发管进口和甲醇箱，扫气用废气阀的出口通过管路与扫气用尾气进口连接，扫气用废气阀的进口与尾喷管连通，ECU分别与富氢混合气阀、扫气用废气阀、高温尾气阀、补气用尾气阀、甲醇流量阀以及甲醇喷射流量控制阀电连接，本发明实现了利用航空发动机高温尾气的热量，实现机载甲醇在线重整并将甲醇燃料裂解为富氢可燃气体供应车用航空发动机，改善航空发动机的燃烧及排放性能的目的。

技术领域

本发明属于汽车尾气余热利用技术领域，具体涉及一种采用折流分离机构的机载甲醇在线重整系统及控制方法。

背景技术

与汽油、柴油、天然气等传统化石燃料相比，氢气燃烧清洁，无颗粒、碳氢、一氧化碳等排放；若采用稀薄燃烧技术，氢气燃烧可进一步实现零排放。因此，氢气具有取代传统化石燃料、成为发动机主要燃料的巨大潜力。

然而，氢气在常温常压下为气态，运输及储存不易，使用时需采取加压的方法将其压缩为高压高密度的压缩氢气、并储存于高压容器中；同时，其分子量小、爆炸极限宽、燃烧速度快，在用作发动机燃料时容易发生回火。氢气的这些性质，决定了其作为发动机燃料使用时问题较多；尤其从安全性、可靠性及系统重量方面考虑，氢气无法直接用作航空发动机燃料。

研究表明，采用在线重整技术可使甲醇发生裂解反应，生成富含氢气的可燃气体，可有效改善航空发动机的点火及燃烧性能，并降低排放；而且，甲醇在常温常压条件下为液体，储存及运输十分方便。因此，可采用在线重整技术、将甲醇重整为富氢混合气作为辅助燃料供给航空发动机，使得甲醇及其重整燃料被用作航空动力燃料成为了可能。

然而，目前的在线重整技术其系统的尺寸及重量往往比较庞大。这直接导致现有技术不适用于航空发动机的在线重整。实际上，甲醇燃料十分适合航空发动机使用，而且通过在线重整得到的富氢可燃气体更能够提高航空发动机的点火及燃烧性能。但是，涉及到将甲醇在线重整用于航空发动机领域的技术还未见报道。

图1提供了一种利用汽车尾气余热进行甲醇重整制氢的装置(申请号：201310668754.X)。如图所示，将工作空间隔离为蒸发空间和裂解空间两部分。由于工作空间大，因此无法保证甲醇与催化剂、甲醇与废气充分接触，因此其工作效率和速度较为低下。而且，由图1可看出该方案尺寸较大，因此重量必定很大，所以该方案无法用在机载领域。

发明内容

为利用航空发动机高温尾气的热量，实现机载甲醇在线重整并将甲醇燃料裂解为富氢可燃气体供应航空发动机，改善航空发动机的燃烧及排放性能，本发明提供一种采用折流分离机构的机载甲醇在线重整系统及控制方法，技术方案如下：