[发明专利]利用尾气制取富氢气体的机载甲醇重整系统及控制方法

权利要求书

1.一种利用尾气制取富氢气体的机载甲醇重整系统，其特征在于，包括航空发动机、重整器、富氢混合气阀、扫气用废气阀、高温尾气阀、甲醇流量阀、甲醇喷射器、富氢混合气喷射器、甲醇箱和ECU，所述航空发动机包括发动机头部和尾喷管，所述重整器设有废气进口、废气出口、重整甲醇进口、重整甲醇出口、扫气用尾气进口和重整燃气出口，富氢混合气阀用于控制富氢混合气流量，其通过管路连接重整燃气出口和富氢混合气喷射器，富氢混合气喷射器安装在航空发动机上，用于将重整后生成的富氢混合气喷射到发动机头部的进气口，高温尾气阀用于控制高温尾气流量，其通过管路连接尾喷管和废气进口，甲醇流量阀用于控制液态甲醇的流量，其通过管路连接重整甲醇进口和甲醇箱，扫气用废气阀具体为单向阀，用于将重整器内存留的富氢混合气排出，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废气进口和尾喷管之间管路上的任意一点连通，甲醇喷射器安装在航空发动机上，并通过管路与甲醇箱连接，用于向发动机头部的燃烧室喷射甲醇燃料，重整甲醇出口通过管道与甲醇箱连通，废气出口与尾喷管连通，甲醇箱用于存储甲醇，所述ECU分别与富氢混合气阀、扫气用废气阀、甲醇流量阀、高温尾气阀电连接，用于控制各阀门的开闭及开度；

所述重整器还包括重整器体、甲醇反应通道和重整产物通道，重整器体包括重整器外壳和废气通道，重整器外壳套设于废气通道外侧，废气通道的两端分别与废气出口和废气进口固定连接，甲醇反应通道为剖面为拱形的管状结构，其螺旋缠绕于废气通道的外表面，甲醇反应通道的拱顶采用选择性透过材料制成，甲醇反应通道的内壁设置有催化剂涂层，甲醇反应通道的拱顶与重整器外壳的内壁固定连接，甲醇反应通道的拱底与废气通道的外表面固定连接，重整器外壳内壁、废气通道外壁与甲醇反应通道外壁之间形成密封的重整产物通道，甲醇反应通道的一端与重整甲醇进口连通，甲醇反应通道的另一端与重整甲醇出口连通，重整产物通道的一端与扫气用尾气进口连通，重整产物通道的另一端与重整燃气出口连通。

2.根据权利要求1所述的一种利用尾气制取富氢气体的机载甲醇重整系统，其特征在于，甲醇反应通道内的甲醇与废气通道内的高温废气流向相反。

3.根据权利要求2所述的一种利用尾气制取富氢气体的机载甲醇重整系统，其特征在于，所述重整器还包括热电偶，所述热电偶固定在废气进口扩张段上，且热电偶的偶丝延伸至废气通道内部。

4.根据权利要求3所述的一种利用尾气制取富氢气体的机载甲醇重整系统，其特征在于，所述废气进口包括废气进口法兰和废气进口扩张段，废气进口扩张段为一侧窄口另一侧宽口的筒体，其窄口一侧与废气进口法兰固定连接，其宽口一侧与废气通道固定连接；

所述废气出口包括废气出口法兰和废气出口收缩段，废气出口收缩段为一侧窄口另一侧宽口的筒体，其窄口一侧与废气出口法兰固定连接，其宽口一侧与废气通道固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种利用尾气制取富氢气体的机载甲醇重整系统，其特征在于，所述废气进口扩张段还连通有燃气补气管。

6.一种利用尾气制取富氢气体的机载甲醇重整控制方法，采用如权利要求3所述的一种利用尾气制取富氢气体的机载甲醇重整系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、航空发动机正常工作时，甲醇箱为甲醇喷射器供应液态甲醇，驱动航空发动机工作，ECU根据其内部的传感器信号判断航空发动机所在工况，当判定需要使用富氢混合气辅助燃烧时，ECU控制高温尾气阀打开，航空发动机的高温尾气从航空发动机尾喷管经废气入口进入重整器中，重整器进行预热；

步骤2、ECU读取重整器内热电偶的温度信号，当重整器内温度达到工作要求时，在ECU控制下甲醇流量阀打开，液体甲醇经甲醇箱流入重整甲醇进口，甲醇在重整器内发生裂解反应，未裂解的甲醇经重整甲醇出口流出，回到甲醇箱；

步骤3、液态甲醇裂解产生的富氢混合气从重整燃气出口流出，经富氢混合气阀流入富氢混合气喷射器，由富氢混合气喷射器将富氢混合气喷射到发动头部的进气口，富氢混合气阀的开度由ECU控制；

步骤4、当重整器停止工作时，ECU控制扫气用废气阀打开，少量高温尾气经扫气用尾气进口进入重整器，将剩余的富氢混合气经重整燃气出口带出，并输入至富氢混合气喷射器，确保重整器的工作安全。