專利名稱：超低含硫燃料以及用于減少凝跡形成的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及來自飛機發(fā)動機的排氣所形成的凝跡。來自飛機發(fā)動機的熱排氣在已知溫度和濕度條件下導(dǎo)致冷凝水的可見痕跡，其被稱為凝跡。例如，熱排氣與較冷、潮濕的周圍空氣混合并且導(dǎo)致水冷凝/淀析為微小的水滴或冰晶。一種推測認為，通過含有輸出的輻射(直接地或被所形成云的激勵而放大)，凝跡有助于改變地球氣候，類似于溫室氣體。 另外，凝跡的形成對于希望最小化可見檢測(detection)的飛機操作員而言可能是一個問題。
背景技術(shù)：
在一些例子中，飛機可通過避免飛行進入凝跡形成條件而避免產(chǎn)生凝跡。然而，取決于飛機、飛行模式或其他狀況，并不總是可以避免凝跡形成條件。另外，這種避免凝跡的飛行模式可能更長和/或要求總體燃燒的燃料更多，這將增大成本并且產(chǎn)生更多的0)2，而效果卻是增強而非減低全球變暖?？墒褂眉尤肴剂匣蛘吲艢庵械奶砑觿﹣斫档湍E的形成。例如，添加劑影響所冷凝的水滴或冰晶的尺寸。一定尺寸的水滴或冰晶可能是不可見的。然而，使用添加劑帶來的問題包括添加劑的成本(有效地增加了燃料的成本，而燃料成本已經(jīng)是航空業(yè)的一個重要問題)、與添加劑相關(guān)聯(lián)的重量、以及添加劑導(dǎo)致的對于發(fā)動機壽命或性能的任何降低。

發(fā)明內(nèi)容
管理燃氣渦輪發(fā)動機的凝跡形成的一個示例方法包括向燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室輸送超低含硫燃料以限制燃氣渦輪發(fā)動機的排氣中產(chǎn)生的含硫副產(chǎn)物的量。管理燃氣渦輪發(fā)動機的凝跡形成的另一個示例方法包括建立燃氣渦輪發(fā)動機的排氣中的含硫副產(chǎn)物的臨界閾值，使得低于臨界閾值時，燃氣渦輪發(fā)動機在凝跡形成條件中飛行時，排氣實質(zhì)地降低凝跡的形成。一種示例的超低含硫航空燃料混合物(composition)包括低于百萬分之一的硫磺濃度。


本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下詳細描述將會明白所公開示例的各種特征和優(yōu)點?？扇缦潞喴榻B該詳細描述的附圖。圖1示出了一種示例燃氣渦輪發(fā)動機，其采用超低含硫燃料而同時在凝跡形成條件中飛行。
具體實施例方式圖1示出了可在飛機中使用的示例燃氣渦輪發(fā)動機20的一些選定部分。在該示例中，燃氣渦輪發(fā)動機20包括壓縮機部分22、用于從壓縮機部分22接收壓縮空氣的燃燒室24、以及用于從燃燒室M接收排氣觀的渦輪部分26。應(yīng)當(dāng)理解，存在多種類型的燃氣渦輪發(fā)動機，其中許多種可從所公開的示例獲益，其不限于所公開的設(shè)計。燃氣渦輪發(fā)動機20采用超低含硫燃料30以管理來自燃氣渦輪發(fā)動機20的凝跡形成，燃氣渦輪發(fā)動機20同時正在凝跡形成條件32中飛行。典型的航空燃料包括百萬分之30-3000的硫磺。然而，所公開示例的超低含硫燃料30包括的硫磺濃度低于約百萬分之一，以限制排氣觀中產(chǎn)生的含硫副產(chǎn)物的量。在進一步的示例中，超低含硫燃料30可具有低于十億分之300的硫磺濃度，或者可具有低于可檢測極限的濃度(即，名義上為零)。含硫副產(chǎn)物(例如，包括SO3)可具有顆粒、化合物、或者排氣觀中發(fā)出的其他排出物質(zhì)的形式。含硫副產(chǎn)物可充當(dāng)用于水在凝跡形成條件下的冷凝的成核位置。例如，含硫副產(chǎn)物與排氣中的碳或其他顆粒相比是高度吸濕的。含硫副產(chǎn)物(包括與所發(fā)出煤煙顆粒相關(guān)聯(lián)的任何含硫副產(chǎn)物)比排氣中其他類型的顆粒更加易于吸引水蒸汽分子。含硫副產(chǎn)物可快速地積聚水并且形成導(dǎo)致凝跡的水滴。通過采用超低含硫燃料30來限制排氣觀中的含硫副產(chǎn)物的量。從而，超低含硫燃料30限制或消除了凝跡的形成，這是因為排氣觀中的用于支持成核及水滴形成的含硫副產(chǎn)物受到限制。使用超低含硫燃料30來減小或消除凝跡的形成所提供的益處在于減小了對航空導(dǎo)致氣候變化的擔(dān)憂，沒有來自添加劑的實際燃料成本或飛機重量的增加，不對燃料消耗產(chǎn)生影響，并且減少了顆粒排放。可預(yù)先確定用于降低或消除凝跡形成的超低含硫燃料30中的硫磺的期望濃度。 例如，排氣觀中的含硫副產(chǎn)物的臨界閾值可被建立為使得低于該臨界閾值時，燃氣渦輪發(fā)動機20在凝跡形成條件32中飛行時，排氣觀實質(zhì)地降低凝跡的形成。在一個示例中，凝跡形成的降低可對應(yīng)于凝跡的可見度、水滴尺寸的平均值或者用于判斷凝跡形成的其他參數(shù)?？墒褂枚喾N方法中的任一種來生產(chǎn)超低含硫燃料30。在一個示例中，超低含硫燃料30可以是費希爾-特羅普希合成煤油燃料(paraffin fuel)，其在制造時沒有添加硫磺或含有硫磺的添加劑。為此，超低含硫燃料30可包括接近零的硫磺濃度或不可檢測的硫磺濃度。在另一個示例中，可通過從現(xiàn)有類型的航空燃料中去除硫磺來生產(chǎn)超低含硫燃料 30?，F(xiàn)有燃料可以例如是合成燃料或石油基燃料。例如，可使用硫磺去除裝置從現(xiàn)有燃料去除硫磺。無論超低含硫燃料30的來源如何，使用超低含硫燃料30的一個問題可能是來自現(xiàn)有燃料供應(yīng)鏈的硫磺污染。例如，航空燃料通常通過可能對多種不同類型燃料進行處理的供應(yīng)鏈來運輸。一種類型燃料的殘留量可保持在供應(yīng)鏈中并且與后續(xù)運輸?shù)娜剂匣旌稀?通常，該混合不明顯，并且不會影響發(fā)動機性能。然而，即使將很小量的含硫燃料與超低含硫燃料30混合也可使硫磺濃度增加到高于凝跡形成的期望/閾值濃度。類似地，燃氣渦輪發(fā)動機20或飛機燃料系統(tǒng)可包括殘留的含硫燃料。因此，供應(yīng)鏈、飛機和燃氣渦輪發(fā)動機20可需要清潔以限制濃度。雖然在所示示例中示出了特征的組合，但并不是所有這些特征都需要組合起來以實現(xiàn)本公開各種實施例的益處。換句話說，根據(jù)本公開一個實施例設(shè)計的系統(tǒng)將不必包括任一幅附圖或者附圖中示意性示出的所有部分中所示出的所有特征。而且，一個示例實施例的選定特征可與其他示例實施例的選定特征進行組合。前面的描述在本質(zhì)上是示例性的而非限制性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可明白所公開示例的一些變形和修改，其不必偏離本公開的實質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種管理燃氣渦輪發(fā)動機的凝跡形成的方法，包括向燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室輸送超低含硫燃料以限制所述燃氣渦輪發(fā)動機的排氣中產(chǎn)生的含硫副產(chǎn)物的量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述燃氣渦輪發(fā)動機在凝跡形成條件中飛行。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述超低含硫燃料中的硫磺濃度低于百萬分之一。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述超低含硫燃料中的硫磺濃度低于十億分之300。
5.一種超低含硫航空燃料混合物，包括 航空燃料，其具有低于百萬分之一的硫磺濃度。
6.如權(quán)利要求5所述的超低含硫航空燃料，其中，所述硫磺濃度低于十億分之300。
7.如權(quán)利要求5所述的超低含硫航空燃料，其中，所述硫磺濃度名義上為零。
8.如權(quán)利要求5所述的超低含硫航空燃料，其中，所述航空燃料是合成煤油燃料。
9.如權(quán)利要求5所述的超低含硫航空燃料，其中，所述航空燃料是石油基燃料。
10.一種管理燃氣渦輪發(fā)動機的凝跡形成的方法，包括建立燃氣渦輪發(fā)動機的排氣中的含硫副產(chǎn)物的臨界閾值，使得低于所述臨界閾值時， 所述燃氣渦輪發(fā)動機在凝跡形成條件中飛行時，所述排氣實質(zhì)地降低凝跡的形成。
全文摘要
一種管理燃氣渦輪發(fā)動機的凝跡形成的方法包括向燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室輸送超低含硫燃料以限制所述燃氣渦輪發(fā)動機的排氣中產(chǎn)生的含硫副產(chǎn)物的量。
文檔編號F02C3/20GK102216591SQ200980145352
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者A·愛波斯坦, R·C·米亞克－利 申請人:聯(lián)合工藝公司, 重航空器研究公司