[发明专利]用于燃烧的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于提供液态燃料均匀燃烧的燃烧器。燃烧器包括基本上管状燃烧主体，该燃烧主体包括具有多个反应区(A，B，C)的燃烧室(1)，该多个反应区中的一个是喷射(混合和蒸发)区(A)，其余反应区是用于被蒸发的燃料和空气的分级均匀燃烧的均匀燃烧区。提供旋流器(2′；2″)，其包括旋流器基部(4a)和用于混合燃料和空气的旋流器元件(2a；2b)，该旋流器元件被构造成与流动收缩板(3)结合以在0.6‑2.5之间的旋流数运行。该收缩机构的尺寸使得收缩机构的开口直径(De)与管状燃烧装置(1)的直径(D)之比＜0.7，并且收缩器板(3)被布置在距旋流器基部(4a)的基部的距离L1处，使得L1/De＞1。还提供主混合板(7)，其布置在收缩板(3)的下游在距收缩板(3)的距离(L2)处，使得L2/L1之比＜1，从而允许均匀燃烧过程的最大混合。

背景技术

常规的液态燃料(像柴油和汽油)燃烧器通常运行具有扩散火焰，在燃烧器中液态燃料在燃烧期间在火焰锋面处被直接蒸发，火焰锋面像胶囊一样包住液态燃料(通常是来自喷射器喷射的液滴)，导致高的局部温度，其进而导致烟灰和氮氧化物(NOx)的高排放物，这些排放物形成在位于燃料和火焰之间的界面处并且能够导致环境污染，除非将昂贵的净化方法应用到燃烧器上。

在US-2012/064465A1、US-3,886,728、US-5,209,187和US-5,015,174中公开了根据在提交优先权申请时的技术状态的燃烧装置或燃烧器。所有这些装置包括用于形成涡流空气的喷射区/喷射室。

然而，它们中没有一个展示这些特征与用于增强空气和燃料的混合以及用于减少热点发生的风险的另外的装置的结合。

发明内容

因此，鉴于现有技术在防止热点上的不足以及为了提供具有增强混合的装置，发明人已经设计了新的装置，其被限定在权利要求1中。

根据本发明的方法和装置，用于完全蒸发液态燃料和混合液态燃料与空气的方法被提供，其导致燃料在较低的温度和条件下洁净均匀的燃烧，较低的温度和条件导致较低的排放物和燃料的完全燃烧，包括通过在燃烧过程期间空气和燃料的完全混合而消除一氧化碳。

因此，用于提供液态燃料均匀燃烧的基本上管状的燃烧装置，包括具有多个反应区A、B、C的燃烧室1，多个反应区中的一个是喷射混合和蒸发区A，其余反应区是用于被蒸发的燃料和空气的分级均匀燃烧的均匀燃烧区。还有旋流器2，包括旋流器基部4a和用于混合燃料和空气的旋流器元件4b、4c，其被构造成与流动收缩板3结合以在0.6-2.5之间的旋流数运行，在这里，收缩机构的尺寸使得该收缩机构的开口直径de与管状燃烧装置1的直径d之比＜0.7，并且该收缩器板3被设置在距旋流器基部4a的基部的距离L1处，使得L1/De＞1。主混合板7被设置在收缩板3的下游在距收缩板3的距离L2处，使得L2/L1之比＜1，以允许均匀燃烧过程的最大混合。

优选地，燃烧装置采用处于柴油和汽油的任一种的形式的燃料。

在优选的实施方式中，燃烧装置包括次混合板，以通过提高的均匀性和/或使用催化剂来在部分或全部催化条件下运行所述过程降低反应器的总长度。

适当地，燃烧装置被构造成使得在运行中燃料压力处在3-20巴(bar)的升高压力下以优化在喷射区中的蒸发。

该收缩器板3优选地设置有凸锥9，以改进进入喷射区A的燃烧产物的回流。

在另一方面，提供一种燃烧方法，借助在过压3-20巴(bar)的区域中运行的高压喷嘴10喷射液态燃料进入燃烧室1的第一反应区A；通过产生在0.6-2.5的范围中的旋流强度的旋流器2将燃料与被连续轴向引到燃烧室1的空气混合；在燃烧器启动期间用点火装置点燃产生的燃料/空气混合物，该点火装置初始产生常规的扩散火焰；在初始旋流混合后，迫使燃烧混合物扩散火焰通过燃烧室1中的径向收缩机构3。

附图说明

本发明将被参照附图进行描述，其中：