CN113454389B 用于提供热能的燃烧器系统和方法 （西肯斯股份有限公司）

2021.08.10PCT/EP2019/0865562019.12.20WO2020/127892DE2020.06.25DE3152948A1,1983.11.10JPS57134606A,1982.08.19本发明涉及一种用于提供热能的燃烧器系所述燃烧器装置用于燃烧包含蒸发的燃料和燃2表面燃烧器，所述表面燃烧器用于燃烧包含所述完全汽化的燃屏蔽板，所述屏蔽板具有用于传递和控制所述表面燃烧器的所述排气流的热能的开所述表面燃烧器经由所述屏蔽板联接到所述蒸发器装置，使得在操烧器的所述排气流提供所述燃料在所述蒸发器装置中完全蒸发所需的所述热能和蒸发温三次空气供应装置，所述三次空气供应装置用于将所述三次其中，所述屏蔽板提供对所述蒸发器装置的辐射屏蔽，因为所所述排气流的所述热能能够以稀释的排气的形式提供，并且该热能所述表面燃烧器包括连接在一起的燃烧器筛网以及金属或陶瓷所述燃烧器空气供应装置设置成用于供应二次空气以用于冷却所述扩散器和/或所述所述蒸发器装置为封闭设计，其中，所述蒸发器装置包括用于蒸发33/2通阀布置在将所述蒸发器装置的出口与所述表面燃烧器的燃料入口连接的管线区在所述表面燃烧器中燃烧所述完全地汽化的燃料以提供呈排在操作期间使用所述热能的一部分来在所述蒸发器装置中经由形成在屏蔽板中的开口进行在所述表面燃烧器与所述蒸发器装置之间的所述排提供二次空气以用于冷却所述表面燃烧器的扩散器和/或燃烧室和/或使用所述二次供应三次空气，以便通过与所述三次空气混合来调整热排气流的温度其中，所述屏蔽板提供对所述蒸发器装置的辐射屏蔽，因为所所述蒸发器装置的出口在启动阶段期间经由3/2通阀保持打开，并且4[0007]Magma燃烧器被称为具有圆柱形头部的燃烧器。它的头部由被陶瓷纤维层包围的[0009]燃料电池是自发电池，其将连续供应的燃料和氧化剂的化学反应能转化为电[0010]WO2010/066900A1公开了用于提供含燃料和水蒸汽的载气来供应燃料电池的加[0011]WO2015/110545A1公开了一种用于热耦合重整与重整产品处理的燃料电池系5的至少一个处理装置提供用于从阳极流体移除和/或重整未重整的燃料和/或对燃料电池[0014]US5372115A公开了用于柴油内燃发动机的燃料系统，其可以双燃料系统[0019]DE19931061A公开了具有冷却回路的燃料电池系统。散热器连接到燃料和[0021]DE102008057146B4公开了具有用于燃烧空气的喷射泵的燃料操作的车辆加二次燃烧区以及用于再循环燃烧空气以便能够实现燃烧空气和燃料的良好混合的空气引6从液体或液体混合物的沸腾温度或在高于其沸腾温度的情况下到气态聚集状态的完全相变.[0040]由三次空气装置供应的三次空气使得能够在燃烧器操作期间调节或控制有用气解会导致烟灰产生并因此导致蒸发器装置的堵塞和对燃烧器装置或表面燃烧器的7[0048]挡板和三次空气装置被设计成使得施加到蒸发器装置的热气的温度水平可调整[0049]表面燃烧器不要求任何特殊火焰稳定措施，因为这已经可通过金属纤维表面完[0050]屏蔽板或挡板包括用于传递和调节或控制排气流的热能的开口和/或可设计成用具有散热片以吸收辐射能并通过经由对流放热来使热输入达辐射模式操作以形成低燃耗并且具有较浅深度的燃烧室来保持安装空间尽可能小)太强力蒸发器装置能够在燃料递送不稳定的情况下8通过改变空气λ和通过在减少燃料和空气时保持空气λ恒定来进行功率调整。[0068]下面简要地列出可结合根据本发明的燃烧器系统加热的各种类型的燃料电池及[0076]这种燃烧器系统还可形成热范围扩展器并使得电池动力车辆能够更独立于充电汽油或石蜡的燃料或沸腾温度高达350℃的[0084]用全球可获得的甲醇进行9[0092]即使在苛刻环境中也能的燃烧器系统来解决开头提到的关于在加热燃料电池组时的启动时间和电加热系统的问[0109]一次空气供应/二次空气供应可提供用于供应一次空气以形成燃料混合物，这种燃料混合物在燃烧之前被供应到燃料蒸气，并且/或者可提供二次空气以用于冷却燃烧器[0116]在热交换器上游和/或在排气管线中的温度可用合适的温度传感器测量，以便提供适当的调节或控制来实现合适的输出温度并且不使[0117]热气通过将燃烧器排气与三次空气在屏蔽板或功能装置正后方和在蒸发器装置计的开口被定位成使得即它们直接地位于三次空气道的通向混合室的入流开口处。因此，[0120]因此，蒸发器装置中的蒸发经由燃烧器废热或经由包含[0133]根据本发明的一个优选实施例，3/2通阀布置在将蒸发器装置的出口与燃烧器装[0135]由于在蒸发器装置的下部区域还有液体甲醇，关闭燃料[0139]使用3/2通阀的另一个优点是在加热期间蒸发和脱气的甲醇用作热传递介质以使[0148]在操作期间在燃烧器系统的操作中使用热能的一部分来在蒸发器装置中汽化燃[0150]排气流的热能的调节或控制可经由形成在屏蔽板或功能装置中的开口在燃烧器[0153]可供应二次空气，该二次空气被提供以用于冷却燃烧器装置的扩散器和/或燃烧燃烧器装置的操作终止时保持打开，可经由3/2通阀对保留在蒸发器装置中的甲醇进行脱[0165]WO2010/066900A1公开了一种用于提供含有燃料和水蒸汽的载气以供应燃料电[0166]WO2015/110545A1示出了一种用于热耦合重整与重整产品制备的燃料电池系[0167]燃料电池系统1包括被设计为HT_PEMFC(高温聚合物电解质燃料电池)的燃料电池[0168]由加湿单元3提供的用水和甲醇蒸气而饱和的载气流用于电池供电。这使得能够[0173]在氢气已经在燃料电池组2中被转化为电力之后，重整气体的大部分仍含有二氧气供应装置12可用作燃烧器系统20的三次空气装置或燃烧器[0176]根据本发明的燃烧器系统20可用作燃料电池系统1的燃料电池组2的加热系统并[0177]由于HT_PEMFC要求特定起始温度，这个约165℃的温度可通过借助燃烧器系统20[0180]燃烧器系统20优选地结合被设计为管线或表面燃烧器的燃烧器装置21来使用甲板模块优选地由蛭石制成。这些板模块通过螺纹杆彼此连接并且用泡沫支撑。蛭石具有低引导的功能。[0185]用于供应扩散器25的甲醇管线和空气管线的通道的矩形凹槽设置在端板24的侧[0191]壳体装置23因板形构造而近似为长方体形状。顶部板33附接到壳体装置23的顶[0194]热排气经由形成在前部面板31中的流动通道33被分开并被导引到燃料电池组2。前部面板33的流动通道33与燃料电池组2相连以用于对热排气[0204]在燃烧器筛网27的面向中心板26的一侧上焊接有金属纤维网或设置有多孔陶瓷[0210]由启动燃烧器风扇进行的气态燃料和空气的混合是通过定位在端板上的扩散器燃烧室中延伸到燃烧器筛网的主区域上。点火火花定位在点火电极(HV)与燃烧器筛网之[0218]另一个风扇形成用于供应燃烧器空气34(一次空气35和二次空气36)的燃烧器空20秒的点火周期来确保燃料混合物的安全点火。如果燃烧器单元21在点火阶段内尚未启[0220]3/2通电磁阀19用于打开和关闭燃烧器的气管，并且位于蒸发器装置28与扩散器[0223]燃烧器装置通过被设计为具有开口的挡板的功能装置在空间上与蒸发器装置分有电磁阀的燃烧器空气装置41的安装装置位于启气35和二次空气36。一次空气35与蒸发器装置28的气流混合并流过燃烧器筛网的中心区气装置或燃烧器空气装置41提供的一次空气[0229]可点燃燃料空气混合物然后在燃烧室中点燃，并通过二次空气36另外地供应氧加热阶段期间从蒸发器逸出的甲醇以与来自甲醇贮存器的溢流馈送到相分离器阴极冷凝[0231]关于3/2通阀的设计定位、布置和进一步优点，可参考说明书的引言中的对应段[0233]泵6或47和一次/二次空气装置41逐渐关闭并且三次空气装置16将燃料电池组2冷料也可借助简单地构造的泵以不稳定的递送速率供应到蒸发器装[0247]燃烧器装置21被设计成使得其热输出(经由温度或体积流量)是可调整或可控制为输出气体质量流量根据期望的温度水平而不是热[0248]用于在燃烧器系统20投入操作并且蒸发器装置28经由燃烧器装置21加热之前启[0250]这样做是为了避免加热元件过热并因此对其造成损坏，以及降低燃料热解的风