CN101846318B - 燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有不使构造复杂化且能够使液体燃料完全气化的气化器的燃烧装置。燃烧装置包括：将液体燃料进行加热气化为燃烧用气体的蒸发部(6)；用于喷出将该燃烧用气体和一次空气混合的预混合气体的预混合气体喷出部(11)。预混合气体喷出部(11)的流入口(12)设置在比蒸发部(6)高的位置。通过这样构成，在蒸发部(6)和流入口(12)之间形成有使未气化的液体燃料滞留的空间，能够提供用于使液体燃料完全气化的充分时间，从而能够防止未蒸发的液体状态的燃料流入预混合气体喷出部(11)。

Description

燃烧装置

技术领域

本发明涉及一种用于对一次空气和将液体燃料气化后的燃烧用气体混合而成的预混合气体进行燃烧的燃烧装置。

背景技术

以往，公知一种具有气化器的燃烧装置，该气化器向由加热器加热的气化器供给液体燃料，对液体燃料进行加热使其气化，由此生成燃烧用气体。生成的燃烧用气体与一次空气混合成为预混合气体，之后从燃烧器(burner)喷出而被燃烧。

在这样的燃烧装置中，在气化器中的液体燃料的气化不充分时，没有被完全气化的燃料作为焦油堆积，由此引起气化不良，另外，燃料以液体的状态到达燃烧器而成为燃烧不良的原因。由此，为了使液体燃料完全气化，进行了各种改进。

例如，在日本特开2008-170030号公报中提出一种具有如下构造的气化器的燃烧器：将一次空气和液体燃料向气化室喷雾喷出而生成预混合气体，将在气化室中生成的预混合气体再向气化混合室喷雾喷出，由此将在气化室中没有被完全气化的液体燃料完全气化。

通过这样的结构，由于具有气化室和气化混合室中气化的两次气化机会，因而与以往的装置相比，提高了气化效率。

但是，作为气化液体燃料所需的要素，不仅有气化器的内容积和表面积，用于使液体燃料蒸发的时间也是重要的。也就是说，虽然气化的机会增加了，但若不能提供蒸发所需的时间，则无法使液体燃料完全气化。

因此，为了提供用于使液体燃料蒸发的充分时间，需要在气化的中途阶段设置用于使燃料不会流出的部件。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而研发的，其目的是提供一种具有不使构造复杂化而能够使液体燃料完全气化的气化器的燃烧装置。

本发明的燃烧装置，其特征在于，其特征在于，包括：加热器，其用于对气化器进行加热；蒸发部，其用于将液体燃料加热气化成为燃烧用气体；气化室，其用于将燃烧用气体和一次空气混合成为预混合气体；预混合气体喷出部，其与气化室连通且具有流入口和喷出口；燃烧器部，其设置于气化器的铅垂下方且用于对预混合气体进行燃烧，其中，预混合气体喷出部的流入口设置在比蒸发部高的位置。

另外，燃烧装置的特征在于，所述预混合气体喷出部的孔长度大于流入口直径。

另外，燃烧装置的特征在于，所述预混合气体喷出部和所述燃烧器部配置在同一轴线上。

另外，燃烧装置的特征在于，具有用于供给含氢气体的含氢气体供给管，所述燃烧器部对预混合气体以及含氢气体进行燃烧。

另外，燃烧装置的特征在于，所述燃烧器部具有焰板，该焰板具有：位于该焰板的中央的用于喷出预混合气体的预混合气体喷出孔；位于预混合气体喷出孔的外周的用于喷出含氢气体的含氢气体喷出孔；位于含氢气体喷出孔的外周的用于喷出二次空气的二次空气喷出孔。

通过如上所述地构成，能够提供用于使供给到蒸发部中的液体燃料气化的充分时间，能够防止未被气化的液体燃料从气化室流出。

附图说明

图1是本发明的燃烧装置的主剖视图。

图2是表示本发明的焰板的图。

具体实施方式

示出本发明的作用并简单地说明优选的本发明的实施方式。

本发明是一种燃烧装置，其具有用于生成一次空气和将液体燃料气化后的燃烧用气体混合而成的预混合气体的气化器，且使该预混合气体在设于气化器的铅垂下方的燃烧器部燃烧。

具体而言，供给到气化器中的液体燃料在蒸发部被加热，从而气化成为燃烧用气体，该燃烧用气体在气化室中与一次空气混合而成为预混合气体之后，从流入口向预混合气体喷出部内流入并从喷出口向燃烧器部喷出。

由于该预混合气体喷出部的流入口设于比蒸发部高的位置，所以在蒸发部和流入口之间形成有作为液体燃料的接受皿的空间。而且，由于能够通过使未气化的液体燃料滞留在该空间里而提供用于使液体燃料完全气化的充分时间，因此未蒸发的液体状态的燃料不会流入预混合气体喷出部。也就是说，从喷出口喷出的预混合气体中所含有的燃料只能是完全气化了的燃烧用气体，能够良好地维持燃烧器部中的燃烧状态。

以下，基于附图对本发明的燃烧装置进行详细的说明。

本发明是用于对混合燃烧用气体和一次空气而成的预混合气体进行燃烧的燃烧装置，在本实施例中，以作为用于对重整装置进行加热的燃烧装置来使用的情况为例进行说明，该重整装置用于从碳化氢等原燃料(氢原料)生成以氢为主成分的重整气体。

图1是燃烧装置的主剖视图，设置有：用于产生一次空气和液体燃料气化后的燃烧用气体的预混合气体的气化器1；用于对预混合气体以及燃料电池所产生的含氢气体进行燃烧的燃烧器部2；用于供给空气的送风通路3。

气化器1具有：液体燃料供给管4，其用于向气化器1供给液体燃料；加热器5，其用于使气化器1升温；蒸发部6，其将液体燃料加热气化成为燃烧用气体；分隔板7，其具有使液体燃料向蒸发部6分散滴下的滴下孔8；气化室9，其在内部底面具有蒸发部6，气化室9用于将燃烧用气体和一次空气混合成为预混合气体；给气室10，其用于收容来自送风通路3的空气，且将该空气分配成与燃烧用气体混合的一次空气和向在燃烧器部2形成的火焰供给的二次空气；预混合气体喷出部11，其用于喷出预混合气体。

预混合气体喷出部11具有：与气化室9连通且用于使预混合气体流入的流入口12；用于喷出预混合气体的喷出口13。流入口12设置在比蒸发部6高的位置。

燃烧器部2由以下部件构成：用于使预混合气体燃烧的预混合气体燃烧器14；用于使含氢气体燃烧的含氢气体燃烧器15；与给气室10连通且用于向在燃烧器部2形成的火焰供给二次空气的二次空气通路16；设置有多个贯通的喷出孔的焰板17。该燃烧器部2设置在气化器1的铅垂方向下方。

预混合气体燃烧器14由圆筒状的预混合气体通路18构成，从预混合气体喷出部11的喷出口13喷射的预混合气体被供给到该预混合气体通路18。

含氢气体燃烧器15具有：用于供给由燃料电池产生的含氢气体的含氢气体供给管19；与该含氢气体供给管19的下游端连续地设置的含氢气体室20。从燃料电池的氢极排出的含氢气体通过含氢气体供给管19被供给到含氢气体室20。

而且，如图2所示，预混合气体通路18、含氢气体室20以及二次空气通路16与设置有多个贯通的喷出孔的焰板17连接，燃烧器部2利用焰板17成为被闭塞的状态。

在设置于该焰板17的喷出孔中，设置于焰板17的中央部的预混合气体喷出孔17a与预混合气体通路18连通，这些焰孔构成为用于导出预混合气体的预混合气体导出部21，从该预混合气体导出部21喷出的燃烧用混合气体被点火装置24点火并开始燃烧。

而且，设置在预混合气体喷出孔17a的周围的含氢气体喷出孔17b与含氢气体室20连通，构成为用于导出含氢气体的含氢气体导出部22。

而且，在焰板17的周缘部以包围含氢气体喷出孔17b的周围的方式设置有二次空气喷出孔17c，该二次空气喷出孔17c与二次空气通路16连通而构成为用于导出二次空气的二次空气导出部23。因此，从送风通路3流入给气室10的空气从二次空气导出部23喷出，并作为二次空气向在预混合气体燃烧器14以及含氢气体燃烧器15形成的火焰供给。

点火装置24以及用于对燃烧状态进行检测的焰检测装置25贯穿在二次空气通路16内，点火装置24以及用于对燃烧状态进行检测的焰检测装置25贯通焰板17并且其前端与预混合气体导出部21相面对地设置。

接着，对前述结构的本实施例的燃烧装置的动作进行说明。

首先，当指示燃料电池运转时，开始向加热器5通电而对气化器1进行加热。而且，当传感器(省略图示)检测到气化器1的温度达到了能够使液体燃料气化的温度时，发出开始向气化器1供给液体燃料的指示，液体燃料经由液体燃料供给管4被供给到气化器1。

供给到气化器1的液体燃料落到分隔板7上而不会遍及四方地扩散，从滴下孔8滴落到蒸发部6。而且，滴落到蒸发部6的液体燃料被加热气化而成为燃烧用气体，燃烧用气体向气化室9内扩散。

此时，从液体燃料供给管4的间隙向气化室9内取入从送风通路3向给气室10供给的空气的一部分作为一次空气，因此一次空气和扩散到气化室9的燃烧用气体被混合成为预混合气体。

该预混合气体从流入口12向预混合气体喷出部11内流入并从喷出口13向预混合气体通路18被喷出。此外，由于流入口12设置在比蒸发部6高的位置，所以在蒸发部6和流入口12之间形成有作为液体燃料的接受皿的空间。而且，通过使未气化的液体燃料滞留在该空间中，由此能够提供用于使液体燃料完全气化的充分时间，从而未蒸发的液体状态的燃料不会流入预混合气体喷出部11。也就是说，从喷出口13向预混合气体通路18喷出的预混合气体所含有的燃料只能是完全被气化了的燃烧用气体，能够良好地维持燃烧器部2中的燃烧状态。

另外，通过设置预混合气体喷出部11，使气化室9内部的压力上升，通过该压力上升能够减小随着液体燃料的蒸发而发生的气化室9内部的压力变动，从而能够抑制燃烧量的变动，并且燃烧用气体和一次空气的混合也能够充分地进行，因此被喷出的预混合气体是均匀的。

此外，为了得到上述效果，使预混合气体喷出部11的孔长度比喷出口13的直径大，优选为2倍以上的比率。

而且，预混合气体经由预混合气体通路18从设置在焰板17的中央部的预混合气体导出部21喷出，并被点火装置24点火而开始在预混合气体燃烧器14中燃烧。

此时，从二次空气导出部23喷出二次空气，向由预混合气体的燃烧形成的火焰的前端附近供给二次空气而使预混合气体完全燃烧。另外，利用焰检测装置25监视预混合气体燃烧器14的燃烧状态。

另外，由于预混合气体喷出部11、预混合气体燃烧器15(预混合气体通路18)和预混合气体导出部21配置在同一轴线上，所以不仅能够使燃烧装置紧凑，还能够进行火焰分布的平衡良好的燃烧。进一步讲，由于热集中在中心轴线方向，所以还能得到也提高加热器5的加热效率这样的效果。

这样，利用预混合气体燃烧来加热重整装置。而且，当重整装置的温度上升到工作温度时，从作为碳化氢等原燃料的灯油开始生成以氢为主成分的重整气体，该以氢为主成分的重整气体被供给到燃料电池而使燃料电池工作且进行发电运转。

在燃料电池发电运转时，向该燃料电池供给的以氢为主成分的重整气体不是全部消耗于发电，而是作为含有百分之几十左右的未反应氢气的含氢气体从燃料电池的氢极被排出，该含氢气体也用于燃烧装置中的燃烧。

具体而言，从氢极排出的含氢气体经由含氢气体供给管19被供给到含氢气体室20，并从含氢气体导出部22喷出。于是，与已经形成在预混合气体导出部21的火焰接触，由此着火而燃烧，开始由预混合气体和含氢气体两者进行的燃烧。

而且，两者的火焰是通过取入从二次空气导出部23供给的二次空气而完全燃烧，并继续加热重整装置。由于该预混合气体导出部21和含氢气体导出部22设置在同一焰板17上且该两者间的距离较短，所以从含氢气体导出部22喷出的含氢气体能够可靠地与火焰接触并着火。

然而，由于在重整装置刚开始工作之后以氢为主成分的重整气体的向燃料电池的供给不稳定，所以从燃料电池排出的含氢气体的量也不稳定。从而，只用含氢气体是不容易维持稳定的燃烧的，因此，重整装置工作后的一段时间里，继续进行预混合气体和含氢气体两者的燃烧。

然后，在含氢气体的燃烧稳定的时刻，停止向气化器1供给液体燃料，转换到单独用含氢气体进行燃烧。此外，由于含氢气体的量受到燃料电池的输出的影响，所以在含氢气体燃烧器15单独燃烧时，在燃料电池的输出低且含氢气体的排出量少的情况下，燃烧量将不充分，将不能维持重整装置的工作所需的温度。因此，在利用图示省略的传感器检测的重整装置的温度成为规定值以下的情况下，再次向气化器1供给液体燃料而使气化器1产生预混合气体，通过使预混合气体和含氢气体两者燃烧来对重整装置进行加热。

Claims (5)

1.一种燃烧装置，其特征在于，包括：

加热器，其用于对气化器进行加热；

液体燃料供给管，其用于向所述气化器供给液体燃料；

蒸发部，其用于将液体燃料加热气化成为燃烧用气体；

气化室，其用于将所述燃烧用气体和一次空气混合成为预混合气体；

预混合气体喷出部，其与所述气化室连通且具有流入口和喷出口；

分隔板，其设置于所述流入口的正上方、且位于所述液体燃料供给管的液体燃料出口的正下方，具有将所述液体燃料分散地向所述蒸发部滴下的滴下孔；

燃烧器部，其设置于所述气化器的铅垂下方且用于对所述预混合气体进行燃烧，其中，

所述预混合气体喷出部的流入口设置在比所述蒸发部高的位置。

2.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

所述预混合气体喷出部的孔长度大于流入口直径。

3.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

所述预混合气体喷出部和所述燃烧器部配置在同一轴线上。

4.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于，

具有用于供给含氢气体的含氢气体供给管，所述燃烧器部对所述预混合气体以及所述含氢气体进行燃烧。

5.根据权利要求4所述的燃烧装置，其特征在于，

所述燃烧器部具有焰板，该焰板具有：位于该焰板的中央的用于喷出所述预混合气体的预混合气体喷出孔；位于所述预混合气体喷出孔的外周的用于喷出所述含氢气体的含氢气体喷出孔；位于所述含氢气体喷出孔的外周的用于喷出二次空气的二次空气喷出孔。