CN104136843B - 利用液体燃料操作的移动式加热装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种利用液体燃料操作的移动式加热装置，其包括：燃烧室(2)，燃烧室包括燃烧空气进口(3)，其中燃烧室具有邻接燃烧空气进口(3)的加宽部分(20)，加宽部分的截面随着距燃烧空气进口(3)的距离增加而加宽，并且在加宽部分中燃烧空气和燃料于操作时在有焰燃烧中转化；燃料供应器，燃料供应器布置成使得燃料被供入加宽部分(20)中；以及空气导向装置(6)，其设计成将燃烧空气带有沿周向方向指向的流动分量地供入加宽部分(20)中，以使得在加宽部分(20)中形成轴向的再循环区域(RB)，在再循环区域中气体反向于主流动方向(H)沿朝向燃烧空气进口(3)的方向流动。燃烧室(2)流体地分段成初级燃烧区(PZ)和次级燃烧区(SZ)。初级燃烧区(PZ)具有加宽部分(20)和再循环区域(RB)。次级燃烧区(SZ)设有次级燃烧空气进口(23)，以使得相比初级燃烧区(PZ)在次级燃烧区(SZ)中形成更高的空气-燃料比(λ)。

Description

利用液体燃料操作的移动式加热装置
技术领域
本发明涉及一种利用液体燃料操作的移动式加热装置。
背景技术
在本文中，“移动式加热装置”被理解为适于在移动应用场合使用且相应设计的加热装置。这尤其意味着该加热装置是可运输的(固定地安装在交通工具中或看情况仅仅设置在交通工具中用于运输)并且不排除适于如加热建筑物的情况中连续、静止的使用。移动式加热装置也可在交通工具(陆上交通工具、船舶等)、尤其在陆上交通工具中固定地安装。尤其地，移动式加热装置能适于加热交通工具内部(诸如例如陆上交通工具、船舶或飞机的内部)和如能够例如在船舶上、尤其是游艇上找到的部分开放的房间。移动式加热装置还能临时地在固定处使用，诸如例如在大棚中、集装箱中(例如用于建筑工地的集装箱)等使用。根据优选的进一步改进，移动式加热装置适于作为陆上交通工具(诸如例如移动房车、休闲车辆、公交车、乘用车等)的驻车加热器或辅助加热器。
移动式加热装置经常用作例如对交通工具加热的交通工具加热装置。在交通工具的应用中，这样的移动式加热装置例如被采用为辅助加热器或驻车加热器，所述辅助加热器能在交通工具的推进发动机运行时提供附加的热量，所述驻车加热器既能在推进发动机运行时又能在其停机时提供热量以用于加热目的。在这样的移动式加热装置中，要求的是这些移动式加热装置一方面将以低至低于1kW的低加热功率操作，并且另一方面将具有尽可能大的加热功率带宽，从而取决于需求能提供非常不同的加热功率。另外，就移动式加热装置而言实现尽可能低排放燃烧的需求日益增加。
通常地，在移动式加热装置中使用燃烧器，所述燃烧器在燃烧室中设有用于使火焰稳定的部件，诸如尤其是收缩部、颈部或到达火焰区域和流走热气体区域中的其它部件，以便能够在不同的加热功率下尽可能稳定地操作。这样的部件在移动式加热装置的操作期间承受尤其高的负载并且经常形成对移动式加热装置的使用寿命限制的那些部件。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善的利用液体燃料操作的移动式加热装置。
该目的通过根据权利要求1的利用液体燃料操作的移动式加热装置解决。有利的进一步改进在从属权利要求中限定。
利用液体燃料操作的移动式加热装置包括：燃烧室，所述燃烧室包括燃烧空气进口，其中所述燃烧室包括与所述燃烧空气进口相邻的加宽部分，所述加宽部分的截面随着距燃烧空气进口的距离增加而加宽，并且在所述加宽部分中燃烧空气和燃料于操作时在有焰燃烧中转化；燃料供应器，所述燃料供应器布置成使得燃料被供入加宽部分中；以及空气导向装置，其适于将燃烧空气带有沿周向方向指向的流动分量地供入加宽部分中，以使得在加宽部分中形成轴向的再循环区域，在所述再循环区域中气体反向于主流动方向沿朝向燃烧空气进口的方向流动。燃烧室流体地分段成初级燃烧区和次级燃烧区。初级燃烧区包括所述加宽部分和所述再循环区域。次级燃烧区以如下方式设有次级燃烧空气进口，即相比初级燃烧区在次级燃烧区中形成更高的空气-燃料比λ。
在本文中，燃烧室必须理解为加热装置的在其中发生燃料与燃烧空气的有焰转化的区域。尤其地，在本说明书的上下文中，术语燃烧室并不意指可例如由多个部件形成的围绕该区域的壁。有焰燃烧至少还在加宽部分中且不仅在燃烧室的位于进一步下游的区域中发生。借助空气导向装置，所述空气导向装置如此强烈地为在燃烧空气进口进入的空气提供带有沿周向方向指向的流动分量(即带有强烈涡旋)，在加宽部分中形成轴向再循环区域，气体在所述再循环区域中反向于主流动方向沿朝向燃烧空气进口的方向流动，实现了低排放且稳定的燃烧，利用所述燃烧能够不需要附加火焰稳定部件伸入燃烧室的情况下实现跨越大加热功率带宽的操作。由于限定的几何设计以及再循环区域的形成，实现了火焰还在不同的加热功率下、即在不同的燃料和燃烧空气的流速下总是从所述加宽部分开始稳定地向外传播。以这种方式，火焰在燃烧室中自行稳定。再循环区域的形成可通过如下方式轻易实现，即加宽部分加宽得足够强烈(例如带有至少20°的半锥形角)，以及所供应的燃烧空气设有足够大的沿周向方向指向的流动分量，尤其是设有至少0.6的涡旋因子(swirlfactor)。通过设置初级燃烧区以及相比初级燃烧区具有更高空气-燃料比λ的次级燃烧区，提供了尤其低排放的燃烧并且可减少碳黑的沉积。例如，移动式加热装置可适于使得初级燃烧区中显现大约1的空气-燃料比并且次级燃烧区中显现大约1.6的空气-燃料比。这样做时，相比于次级燃烧区在初级燃烧区中优选地显现出大体上更高的温度。再循环区域完全在初级燃烧区中形成并且热气体在次级燃烧区中主要沿主流动方向流动。次级燃烧空气进口可尤其由燃烧室的壁中的多个孔形成，燃烧空气通过所述孔从外部供应。优选地，燃料在燃烧空气进口处被供应至加宽部分，这是因为在该情况中能发生燃料和燃烧空气尤其有利的预混合。
根据另一改进，初级燃烧区包括所述加宽部分以及燃烧室的相邻中间部分。在该情况中，燃烧区中的流动特性和空气-燃料比可被尤其稳定地调节。如果用于将燃烧空气供入初级燃烧区的第二燃烧空气进口在所述中间部分中设置，那么初级燃烧区中的流动特性和空气-燃料比能以尤其简单且可靠的方式调节。第二燃烧空气进口可例如由燃烧室的壁中的多个孔形成，另外的燃烧空气通过所述孔被供入初级燃烧区中。第二燃烧空气进口的布置可尤其选择成使得在那里供应的燃烧空气流动直至燃烧器的纵向轴线并且被供应至再循环区域。
根据另一改进，次级燃烧空气进口形成为使得经过的次级燃烧空气关于加热装置的纵向轴线被径向从外侧供应至从初级燃烧区流出的气体。在该情况中，在燃烧室中可实现尤其稳定且低排放的燃烧。次级燃烧空气进口可尤其形成为使得次级燃烧空气并非流动直至燃烧器的纵向轴线，而是类似护套地从外侧供应至从初级燃烧区流出的气体。次级燃烧空气进口可优选包括在燃烧室的壁中的多个孔。相比为初级燃烧区形成第二燃烧空气进口的孔，这些孔可优选具有更小的直径。
根据另一改进，初级燃烧区和次级燃烧区利用自由流动截面彼此邻接。因而，没有设置诸如火焰挡板、收缩部等阻碍沿燃烧室轴向方向流动的部件。在该情况中，在燃烧室中没有设置如下部件，所述部件在传统的加热装置中由于操作期间的高负载而限制使用寿命，从而能提供一种具有长期使用寿命的移动式加热装置。应指出的是操作所必需的部件、诸如尤其是点火元件和/或对流动仅具有可忽略影响的传感器视情况而定可伸入到燃烧室中。
根据另一改进，加热装置形成为使得燃烧气体流入次级燃烧区下游的换热器中。在该情况中，尤其没有设置在其中显现第三空气-燃料比的第三级燃烧区，以使得热燃烧排放气体可借助于换热器高效地用于加热待加热的媒介。
根据另一改进，燃料供应器包括用于蒸发液体燃料的至少一个蒸发器元件。与仅具有用于喷射燃料的喷射器嘴的燃料供应器相对比，使用蒸发器元件还能以低于1kW的低加热功率、即燃料和燃烧空气的低流速稳定地操作移动式加热装置。另外，以这种方式即使在燃料供应管线中形成气泡的情况下也能稳定操作，这是因为蒸发器元件用作为缓冲件。此外，蒸发器元件允许使用不同的液体燃料，是由于通过蒸发器元件减弱了不同沸腾温度和蒸发焓的影响。
根据另一改进，所述至少一个蒸发器元件布置成使得其至少部分地围绕燃烧空气进口。在该情况中，实现了蒸发燃料的对称供应，从而获得了燃烧空气和燃料的尤其均匀的混合，该混合能使燃烧带有低排放。如果所述至少一个蒸发器元件环形地围绕燃烧空气进口，那么能够尤其对称地供应蒸发的燃料。
根据另一改进，蒸发器元件被盖部分地覆盖以使得在未被覆盖的区域中形成燃料排放部分。在该情况中，能可靠地实现液体燃料在蒸发器元件中均匀地分布，从而整个蒸发器元件用于燃料的蒸发并且抑制了在蒸发器元件中形成沉积。优选地，将液体燃料供应至蒸发器元件在蒸发器元件的远离燃料排放部分的区域中实现，并且在该区域中蒸发器元件被盖覆盖。如果所述盖形成加宽部分的壁，那么引起的输入到蒸发器元件中的热量能通过盖的合适构造、尤其是关于材料及壁厚而以简单方式调节。
如果燃料排放部分设置在燃烧空气进口处，那么能发生燃烧空气和蒸发燃料的尤其可靠的混合。
根据另一改进，蒸发器元件布置成使得蒸发的燃料带有反向于主流动方向指向的方向分量地离开。在该情况中，刚好在燃烧空气进口处实现了燃烧空气和燃料尤其高效的混合。在离开期间燃料也可具有其它的方向分量，尤其是具有沿朝向燃烧室纵向轴线方向的径向方向分量。
根据另一改进，加宽部分具有连续加宽的截面。加宽部分可尤其形成为锥形加宽。通过带有连续加宽截面的设计，能避免在台阶形加宽截面的情况下形成的不期望的角落涡流。
根据另一改进，加宽部分以至少20°的打开角度加宽。在该情况中，从流体动力学的观点，加宽部分的构造设置成作用为不连续加宽的截面。与供应带有沿周向方向指向流动分量的燃烧空气结合，还在不同的加热功率下实现加宽部分中可靠的火焰稳固(flameanchoring)。
根据另一改进，空气导向装置形成为使得燃烧空气以至少0.6的涡旋因子供入加宽部分中。涡旋因子(SN)是一积分值，该积分值限定了切向流动动量与轴向流动动量的关系。利用至少0.6的涡旋因子，可靠地获得完全形成的再循环区域。
优选地，所述移动式加热装置可适于使得燃烧空气以相比燃烧室中出现的湍流火焰速度更高的流动速度供入燃烧空气进口中。在该情况中，可靠地确保没有火焰能刚好在燃烧空气进口处形成，从而防止了至燃料供应器的火焰回燃。
附图说明
进一步的优点以及进一步的改进将从以下参照所附附图的实施例的描述变得容易理解。
图1为根据第一实施例的移动式加热装置的燃烧器的示意性剖视图；
图2为图1燃烧器的示意性透视图；
图3为图1燃烧器中空气导向装置的示意性透视图；
图4为图3中绘示的围绕空气导向装置的壳体的示意性视图；
图5为第一实施例中蒸发器元件的示意性视图；以及
图6为根据第二实施例的移动式加热装置的燃烧器的示意性剖视图。
具体实施方式
第一实施例
第一实施例将在以下参照图1至5描述。
在该实施例中，利用液体燃料操作的移动式加热装置尤其形成为用于交通工具、尤其是用于陆上交通工具的驻车加热器或辅助加热器。在附图中，仅仅示出了移动式加热装置的燃烧器1。关于示出的燃烧器1，移动式加热装置尤其以本身已知方式包括用于将热量传递至待加热媒介(尤其诸如交通工具的液体回路中的液体或待加热的空气)的换热器。换热器以本身已知方式可例如类似杯形地围绕燃烧器1。另外，移动式加热装置包括至少一个燃料供应装置，所述燃料供应装置可尤其由燃料泵形成；燃烧空气输送装置，其可例如包括燃烧空气吹风机；以及用于控制移动式加热装置的至少一个控制单元。
在下文中，将参照图1至5更详尽地描述移动式加热装置的燃烧器1。燃烧器1包括燃烧室2，在移动式加热装置的操作期间，燃料和燃烧空气在所述燃烧室中在有焰燃烧中转化。在图1中，燃烧器1以示意性剖视图示出，其中剖视平面选择成使得燃烧器1的纵向轴线Z位于该剖视平面中。燃烧器1大体上形成为关于纵向轴线Z旋转对称。燃烧室2包括燃烧空气进口3，在操作期间，燃烧空气于所述燃烧空气进口处被供入燃烧室2中。
紧邻燃烧空气进口3，燃烧室2包括加宽部分20，所述加宽部分的截面随着距燃烧空气进口3的距离增加而加宽。在绘示的实施例中，加宽部分由锥形壁限定，所述锥形壁由以下将更详尽描述的盖4形成。沿主流动方向H，大体上圆筒-护套形壁5邻接加宽部分20的锥形壁，以使得燃烧室2包括如下部分21，该部分邻近于加宽部分20具有保持大体恒定的截面。尺寸关系选择成使得空气导向装置6的外径DL与燃烧室2的那部分21的直径DK之间的直径关系V小于或等于0.5(V＝DL/DK并且V≤0.5)。
加宽部分20以至少20°的打开角度加宽。所述打开角度为在加宽部分20的壁与纵向轴线Z之间形成的角度。在绘示的实施例中，打开角度量化至例如在40°与50°之间。燃烧室2包括总体自由流动截面，以使得没有阻碍气体自由流动的部件侧向地伸入燃烧室2中，从而燃烧室2中的气体流能将如下文更详尽描述地根据加宽部分20以及相邻部分21的几何形状发展。
在燃烧空气进口3的前面设置空气导向装置6，所述空气导向装置适于将燃烧空气带有沿周向方向指向的流动分量地引入加宽部分20中。空气导向装置6形成为使得非常巨大的涡旋强加于燃烧空气。空气导向装置6形成为使得空气以至少0.6的涡旋因子被引入燃烧空气进口3中。燃烧器1适于使得经过空气导向装置6发生范围在2mbar与20mbar之间的压降。将参照图3和4更详尽地描述空气导向装置6。
在该实施例中，空气导向装置6具有近似环形形状并且在外侧上设有螺旋延伸的导向叶片60，在所述导向叶片之间形成同样螺旋延伸的通道61。在根据该实施例的移动式加热装置中，空气导向装置6插入图4中绘示的大体中空圆筒形壳体7中。空气导向装置6插入壳体7中以使得螺旋延伸的通道61被壳体7周向地封闭。因而，螺旋延伸的通道61仅在它们的两个面侧部打开使得燃烧空气能够经过。在图3中，示出了空气导向装置6设有中央圆筒形通孔62。该通孔62可例如用作为了将点火元件引入燃烧室2。在示出的实施例中，然而通孔62如图1中所示地在燃烧器1的组装状态被插塞63闭合。
在该实施例中，空气导向装置6布置成使得燃烧空气在一个面侧部进入被壳体7闭合的通道61，流过螺旋延伸的通道61，并且在通道的另一面侧部引入燃烧室2的位于燃烧空气进口3的加宽部分20。燃烧空气通过螺旋形设计的通道61被强加有涡旋。通道61形成为使得燃烧空气在经过时被强加有所需的至少0.6的涡旋因子。如通过图1中箭头B示意性所示，燃烧空气通过可例如包括吹风机的(未示出的)燃烧空气输送装置被供应至空气导向装置6。
由于空气导向装置6所描述的设计，燃烧空气在燃烧空气进口3处被带有沿周向方向指向的流动分量地引入加宽部分20中。
在第一实施例中，另外设有燃料供应器以使得燃料如通过图1中箭头示意性所示地也在燃烧空气进口3处被供入加宽部分20中。移动式加热装置设计成用于以液体燃料操作并且可例如以也被用于交通工具内燃发动机的燃料(尤其是柴油、汽油和/或乙醇)操作。在第一实施例中，燃料供应器包括用于蒸发所供应液体燃料的至少一个蒸发器元件9。
在第一实施例中，如图5中所能看到的，蒸发器元件9具有中空圆台的形状。蒸发器元件9具有与加宽部分20的打开角度相对应的打开角度α。蒸发器元件9由多孔且耐热材料形成并且可尤其包括金属无纺织物、金属网格和/或金属纺织物。如图1中所示，设有用于将液体燃料供应至蒸发器元件9的多条燃料管线10。尽管在图1中示意性示出两条燃料管线10，例如也可设置仅仅一条燃料管线10或可设置更多的燃料管线10。
在背离燃烧室2的一侧，蒸发器元件9被后壁11覆盖，燃料管线10穿过所述后壁。在朝向燃烧室2的那侧，蒸发器元件9被已经在之前描述的尤其由金属片形成的盖4覆盖。蒸发器元件9布置成使得其环形地围绕燃烧空气进口3。在燃烧空气进口3处，蒸发器元件9包括未覆盖的燃料排放部分12，蒸发的燃料在所述燃料排放部分可离开蒸发器元件9。蒸发器元件9的除了燃料管线10的其它侧部各自被覆盖成使得燃料仅能在燃料排放部分12处离开蒸发器元件9。燃料排放部分12环形地围绕燃烧空气进口3从而燃料可从所有侧部均匀地供应。必须指出的是蒸发器元件9没有必要必须具有闭合的环形形状，并且视情况而定还可以是几个分开的蒸发器元件9布置成分布在圆周上。蒸发器元件9经由盖4与加宽部分20热耦接，以使得在移动式加热装置的操作中，热量从加宽部分20中稳固的火焰传递到蒸发器元件9中以便为那里的燃料蒸发提供必要的蒸发热量。可另外设置用于使燃烧器启动的点火元件，所述点火元件至少部分地伸入燃烧室中并出于简化的原因未在图1中绘出。
借助蒸发器元件9的以所描述的燃料管线10与燃料排放部分12空间上隔开的方式布置，实现了所供应的液体燃料在蒸发器元件9中的均匀扩散，以使得整个蒸发器元件9被利用于燃料蒸发。通过所描述的在其中燃料管线的出口相比于燃料排放部分12而言沿主流动方向H设置在更下游的布置，进一步实现燃料带有反向于主流动方向H指向的分量地从蒸发器元件9离开。以这种方式，获得了离开的燃料与从空气导向装置6离开的燃烧空气的尤其均匀的混合，从而刚好在燃烧空气进口3处获得燃烧空气与蒸发燃料的良好混合。
燃烧器1的以上描述的部件在外侧被大体上中空圆筒形的燃烧器凸缘13围绕，该燃烧器凸缘形成了用于所供应燃烧空气的流动空间。燃烧器凸缘13进一步用作将燃烧器固定至移动式加热装置的位于后侧并未示出的另外的部件。燃烧器凸缘13形成为使得在燃烧器凸缘13的内侧与燃烧室壁的邻近加宽部分20的那部分21的外侧之间形成环形狭缝，供应的燃烧空气的一部分可流过所述狭缝。在相对于主流动方向H的下游端，燃烧器凸缘13连接至所述部分21以使得狭缝在那里闭合。
在图1和图2中能够看出，燃烧室壁的邻近加宽部分20的那部分21包括多个孔22和23，燃烧空气通过所述孔也能进入燃烧室2中。在燃烧室2的中间部分中(所述中间部分紧邻加宽部分20)，燃烧室壁的那部分21设有多个相对大的孔22，所述孔形成用于将燃烧空气供入在燃烧室2中形成的初级燃烧区PZ中的第二燃烧空气进口，将要在下文中更详尽地解释。在燃烧室壁的那部分21的相对于主流动方向H进一步处于下游的区域中，设置多个大体上更小的孔23，次级燃烧空气可通过所述孔流入燃烧室2的形成为次级燃烧区SZ的区域，并且所述孔23形成次级燃烧空气进口。在该实施例中，形成次级燃烧空气进口的孔23相比于形成用于初级燃烧区PZ的第二燃烧空气进口的孔22沿轴向方向延伸越过大体上更大的部分。移动式加热装置的燃烧器1适于使得由燃烧空气输送装置供应的燃烧空气以预定关系划分，以使得燃烧空气的一部分在燃烧空气进口3处经由空气导向装置6被供入加宽部分20中，燃烧空气的另一部分经由所述狭缝和形成第二燃烧空气进口的大孔22供应，并且剩余的燃烧空气经由形成次级燃烧空气进口的孔23被供入燃烧室的次级燃烧区SZ中。
燃烧空气期望的分配通过燃烧器1的几何设计实现。尤其地，在实施例中燃烧空气相应的量被调节以使得在燃烧室2的初级燃烧区PZ中显现大约为1的空气-燃料比λ，并且在次级燃烧区SZ中显现大体上更大的、例如约1.6的空气-燃料比λ。
初级燃烧区PZ在加宽部分20以及燃烧室2的具有保持大体恒定截面的相邻中间部分中形成。相对于主流动方向H，次级燃烧区SZ紧随在初级燃烧区PZ的下游。如图1中所能看到的，初级燃烧区PZ和次级燃烧区SZ利用自由流动截面彼此邻接，从而尤其不设置构造上的分离。形成次级燃烧空气进口的孔23被形成为使得次级燃烧空气以如下方式进入燃烧室2中，即所述次级燃烧空气被径向从外侧地供应至从初级燃烧区PZ流出的气体。
燃烧室2中显现的流动特性在下文中更详尽地描述。尤其地，加宽部分20中火焰的稳定式稳固在不同加热功率的大带宽上实现。
从空气导向装置6离开的燃烧空气在燃烧空气进口3处与那里从蒸发器元件9离开的燃料混合。由于燃烧空气的强烈涡旋连同加宽部分20的强烈加宽，燃烧空气-燃料混合物流由于作用的离心力而保持抵靠加宽部分20的壁。即使在强烈加宽的情况下也能防止在该壁处在外侧上形成因而所谓的死水区。所述流沿着加宽部分20的壁以相对高的速度流动以使得在燃烧器的操作期间发生至盖4以及经由热传导至位于该盖后方的蒸发器元件9的良好对流的热传递。由于接近于燃烧空气进口3处的高流速，所以在加宽部分20的其中不能形成火焰的第一区域中，发生燃料和燃烧空气的预混合，这有助于尤其低排放的转化。
从流体动力学的观点，加宽部分20的设计类似于不连续加宽的截面作用，从而随涡旋流动出现核心涡旋的强烈加宽。由于所引起的局部静态压力，在核心涡旋的加宽随后出现核心涡旋的破坏以使得如图1中箭头所示意性绘示地在靠近纵向轴线Z的径向内部区域中形成反向于主流动方向H的强烈回流。因而，靠近于纵向轴线Z形成再循环区域RB。利用燃烧器1所描述的几何设计，以这种方式形成的再循环涡具有如下位置，所述位置大体上独立于燃烧空气-燃料混合物的质量流从而发生加宽部分20中火焰的自稳定或稳固。这些流动特性的形成可通过如下事实解释，即涡旋流在加宽部分20中径向地加宽，其中出现沿轴向方向的降速。速度的切向分量造成了径向压力梯度，由此静态压力沿着朝向纵向轴线Z的方向下降。由于这些压力状况，形成再循环区域RB。在位于靠近纵向轴线的再循环区域RB中，气体因而反向于主流动方向、即沿着朝向燃烧空气进口3的方向流动。通过中间部分中的孔22(即通过第二燃烧空气进口)供应的燃烧空气从外侧一直流至靠近该轴线的区域，以使得所述燃烧空气部分地到达再循环区域RB并有助于在初级燃烧区PZ中形成燃料-空气混合物。通过孔22供应的燃烧空气的另一部分不到达再循环区域，而是流入到次级燃烧区SZ中。以这种方式，在初级燃烧区PZ中显现第一空气-燃料比λ，该空气-燃料比在该实施例中为大约1。由于强烈的涡旋，在其中形成再循环区域RB的初级燃烧区PZ中，燃料和燃烧空气发生非常好的混合。
流过形成次级燃烧空气进口且(相对于主流动方向H)设置在进一步下游的孔23的次级燃烧空气不到达再循环区域RB，而是被护套形(jacket-shaped)地供应至从初级燃烧区PZ流出的气体。该次级燃烧空气并不到达燃烧器1的纵向轴线Z。由于所供应的次级燃烧空气，在紧随初级燃烧区PZ的次级燃烧区SZ中显现大体上更大的空气-燃料比λ。
以这种方式，在初级燃烧区PZ中实现了燃料和燃烧空气在高温下仅带有低CO排放的大体完全、迅速的转化。初级燃烧区PZ包括沿轴向方向相对短的构造长度，以使得能实现低的NOx排放。
在接着初级燃烧区PZ的次级燃烧区SZ中，排放气体的后处理以更高的空气-燃料比λ以及更低的温度发生，其中未在初级燃烧区PZ中反应的所有可燃物被转化。次级燃烧区SZ相比于初级燃烧区PZ具有沿轴向方向更大的构造长度。由于次级燃烧区SZ中调节的更低温度，那里的转化在排放方面也尤其低。在次级燃烧区SZ的紧下游，流出的排放气体被引入用于将热量传递至待加热媒介的换热器中，从而被释放的热量被高效地用于加热待加热的媒介。
由于所描述的设计，燃烧器1可跨越大带宽的不同加热功率、尤其是从0.8kW至近似20kW的功率范围尤其低排放地被操作。
燃烧室设计以及蒸发器元件9的结合使得能够甚至以相对低的加热功率而稳定操作。通过蒸发器元件9，即使气泡在燃料管线10中形成的话，也能发生燃料被稳定供入燃烧室2中。由于所引起的加宽部分20中火焰的自稳定或稳固，在高加热功率下发生高热量输入蒸发器元件9中从而单位时间所需的大量燃料能可靠地在所述蒸发器元件那蒸发。在较低的加热功率下，相应地发生较小的热量输入从而燃料蒸发的过程也能跨越大带宽的加热功率被可靠地维持至期望程度。通过所实现的流过大体上整个蒸发器元件9的体积，可靠地作用防止在蒸发器元件9中形成残留物。燃烧器1的尤其成本高效的设计能通过经由蒸发器元件9的燃料供应器进一步实现。
因为利用所描述的设计获得燃料与燃烧空气界限清晰的良好混合，以及因为经由初级燃烧区PZ和次级燃烧区SZ发生两步转化，所以实现了排放上非常低的燃烧。在描述的移动式加热装置中，燃烧空气经由空气导向装置6以高流速被引入到加宽部分20中。以这种方式，能可靠地防止不期望的回燃。
第二实施例
以下将参照图6描述第二实施例，其中仅仅与第一实施例的区别将被更详尽地描述以便避免重复，并且与第一实施例中相同的附图标记被用于相同的元件或部件。
如将被更详尽描述的，第二实施例与第一实施例的不同之处在于燃料供应器包括用于将液体燃料雾化的雾化喷嘴90，而非包括在第一实施例中设置的用于将液体燃料蒸发的蒸发器元件9。还是在第二实施例中，加宽部分20具有如下截面，该截面随着距燃烧空气进口3的距离增加而加宽。还是在第二实施例中，加宽部分20由锥形壁限制，然而与第一实施例相比，所述锥形壁不是由单独的盖4形成而是由燃烧室2的后壁40形成。
此外，在第二实施例中，空气导向装置6中的通孔62不被插塞63覆盖，而替代的是雾化喷嘴90设置在通孔62中。如图6中示意性示出的，液体燃料经由燃料管线100被供应至雾化喷嘴90。在第二实施例中，空气导向装置6布置成使得从空气导向装置6离开的空气进入位于燃烧空气进口3前方的缩窄部分19中。在图6所示的示例中，缩窄部分19由缩窄的截锥形成。缩窄部分19围绕雾化喷嘴90并且实现了燃烧空气在离开空气导向装置6之后被迫使绕雾化喷嘴90的排放区域流动并且藉此冷却所述雾化喷嘴。因而，雾化喷嘴90的冷却由供应的燃烧空气实现。以这种方式还实现了来自燃烧室2中燃烧过程的热气体的逆流无法到达雾化喷嘴90。此外，截面的减小造成经过的燃烧空气的切向速度分量的增加并且使轴向速度部分更靠近于纵向轴线Z。
雾化喷嘴90形成为使得燃料如图6中通过虚线所示地从雾化喷嘴90大体呈中空锥体形地排入到加宽部分20中。中空锥体的打开角度(雾化的燃料以该打开角度从雾化喷嘴90离开)优选选择成使得燃料进入剪切流区域，所述剪切流区域在加宽部分20的壁处溢流的气体与轴向再循环区域中回流的气体之间形成。在所示的实施例中，雾化的燃料以如下中空锥体的打开角度被供应，所述中空锥体的打开角度量化至20°与40°之间，优选在25°与35°之间。离开的雾化燃料与纵向轴线Z之间的角度再次被指定为打开角度。

Claims (16)

1.一种利用液体燃料操作的移动式加热装置，其具有：
燃烧室(2)，所述燃烧室包括燃烧空气进口(3)，其中所述燃烧室包括与所述燃烧空气进口(3)相邻的加宽部分(20)，所述加宽部分的截面随着距燃烧空气进口(3)的距离增加而加宽，并且在所述加宽部分中燃烧空气和燃料于操作时在有焰燃烧中转化；
燃料供应器，所述燃料供应器布置成使得燃料被供入加宽部分(20)中；以及
空气导向装置(6)，其适于将燃烧空气带有沿周向方向指向的流动分量地供入加宽部分(20)中，以使得在加宽部分(20)中形成轴向的再循环区域(RB)，在所述再循环区域中气体反向于主流动方向(H)沿朝向燃烧空气进口(3)的方向流动，
其中：
燃烧室(2)流体地分段成初级燃烧区(PZ)和次级燃烧区(SZ)，
所述初级燃烧区(PZ)包括所述加宽部分(20)和所述再循环区域(RB)，并且
所述次级燃烧区(SZ)以如下方式设有次级燃烧空气进口(23)，即相比初级燃烧区(PZ)在次级燃烧区(SZ)中形成更高的空气-燃料比λ。
2.根据权利要求1所述的移动式加热装置，其特征在于，所述初级燃烧区(PZ)包括所述加宽部分(20)以及所述燃烧室(2)的相邻中间部分。
3.根据权利要求2所述的移动式加热装置，其特征在于，用于将燃烧空气供入初级燃烧区(PZ)中的第二燃烧空气进口(22)在所述中间部分中设置。
4.根据权利要求1所述的移动式加热装置，其特征在于，次级燃烧空气进口(23)形成为使得经过的次级燃烧空气相对于加热装置的纵向轴线(Z)从外侧被径向地供应至从所述初级燃烧区(PZ)流出的气体。
5.根据权利要求1所述的移动式加热装置，其特征在于，所述初级燃烧区(PZ)和所述次级燃烧区(SZ)利用自由流动截面彼此邻接。
6.根据权利要求1所述的移动式加热装置，其特征在于，加热装置形成为使得燃烧气体流入所述次级燃烧区(SZ)下游的换热器中。
7.根据权利要求1所述的移动式加热装置，其特征在于，所述燃料供应器包括用于蒸发所述液体燃料的至少一个蒸发器元件(9)。
8.根据权利要求7所述的移动式加热装置，其特征在于，所述至少一个蒸发器元件(9)布置成使得其至少部分地围绕所述燃烧空气进口(3)。
9.根据权利要求7所述的移动式加热装置，其特征在于，所述蒸发器元件(9)被盖(4)部分地覆盖，以使得在未被覆盖的区域中形成燃料排放部分(12)。
10.根据权利要求9所述的移动式加热装置，其特征在于，所述燃料排放部分(12)布置在所述燃烧空气进口(3)处。
11.根据权利要求9所述的移动式加热装置，其特征在于，所述盖(4)形成所述加宽部分(20)的内壁。
12.根据权利要求7所述的移动式加热装置，其特征在于，所述蒸发器元件(9)布置成使得蒸发的燃料带有与主流动方向(H)相反指向的方向分量地离开。
13.根据权利要求1所述的移动式加热装置，其特征在于，所述加宽部分(20)具有连续加宽的截面。
14.根据权利要求1所述的移动式加热装置，其特征在于，所述加宽部分(20)以至少20°的打开角度加宽。
15.根据权利要求1所述的移动式加热装置，其特征在于，所述空气导向装置(6)形成为使得所述燃烧空气以至少0.6的涡旋因子被供入所述加宽部分(20)中。
16.根据权利要求13所述的移动式加热装置，其特征在于，所述加宽部分(20)被形成为锥形地加宽。
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