CN113454389A - 用于提供热能的燃烧器系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于提供热能的燃烧器系统，包括：蒸发器装置，所述蒸发器装置用于蒸发液体醇类燃料；燃烧空气供应装置；燃烧器装置，所述燃烧器装置用于燃烧包含蒸发的燃料和燃烧空气的燃料混合物，以便提供排气流；功能装置，所述功能装置用于调节所述排气流的所述热能，其中，所述燃烧器装置在操作期间提供所述热能以用于在所述蒸发装置中的蒸发。

Description

用于提供热能的燃烧器系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于提供热能的燃烧器系统和方法。
背景技术
在化石能源诸如煤、天然气和石油的情况下，存在的碳在燃烧期间不可逆转地转化为二氧化碳，从而促进温室效应，这导致了全球变暖。
这些能源的一种替代是甲醇。甲醇是一种使用非常广泛的工业化学品，其在欧洲和美国作为燃料不太受欢迎。除了将其用作燃料之外，甲醇还可通过化学反应用作能量存储。能量存储的功能是基于其对一定量的能量的受控吸收，该能量可以借由时间延迟再次释放。
表面燃烧器越来越多地用于低功率燃烧器，尤其是用于家用供热的燃烧器。根据这一原理，燃烧器头部由多孔材料组成。为此通常使用高耐热金属或陶瓷纤维。燃料和空气在流经燃烧器头部时预混并燃烧。由于流道小，反应的热很好地对流到燃烧器头部的材料。热从燃烧器头部辐射到锅炉的壁。燃烧器头部的退火温度设定在700℃与900℃之间。在该温度范围内，热NOx的形成被抑制。因此，燃烧器的特征在于极低NOx排放。
按燃烧器头部的形状，燃烧器被分为扁平燃烧器、圆柱形燃烧器和半球形燃烧器。
“陶瓷泡沫燃烧器”被称为平面燃烧器头部。在该燃烧器中，气体-空气混合物流过由陶瓷泡沫制成的燃烧器头部并在其内表面上点燃。燃烧发生在多孔表面上。
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不锈钢筛网组成。细粒陶瓷层含有硅酸铝夹杂物，以实现更高的耐热性。气体-空气混合物以扭结的形式供应。
具有半球形形状的燃烧器头部是矩阵燃烧器。表面由高合金不锈钢丝网组成。
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能。不同类型的分类一方面是基于电解质(例如，聚合物电解质膜燃料电池PEMFC)，另一方面是基于所使用的燃料(例如，DMFC)。
WO 2010/066900 A1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湿单元。加湿单元包括设计成接收含燃料的液体的加湿空间、通向加湿空间以供应含燃料的液体的入口、通向加湿空间以供应载气的另一入口，使得载气与加湿空间中的液体接触。此外，提供用于排出含有气态燃料的载气的出口，提供控制装置，该控制装置将加湿室中的含燃料的液体设定为低于其沸腾温度的温度。控制装置被设计成使得通过调整含燃料的液体的燃料浓度和温度来调节燃料和水蒸汽的蒸气压。
WO 2015/110545 A1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统。该系统包括具有阳极入口、阳极出口、阴极入口和阴极出口的燃料电池组，以及与燃料电池组热耦合以提供包含重整燃料的阳极流体的蒸气重整重整器，该蒸气重整重整器连接在阳极入口的上游。燃料电池组和重整器装置热耦合成使得燃料电池组的废热借助热传导传递到重整器装置并部分地用于操作重整器装置，并且布置在重整器装置与阳极入口之间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/或对燃料电池组有害的物质，燃料电池组的操作温度在140℃与230℃之间的范围内。
为了使燃料电池组达到其操作温度，通常提供电加热装置。
在EP 2 706 052A3中，已知用于在内燃发动机中使用甲醇的方法和装置。对应系统可借助驻车加热器加热，以便启动系统。
US 5 372 115A公开了用于柴油内燃发动机的燃料系统，其可以双燃料系统的方式用甲醇和其他液体燃料操作。
已知来自Buderus公司的油气化燃烧器。这里，它旨在将加热油注射到强烈地预热的燃烧器空气中。加热油的表面积通过在借助注射阀注射期间的雾化增加，蒸发所需的能量通过引入热空气提供。
EP 1 703 578A1公开了用于重整器燃料电池系统的气体动力启动系统。
这包括至少一个重整器、燃料电池和布置在燃料电池外部的燃烧器，诸如低火焰高度表面燃烧器，例如，具有陶瓷或金属表面或由纤维材料(诸如涂有碳化硅的陶瓷纤维垫)制成的表面的燃烧器，以加热重整器和燃料电池组。
DE 199 10 387A1描述了具有电池组和加热装置的燃料电池。加热装置提供的热可用于加热燃料电池组。在该燃料电池中，可提供至少一个处理气体通道，以便借助热传输介质提供热能。加热装置被定义为任何可加热空间，在该空间中也可使用热交换器加热热传输介质。加热装置优选地包括加热元件，诸如催化燃烧器和/或电加热元件或重整器。
DE 199 31 061A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/或氧化剂的供应管线，使得可进行对应热交换。因此，应当可用冷却系统的废热加热燃料电池的气流/流体流。
DE 272 1 818A1示出了具有蒸发器的用于燃烧液体燃料的燃烧器。蒸发器仅电加热。
DE 10 2008 057 146B4公开了具有用于燃烧空气的喷射泵的燃料操作的车辆加热器。
从DE 10 2011 050 368A1已知带有蒸发器的蒸发器燃烧器。
在DE 10 2012 101 580A1中，用液体燃料操作的移动式燃烧器具有一次燃烧区和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导装置。从DE 10 2014 103 814A1还已知另一种这样的燃烧器。
EP 23 15 493A1公开了用于加热供应到车辆内部的空气的电阻加热装置。
US 9,285,114 B2涉及柴油微粒过滤器(DPF)。
DE 10 2009 026 266A1公开了移动式加热装置，其中经由注射器产生燃料推进剂射流。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于产生热能的燃烧器系统，其设计简单且成本低廉并且操作起来安全可靠。
另一个任务是提供一种可灵活使用的环保且紧凑的燃烧器系统。
这个任务由根据权利要求1所述的装置和根据权利要求9所述的方法来解决。在从属权利要求中可指示有利的实施例。
本发明涉及一种用于提供热能的燃烧器系统，包括
蒸发器装置，该蒸发器装置用于蒸发液体燃料，
燃烧器空气供应装置，
表面燃烧器，该表面燃烧器用于燃烧包含所汽化的燃料和燃烧器空气的燃料混合物以提供排气流，
屏蔽板，该屏蔽板具有用于传递和控制排气流的热能的开口，燃烧器装置在操作中提供在蒸发器装置中的燃料完全汽化所需的热能和汽化温度，以及
三次空气供应装置，该三次空气供应装置用于供应三次空气以通过与三次空气混合来控制排气流的温度以形成热气流。
燃烧器空气供应装置在下文中也称为一次/二次空气装置。
在本发明的上下文中，燃料(优选地甲醇)的完全汽化被理解为液体或液体混合物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.
完全蒸发所需的蒸发温度取决于所使用的燃料。例如，在甲醇的情况下，蒸发温度在64.7℃与约150℃之间的范围内。
表面燃烧器也可被设计为另一种合适的燃烧器装置，诸如具有陶瓷或泡沫金属的体积燃烧器或催化燃烧器，由此催化涂层可施加到陶瓷、金属整料或还施加到泡沫或片材。
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流或热气流的输出温度。
通过根据本发明的燃烧器系统，燃料和燃烧器空气可彼此独立地调节或控制，以便在减少(或增加)燃料和(和/或)空气时，通过改变空气λ和经由恒定空气λ来调整功率或热空气流的温度两者。
另外，当燃烧器装置或表面燃烧器不操作时，三次空气可用于冷却另一个装置，例如燃料电池组。
可在三次空气供应装置的鼓风机或风扇前面设置热传感器，以防止三次空气供应装置过热。
经由三次空气装置输送的环境空气(三次空气)与排气混合，使得其温度既冷却到期望的初始温度又冷却到适合于蒸发的水平。
通过根据本发明的燃烧器装置，因此，可主动地控制蒸发器装置的温度。通过供应三次空气可防止蒸发器过热。
结合屏蔽板或挡板(功能装置)，这种设计允许在蒸发器装置中使用非常导热的材料，诸如铝。此外，蒸发器装置的受控温度还可成功地防止燃料的热分解，否则燃料的热分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损坏。
屏蔽板或挡板(功能装置)本身优选地是被动元件，控制经由三次空气(三次空气装置；三次空气鼓风机)或气流进行。不存在排气再循环。这种再循环也不是必要的，因为表面燃烧器可使得能够进行更清洁的燃烧。另外，在操作期间无需通过排气进一步预热表面燃烧器，因为燃料蒸气在蒸发器装置中已经充分地过热并且足够的能量已经经由热传导从燃烧器表面返回。另外，挡板不仅控制输入到蒸发器装置中的热能，而且控制热气流的温度水平，热气流然后可用于例如加热燃料电池组。
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并且燃烧器的输出温度可控制。
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成。燃料-蒸气-空气混合物也可在燃烧器的螺旋中提供漩涡，但这仅用于在燃烧器表面的横截面上混合和分配燃料气体。
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/或可设计成用于对蒸发器装置的热屏蔽。此外，可提出，屏蔽板的开口的面积可借助对应调整装置来改变或者扩大或缩小，以便进行对应控制。
因此，屏蔽板提供对蒸发器装置的辐射屏蔽，因为表面燃烧器以辐射模式操作，并且热燃烧器排气与三次空气混合，以便降低总排气温度。这还具有施加到蒸发器装置的温度不在燃料的热分解的范围内的效果。以此方式，燃料蒸气的受控过热使得能够在蒸气管线中使用更廉价的阀和密封件。
屏蔽板可为例如具有合适厚度的不锈钢板。
屏蔽板可为蒸发器装置的蒸发器室的一部分并因此是蒸发器装置的一体部分。在这种情况下，屏蔽板或挡板对朝向蒸发器室的温度分布和均匀性有影响。
为了保护蒸发器装置的下游热交换器免受通过辐射进行的过量热输入，屏蔽板可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到合适的水平。
功能装置或屏蔽板设计用于屏蔽和/或控制热流。
在没有屏蔽板的情况下，存在以下风险：通过热辐射进行的热传递(燃烧器装置以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)太强力以致于即使流过的气体已经被三次空气降低到低于熔点，包围蒸发空间的热传递装置的材料也会熔化。
屏蔽板本身也可借助三次空气进行冷却，否则它会在一段时间之后开始发光，并且然后热传输的辐射部分再次增加并可能导致与在没有屏蔽板的情况下相同的问题。屏蔽板基本上是热传输变热器，其中热能以多辐射少对流的形式被吸收，并且热能以多对流少辐射的形式被发出。
蒸发器装置可经由屏蔽板联接到燃烧器装置，使得燃烧器装置的排气流的热能在启动阶段之后的操作中使用以在蒸发器装置中完全地蒸发液体燃料。
在根据本发明的燃料系统中，既没有提供用于雾化燃料的强力的燃料泵，也没有提供用于雾化燃料的喷嘴。因此，根据本发明，旨在使蒸发器装置中的燃料完全地汽化。
蒸发器装置可优选地具有封闭设计。在本发明的上下文中，封闭蒸发器装置是指液体燃料在蒸发器室中蒸发，其出口仅经由管区段(蒸气管)连接到燃烧器装置的入口。液体燃料经由对应入口供应到蒸发器室，否则蒸发器室是关闭的。
根据本发明的燃烧器系统可用简单地构造的燃料泵将燃料馈送到蒸发器室，因为蒸发器装置能够在燃料递送不稳定的情况下确保均匀蒸发。
燃烧器系统的蒸发器装置只需要一个蒸发支路，而不需要两个或更多个必须经由阀控制的蒸发支路。蒸发器装置中的电加热器可基于经验值分阶段关闭(也可进行温度检测)。在以下示例中详细地描述了如何确定这些经验值。
另外，在根据本发明的燃烧器系统中，燃料和燃烧器空气可彼此独立地控制，以便通过改变空气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。
在以下示例中更详细地描述了上述优点。
燃烧器系统可优选地由与燃烧器系统的部件略微地间隔开的壳体装置包围。
排气流的热能可以调和空气(热气流)的形式提供，由此热能可直接地或经由单独热交换器装置递送到与燃烧器系统联接的装置，由此该装置是用于加热车辆内部的内燃发动机或燃料电池组或电池或气道装置。
调和空气最初仍是稀释的排气，其然后可馈送到空气-空气热交换器装置以形成调和空气。
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其相应操作温度(OT)。
-碱性燃料电池(AFC)；OT：60℃至100℃；
-聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)；OT：低温：70℃至90℃；高温：120℃至190℃；
-直接甲醇燃料电池(DMFC)；OT：60℃至130℃；
-磷酸燃料电池(PAFC)；OT：170℃至200℃；
-熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)；OT：约650℃；
-固体氧化物燃料电池(SOFC)；OT：900℃至1000℃；
调和空气可例如经由空气-空气热交换器或空气-流体热交换器递送到车辆的油路或车辆的发动机或车辆的冷却回路或与其联接，以便预热发动机、优选地内燃发动机。
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基础设施进行操作，并且在通常的舒适性下增加在寒冷季节的范围。
另外，汽车内部可用廉价的、也可再生的甲醇而不是使用来自昂贵电池的电能加热。
例如，车辆内部可经由燃烧器系统借助空气-空气热交换器进行加热。在这种情况下，可提供与EP 23 15 493A1中类似的构造，然而，其使用电阻加热装置而不是根据本发明的燃烧器系统。
通过将其集成到车辆的冷却系统中，车辆电池也可保持在操作温度。与锂离子电池相比，甲醇的能量密度每千克高35倍。
在甲醇发动机中，燃烧器系统无需双燃料系统即可实现无故障启动。
借助根据本发明的燃烧器系统，由此由清洁的液体燃料提供热能。在本发明的上下文中，醇类，诸如甲醇、乙醇、2-丙醇、2-丁醇等，被特别地设想为液体燃料。也可使用诸如汽油或石蜡的燃料或沸腾温度高达350℃的其他液体燃料。
特别地，使用根据本发明的燃烧器系统可实现以下优点：
-用可再生甲醇进行CO2中和操作
-用全球可获得的甲醇进行工作比柴油便宜＞35％
-操作安静，低于35dB(A)
-加热功率和温度无级调节
-紧凑安装尺寸，高能量密度、低燃耗
-由于表面燃烧器与清洁燃料相结合，实现低排放操作
-增加电池电动车辆在低温下的范围
-适合连续操作
-易于适应其他燃料
-即使在苛刻环境中也能保持电池处于操作温度
-基于利用甲醇蒸气操作的具有风扇的表面燃烧器
-除了加热之外，还能够冷却燃料电池
-热气的定义的输出温度可调整
-在使用简单、低成本风扇的情况下，压力损失小
-可与已经合格的计量泵一起使用(不连续递送)
-稳健、可靠和安全操作
为了相比常规的发电机而言优化燃料电池系统的竞争力，现在可结合根据本发明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题等等。
对于启动过程，燃料电池组、例如HT-PEM燃料电池系统的燃料电池组不再是电加热的，而是借助燃烧器系统的排气流被加热到140℃至230℃或被加热到160℃至180℃并且特别是约165℃。
燃烧器装置可设计为表面或区域燃烧器，其包括连接在一起的燃烧器筛网和金属纤维网、扩散器、点火装置以及优选地火焰监测装置。
表面燃烧器比催化燃烧器具有成本和安装空间优势。
另外，表面燃烧器在这里提供了更多的自由度，因为它可容易地以略高或略低的负荷操作，而无需使用更昂贵的催化剂。另外，基于催化反应的燃烧器具有更窄的功率调制极限(温度下限(约800℃)，因为催化剂在高于此的温度下损坏；必要的更高的空气λ，因此排气损失更高；在催化剂体积与体积流量之间的比率的取决于催化剂的上限，如果超过该取决于催化剂的上限，则催化剂不再完全地转化燃料气体)。
这种表面燃烧器的燃耗低，其中燃烧室的高度×宽度×深度被测量为＝约95mm×141mm×49mm。
表面燃烧器的另一个优点是其因层流而非常无脉动和低噪声。
混合物制备优选地在燃烧器表面(预混燃烧器)之前进行。为此目的，可提供混合螺旋。
原则上，燃烧器装置仅适用于气态燃料。优选地，为此目的，提供完全地汽化的甲醇。
可提供呈火焰监测装置的形式的已知气体燃烧器部件以用于火焰监测。
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装置、特别是扩散器和/或燃烧室和/或以用于后燃烧。
一次空气与汽化燃料(甲醇)混合以形成燃料混合物。如果没有足够的一次空气可用于完全一次侧燃烧，则仅使用其一部分。二次空气与一次侧排气混合，并且取决于操作，一部分然后被转化或仅用作混合气体。
燃料只能部分地使用(富混合物)。一次空气要么被充分地利用(λ≤1)，要么因贫操作而仍有氧气剩余(λ＞1)。
因此，可通过特定燃料调节和/或空气调节来调节燃料-空气比λ(λ)。在操作条件λ<1时，存在富混合物，并且燃料的能量可能没有被充分地利用。在高于λ≥1的操作状态下，使用整个一次空气(λ＝1)或氧分子保持高于(λ＞1)。可提供对应控制装置以用于调整。
根据操作模式，二次空气为燃烧器装备提供了空气以用于任何必要的后燃烧。二次空气为燃烧器提供了足够的氧气以确保完全燃烧，即使在一次侧上富燃烧也是如此。
二次空气冷却燃烧室壁和扩散器，从而可在扩散器上使用硅胶密封件。以此方式，燃烧室壳体上的热负荷显著降低。
温度受控的热气流过蒸发器的热交换器装置或蒸发器的蒸发室或围绕其流动，以便加热蒸发器或为蒸发提供能量。
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蒸发器装置过热。
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前面、在流动方向上混合产生。
为了在整个蒸发器横截面上实现均匀的混合和流动分布，在屏蔽板中的对应地设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，两股空气流以90°的角度相遇并混合。将三次空气与燃烧器排气混合是为了不使燃料蒸气过热太多并能够在蒸发器与燃烧器之间使用低成本的标准阀。
三次空气道也可设计成螺旋，燃烧空气被馈送到其中。除了两股气流以90°角相遇之外，还可在螺旋中实现进一步混合。
因此，蒸发器装置中的蒸发经由燃烧器废热或经由包含在排气流中的热能进行，以便在操作期间节省电能。热气流经蒸发室的热传递装置。
此外，可提供燃料供应装置或燃料泵以用于向蒸发器装置供应液体醇类燃料。与燃料电池系统结合，这可为燃料电池系统的现有阳极泵或优选地流体泵。
燃料供应装置优选地包括燃料箱和泵。
另外，可提供混合装置，其中通过完全蒸发在蒸发器装置中产生的燃料蒸气与一次空气混合。混合装置被设计成螺旋形状，并且一体形成在燃烧器装置的扩散器的后壁上。
通过将屏蔽板与经由三次空气流对燃烧器排气的冷却结合使用，具有其良好的导热性质的铝可用作用于蒸发器的材料，而不会被高于铝的熔点的高燃烧温度损坏。
在根据本发明的燃烧器系统中可提供以下介质流：
-燃烧器空气，其由以下组成：
-一次空气：直接地用于燃烧并且在燃烧之前已经与燃料蒸气混合的空气。
-二次空气：围绕扩散器在边缘处流入燃烧室以冷却扩散器和燃烧室的空气。它可用于二次燃烧，这根据操作模式可能是必要的。二次空气为燃烧器提供了足够的氧气以确保完全燃烧，即使在一次侧上富燃烧也是如此。
-热气，其由以下组成：
-排气：离开燃烧室的由一次空气组分/二次空气组分和在燃烧期间产生的气体组成的总气流。
-三次空气：经由第二风扇(三次空气风扇)输送的环境空气，其与排气混合以将其温度冷却到期望的初始温度和适合于蒸发的水平。
-燃料蒸气：在蒸发器中通过完全蒸发产生的燃料蒸气，其在混合装置中与一次空气混合。
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置的燃料入口或混合装置连接的管区段中。
以此方式，就可中断从蒸发器装置到燃烧器装置的燃料供应，以便确保火焰在三秒内按标准的要求熄灭。
由于在蒸发器装置的下部区域还有液体甲醇，关闭燃料泵并不能及时熄灭火焰，因为由于燃烧器装置的现存的废热，甲醇仍会完全地蒸发。
通过提供3/2通阀，蒸发器的出口可在加热期间保持打开。在最后一次操作之后保留在蒸发器中的甲醇可在不引起蒸发器压力增加的情况下脱气。
由于在阀切换到燃烧器装置时蒸发器的内部压力与环境压力近似地相同，因此不会有压力排放到燃烧器装置中，并且该燃烧器装置可用受控燃料/甲醇/空气混合物对应地更温和地启动。
为了不使任何甲醇散失到环境中，在加热和冷却阶段期间从蒸发器脱气的甲醇返回到燃烧器系统。甲醇通过软管连接进入相分离或冷凝装置，在那里，它被冷凝并返回到系统。因此，脱气的甲醇返回到燃烧器系统。如果燃烧器系统与燃料电池系统结合使用，则脱气的甲醇被馈送到燃料电池系统或该系统的甲醇罐。
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上部部分中的蒸发器和管道更均匀地预热。由于加热装置集成在蒸发器的下部部分中，因此该部分被对应地预热到更大程度，因为材料的热传导受到限制。然而，蒸发的甲醇增加了附加热传输机制。如果蒸发器安装在正常位置，在蒸发器的冷区域中再次冷凝的甲醇可向下流回并再次蒸发。
为了加强这种效果，在阀切换到燃烧器之前约10秒，有限量的甲醇已经被泵入蒸发器系统中，即蒸发器系统已经在操作。此时可能仍含有未汽化的液体甲醇的甲醇蒸气然后相应地返回到燃烧器系统。
这也使得可消除在燃烧器装置的点火阶段内的蒸发器装置的死区时间(液体甲醇进入和气态甲醇蒸气离开之间的时间)，因为在点燃阶段开始之前已经通过该蒸发器装置。
另外，提供了根据本发明的用于提供热能的方法，其包括上述技术特征和对应优点。
一种用于提供热能的方法包括以下步骤：
在启动阶段期间利用电加热装置加热蒸发器装置，
在蒸发器装置中完全地蒸发液体燃料，
将完全地汽化的燃料馈送到燃烧器装置、优选地表面燃烧器，以及
在燃烧器装置中燃烧汽化的燃料以提供呈排气流形式的热能，
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料，使得在蒸发器中用于汽化的能量仅由燃烧器装置提供。
扩散器也可被预热和电加热。优选地，为此目的提供第二加热装置，其可独立于蒸发器的加热装置进行调节或控制。
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装置与蒸发器装置之间进行。
燃烧器装置可包括用于气态燃料的表面燃烧器，由此完全地汽化的燃料在表面燃烧器中燃烧。
可供应一次空气以形成燃料混合物，一次空气在燃烧之前被供应到燃料蒸气，并且/或者
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/或燃烧室和/或被提供以用于后燃烧，其中一次空气和二次空气从燃烧器空气供应装置供应，被称为一次空气/二次空气。
可供应三次空气以通过与三次空气混合来调整热排气流的温度，使得由此形成热气流，其中在燃烧器操作中对热气流的输出温度的控制经由三次空气实现。
经由3/2通阀，蒸发器装置的出口可在启动阶段(蒸发器装置的加热)期间和/或在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气，而不会在蒸发器装置中引起压力增加，其中在将阀切换到燃烧器装置时蒸发器装置的内部压力近似地对应于环境压力，使得在燃烧器装置中不排放压力，并且燃烧器装置利用受控的燃料-空气混合物启动。
另外，混合装置(或其扩散器)也可在启动阶段中利用电加热装置预热。
附图说明
以下参考附图更详细地解释本发明。这些内容示出于以下各图中：
图1可与根据本发明的燃烧器系统组合的燃料电池系统的示意表示，
图2根据本发明的燃烧器系统的透视分解图，
图3燃烧器系统的介质流的示意表示，
图4具有介质流的燃烧器系统的侧视图，
图5具有介质流的燃烧器系统的另一个侧视图，
图6具有介质流的燃烧器系统的另一个侧视图。
具体实施方式
在下文中，首先描述燃料电池系统1，该燃料电池系统可与根据本发明的燃烧器系统20组合，以便实现上述优点(图1)。该燃料电池系统1基本上对应于WO 2010/066900A1和WO 2015/110545A1中描述的燃料电池系统，在此将其完全引入作为参考。
WO 2010/066900 A1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池的加湿单元。
WO 2015/110545 A1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统。
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)的燃料电池组2。该高温燃料电池在160℃至180℃的温度范围内操作。所需的氢气通过重整过程从甲醇获得并且在燃料电池2中被转化为电力。
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。这使得能够借助水循环从排气回收水。这消除了对在外部添加水和使用预混物的需求。
燃料电池系统1的部件和操作模式借助阳极回路来进行解释。
在阳极回路中，两个计量泵4、5将来自甲醇储罐13的甲醇以及水递送到加湿单元(介质单元)3中。在加湿单元3中，载气流富含甲醇。甲醇贮存器13还可用于供应燃烧器系统20。
载气流由阳极或燃料泵6从阳极出口输送到加湿单元3。载气流用水和甲醇蒸气的饱和在约80℃的温度范围内进行，然后，饱和气体流入到内部重整器单元7和外部重整器单元8中。
在变温(allothermen)蒸气重整过程内，水和甲醇蒸气分解为氢气、二氧化碳和一氧化碳。所得的重整气体主要地含有氢气并被传递到燃料电池组2上。
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化碳。耗尽的重整气体从阳极中流出，并且循环再次从阳极泵开始。
燃料电池由阴极鼓风机9供应氧气(空气)。阴极鼓风机9的气流吸收通过发电产生的水，该水在热交换器和相分离器14中被冷凝出。回收的水由计量泵5泵送回加湿单元3中。
加湿装置3的加热通过重整器装置7、8的热排气、催化燃烧器和阴极废热来实现。为了保持燃料电池组2处于操作温度，借助空气供应装置12对该燃料电池组进行冷却。该空气供应装置12可用作燃烧器系统20的三次空气装置或燃烧器空气装置。
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的加热系统并且在下面进行描述(图2至图6)。
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加热燃料电池组2来实现。
迄今为止，燃料电池组由电加热装置加热。加热板围绕燃料电池组布置并且与外部绝缘。这些加热板在整个加热过程中都要求电力。加热过程花费约一小时并且要求高电功率。因此，连接的电池首先放电，以便加热燃料电池。一旦燃料电池达到其温度，它就会为电池进行充电，并且可使用电力。
通过燃烧器系统20减小功率要求以非电源的形式是可能的。
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来使用甲醇。以此方式，只有低NOx生成和高排气温度。
产生的热经由具有风扇的三次空气装置16耗散到燃料电池2。
以下详细地描述根据本发明的燃烧器系统20(图2至图6)。
燃烧器系统20具有壳体装置23。壳体装置23由四个互连板模块形成，这四个互连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。蛭石具有低导热性并且可形成为不可燃片材材料。该产品以品牌名“Fipro”、“Miprotec”、“bro-TECT”、“Vermilite 2000”和“Thermax”在全球范围内销售。蛭石具有1315℃的高熔点并且是不导电的或电绝缘的。可使用Silcawool 115-36A板代替蛭石。一般来讲，也可将功能分开并且生产具有额外的绝缘物(例如，高温玻璃棉)的金属壳体。特别地，壳体装置承担绝缘和介质引导的功能。
这些板模块之一是端板24。用于燃烧器装置21的扩散器25的空气入口和支撑表面形成在端板24中。
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的侧边缘或顶壁中，该端板在竖直方向上位于顶部处。
形成中心板26的另一个板模块安装在端板24上。中心板26的面向端板25的侧壁提供用于接收燃烧器装置21的燃烧器支撑件27，并且相反侧壁具有用于接收蒸发器装置28的挡板的凹槽。挡板形成功能装置29。
与端板24一样，该中心板26具有用于甲醇管线和空气管线的凹槽。
因此，用于燃烧装置21的安装空间形成于在端板24与中心板26之间的区域中。
出口板30连接到中心板26。用于蒸发器装置29的安装空间设置在中心板26与出口板30之间。
前部板31连接到出口板30。
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的顶壁。
顶部板33用于放置三次空气装置16、燃烧器空气供应装置41、电磁阀和空气轴。燃烧器空气供应装置41包括计量孔口、对应软管系统和空气预热器(加热金属，相当于热空气干燥器)。在没有空气预热器或扩散器预热器的情况下，由于甲醇在扩散器中冷凝，燃烧器不能启动或启动不良。加热器本身位于扩散器中。
替代地，也可用直接地集成的加热筒对扩散器进行预热。在这种情况下，燃烧器系统具有两个加热筒。
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的最佳空气引导。
所有面板模块都由蛭石制成，并且使用在面板的侧面上的通孔、用螺纹杆支撑所有面板模块。
此外，燃烧器系统包括蒸发器装置28和加热筒。甲醇在蒸发器装置28中汽化。
蒸发器装置28包括入口管42、通过热传递部件45互连的槽状上部单元和槽状下部单元、以及出口管，所述热传递部件具有设置在槽状上部单元和槽状下部单元之间的热交换器结构。槽状上部构件和槽状下部构件以及布置在两者间的热传递装置45形成蒸发器空间。
用于注入液体甲醇的入口管42通向蒸发器装置28的下部元件44。输出为250W的加热筒集成到下壁中。为此目的，设置了燃料泵47，该燃料泵从燃料储罐48递送甲醇。
当用燃烧器装置21的废热或排气流操作蒸发器装置48时，热传递装置45确保良好的热传递以用于甲醇的蒸发。蒸发的甲醇浓缩在顶部处，并且经由电磁阀通过焊接管传导到扩散器中。为了增加相界面的表面积，热传递装置45填充有细金属棉、优选地不锈钢棉。蒸发器装置28的上部槽(上部元件)也填充有不锈钢棉，甲醇首先流入的下部槽(下部元件)填充有固体泡沫金属，其还包括加热筒并且确保或改善了从加热筒到蒸发器装置28的热传导。
替代地，下部槽也可由固体不锈钢材料制成，并且加热筒位于与甲醇分配室未流体连接的额外的孔中。分配室优选地配备有泡沫金属。
燃烧器装置21除其他外包括燃烧器筛网27、扩散器25以及电极。
燃烧器端口27由具有金属纤维涂层的穿孔不锈钢板制成。布置在燃烧器筛网27的边缘区域中的孔用于二次空气流36。另外，提供了用于紧固电极的紧固孔。
燃料混合物流过在燃烧器筛网27的凸起中形成的一次孔。
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结构。这由耐热Fe-Cr-Al合金组成，其可提供抗氧化性和耐高温性。这提供了有效的过热保护，并且还可防止燃烧器变形和损坏。
当金属纤维在低热输出下操作时，燃烧发生于金属表面上，并且纤维发出明亮的光。金属纤维现在以辐射模式操作。
使用金属纤维提供以下优点：
-燃烧精确，而噪声显著地降低
-火焰稳定性高，而不会回火
-尺寸稳定性/抗变形性
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实现的。
在扩散器27的上侧上以及在端板上有用于燃料和燃烧器空气供应34的入口。
蒸发的甲醇直接地加入扩散器27的螺旋中。螺旋形成混合装置17。空气通过单向膜，并且然后分为一次空气35和二次空气36。一次空气35与甲醇蒸气在螺旋中混合，并且二次空气37围绕扩散器25流入二次孔。气体和空气的燃料混合物积聚在预燃室中并流过燃烧器筛网27的一次孔。
一次空气供应可借助在螺旋上的不锈钢盖进行调整。
此外，两个电极(高电压(HV)和火焰监测(FW))经由燃烧器筛网旋拧到扩散器并在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)与燃烧器筛网之间，该点火电极和燃烧器筛网电接地以获得更好的火焰监测信号。
此外，燃烧器系统20包括三次空气装置16和计量孔口。
三次空气装置16包括具有支持PWM(脉宽调制)的径流式风扇。PWM使得能够精确地调整风扇速度，并且因此精确地调整三次空气的受控的流。传感器线提供有关当前风扇速度的信息，并且可借助一致性检查指示风扇故障。
除了冷却燃料电池2之外，三次风扇16通过燃烧器装置21的热排气(包括排气流38和三次空气37的热气流39)加热燃料电池2。风扇允许在任何功率水平下充分地冷却燃料电池系统1。
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)的燃烧器空气装置41。与三次空气装置16一样，燃烧器空气装置42是径向鼓风机，其经由流计量装置将空气输送到扩散器25中。三引脚连接可经由对应控制装置调节速度。
自动燃烧器控制系统用于提供点火火花并检测火焰。这种自动燃烧器控制系统最多可在0.8秒内检测到火焰故障。火焰故障会导致内部错误，该内部错误还关闭用于燃料供应的电磁阀。点火周期集成到自动燃烧器控制的电子系统中。对于启动系统，使用约4秒至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动，则控制装置输出错误。
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25之间。在发生故障时，阀会在很短的时间内关闭并停止向燃烧器装置供应燃料。这可确保在发生故障时安全关闭燃烧器。一旦自动燃烧器控制单元操作点火过程，阀就处于打开状态，并且阀在基本状态下关闭。
另一个安全装置是安全温度限制器。它布置在预燃室中，其中测量传感器固定到扩散器。该功能是基于填充有液体的温度传感器。如果超过设定温度范围，液体就从传感器经由传动机构膨胀到速动开关，并且电路打开，电磁阀关闭。环境温度的影响由双金属盘补偿。该部件的优点在于其机电设计，该机电设计无需附加的辅助能量即可进行温度测量。要再次打开电路，必须手动复位速动开关。
替代地，可使用热熔断器。为此目的，其安装在扩散器在设置的凹槽中的背面上。如果在发生回火时超过准许温度，它就会打开通向阀的电路，然后，阀关闭。要再次闭合电路，必须更换熔断器。温度熔断器的对应熔丝在约200℃下不可逆地熔化。
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开。
因此，燃烧器系统20的基本概念是基于具有风扇的表面燃烧器，该风扇与甲醇蒸气一起操作。另外，该系统含有蒸发器来蒸发液体甲醇。具有高吞吐量的径流式风扇用于耗散热空气或冷空气。
壳体装置23由四个蛭石板制成，这四个蛭石板借助支撑系统支撑在一起。蛭石板已经被研磨以用于内部部件并且提供两个排气管以用于热气的出口。蒸发器装置、功能装置29的挡板和包括扩散器25和燃烧器筛网27的燃烧器装置21定位在壳体中。另外，用于具有电磁阀的燃烧器空气装置41的安装装置位于启动系统的顶部上。
新鲜空气供应一方面由燃烧器空气装置(一次空气35和二次空气36)提供，另一方面由三次空气装置16(三次空气37)提供。燃烧器空气34流过扩散器25并在那里分成一次空气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域。二次空气被引导通过燃烧器筛网27的外孔并且用于冷却燃烧过程并另外地给燃烧过程供氧。
下面解释使用上述燃烧器系统提供热能的方法(图3)。
在启动过程中，液体甲醇从罐通过泵和3/2通阀19提供到蒸发器装置28中。在蒸发器装置28中，液体甲醇首先通过电动加热筒蒸发，通过电磁阀并借助螺旋与由一次/二次空气装置或燃烧器空气装置41提供的一次空气35混合。
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另外地供应氧气。
蒸发器出口在加热阶段中打开，并且因此无压力，由此不需要止回阀作为泵保护。一旦致动3/2通阀，蒸发器装置与扩散器之间的连接就会打开，而与出口的连接则关闭。在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物中相同的方式返回到系统。从那里，它到达加湿装置并被转化为电力。
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落。
随后，热排气38穿过功能装置29的挡板并在此与三次空气混合以降低其温度。因此，三次空气流首先与排气混合，并且然后由其形成的热气体或有用气流39流过蒸发器装置29并然后到达燃料电池组。否则，蒸发器可能会过热。这样，蒸发器装置28不再需要被电加热。特别地，热气流加热燃料电池组的热传递结构并将其加热到操作温度。一旦燃料电池组达到所需的操作温度，就会借助燃烧器系统发起冷却过程。
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冷却到其期望的操作温度。
燃烧器系统20用液体燃料(诸如甲醇)操作。由此，必须确保液体组分相变为气相。相变对于确保能量载体与氧化剂的混合是必要的。
该过程称为混合物制备并可使污染物排放减少，并且首先在蒸发器装置中和下游混合装置中进行。混合装置被设计为呈螺旋的形式并一体形成在燃烧器装置的扩散器的后壁上。扩散器将混合燃料气体散布在燃烧器横截面上，使得其可均匀地流过燃烧器筛网的主要区域。由于在从中流过时的压力损失，因此燃烧器筛网还参与了将燃料气体均匀地散布在燃烧器横截面上。
液体燃料的热燃烧需要四个子步骤。
-准备燃料
-蒸发燃料
-制备混合物
-燃烧混合物(放热)
在第一子步骤中，液体能量载体通过表面放大来处理。该过程通过使用雾化或散布系统进行。雾化或散布液体燃料一方面用于流体传输，而另一方面用于增加比表面积。由于液体能量载体的蒸发发生在相界表面上，因此在此可实现反应速率的增加并因此实现处理时间的最小化。
液体介质蒸发成气态组分称为相变。在空气环境中汽化的情况下，燃料与空气混合并然后汽化。直接汽化首先代表燃料的汽化，燃料由此可与呈气态的形式的空气混合。在甲醇的汽化的情况下，将甲醇加入蒸发器中，并且然后汽化的甲醇在混合装置中与空气混合。由于汽化和混合的空间分离，燃料和空气的可点燃混合物仅存在于混合物形成之后。
点燃燃料混合物的能量由点火控件提供。
特别地，蒸发器装置28被设计成使得蒸发的燃料以均匀的或连续的体积流而不是以脉动的方式排出。
根据本发明的燃烧器系统20通过以下方式来防止导致的脉动燃烧或脉动蒸发：1.防止燃烧器部件中的燃料因燃烧器蒸气的过热而冷凝；2.通过蒸发器装置中的海绵状结构(多孔泡沫金属)补偿泵的脉动，该海绵状结构因其低表面张力或毛细管力而导致表面积增加。由于泵冲程，溢流的燃料可暂时储存在内部结构中，并作为蒸气不断释放。以此方式，燃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置28。
此外，根据本发明，由燃烧器系统发出的热气流的热能的温度是可调整的。由于例如燃料电池2可经受的热气体温度是有限的，冷环境空气(三次空气37)经由三次空气装置16被供应到排气流38，以便将其设置或调节到预定温度。通过相应地控制三次空气装置16的风扇的风扇速度，可非常精确地(+/-2℃)控制或调整热气流39的输出温度。
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)是可调整或可控制的。根据燃烧器系统的应用，所需的加热功率可变化。为了避免燃烧器系统20的燃烧器装置的不利循环(开/关)及其所有缺点(冷却损失、因预热而造成的电损失、在启动期间更差的排气值)，燃烧器的功率装置可独立于输出温度进行广泛地调制。这可通过以恒定燃烧器空气流量调整燃烧λ来小规模完成，或可通过在改变燃烧器空气供应的同时保持燃烧器λ恒定来大规模完成。然而，输出温度可在三次空气装置的风扇的递送速率的范围内保持恒定，因为输出气体质量流量根据期望的温度水平而不是热输出来变化。
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加热之前启动该燃烧器系统的热功率是借助加热筒提供的。这是一种简单且廉价的解决方案。
另外，蒸发器装置28中的温度可经由集成在加热筒中的热电偶来检测。
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险。在启动阶段中，加热筒被调节到低于所使用的燃料的热解温度的最高温度。为此目的，对加热筒的电流供应计时。
蒸发器装置可借助经验值分阶段关闭电加热器(也可进行温度检测)。下面描述了如何找到这样的经验值。
预热：
·用于蒸发器的电预热的加热筒可经由脉宽调制(PWM)控制来控制，例如，其中间隔为50ms。
·预期以例如10％步长进行调节。
·为了延长加热筒的使用寿命，使用例如80％的最大加热功率，因为由于无电流相，因此这对加热导体造成的应变较小。
·另外，加热筒的温度由集成在筒中的热传感器检测，并且在控制系统的帮助下被限制为最大500℃。如果达到或超过极限温度，则筒的加热功率逐渐地降低，直到达到恒定的极限温度。
·燃烧器点火的指标之一是筒式加热器温度必须高于450℃超过5秒(其他指标是将扩散器预热到最低70℃和至少4分钟加热时间)。
·最大500℃的温度限制不仅用于保护加热筒，而且用于防止甲醇的热解。
·温度极限存储在软件中并且可根据所使用的燃料来可变地调整。
使加热器渐弱：
·在燃烧器成功地点火之后(燃料阀打开超过20秒，并且输出温度超过150℃)，加热初始地减小到30％功率。
·然后，逐步地减小(1％增量)加热功率，直到加热完全地关闭。每一步骤对32个系统软件时钟(500ms)进行计数。
·由此，有效功率调整仅以例如10％步长进行，由于更简单的控制策略，仅使用在中间的其余步长。因此，启动了39％的控制值，这对应于仅30％的实际加热输出。
·每步骤所需的系统循环的次数可根据所使用的燃料来单独地调整。
·另外，集成在加热筒中的集成温度检测可用于确保蒸发器中的温度不会低于所使用的燃料的沸腾温度。这意味着加热器的关闭步骤也可在必要时被延迟或逆转。
附图标记列表
1 燃料电池系统
2 燃料电池组
3 加湿单元
4 甲醇计量泵
5 计量泵空气
6 阳极泵
7 内部重整器
8 外部重整器
9 阴极鼓风机
10 催化燃烧器
11 冷却翅片
12 空气供应单元
13 甲醇储罐
14 热交换器/相分离器
15
16 三次空气装置
17 混合装置
18
19 3/2通阀
20 燃烧器系统
21 燃烧器装备
22 三次空气装置
23 壳体装置
24 端板
25 扩散器
26 中心板
27 燃烧器筛网
28 蒸发器装置
29 功能装置
30 出口板
31 前部面板
32 流动通道
33 顶部面板
34 燃烧器空气
35 一次空气
36 二次空气
37 三次空气
38 排气流
39 热气流
40 甲醇流
41 燃烧器空气供应单元
42 入口管
43 顶部元件
44 子元件
45 热传递装置
46 蒸发器隔室
47 燃料泵
48 甲醇储罐。

Claims (14)

1.一种用于提供热能的燃烧器系统，包括
蒸发器装置，所述蒸发器装置用于汽化液体燃料，
燃烧器空气供应装置，
表面燃烧器，所述表面燃烧器用于燃烧包含所汽化的燃料和燃烧器空气的燃料混合物以提供排气流，
屏蔽板，所述屏蔽板具有用于传递和控制所述排气流的热能的开口，其中，
所述表面燃烧器经由功能装置联接到所述蒸发器装置，使得在操作中，所述表面燃烧器的所述排气流提供所述燃料的完全蒸发所需的所述热能和蒸发温度，以及
三次空气供应装置，所述三次空气供应装置用于供应三次空气以通过与所述三次空气混合来调整所述排气流的温度，以形成热气流。
2.根据权利要求1所述的燃烧器系统，
其特征在于，
所述排气流的所述热能能够以稀释的排气的形式提供，并且该热能以调和空气的形式直接地或经由单独设计的热交换器装置而递送到联接至所述燃烧器系统的装置，该装置是内燃发动机或燃料电池组或电池。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧器系统，
其特征在于，
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纤维网、扩散器、点火装置以及优选地火焰监测装置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃烧器系统，
其特征在于，
所述燃烧器空气供应装置是一次/二次空气供应装置，其设置成用于供应一次空气以便形成所述燃料混合物，该燃料混合物在燃烧之前被供应到燃料蒸气，并且/或者其设置成用于供应二次空气以用于冷却所述燃烧器装置、特别是所述扩散器和/或所述燃烧室，和/或以用于后燃烧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃烧器系统，
其特征在于，
所述屏蔽板包括用于传递和控制所述排气流的所述热能的开口和/或对所述蒸发器装置热屏蔽，并且/或者，其中所述功能装置是所述蒸发器装置的部件。
6.根据权利要求1至6中任一项所述的燃烧器系统，
其特征在于，
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所述液体燃料的蒸发器空间，并且其中，所述蒸发器装置的出口仅经由导管区段连接到所述燃烧器装置的入口，并且所述蒸发器装置具有用于供应液体燃料的入口。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃烧器系统，
其特征在于，
3/2通阀布置在将所述蒸发器装置的出口与所述燃烧器装置的燃料入口连接的管线区段中。
8.一种提供热能的方法，包括以下步骤：
在启动阶段期间利用电加热装置加热蒸发器装置，
在所述蒸发器装置中完全地蒸发液体燃料，
将完全地汽化的燃料馈送到表面燃烧器，以及
在所述燃烧器装置中燃烧所述汽化的燃料以提供呈排气流形式的热能，
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汽化所述燃料，使得在所述蒸发器中用于汽化的所述能量仅由所述燃烧器装置提供。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，
经由形成在功能装置的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气流的所述热能的调节或控制。
10.根据权利要求8或9所述的方法，
其特征在于，
所述燃烧器装置包括用于气态燃料的表面燃烧器，所述完全地汽化的燃料在所述表面燃烧器中燃烧。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，
其特征在于，
供应一次空气以形成燃料混合物，所述一次空气在燃烧之前被供应到燃料蒸气，并且/或者
提供二次空气以用于冷却所述燃烧器装置的扩散器和/或燃烧室和/或使用所述二次空气以用于后燃烧，其中，所述一次空气和所述二次空气优选地从燃烧器空气供应装置供应，被称为一次/二次空气。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，
其特征在于，
供应三次空气，以便通过与所述三次空气混合来调整所述热排气流的温度，使得由此形成热气流，在燃烧器操作中所述热气流的输出温度独立于所述燃烧和所述燃烧空气而经由所述三次空气控制。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述蒸发器装置的出口在启动阶段(所述蒸发器装置的加热)期间经由3/2通阀保持打开，并且/或者当所述燃烧器装置的操作结束时，保留在所述蒸发器装置中的甲醇可经由3/2通阀脱气，而在所述蒸发器装置中不发生压力增加，其中，在将所述阀切换到所述燃烧器装置时所述蒸发器装置的内部压力近似地对应于环境压力，使得在所述燃烧器装置中不排放压力，并且所述燃烧器装置利用受控的燃料-空气混合物启动。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，
其特征在于，
提供具有高达350℃的沸腾温度的液体燃料、特别是醇类，诸如甲醇、乙醇、2-丙醇、2-丁醇或者汽油或石油作为燃料。
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