CN101688664B

CN101688664B - 用于燃烧液态燃料的方法

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Publication number: CN101688664B
Application number: CN2007800519844A
Authority: CN
Inventors: 克里斯托弗·格鲁克; 沃尔特·齐施克
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-04
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-12-21
Also published as: CA2674581A1; AT504523A4; US8057218B2; RU2009129674A; EP2108092A1; BRPI0720895A2; WO2008080183A1; US20110045419A1; CN101688664A; AT504523B1

Abstract

一种用于燃烧液态燃料的方法，其特征在于，为实现高可变性的、尤其至少在同一设备的单倍的和五十倍的加热功率之间的范围内的总加热功率，将总的燃烧所需的空气(VL)的部分量(VL1)以小气泡的形式引入到液态燃料(FB)中，将所获得的液态燃料/空气混合物(BLG)带至至少10bar的压力上并将其以断续的方式供应给突入到燃烧室(10)中的喷嘴(20)，并在该处以恒定不变的喷射压力将其***式地将其雾化，其中相应地，利用每个燃料喷射脉冲(BI)而被引入的液态燃料/空气混合物(BLG)的持续时间(Δx)被恒定地维持在所期望的值上，且其中，每时间单位所喷射的液态燃料/空气混合物(BLG)的总量通过这些恒定的燃料喷射脉冲之间的持续时间(Δt)的变化来设定，并且，通过环状地包围喷嘴(20)的开口的空气喷嘴(30)将燃烧用空气(VL)的剩余部分量(VL2)引入到燃烧室(10)中。

Description

用于燃烧液态燃料的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在加热设备(例如远距离供暖设备或锅炉设备等)中燃烧液态燃料的新的方法，该加热设备带有至少一个突入到基本处于环境压力下并通过废气导管(Abgasfuehrung)与外界大气成直接接触的燃烧室中的喷嘴，该喷嘴可断续地(intermittierend)被供以处于压力下的液态燃料；且带有布置在喷嘴的喷嘴开口邻近处的、用于燃烧用空气(Verbrennungsluft)的供应部。

背景技术

燃料通过喷嘴而进入内燃机的燃烧室中的断续式的供应(作为一方面)和供暖装置以及锅炉设备或类似者(作为另一方面)很久以来已部分地为人所知。

在后面，将引述并简短讨论一些涉及与此相关的现有技术的已知出版物。

用于利用高压力和大脉冲数、尤其通过特殊地构造成的电动阀(作为喷射装置)而将液态燃料喷射到陶瓷炉中的装置出自于文件DE1277499。

由文件DE 4113067可知一种将液态燃料供应到加热燃烧器(尤其是油燃烧器)的供应装置，其具有脉冲控制器，通过该脉冲控制器，即使在功率被设定得较低的情况下，也可实现功率控制。在该处设置有可通过相配的脉冲而被控制的分配阀。

在文件DE 10040868中描述了一种用于降低热声振动的方法，其中，通过燃料喷嘴将燃料空气混合物引入到燃烧器中且以在1Hz和1000Hz之间的频率对该燃料进行脉冲调制。

在文件WO 2004/055437中描述了一种同样为低燃烧率而设计的液态燃料的燃烧器所用的喷嘴。在此，设置有阀，阀脉冲式地(pulsierend)实现燃料的流入。

由文件US 5,158,261可知一种用于将液态燃料喷射至锅炉或类似者的燃烧器的控制仪器，在其中，燃料可通过心轴而脉冲式地、以经计量的方式被引入。

由文件US 3,798,901可知一种设施，在该设施中，燃料阀按预定的时间间歇(Zeitintervallen)周期性地打开和关闭。

尽管这些已知的燃烧方法中的一些方法也具有在一定界限内的加热功率变化性(Heizleistungs-Variabilitaet)，但到现在为止还缺少这样的一种方法——在该方法中，在同时地在整个功率范围上效率更优的情况下，用于不同的热量产生目的的、燃烧设备的加热功率的变化可在更宽的界限内得到确保。

发明内容

本发明的目的是，创造一种灵活的且同时在热技术方面有效的燃烧方法，其中，一种新的、迄今为止在该领域未通用的、液态燃料的断续式的供应的实践得到了应用。

因此，本发明的对象是一种用于在加热设备中燃烧液态燃料的方法，该加热设备带有至少一个突入到燃烧室(该燃烧室基本上处于环境压力下且通过废气导管与外界大气成直接接触)中的燃料空气喷嘴，该燃料空气喷嘴能够以断续的方式被供以处于压力下的液态燃料且带有布置在其喷嘴开口邻近处的空气引入喷嘴，该方法的特征在于：

-为了达到加热设备的总加热功率的高的变化性，

-将液态燃料实际完全燃烧所需的空气中的、较小的第一部分量以带有小的直径的气泡的形式引入到液态燃料中，

-如此地形成的液态燃料空气混合物BLG被以单级或多级的方式带至为至少10bar的恒定的压力上，并被以断续的方式供应给燃料空气喷嘴，并且以恒定不变的喷射压力***式地极精细地从燃料空气喷嘴雾化到燃烧室中，

-其中，相应地将通过每个单个的燃料空气喷射脉冲BLi而被引入的液态燃料空气混合物BLG的量恒定地保持在加热功率所需的值上，

-通过各个恒定的燃料空气喷射脉冲BLi之间的停顿II的持续时间Δt的变化来设定或者说调节每时间单位喷射入燃烧室的液态燃料空气混合物BLG的总量，该液态燃料空气混合物BLG的总量确定加热设备的加热功率，且，

-同样以断续的方式，通过布置在燃料空气喷嘴的喷嘴开口的附近区域中的空气引入喷嘴而将燃烧用空气的剩余的、较大的、第二部分量VL2引入到燃烧室中。

根据本发明的一种设计方案，形成的液态燃料空气混合物BLG被以单级或多级的方式带至为至少50bar的恒定的压力上。

根据本发明的一种设计方案，在较高粘度的液态燃料的情况下，形成的液态燃料空气混合物BLG被以单级或多级的方式带至为至少100bar的恒定的压力上。

根据本发明的一种设计方案，空气引入喷嘴环状地包围喷嘴开口。

为了在液态燃料的热值的利用方面达到尽可能高的效率，燃烧用空气的第二分量(Anteil)的、与燃料空气混合物的断续式喷射相协调的喷入是有利的。

在根据本发明的方法的开发的范围内的大量试验过程中已证明，对于减少燃烧废气或者说烟气(Rauchgas)中的污染环境的成分而言，相应地与液态燃料空气混合物和燃烧用空气第二部分量(Teilmenge)的喷射的脉冲相协调地，将尿素以溶液形式断续地在燃烧腔的废气排出部(Abgasabfuehrung)的附近区域中喷入到燃烧室中，是特别有利的。

根据本发明的一种设计方案，设置了一种调节第一空气分量的气泡(Luftblaeschen)至液态燃料的引入(在使用相配的传感器的情形下)的有利的方式。

尤其为了减少由固体油脂成分所引起的燃烧设备的装置(例如高压泵)的阻塞或堵塞的风险，并且/或者为降低液态燃料(尤其是生物燃料)的粘度以实现其更好的雾化性，则，液态燃料的预加热(Vorerhitzung)是有利的。

根据本发明的一种设计方案，将燃料空气喷射脉冲BLi的长度Δx相应地针对加热设备的确定的加热功率范围而设定到为1毫秒至100毫秒的、随后被保持恒定的值上。

根据本发明的一种设计方案，将燃料空气喷射脉冲BLi的长度Δx相应地针对加热设备的确定的加热功率范围而设定到为1毫秒至10毫秒的、随后被保持恒定的值上。

根据本发明的一种设计方案，将燃料空气喷射脉冲BLi的长度Δx相应地针对加热设备的确定的加热功率范围而设定到为2.5毫秒至5毫秒的、随后被保持恒定的值上。

根据本发明的一种设计方案，各个燃料空气喷射脉冲BLi之间的时间间隔Δt在0.1毫秒和1秒之间变化。

根据本发明的一种设计方案，各个燃料空气喷射脉冲BLi之间的时间间隔Δt在1毫秒和10毫秒之间变化。

根据本发明的一种设计方案，时间间隔Δf为0.1毫秒至1.0毫秒且时间间隔Δg为0.1毫秒至0.5毫秒。

根据本发明的一种设计方案，尿素喷射脉冲Ui具有为0.5毫秒至10毫秒的持续期，且相应地在居先的燃料空气喷射脉冲BLi的结束与随后的燃料空气喷射脉冲BLi的开始之间的时间间歇Δt的中间处进行。

根据本发明的一种设计方案，尿素喷射脉冲Ui具有为1毫秒至5毫秒的持续期，且相应地在居先的燃料空气喷射脉冲BLi的结束与随后的燃料空气喷射脉冲BLi的开始之间的时间间歇Δt的中间处进行。

根据本发明的一种设计方案，燃烧用空气的剩余的、较大的、第二部分量VL2被导引穿过加热设备的燃烧室中的热交换器以用于预加热。

根据本发明的一种设计方案，借助于联接到空气量调节单元的、布置在废气排出部中的Lambda探测器(Lambda-Sonde)来进行燃烧用空气的剩余的、较大的、第二部分量VL2的供应的调节。

根据本发明的一种设计方案，借助于至少一个由空气量调节单元所控制的阀而将液态燃料空气混合物BLG断续式地供应至燃料空气喷嘴和/或将燃烧用空气的剩余的较大的第二部分量VL2断续式地供应至空气引入喷嘴。

根据本发明的一种设计方案，在将高压泵的和/或燃料空气喷嘴的多余的液态燃料空气混合物BLG重新导入到高压泵中之前，在积聚罐中利用空气分离器减少含在液态燃料空气混合物BLG中的空气。

根据本发明的一种设计方案，每空气引入脉冲Li下通过空气引入喷嘴而被引入到燃烧室中的燃烧用空气的量借助于连在空气引入喷嘴之前的阀的开启持续期和/或开启宽度和/或燃烧用空气VL2压力而被调节。

根据本发明的一种设计方案，每空气引入脉冲Li下通过空气引入喷嘴而被引入到燃烧室中的燃烧用空气的量借助于空气引入喷嘴自身的开启持续期而被调节，其中，空气引入喷嘴为压电喷嘴或为带有与之分开的燃料喷嘴的机电式电磁阀或为带有与之分开的燃料喷嘴的压电阀。根据本发明的一种设计方案，使用高压电弧点火装置和/或电热塞以用于液态燃料空气混合物BLG的点火。

根据本发明的一种设计方案，通过单独布置在燃料喷嘴的附近区域中的，能够由鼓风机供以空气的空气供应部来进行空气的、至燃烧室中的燃料雾中的、所期望的吹入。

根据本发明的一种设计方案，通过单独布置在燃料喷嘴的附近区域中的，能够以断续的方式由鼓风机供以空气的空气供应部来进行空气的、至燃烧室中的燃料雾中的、所期望的吹入。

根据本发明的一种设计方案，加热设备为供暖装置、远距离供暖设备或锅炉设备。

该新的液态燃料燃烧方法尤其地既可用于植物油、热解油、甘油又可用于轻燃油和特轻燃油。燃烧器可以在其功率的10％和100％之间进行无级变更(modulieren)。为了在高粘度燃料情况下获得该效果，如所示的那样，为达到最佳的雾化(Zerstaeubung)，例如为了在植物油情况下达到最佳的雾化，较有利的方式是使用100bar以上的或必要时直到至少200bar的压力。由于该高压，至燃烧室中的连续的喷射是不可行的，因为，即使在尽可能最小的喷嘴的情况下也将喷射比例如为3kw的燃烧器的最低加热功率所需的燃料(或者在热值为10kW/l情况下，0.31燃油)更多的燃料。

因此，为了实现刚才所描述的、至今为之尚未实现且无法实现的加热功率的可变更性(Modulierbarkeit)，如根据本发明所设置的、燃料至燃烧室的脉冲式的喷射是绝对必须的。

新的燃烧设备的本质上的特征和优点如下：

1.在这样的燃烧室中——该燃烧室中存在着环境压力，且该燃烧室不用于带空气压缩的内燃机的驱动——使用喷嘴或者机电阀与喷嘴的组合或者说带有喷嘴的机电阀。

2.在确定的功率范围上，总是按照相应地恒定的每喷射的液态燃料喷射量来实现至燃烧室的喷射。功率变更通过喷射频率的改变来实现。为了扩展功率范围，可逐级地或无级地改变每喷射的喷射量。

3.在将液态燃料压缩前将空气直接混合到液态燃料中，为此，使用燃料燃烧所需的总的燃烧用空气的量的第一分量。

4.将空气、更确切地说，将总的燃烧所需空气的第二分量、适宜地以脉冲的方式吹入到燃烧室中的燃料雾中。

5.有利地通过燃烧室中的放热器来进行待以脉冲方式被喷射的第二空气分量的预加温。

6.此外，将尿素喷射至这样的燃烧室中，即，该燃烧室仅处在环境压力下且恰好不是这样的内燃机的部件——在该部件中，在液态燃料的喷射之前空气被压缩。

附图说明

借助图纸对本发明进行进一步说明：

图1显示了新方法的示意图且图2显示了这样的图表，该图表显示了燃料空气混合物BLG、第二燃烧用空气分量VL2以及尿素uL的至燃烧室的断续式喷射的典型的顺序。

具体实施方式

借助被设置用于执行该新的燃烧方法的燃烧设备100(如图1所示)的功能来详细描述该新的燃烧方法。

为了保护高压泵25和燃烧室10中的雾化喷嘴20，优选地由油箱管路加热器预加温过的油FB被从油箱21引导出、经过一个或多个精滤器22并在该处被过滤。通过在预加温装置23中的预加温，防止了该一个或多个过滤器22的(例如由油脂微粒或石蜡微粒引起的)粘结。

如果被设置作为液态燃料FB的油或类似者具有相对高的粘度，例如，根据DIN EN ISO 3104在40℃时粘度为38mm²/s的菜油，则必需借助于(例如为电气式的)加热器23将燃料FB预加温至例如为80℃的温度。该预加温23有助于改善喷射并有助于提高高压泵25的运行可靠性。

在运行中，与此相关的调节借助于在已描述的预加温器23中的未进一步示出的温度传感器来实现。

为了减少在运行中预加温所用电能的消耗并同时实现如下这点，即，热处理过的液态燃料(例如植物油)不再回到油箱21中(因为，否则的话会降低贮藏在油箱中的油的贮藏性能)，则高压泵25的溢流被再循环经过空气分离器27而进入直接在预加温器23之后的管路中。在根据本发明的加热设备100的停止状态下，预加温器23被关闭，并且，在加热设备起动之前接通该预加温器，以便在该处将燃料加温。

在使用超轻燃油的运行的情况下，不必使用预加温装置23，且因此在这种情况中预加温装置23也是不激活的。

为了实现燃烧室10中液态燃料FB的显著地更良好且更有效的燃烧，借助于高压泵25的吸入管中的所存在的负压，在空气混合装置24中，通过尤其地带有小于1mm的孔的细的注射枪(Injektionslanze)并且/或者借助于其它类型的配量装置将净化过且过滤过的空气、即、总的所需的燃烧用空气VL的相对较小的第一部分量VL1以极小的小泡的形式引入到燃料FB的质量流中且由此混合到液态燃料FB中，并且，在该处形成液态燃料空气混合物BLG。

如果在所提及的吸入管中不存在负压，则使用压缩机以用于引入气泡。借助于传感器、尤其借助于电容性传感器而在完成空气混合后测量燃料空气混合物BLG中的空气浓度并将其报告给用于喷射的调节单元71。

在此，在一种可能的应用形式中，通过传感器发出两个独立的信号，也即，关于滞后作用(Hysterese)的“开”与“关”，以及空气浓度的模拟信号(例如，成比例地从0到10V)。通过“开”与“关”仅接通和关闭通过阀所实现的空气混合，以避免燃料空气混合物BLG中的过高的空气浓度。

通过喷射调节单元71的模拟信号，燃料空气混合物BLG中的空气浓度通过未示出的受调节的空气泵而被精确地与当前的燃料体积流量相协调并相对应地经计量地在空气混合装置24中被混合。

如果串联连接有多个泵，则在燃料FB或燃料空气混合物BLG的每个压力级中混合入燃烧用空气。多个泵也可组合为整体的多级式的高压泵25。

多余的燃料空气混合物BLG通过溢流阀在高压泵25带有最高的压力的部位处被排出且可例如在最近的压力泵之前或在带有最低的压力的压力泵之前再次被供入。

通过高压泵25中的压力升高，气泡的体积缩小(例如在菜油的情形下缩小超过100倍)，于是这些气泡会例如具有小于0.5mm的直径。在从燃烧器的雾化喷嘴20中离开时，在燃烧室10中发生气泡的***式的膨胀，这额外地有助于燃料的雾化。同样地，在雾化喷嘴20的出射束中已包含有(也就是说，由喷嘴30所供应的)其它的空气，即，第二燃烧用空气分量VL2，其改善燃烧并帮助雾化。

借助于高压泵25将通向雾化喷嘴20的管路中的压力提高到超过100bar。在此，可将不同技术的泵单元结合在一个壳体中。

如果在燃烧器中使用这样的机械式喷嘴20——在该喷嘴中，喷嘴针阀直到最小压力时才升起并在低于该开启压力时关闭，则，用于喷射的脉冲式压力将在喷射泵中产生。通过在喷射泵中被压缩的液态燃料的量来调节喷射量，由此为雾化喷嘴20而得出不同的开启时间或者说开启持续期。

如果该燃烧器具有机电式电磁阀喷嘴20或压电阀喷嘴20，则借助于所提及的泵仅产生在燃烧器运行期间所需的运行压力，该运行压力不直接地与喷射循环(Einspritzzyklus)相关联。在此，电磁阀和压电阀是与喷嘴组合成一块地被使用还是分开地被使用是无关紧要的。

可使用不同的方法来确保待形成的压力和所需的体积流量：那么，或者使用压力调节(例如溢流阀)、关于所供应体积的调节，或者使用表现为该两种方案的组合的调节。要么通过电磁阀的开启持续期要么通过压电阀的开启持续期和开启宽度(Oeffnungsweite)来调节所喷射的液态燃料空气混合物BLG的量并由此调节燃料FB的量。

在这两种情况中开启频率均保持恒定且恰恰仅开启持续期和开启宽度被改变以用于燃料量调节。

(一方面)高压泵25的和/或(另一方面)喷嘴20的多余的液态燃料空气混合物BLG相应地通过溢流管和回流管经过空气分离器27而再次被供应给预加温23后面的燃料回路。

在高功率的燃烧器中，借助于频率变换器来调节泵功率，以便降低电能消耗。在此，在较小功率时减小在所提及的溢流管中的体积流量。在此，通过高压泵25的高压区域中的压力传感器来调节其功率和转速。

通过液态燃料FB的空气浓缩(Luftanreicherung)，在将高压泵25和喷嘴20的多余的燃料FB再次供应至高压泵25前，将这些燃料FB中所含有的空气从它们中分离出来。燃料溢流回路中的带有空气分离器27的积聚罐(Absetzgefaess)用于该目的。通过较小的粘度(尤其由于较高的温度)，较大的气泡从燃料中快速地分离出。在恒定的温度和压力下，积聚罐27中的溢流管中的体积流量是起决定作用的。

如果喷射泵25具有多个连向喷嘴的高压接口，就如(举例而言)在内燃机中那样，则其可通过一个或多个收集器或者说聚集部(Zusammenfuehrung)26而分别地通向一机械式喷嘴。依赖于高压接口和收集器的数量，转速可被降低，以维持所期望的喷射间歇。高压接口的次序仅在使用多于一个喷嘴时是有关的。

在使用机电式喷嘴时，该部分被省去并由带有横截面增大的部分所替代。

借助于喷嘴20，依赖于高压泵25将燃料空气混合物BLG极细微地雾化并在新的燃烧设备(其不作为内燃机而被使用)的处于环境压力下的燃烧室10中与燃烧用空气VL的分量VL2(其例如通过环形喷嘴30而被供应)在无压缩的情形下相混合并散布开。

本发明的主要应用领域是在用于将水加热(用于需要加热热能、过程热能和热水准备热能的设备)的锅炉设备中的应用。

尽管喷射是脉冲式的或者说断续式的，但在着眼于整个燃烧室10的观察中，燃料空气混合物BLG在燃烧室10中持续地、即不间断地燃烧，从而仅需要其初始时的点火。

在使用机械式喷嘴或机电式喷嘴时，有别于内燃机，喷射持续期且由此喷射量恒定且功率通过每时间单位的喷射循环来调节。

由此，在使用尿素溶液uL的至燃烧室10中的额外的喷射(该喷射目的是减少通过废气排出部51排出的燃烧废气中的NOx)时，通过燃烧室10的分区11中的喷嘴40而在废气排出部51的开端附近同样以断续的方式被引入的尿素uL(来自尿素箱4)的喷射量也是恒定的。

在将空气混合入液态燃料时的压缩的过程中，以kWh/kg或仅以kg来进行说明。

所描述的新的燃烧设备100的、通过根据本发明可到达的、高的(且同时为无级式的)可变更性将根据锅炉的形式或者说构造和使用而向上和向下限制燃料量。

示范性地，提出了一种燃烧器，用于为25kW的燃烧室10最大加热功率或者说锅炉最大加热功率。在此——从最低加热功率即0.3kg/h(＝3kWh)菜油起——以无级的且与所要求的热负载和加热回路中泵的供给率相匹配的方式，通过始流调节和回流调节(Vorlauf-undRuecklaufregelung)，直至2.5kg/h(＝25kWh)菜油被喷入。因此，最小加热功率与0.0833g/s的喷射相对应，且最大加热功率与0.6944g/s的喷射相对应。

无论是使用带喷嘴的机械或机电控制式阀还是使用机械式或机电式喷嘴20、30、40，在其它的热技术说明处都不出现变化。

如已提到的那样，为减少NOx，在液态燃料FB的主燃烧之后，将尿素uL喷射入或喷入到燃烧室10中(进入到在燃烧结束时已预冷却的烟气中)。在燃料空气混合物BLG的喷射和尿素uL的喷射之间保持有清楚的直接的时间上的相互关系。

有别于其它内燃机，在根据本发明的方法中，烟气或者说燃烧废气以未压缩的状态存在且因此也不会在任何周期中被用于膨胀功(除了由于烟气路径(Rauchgasweg)51内的流阻力而引起的压力形成以外)。

有利的是，使用高压电弧点火装置来点燃液态燃料或者说油/空气混合物BLG。

借助于空气限制阀门，被引导穿过燃烧室10的、在该处的放热器(Heizregister)34中被预加温的或未被预加温的新鲜空气量根据加热功率而在入口中被限制，以便获得相应的最佳的空气VL和液态燃料FB的混合比以用于燃烧。

由于液态燃料FB的量的无级的可变更性则要求，通过燃烧器的空气引入喷嘴30引入到燃烧室10中的燃烧用空气VL的第二分量VL2中的空气的量也被加以匹配。从而变更了总的空气量。

通过在废气排出部51的开端处的Lambda探测器52来确定空气限制阀门的执行机构的调节值。从中得出，来自高压接口的空气量等于或者说相当于燃烧所需的总的燃烧用空气量减去燃料空气混合物中已存在的空气量。

燃烧用空气量的调节(整体)借助于用于鼓风机31和增压器(Kompressor)32的空气量调节单元6、61来实现，其中，鼓风机31用于通过喷嘴20和30附近的空气供应开口313而将额外的空气供应到燃烧室10中，而增压器32负责燃烧用空气VL的第二分量VL2的断续式的供应。

在带有高功率的燃烧器中，有利的是，附加地，通过频率变换器进行转速调节，以降低鼓风机31和/或增压器32的电能消耗。

为在低的功率范围中降低废气损耗，则不仅燃料空气混合物BLG以脉冲的或断续的方式被喷射，而且，基本上在这些喷射的间歇中，如已提及的那样，通过燃烧器的至少一个空气引入喷嘴30，进行燃烧用空气VL的第二分量VL2的额外的、脉冲式的、适宜的、至燃烧室10中的燃料雾中的吹入。

该空气在压缩状态下被引导经过位于燃烧室10中的放热器34并在该处被加温，以便于实现更容易的点火并由此优化燃烧，并且，空气通过阀33而被提供给空气引入喷嘴30。

为调节混合物成分并由此调节废气成分，燃烧器需要这样的测值传感器，该测值传感器可对废气进行测量或者说可识别出，混合物是否太浓或太稀。现在，从最小的部分负荷直至全负荷，该任务都由Lambda探测器52承担。其通过比较式氧含量测定而持续地测量燃烧后残留的、废气中的氧气含量。

定位在烟气排放道51中的Lambda探测器52提供相对最佳燃烧数据的调节偏差，其通过受控***(Regelstrecke)通过空气限制阀门处的伺服电机而被补偿。因为废气值低于Lambda探测器52的为300℃的运行温度，所以有利的是，其配备有加热器。利用请求信号，加热立即被进行，从而在点火过程结束之后已可借助于燃烧自动装置7、6、71、61进行调节。由此实现的空心线圈后的空气节流对点火效果是有益的，并且过稀的氧气供给首先被修正(ausregeln)。

通过燃烧器的脉冲式运行，为降低废气损耗，Lambda探测器52在小的加热功率下在它的低的优化测量范围中运行。为了获得稳定的调节，调节偏差的修正与两次喷射间的时间差成比例地被延迟。

点火装置、程序控制器和安全装置的所有元件都按照标准规范地构造。

在根据本发明的方法中被使用的、带有控制喷射间歇的任务的调节尤其须完成以下两个任务，即，载能体介质的温度调节和对相应的当前热量消耗量的功率匹配。

与根据该新方法而运行的设备的任务相对应地，载能体介质的温度恒定或根据所输入的参数可变。通过起始温度的获取，燃烧腔中燃烧脉冲之间的时间或者说间歇以及燃烧脉冲的平均总温度(mittlereSummentemperatur)依赖于要求通过燃料量的改变而被调节。

最后，起决定作用的指标是所需的加热功率。在此，始流温度发生变化，以调节供暖装置的加热体处的加热功率。在热介质的恒定流速下，所需的加热功率与锅炉处的始流和回流(Vorlaufund Ruecklauf)的差值相对应。调节的任务是，将一次地被设定的差值保持恒定。

为了实现该目标，单独通过根据本发明的喷射频率的变化来改变所喷射的燃料量。由于同时地所实现的每喷射节拍的燃料喷射量的保持恒定，每喷射节拍所引入的尿素uL的量也几乎恒定且并不明确地被修正，而是通过相应地被设定的燃料空气混合物喷射持续期并由此通过相应地被设定的燃料空气混合物喷射量作为唯一的指令变量而被控制。

图2显示了燃料空气混合物、燃烧用空气VL的第二部分量VL2以及尿素溶液uL的至燃烧室10的喷射的时间曲线的具体示意图。

在y方向上绘出了：燃料空气混合物喷射脉冲BLi的最大量(Maximalen Mengen)；分别地在燃料空气混合物喷射脉冲开始之前不久就已开始、并在燃料空气混合物喷射脉冲结束之后不久才(同样也)结束的、被供应给喷嘴30的总的所需燃烧用空气VL的第二部分量VL2的引入脉冲的最大量；以及，在燃烧室10的低温侧11上通过该处的喷嘴40而被引入到燃烧室中的尿素溶液uL的、在间歇II中被引入的尿素引入脉冲Ui的最大量(该间歇II位于两个引入脉冲之间、在此持续大约Δt＝9,2毫秒)。

在x方向上，时间以毫秒为单位而被绘出，且在此可看出空气VL2脉冲LI的开始与燃料空气喷射脉冲BLi的开始之间的短的时间段Δt和燃料空气喷射脉冲BLi的结束与空气脉冲LI的结束之间的短的时间段Δg，以及燃料空气混合物脉冲BLi中的每一个的开始和结束之间的时间。

Claims

1.一种用于在加热设备中燃烧液态燃料的方法，该加热设备带有至少一个燃料空气喷嘴(20)且带有空气引入喷嘴(30)，该燃料空气喷嘴(20)突入到处于环境压力下且通过废气导管(11)与外界大气成直接接触的燃烧室(1)中，其中，该燃料空气喷嘴(20)能够以断续的方式被供以处于压力下的液态燃料，且其中，该空气引入喷嘴(30)布置在燃料空气喷嘴(20)的喷嘴开口(201)邻近处，该方法的特征在于：

-为了达到加热设备的总加热功率的高的变化性，

-将液态燃料实际完全燃烧所需的空气中的、较小的第一部分量以带有小的直径的气泡的形式引入到所述液态燃料中，

-如此地形成的液态燃料空气混合物被以单级或多级的方式带至为至少10bar的恒定的压力上，并被以断续的方式供应给所述燃料空气喷嘴(20)，并且以恒定不变的喷射压力***式地极精细地从所述燃料空气喷嘴(20)雾化到所述燃烧室(10)中，

-其中，相应地将通过每个单个的燃料空气喷射脉冲而被引入的液态燃料空气混合物的量恒定地保持在加热功率所需的值上，

-通过各个恒定的燃料空气喷射脉冲之间的停顿II的持续时间Δt的变化来设定或者说调节每时间单位喷射入所述燃烧室(10)的液态燃料空气混合物的总量，该液态燃料空气混合物的总量确定所述加热设备的加热功率，且，

-同样以断续的方式，通过布置在所述燃料空气喷嘴(20)的喷嘴开口(201)的附近区域中的空气引入喷嘴(30)而将燃烧用空气的剩余的、较大的、第二部分量引入到所述燃烧室(10)中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成的液态燃料空气混合物被以单级或多级的方式带至为至少50bar的恒定的压力上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在较高粘度的液态燃料的情况下，形成的液态燃料空气混合物被以单级或多级的方式带至为至少100bar的恒定的压力上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空气引入喷嘴(30)环状地包围所述喷嘴开口(201)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧用空气的剩余的较大的第二部分量同样以断续的方式供应至所述燃料空气喷嘴(20)的喷嘴开口(201)附近区域中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述燃烧用空气的剩余的较大的第二部分量以这样的方式供应至所述燃料空气喷嘴(20)的喷嘴开口(201)附近区域中，即，空气引入脉冲中的每个相应地比各个燃料空气喷射脉冲的开始早一短的时间间隔Δf而开始，并且相应地比每个单个燃料空气喷射脉冲的结束晚一短的时间间隔Δg而结束。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，为遵守燃烧废气中氮氧化物排放的界限，通过至少一个尿素喷嘴(40)将尿素溶液同样以断续的方式喷入到所述燃烧室(10)的区域(11)中，其中，至少一个废气排出部(51)从所述燃烧室(10)的区域(11)中引出，其中，根据每燃料空气喷射脉冲下通过所述燃料空气喷嘴(20)而被引入的液态燃料空气混合物的量而调节每尿素喷射脉冲下所引入的尿素溶液的量，其中，各尿素喷射脉冲的开始在燃料空气喷射脉冲中的每一个的结束之后的短的时间间歇内被实现，且同一尿素喷射脉冲的结束在相应的下一燃料空气喷射脉冲的开始之前的短的时间间歇内被实现。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，尿素喷射脉冲在这样的时间段内被实现，即，在该时间段中在所述燃烧室(10)中无火焰在燃烧。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，借助于至少一个合适的传感器，通过在液态燃料空气混合物流进入以压力加载该液态燃料空气混合物的高压燃料泵(25)之前连续地测量该液态燃料空气混合物流的电容的、密度的和/或辐射吸收特征，从而确定以小气泡的形式引入到所述液态燃料中的燃烧用空气的第一部分量的当前真实的量和液态燃料的相应的实际的量，并借助于由所述传感器测得的数据而将需要被引入到所述液态燃料中的实际需要的燃烧用空气的较小的第一部分量发送至空气量调节单元(61)，该空气量调节单元(61)控制着空气混合装置(24)，其中，在空气混合装置(24)中形成液态燃料空气混合物。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在较高粘度的液态燃料的情况下，在将所述较小的第一燃烧用空气部分量引入到所述液态燃料中以用于形成所述液态燃料空气混合物之前，通过所述液态燃料的预加热(23)，将所述液态燃料的粘度降低到确保了所述燃料空气喷嘴(20)处的流动性和雾化性的值。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述较高粘度的液态燃料为生物燃料或者重矿物油。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述生物燃料为菜油。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述燃料空气喷射脉冲的长度Δx相应地针对所述加热设备的确定的加热功率范围而设定到为1毫秒至100毫秒的、随后被保持恒定的值上。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述燃料空气喷射脉冲的长度Δx相应地针对所述加热设备的确定的加热功率范围而设定到为1毫秒至10毫秒的、随后被保持恒定的值上。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述燃料空气喷射脉冲的长度Δx相应地针对所述加热设备的确定的加热功率范围而设定到为2.5毫秒至5毫秒的、随后被保持恒定的值上。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，各个燃料空气喷射脉冲之间的时间间隔Δt在0.1毫秒和1秒之间变化。

17.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，各个燃料空气喷射脉冲之间的时间间隔Δt在1毫秒和10毫秒之间变化。

18.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，时间间隔Δf为0.1毫秒至1.0毫秒且时间间隔Δg为0.1毫秒至0.5毫秒。

19.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，尿素喷射脉冲具有为0.5毫秒至10毫秒的持续期，且相应地在居先的燃料空气喷射脉冲的结束与随后的燃料空气喷射脉冲的开始之间的时间间歇Δt的中间处进行。

20.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，尿素喷射脉冲具有为1毫秒至5毫秒的持续期，且相应地在居先的燃料空气喷射脉冲的结束与随后的燃料空气喷射脉冲的开始之间的时间间歇Δt的中间处进行。

21.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，燃烧用空气的剩余的、较大的、第二部分量被导引穿过所述加热设备的燃烧室(10)中的热交换器(34)以用于预加热。

22.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，借助于联接到空气量调节单元(61)的、布置在废气排出部(51)中的Lambda探测器(52)来进行所述燃烧用空气的剩余的、较大的、第二部分量的供应的调节。

23.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，借助于至少一个由该空气量调节单元(61)所控制的阀(31)而将所述液态燃料空气混合物断续式地供应至所述燃料空气喷嘴(20)和/或将所述燃烧用空气的剩余的较大的第二部分量断续式地供应至空气引入喷嘴(30)。

24.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在将所述高压泵(25)的和/或所述燃料空气喷嘴(20)的多余的液态燃料空气混合物重新导入到所述高压泵(25)中之前，在积聚罐(27)中利用空气分离器来减少含在所述液态燃料空气混合物中的空气。

25.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，每空气引入脉冲下通过所述空气引入喷嘴(30)而被引入到所述燃烧室(10)中的燃烧用空气的量，借助于连在所述空气引入喷嘴(30)之前的阀(33)的开启持续期和/或开启宽度和/或燃烧用空气压力而被调节。

26.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，每空气引入脉冲下通过所述空气引入喷嘴(30)而被引入到所述燃烧室(10)中的燃烧用空气的量，借助于空气引入喷嘴(30)自身的开启持续期而被调节。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述空气引入喷嘴(30)为压电喷嘴或者带有与之分开的燃料喷嘴的机电式电磁阀或者带有与之分开的燃料喷嘴的压电阀。

28.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，使用高压电弧点火装置和/或电热塞以用于所述液态燃料空气混合物的点火。

29.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过单独布置在所述燃料喷嘴(20)的附近区域中的，能够由鼓风机(31)供以空气的空气供应部(313)而将空气如所期望地吹入至所述燃烧室(10)中的燃料雾中。

30.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过单独布置在所述燃料喷嘴(20)的附近区域中的，能够以断续的方式由鼓风机(31)供以空气的空气供应部(313)而将空气如所期望地吹入至所述燃烧室(10)中的燃料雾中。

31.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述加热设备为远距离供暖设备。

32.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述加热设备为锅炉设备。