[發(fā)明專利]介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010113743.1
• 申請日: 2010-02-24
• 公開（公告）號: CN102162644A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設計）人: 李鋼;徐燕驥;邵衛(wèi)衛(wèi);胡宏斌;聶超群;朱俊強
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F23D14/70
• 分類號: F23D14/70;H05H1/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發(fā)明涉及先進燃燒技術領域，具體地說，是一種提高氣體燃料燃燒效率及燃燒穩(wěn)定性的助燃裝置，可用于航空、化工、發(fā)電、冶金等行業(yè)。特別地涉及一種介質(zhì)阻擋放電等離子體穩(wěn)燃、助燃裝置。

背景技術

在化學工業(yè)、石油工業(yè)、鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生一些低熱值的氣體燃料。以高爐煤氣為例，它是煉鐵過程產(chǎn)生的伴生氣，所含可燃成分CO、H₂較少，而惰性氣體CO₂、N₂較多，熱值僅為2.5～3.5MJ/Nm³。燃氣輪機在燒高爐煤氣時遇到的問題有：

1)熱值較低使得點火困難；

2)H₂含量較少使得燃燒穩(wěn)定性差，容易發(fā)生稀態(tài)熄火；

3)低負荷工況下容易發(fā)生CO燃燒不完全的現(xiàn)象，致使燃燒效率明顯下降。

當前解決這些問題的主要方法有：

1)使用焦爐煤氣摻混入高爐煤氣中以提高熱值，使燃燒容易組織；

2)在燃燒室中使用高爐煤氣和燃油兩種燃料，在缺少高爐煤氣(低負荷)時可隨時切換燃油，以確保燃燒穩(wěn)定；

3)使用輕質(zhì)柴油點火并作為值班火焰以穩(wěn)定燃燒。

焦爐煤氣、燃油及柴油等相對于高爐煤氣來說都是高品位能源，為了有效利用高爐煤氣而大量耗費這些高品位能源，無疑會增加系統(tǒng)運行成本，使得經(jīng)濟效益大打折扣。因此，迫切需要找到一種更為簡單有效、經(jīng)濟實用的方法來實現(xiàn)低熱值氣體燃料在燃氣輪機燃燒室中的可靠點火和穩(wěn)定燃燒。對于航空發(fā)動機，當在高空發(fā)生熄火時，要求能夠重新點火。可是由于高空中空氣稀薄，空氣中氧氣含量低，壓力和溫度低，同時由于壓氣機處于風車狀態(tài)，也無法為燃燒室提供高壓空氣，這些因素都增加了點火的難度，因此對于燃燒室的點火性能提出了很大的挑戰(zhàn)，需要采用更加可靠的點火裝置。本項發(fā)明正是基于上述兩種目的而提出的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于是提供一種介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置，有助于解決燃氣輪機燃燒低熱值氣體時點火困難和燃燒不穩(wěn)定的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明的整體思路是在燃燒器噴嘴附近的整流錐罩上布置多組等離子體激勵器，激勵器接通高壓電后，將附近空氣電離產(chǎn)生等離子體，所產(chǎn)生的等離子體一方面可以增強空氣的旋流，另一方面可以產(chǎn)生活性自由基，進而達到穩(wěn)燃、助燃提高燃燒效率的效果。

具體地說，本發(fā)明提供的介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置主要由穩(wěn)燃錐罩、多組等離子體激勵器和高壓電源組成；其中：

穩(wěn)燃錐罩放置在燃燒器噴嘴的出口處；

等離子體激勵器由兩個電極組成一電極對，組成電極對的兩個電極分別布置在穩(wěn)燃錐罩兩側(cè)，穩(wěn)燃錐罩接觸火焰?zhèn)鹊碾姌O為裸露電極，連接高壓電源的高壓端；穩(wěn)燃錐罩的另一側(cè)的電極為掩埋電極，連接高壓電極的接地端；每一電極對中裸露電極和掩埋電極金屬電極的布置方式使得等離子體誘導流動的旋轉(zhuǎn)方向與空氣旋流方向相同，接通高壓電后將等離子體激勵器附近空氣電離，產(chǎn)生活性自由基，同時加速附近空氣。

所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置，其中穩(wěn)燃錐罩材料為耐高溫絕緣陶瓷或耐高溫絕緣石英玻璃。

所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置，其中穩(wěn)燃錐罩的厚度為1-20mm。

所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置，其中裸露電極和掩埋電極為鎢、鉬、鋼或耐高溫合金材料制成。

所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置，其中裸露電極和掩埋電極形狀為長方形。

所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置，其中裸露電極和掩埋電極寬度為1-20mm。

所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置，其中裸露電極和掩埋電極的對數(shù)根據(jù)穩(wěn)燃錐罩的大小來確定使用的電極組數(shù)。

所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置，其中每一電極對中掩埋電極與裸露電極之間可以為交錯布置，交錯的間距為0-5mm。

所述的介質(zhì)阻擋放電等離子體旋流裝置，其中掩埋金屬電極的掩埋材料為耐高溫絕緣陶瓷或耐高溫絕緣石英玻璃。

本發(fā)明與公知技術相比具有以下優(yōu)點：

1)該裝置結(jié)構簡單緊湊，體積小，容易安裝在燃燒器上。

2)該裝置通過將電能轉(zhuǎn)化為空氣的動能，使空氣旋流，流動損失小。

3)該裝置在使空氣旋流的同時產(chǎn)生活性自由基。

4)該裝置功耗較低，只消耗較少的電量就能保證燃燒器的可靠點火和穩(wěn)定燃燒，不需要耗費燃油燃氣等資源。

5)該裝置操作簡便，能夠針對不同的工況調(diào)節(jié)不同的放電參數(shù)以滿足需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的等離子體旋流裝置裝置的結(jié)構示意圖。