[發明專利]一種等離子體助燃式多孔介質燃燒系統

在審

• 申請號: 201710444299.3
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107191933A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 代華明;尹姝慧;陳先鋒;何松;趙齊
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F23D14/14
• 分類號: F23D14/14;F23D14/46;F23D14/68;F23D14/82
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 薛玲

技術領域

本發明涉及燃燒系統技術領域，尤其涉及一種等離子體助燃式多孔介質燃燒系統。

背景技術

煤礦低濃度瓦斯、垃圾填埋氣、高爐煤氣等氣體由于熱值低、組分波動顯著，使得常規的自由火焰燃燒技術難以充分高效利用。這些氣體中常含有甲烷等可燃性組分，其直接排放不僅造成了能源浪費，而且促進了溫室效應。為此，發展低熱值氣體的高效利用技術顯得尤為重要。

多孔介質燃燒技術通過利用多孔骨架的回熱特點，可充分預熱新鮮氣體，具有火焰穩定性好、燃燒效率高、貧燃極限寬、污染物排放低等優點，非常適合于低熱值氣體的燃燒利用。除此之外，近幾年發展迅速的有助于優化燃燒特性的技術還有等離子體助燃技術。該技術通過裝置放電可產生具有化學活性的等離子體，利用等離子體中的高能電子與反應物分子的非彈性碰撞，能增加反應物分子的內能，促進能量轉移和形變，進而有利于分子鍵斷裂、松弛或裂解為自由基，從而提高燃料的點火性能和改善燃燒特性。

目前，已有很多關于多孔介質燃燒技術和等離子體助燃技術的相關研究。然而，由于等離子體激發裝置結構復雜、部件較多，難以和多孔介質燃燒裝置相互統一，使得兩種技術相結合的燃燒系統仍然很少。現有技術中，最直接的方式是在多孔介質結構中軸處設置激發等離子體的電極裝置，但是上述方式使得電極處于高溫燃燒環境中，對材料本身的耐高溫性能要求較高，且會導致電極壽命縮短；此外，激發等離子體的電極裝置設置在多孔介質結構中軸處，會顯著影響氣體流場和電極放電穩定性，進而影響燃燒利用效率，并帶來安全隱患。

發明內容

本申請實施例通過提供一種等離子體助燃式多孔介質燃燒系統，解決了現有技術中等離子體助燃式多孔介質燃燒系統的燃燒效率較低、電極放電的穩定性和安全性較低的問題。

本申請實施例提供一種等離子體助燃式多孔介質燃燒系統，包括:

燃燒器和等離子體助燃系統；

所述燃燒器包括進氣管、內筒、多孔介質、防回火裝置；所述進氣管與所述內筒連通，所述防回火裝置位于所述內筒中的下部區域，所述多孔介質位于所述內筒中，且所述多孔介質位于所述防回火裝置的上方；

所述等離子體助燃系統包括絕緣材料、電極、等離子體電源、控制裝置；所述電極可拆卸地連接在所述絕緣材料的外層上；所述等離子體電源分別與所述電極及所述控制裝置相連；

所述等離子體助燃系統的所述絕緣材料設置在所述燃燒器的所述進氣管的外側。

優選的，所述燃燒器還包括漸變型管；

所述進氣管通過所述漸變型管與所述內筒連通。

優選的，所述絕緣材料包括左絕緣材料和右絕緣材料，所述左絕緣材料和所述右絕緣材料對稱設置在所述進氣管的外側；所述電極包括左電極和右電極，所述左電極和所述右電極分別可拆卸地連接在所述左絕緣材料和所述右絕緣材料的外層上。

優選的，所述等離子體助燃系統還包括：

電流探針；

高壓探針；

示波器；

所述電極分別與所述電流探針及所述高壓探針相連，所述示波器分別與所述電流探針及所述高壓探針相連；

所述控制裝置的第一端口與所述等離子體電源相連，所述控制裝置的第二端口與所述示波器相連。

優選的，所述多孔介質由小球堆積床、泡沫陶瓷、蜂窩陶瓷中的一種或幾種組成。

優選的，所述防回火裝置為防回火穿孔板或絲網。

優選的，所述內筒為圓柱體或方形體。

優選的，所述內筒為耐高溫金屬型內筒或陶瓷型內筒。

優選的，所述內筒的外層包覆有保溫層。

優選的，所述保溫層的厚度為3～15cm。

本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

在本申請實施例中，通過在進氣管的外側設置激發等離子體的電極裝置，相比于在多孔介質結構中軸處設置激發等離子體的電極裝置，能夠有效地消除電極裝置對氣流場的影響，且避免了電極裝置處于高溫環境中，從而有效增加了電極放電的穩定性和安全性，進而提高了燃燒效率，且降低了對電極材料本身的耐高溫性能的要求。此外，本申請提供的等離子體助燃式多孔介質燃燒系統，相比于在多孔介質結構中軸處設置電極裝置的系統，具有設備簡單、實際的可行性高、可操作性好的優點。本申請結合多孔介質的高效回熱特性和等離子體的活化特性，能夠顯著降低低熱值氣體的點火能量，具有更好的火焰穩定性、更高的燃燒效率、更低的污染物排放。

附圖說明