[發明專利]一種定容低濃度可燃氣的介質阻擋等離子助燃測試裝置

在審

• 申請號: 201810475490.9
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108931605A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 涂然;周學進;曾怡;姜羲
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12;G01N7/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;李艾華

本發明涉及一種定容低濃度可燃氣的介質阻擋等離子助燃測試裝置，包括空氣氣源、可燃氣氣源、真空泵、預混氣配氣腔、配氣腔氣壓表、氣路和閥門等，還包括由反應腔筒體、法蘭、觀察窗、等離子介質阻擋放電電極、高壓電極線、反應腔氣壓表、火焰探測器、壓力波傳感器等組成的燃燒反應腔。所述預混氣配氣腔與氣源、真空泵、配氣腔氣壓表等協同控制可完成低濃度預混可燃氣的精確制備；將該配氣腔中充分混合后的可燃氣導入所述燃燒反應腔中進而開展實驗，可大幅縮短實驗周期，實現一次制備多次實驗；通過對所述等離子介質阻擋放電電極、高壓電極線、高壓電源等的綜合控制，實現所述反應腔內的可控等離子介質阻擋放電，并引燃低濃度可燃氣。

技術領域

本發明涉及能源利用與燃燒技術領域，更具體地說，涉及一種定容低濃度可燃氣的介質阻擋等離子助燃測試裝置。

背景技術

低濃度可燃氣指的是濃度處于燃燒濃度下限附近，且不易自持燃燒的可燃氣。低濃度可燃氣可持續燃燒是能源利用領域的重要課題，在一定的外界環境溫度和壓力條件下，可燃氣存在特定的燃燒濃度下限，當濃度在此下限之下時，可燃氣便無法維持自持燃燒，這一現象使得很多低濃度、低熱值的可燃氣無法得以利用，例如，每年全球范圍內大量的煤礦乏風(即低濃度風排瓦斯)、海底低濃度甲烷溢出等，不僅造成巨大的能源浪費，同時也將進一步加重溫室效應并造成環境破壞。在低濃度可燃氣助燃技術方面，超焓燃燒是一類重要技術并已應用于工業生產中，其核心原理是將低濃度可燃氣預熱至較高初始溫度(提高熱焓值)再進行燃燒，可在一定程度拓寬其燃燒濃度下限，如Weinberg早在1971年的《自然》(Nature)期刊233卷239至241頁“燃燒溫度：展望”(Combustion Temperature:thefuture)一文中就已經指出，對于1％體積濃度的甲烷及空氣預混可燃氣而言，理論上將該低濃度可燃氣預熱至1000攝氏度，就可以實現自持燃燒。但其缺點是極端的大范圍高溫作業將增加系統的危險性，同時工業規模級的預熱本身也會造成大量能源消耗，從而導致能源回收或利用率降低。就目前形式而言，在常溫、常壓環境下如何有效利用低濃度可燃氣，發展低濃度可燃氣的穩定持續燃燒技術，已經直接關乎我國乃至世界各國的國計民生。因此，對于低濃度可燃氣的燃燒下限拓展需要研發更加有效的燃燒裝置及助燃技術。

發明內容

本發明的目的是提出一種固定容積的低濃度可燃氣在介質阻擋等離子放電條件下的助燃測試裝置，用以研究等離子激化作用對可燃預混氣燃燒極限拓展、燃燒波傳播及火焰面結構特征的影響。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種定容低濃度可燃氣的介質阻擋等離子助燃測試裝置，包括空氣氣源、可燃氣氣源、真空泵和燃燒反應腔，所述空氣氣源、可燃氣氣源、真空泵和燃燒反應腔分別通過空氣氣路、可燃氣氣路、真空泵氣路和反應腔氣路連接至主氣路；還包括：用于制備預混氣的預混氣配氣腔，所述預混氣配氣腔通過配氣腔氣路與所述主氣路相連接；所述預混氣配氣腔通過一條配氣腔輸出氣路連接至所述燃燒反應腔；所述預混氣配氣腔的腔體上設置有用于監測內部氣壓的配氣腔氣壓表；所述燃燒反應腔的腔體上設置有用于監測內部氣壓的反應腔氣壓表；

所述燃燒反應腔內部相向安裝有第一等離子介質阻擋放電電極和第二等離子介質阻擋放電電極；所述第一等離子介質阻擋放電電極嵌于第一等離子電極絕緣背板上，通過第一絕緣接線套與第一高壓電極線相接，所述第一高壓電極線與外部高壓電源的一極相連；所述第二等離子介質阻擋放電電極嵌于第二等離子電極絕緣背板上，通過第二絕緣接線套與第二高壓電極線相接，所述第二高壓電極線與所述外部高壓電源的另一極相連；調節所述高壓電源，所述燃燒反應腔內的第一等離子介質阻擋放電電極與第二等離子介質阻擋放電電極之間形成介質阻擋等離子放電以使所述燃燒反應腔內的預混氣點燃。

優選的，所述第一等離子電極絕緣背板和第一等離子電極絕緣背板均通過若干垂直固定片固定在所述燃燒反應腔內頂部和底部的放電電極底座上，且所述垂直固定片通過鎖固螺釘固定。