[發明專利]一種放電等離子體輔助的燃燒火焰穩定器

有效

• 申請號: 201810536778.2
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108895482B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 李平;徐俊生;方靜;陳兆權
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: F23R3/18
• 分類號: F23R3/18
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

一種放電等離子體輔助的燃燒火焰穩定器，包括高壓電極，所述高壓電極內開設有混合腔體，且高壓電極的外壁側安裝有進氣口，上側設置開口為出氣口，下側設置有石英管，所述腔體的內部通過石英管固定有銅環地電極，所述銅環地電極的上方在高壓電極內壁上安裝有環形旋流器，所述高壓電極內對應環形旋流器開設有多個中心導流柱。本發明的火焰穩定器可通過對氣體燃料進行激發、離解、電離等作用產生等離子體，且含有大量的化學活性粒子，可在低氧、低氣壓下工作，進一步提高穩定器燃燒效率，其結構還能提高氣體回流的能量交換率，從而提高火焰的穩定性。

技術領域

本發明屬于燃燒裝置技術領域，具體涉及氣體放電等離子體輔助燃燒的一種新型放電等離子體輔助燃燒火焰穩定器。

背景技術

燃氣輪機燃燒室一旦開始工作后，就需要使其在不同的工作條件下都能使火焰燃燒維持穩定。一方面要燃氣輪機燃燒室在適當的、盡可能大的油氣比范圍內實現最大效率工作；另一方面是在燃燒過程中，在進口氣流速度一定的情況下，滿足火焰燃燒穩定，但是由于熱容強度大，進口氣流速度相對較快，給火焰的穩定帶來較大阻力。對于航空發動機動力燃燒室來說，氣流速度大、總壓低、總溫高等條件下，特別是由于在主燃燒室中已經消耗了空氣中的大部分的氧氣，所以讓氧氣的含量比較低，使氣體分布不均勻、燃燒不充分，這些都是火焰燃燒穩定的不利因素。因此，要解決燃燒室的火焰燃燒穩定性的問題，這些燃燒室都要設置火焰穩定器，來保證燃燒室內火焰燃燒的穩定。

目前，火焰燃燒穩定主要采用兩種方式來實現：1、提高火焰傳播速度，可以采用激光、在壁面引入高溫物質和催化物質等多種途徑來實現，但這些途徑大都需要龐大的外部能量或復雜的結構才可以實現，因而造成其實際應用價值不高。 2、降低來流氣流速度，在燃燒室高速氣流中普遍采用的火焰燃燒穩定的措施是利用主動或被動的方式來實現的，在燃燒室流場中形成環流和低速流區，常見方法有利用氣流繞流在鈍體(不良流線體)后形成環流和低速流區、利用引燃火焰形成的速度剪切層、利用旋轉氣流、逆向噴流等。但是，由于主火焰穩定在剪切層的低速邊沿，剪切層低速區域附近會產生周期性的渦脫落，在穩定點附近易產生振蕩，在非設計工況運行時易發生燃燒不穩定現象。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種放電等離子體輔助的燃燒火焰穩定器，能夠利用放電等離子體，使燃氣輪機、航空領域等燃燒室，可以在一定程度上有效的解決低氧狀態下燃燒不充分、燃燒火焰不穩定等問題。

一種放電等離子體輔助的燃燒火焰穩定器，包括高壓電極，所述高壓電極內開設有腔體，且高壓電極的外壁側安裝有進氣口，所述高壓電極頂部設置有出氣口，且高壓電極的底部通過卡扣安裝有與腔體連通的石英管，所述石英管底端固定有銅環地電極，所述銅環地電極通過石英管接地，所述銅環地電極與石英管內部形成放電區，所述銅環地電極的上方在高壓電極內壁上部安裝有環形旋流器，所述高壓電極內對應環形旋流器開設有多中心導流柱。

優選的，所述中心導流柱均包括直筒部和氣體噴嘴，所述氣體噴嘴與直筒部相連通，所述環形旋流器的圓環內側與中心導流柱的直筒部的端部連通。

優選的，所述進氣口與環形旋流器圓環外壁相連通。

優選的，所述的氣體噴嘴與平面成一定傾斜角，且其末端口位于同一個平面，并指向石英管正上方。

優選的，所述的石英管內部空心，但外壁設置一定厚度，且石英管內部充滿氦氣。

優選的，所述的進氣口的管路內徑為2.0mm。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明提供的新型放電等離子體輔助燃燒火焰穩定器，銅環地電極通過石英管接地，石英管內以氦氣為主有少量的甲烷和空氣，石英管內的氦氣易于穩定放電，可以提高放電等離子體的強度，并對進入氣體在中心導流柱中進行預電離，放電等離子體產生大量的化學活性粒子。