[發明專利]一種微孔雙電極等離子體輔助對撞擴散燃燒裝置

在審

• 申請號: 201910160897.7
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN110049611A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 潘杰;周甜;宋玉志;修顯武;張超
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24;F23C99/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

本發明公開了一種微孔雙電極等離子體輔助對撞擴散燃燒裝置，利用具有納秒脈沖的微孔雙電極結構進行氣體電離形成等離子體，加速燃料低溫氧化和燃燒鏈式反應，包括脈沖電源、雙電極結構和密閉容器，所述脈沖電源包括納秒脈沖電源轉化器，所述納秒脈沖電源轉換器能夠與交流電和數字延時發生器連接，所述脈沖電源電連接所述雙電極結構，所述密閉容器中貯藏的氣體能夠噴射至雙電極結構；所述雙電極結構包括雙層金屬片與單層介質，單層介質設于雙層金屬片中間，金屬片和單層介質均設有微孔，微孔均布于金屬片和單層介質。

技術領域

本發明屬于能源領域，具體涉及一種微孔雙電極等離子體輔助對撞擴散燃燒裝置。

背景技術

碳氫化合物的燃燒既能推動人類社會進步，也會造成自然環境惡化與化石能源枯竭。在燃燒過程中減少污染物排放并提高能量轉化效率是保持經濟與社會可持續發展時需要解決的重要問題。等離子體輔助燃燒是利用等離子體的動力學增強效應、溫升增強效應和輸運增強效應，提高燃燒效率和點火能力的新興科學技術，在燃料重整、柔和燃燒和冷火焰技術等方向具有廣闊的實踐應用前景和重要的科學研究意義。

輔助燃燒的放電等離子體可通過介質阻擋放電(Dielectric BarrierDischarge,DBD)、納秒脈沖放電、射頻放電和微波放電等方式產生。納秒脈沖介質阻擋放電(納秒脈沖DBD)兼具納秒脈沖放電和DBD的優良特性，是產生高化學活性和大面積均勻的非熱平衡等離子體的理想途徑?，F有的利用放電等離子體進行輔助燃燒的技術方案中，如公開號為CN109264671A的中國專利公開了一種等離子體噴涂薄膜協同DBD催化甲烷干重整裝置及方法，其使用電極桿、DBD石英管、銅網和聚四氟乙烯固件構成等離子發生器，這種技術方案是傳統的等離子體發生裝置，其使用平板式片狀構件進行等離子體的催化，但是發明人認為，其形成時間等離子體的時間可以進一步縮短，其熱負荷以及維持穩定放電等離子體的外施電壓明顯也可以進一步降低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在問題，一方面，提供一種微孔雙電極等離子體輔助對撞擴散燃燒裝置，解決現有等離子體輔助燃燒裝置存在的點火速度慢、能量轉化率低、火焰不穩定以及電極熱負荷與外施電壓較高的問題；另一方面，提供一種微孔雙電極等離子體輔助對撞擴散燃燒方法。

本發明解決這一問題所提供的第一個技術方案是：

一種微孔雙電極等離子體輔助對撞擴散燃燒裝置，包括脈沖電源、雙電極結構和密閉容器，所述脈沖電源包括納秒脈沖電源轉化器，所述納秒脈沖電源轉換器能夠與交流電和數字延時發生器連接，所述脈沖電源電連接所述雙電極結構，所述密閉容器中貯藏的氣體能夠噴射至雙電極結構；

所述雙電極結構包括雙層金屬片與單層介質，單層介質設于雙層金屬片中間，金屬片和單層介質均設有微孔，微孔均布于金屬片和單層介質。

進一步的，所述雙層金屬片和單層介質均呈圓形，所述微孔在所述雙層金屬片和單層介質中圓周陣列，所述雙電極結構構成DBD。

進一步的，所述納秒脈沖電源的正極性端和負極性端分別連接一側的金屬片。當納秒脈沖DBD采用所述雙電極結構時，放電等離子體的形成時間更短，微孔電極的熱負荷以及維持穩定放電等離子體的外施電壓明顯低于傳統的交流DBD和平板電極結構。此外，采用雙電極對撞擴散燃燒能在雙電極間隙形成穩定的等離子體輔助燃燒區域，具有較高的火焰穩定性和燃燒效率。

進一步的，所述金屬片為金屬鋁片，厚度為150μm；所述單層介質為云母片，云母片厚度為200μm，所述微孔孔徑為100μm。

進一步的，所述密閉容器包括多個氣罐。

進一步的，多個氣罐中至少包括用于存放氧氣的氧氣罐和用于存放氬氣的第一氬氣罐，氧氣和氬氣混合為第一混合氣體，噴入位于第一側的金屬片，在微孔內形成氧化混合氣體放電等離子體；