等离子体喷嘴制造技术

本发明专利技术提供了一种等离子体喷嘴，包括：外层圆筒、至少一个等离子体激励器和至少一个电源，其中，所述电源，用于为等离子体激励器提供激励电压；等离子体激励器包括：高压电极和接地电极，高压电极和接地电极呈螺旋形设置于外层圆筒的侧面，用于在所述激励电压的作用下产生等离子体。本发明专利技术的等离子体激励器的电极设计为螺旋形电极，这样不仅可以在单位长度的喷嘴上产生更多等离子体，还有助于减小喷嘴尺寸。此外，等离子体激励器还可以产生活性基团、释放热量，这些均助于稳定燃烧。

Plasma nozzle

The invention provides a plasma nozzle, including: the outer cylinder, at least one of the plasma actuators and at least one power supply, wherein, the power supply, for providing the excitation voltage of plasma actuators; the plasma actuator includes a high-voltage electrode and the grounding electrode, the high-voltage electrode and the ground electrode is arranged on the outer side of the spiral cylinder the excitation voltage for plasma generation in the role of. The electrode of the plasma actuator of the invention is designed as a spiral electrode, so that not only more plasma can be produced on the nozzle of the unit length, but also the nozzle size can be reduced. In addition, plasma actuators can also produce active groups and release heat, which contribute to stable combustion.

【技术实现步骤摘要】
等离子体喷嘴
本专利技术涉及燃烧装置
，尤其涉及一种等离子体喷嘴。
技术介绍
燃气轮机由于单机体积小和输出功率大等特点，广泛应用于电力、航空、石油化工等行业。由于能源危机和环境恶化，急需发展高效清洁燃烧室，要求燃烧室具有点火可靠、燃烧稳定、效率高及低排放等特性。当前我国环境污染问题十分严重，发展燃气轮机清洁燃烧技术十分迫切。燃气轮机厂商已经开发了多种清洁燃烧技术，如贫预混燃烧技术、稀相预混预蒸发技术、贫油直喷技术以及催化燃烧技术等，这些技术虽然可以有效降低污染物的排放，但都面临燃烧不稳定的问题。如美国通用公司开发的一种用于液体燃料燃烧的径向分级燃烧技术，可以有效降低一氧化氮排放。但是，由于主火焰稳定在剪切层的低速边沿，剪切层低速区域附近会产生周期性的涡脱落，在稳定点附近易产生振荡，在非设计工况运行时易发生燃烧不稳定现象。与燃气轮机燃烧器类似，其它各类工业燃烧器也面临着稳定燃烧与降低污染物排放的矛盾。因此，如何提高燃烧稳定性，降低NOx生成，减小流动损失、防止发生回火成为本领域亟待研究的课题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种等离子体喷嘴，以解决上述的至少一项技术问题。(二)技术方案本专利技术提供了一种等离子体喷嘴，包括：外层圆筒、至少一个等离子体激励器和至少一个电源，其中，所述电源，用于为等离子体激励器提供激励电压；等离子体激励器包括：高压电极和接地电极，高压电极和接地电极呈螺旋形设置于外层圆筒的侧面，用于在所述激励电压的作用下产生等离子体。在本专利技术的一些实施例中，所述高压电极和接地电极为一体电极，呈螺旋形缠绕于所述外层圆筒的一侧面，或者所述高压电极和接地电极为多个电极，呈螺旋形放置于外层圆筒的一侧面。在本专利技术的一些实施例中，所述电源包括一个接地端，与所述接地电极连接；以及一个高压端，与所述高压电极连接。在本专利技术的一些实施例中，所述高压电极设置在外层圆筒的内侧面，所述接地电极设置在外层圆筒的外侧面。在本专利技术的一些实施例中，所述高压电极设置于接地电极的上游侧。在本专利技术的一些实施例中，相邻两个高压电极间的距离与相邻两个接地电极间的距离均大于接地电极的宽度。在本专利技术的一些实施例中，在所述外层圆筒的内部设置中间圆筒，所述中间圆筒上设置有网孔板。在本专利技术的一些实施例中，所述高压电极的宽度为0.01～100mm，接地电极的宽度为高压电极宽度的1～100倍。在本专利技术的一些实施例中，所述等离子体激励器的数目为1～1000个。在本专利技术的一些实施例中，所述接地电极上覆盖有绝缘层。(三)有益效果本专利技术相较于现有技术，具有以下优点：1、本专利技术的等离子体激励器的电极设计为螺旋形，不仅可以在单位长度的喷嘴上产生更多等离子体，还有助于减小喷嘴尺寸。2、本专利技术的等离子体诱导速度可以分解为水平方向速度分量和垂直方向速度分量，水平方向速度可以使燃烧反应物产生旋转运动、垂直方向速度可以增大或减小燃烧反应物的轴向速度。3、本专利技术的等离子体激励器还可以产生活性基团、释放热量，这些均助于稳定燃烧；改变激励电压还可以调整旋流强度，进而对燃烧进行灵活调控。附图说明图1为本专利技术第一实施例的等离子体喷嘴的三维图；图2为图1中的等离子体喷嘴略去外层圆筒的三维图；图3为本专利技术实施例的等离子体诱导流动的速度分解示意图；图4为本专利技术第二实施例的等离子体喷嘴沿轴向布置直电极的示意图；图5为图4略去喷嘴外壁示意图；图6为图7所示电极的一个周期示意图；图7为本专利技术第三实施例的等离子体喷嘴布置有中间圆筒的示意图。具体实施方式基于现有技术存在的各类工业燃烧器也面临着稳定燃烧与降低污染物排放的技术问题。为了提高燃烧稳定性，降低NOx生成，减小流动损失、防止发生回火，本专利技术提供了一种等离子体喷嘴，包括：外层圆筒、至少一个等离子体激励器和至少一个电源，各等离子体激励器的高压电极和接地电极呈螺旋形分别设置于外层圆筒的两个侧面，用于在电源提供的激励电压的作用下产生等离子体。螺旋形的等离子体激励器电极，可以在单位长度的喷嘴上产生更多等离子体，有助于减小喷嘴尺寸。此外，等离子体激励器还可以产生活性基团、释放热量，这些均助于稳定燃烧；改变电源提供的等离子体激励器的激励电压还可以调整旋流强度，进而对燃烧进行灵活调控。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供了一种等离子体喷嘴，包括：外层圆筒、至少一个等离子体激励器和至少一个电源，其中，所述电源，用于为等离子体激励器提供激励电压；等离子体激励器包括：高压电极和接地电极，高压电极和接地电极呈螺旋形设置于外层圆筒的侧面，用于在所述激励电压的作用下产生等离子体。图1为本专利技术第一实施例的等离子体喷嘴的三维图，如图1所示，每一等离子体激励器包括一高压电极和一接地电极。所述电源4包括一个接地端5，与等离子体激励器的接地电极2连接；以及一个高压端6，与等离子体激励器的高压电极3连接。其中，所述高压电极3设置在外层圆筒1的内侧面，所述接地电极2设置在外层圆筒1的外侧面，在其他实施例中，也可以将高压电极3设置于外层圆筒1的外侧面，将接地电极2设置在外层圆筒1的内侧面。其中，电源4的输出波形可以为连续的正弦波、方波、三角波、锯齿波，也可以为脉冲波。高压电极3与接地电极2可以均为长条形，覆盖在外层圆筒1上；高压电极3还可以为圆形。接地电极2的宽度为高压电极3宽度的1～100倍，优选接地电极2的宽度为高压电极3宽度的5倍。等离子体激励器数目为1～1000个，优选为7个；优选，这些激励器沿圆周方向均匀分布。可以将相邻高压电极3之间的距离和相邻接地电极之间的距离设置为大于接地电极2的宽度。可以在外层圆筒1的接地电极2上覆盖绝缘材料，避免接地电极2周围产生等离子体，消耗电能。根据实际需求，选择电源4的数目：为了使得结构简单，可以只用一个电源4；为了使得等离子体激励器的激励电压不同，进而改变产生的等离子体的强度，也可以采用多个电源4，将激励器分别连接到不同电源4上。图2为图1中的等离子体喷嘴略去外层圆筒的三维图，如图2所示，此为高压电极3/接地电极2为一体电极，呈螺旋形缠绕于所述外层圆筒1的一侧面的情况，其中，高压电极3为两组，接地电极为两组，分别在外层圆筒1(图中未示出)的侧面沿螺旋线方向呈螺旋形缠绕。下面，对本专利技术实施例的工作过程加以说明，图3为本专利技术实施例的等离子体诱导流动的速度分解示意图，如图3所示，等离子体激励器的电极接通激励电压后，会在高压电极3朝向接地电极2的一侧产生等离子体，等离子体可以诱导燃烧反应物运动，等离子体诱导速度7可以分解为水平方向速度分量8和垂直方向速度分量9，水平方向速度8可以使燃烧反应物产生旋转运动、垂直方向速度9可以增大或减小燃烧反应物的轴向速度。一组激励器中高压电极3可以位于接地电极2的喷嘴下游侧，也可位于接地电极2的喷嘴上游侧，优选高压电极3位于接地电极2的喷嘴上游侧，此时，等离子体诱导流动的垂直方向分量与主流方向10相同。此外，等离子体激励器还可以产生活性基团、释放热量，这些均助于稳定燃烧；改变等离子体激励电压还可以调整旋流强度，进而对燃烧进行灵活调控。为了达到简要说明的目的，上述任一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体喷嘴，包括：外层圆筒、至少一个等离子体激励器和至少一个电源，其中，所述电源，用于为等离子体激励器提供激励电压；等离子体激励器包括：高压电极和接地电极，高压电极和接地电极呈螺旋形设置于外层圆筒的侧面，用于在所述激励电压的作用下产生等离子体。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体喷嘴，包括：外层圆筒、至少一个等离子体激励器和至少一个电源，其中，所述电源，用于为等离子体激励器提供激励电压；等离子体激励器包括：高压电极和接地电极，高压电极和接地电极呈螺旋形设置于外层圆筒的侧面，用于在所述激励电压的作用下产生等离子体。2.根据权利要求1所述的等离子体喷嘴，其中，所述高压电极和接地电极为一体电极，呈螺旋形缠绕于所述外层圆筒的一侧面，或者所述高压电极和接地电极为多个电极，呈螺旋形放置于外层圆筒的一侧面。3.根据权利要求1所述的等离子体喷嘴，其中，所述电源包括一个接地端，与所述接地电极连接；以及一个高压端，与所述高压电极连接。4.根据权利要求1所述的等离子体喷嘴，其中，所述高压电极设置在外层圆筒的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钢，朱俊强，杜薇，徐纲，卢新根，尹娟，穆勇，刘存喜，刘富强，杨金虎，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11