一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器制造技术

一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器，属于燃烧技术领域，包括接地保护支撑外壳，接地保护支撑外壳内部设有开槽，接地保护支撑外壳内设置有环状钝体阳级和柱状阳极，所述环状钝体阳级与接地保护支撑外壳之间预留有与布朗气进气孔口相连通的布朗气运输通道，所述环状钝体阳级与柱状阳极之间预留有与燃料进口相连通的燃料运输通道，所述柱状阳极与柱状阳极电源接口相连，所述环状钝体阳级与环状钝体阳级电源接口相连。本发明专利技术能够实现点火前预混充分、反应物活化能大幅提升、稳燃及超焓燃烧效果好。及超焓燃烧效果好。及超焓燃烧效果好。

A Brownian cyclonic compound positive stage plasma porous medium burner

【技术实现步骤摘要】
一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器


[0001]本专利技术属于燃烧
，具体涉及一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器。

技术介绍

[0002]为应对全球气候的变化，环境保护变得越来越重要，氢能被认为是最有前途的能源之一，广义的氢能利用应包括氢气在内的，氢的同位素(氘、氚)，以及氢离子、负氢离子等自由基和等离子体的利用。因此，基于广义氢能的概念，现阶段仍有很多潜在氢能应用特性以及氢能应用场景尚未被完全挖掘出来。其中，布朗气作为一种富氢混合性气体，在燃烧过程能够起到气相催化助燃的作用，近年来在焊接、医疗和汽车降碳等领域开始普及，但在燃烧器应用领域鲜有报道。布朗气无色、无味、无毒，一般可由碱性溶液电解所得，H2、O2含量严格按照按2∶1精确配比(60.79％和30.39％)，以实现能够安全燃烧无爆炸特性。此外，布朗气含有大量的
‑
H、
‑
OH、
‑
O等活性自由基，可促进燃料中高碳氢链的裂解,使氧化反应速度加快,并且具有火焰变温和传播速度快，唯一产物为水，无任何有毒、有害物质产生等特点。
[0003]现有等离子体燃烧器主要应用于煤粉锅炉低负荷时稳定锅炉燃烧使用，尽管因无油、高效等优点在火电锅炉直接点火中得到广泛使用，但在长期应用中也暴露出一定的问题：设备寿命短，耗电量大，活化能要求高，电离化能量利用率低，电离气相介质单一，燃料适应性差。因此，有必要采用先进地气相介质和高效地稳燃气动结构，配合梯级复合非平衡等离子体助燃技术提升活化粒子浓度和活度，降低电离极限，增强预混效果，以实现燃烧器高效清洁燃烧。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器，能够实现点火前预混充分、反应物活化能大幅提升、稳燃及超焓燃烧效果好。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器，包括接地保护支撑外壳，接地保护支撑外壳内部设有开槽，所述开槽按照从前至后的顺序依次为环状钝体阳级放置开槽区、旋流混合区和火焰扩散区，在旋流混合区和火焰扩散区之间是接地支撑外壳放电收缩段，在环状钝体阳级放置开槽区、旋流混合区和接地支撑外壳放电收缩段三部分所形成的空间内由外向内依次设置有环状钝体阳级和柱状阳极，所述环状钝体阳级与接地保护支撑外壳之间预留有与布朗气进气孔口相连通的布朗气运输通道，所述环状钝体阳级与柱状阳极之间预留有与燃料进口相连通的燃料运输通道，所述布朗气运输通道与燃料运输通道末端相互连通，并延伸至旋流混合区和火焰扩散区，所述柱状阳极与柱状阳极电源接口相连，所述环状钝体阳级与环状钝体阳级电源接口相连，所述环状钝体阳级为圆筒状，内壁为直筒状结构，外侧壁为向外弯曲的弧状，所述柱状阳极包括依次连接的柱状阳极支撑杆、柱状阳极旋流体、柱状阳极放电段，所述柱状阳极支撑杆为直杆状，设置于环状钝体阳级内
部，柱状阳极旋流体由若干叶片组成，柱状阳极放电段贯穿柱状阳极旋流体与柱状阳极支撑杆相连，所述柱状阳极旋流体与旋流混合区相连通。
[0007]进一步地，所述环状钝体阳级外侧和接地保护支撑外壳内侧共同构成了一个环状拉瓦尔喷管流道，所述环状拉瓦尔喷管流道的扩流出口面积占柱状阳极旋流体投影面积的直径的50％至60％。
[0008]进一步地，所述环状钝体阳级前端设有环状钝体阳级定位盘，所述环状钝体阳级经环状钝体阳级定位盘与接地保护支撑外壳相连，所述环状钝体阳级定位盘上设有布朗气通流孔、级间燃料通流孔、定位盘柱状阳极开孔，所述布朗气通流孔位于环状钝体阳级外侧壁与接地保护支撑外壳之间，所述级间燃料通流孔位于环状钝体阳级内侧壁与柱状阳极支撑杆之间，所述柱状阳极支撑杆置于定位盘柱状阳极开孔内。
[0009]进一步地，所述柱状阳极旋流体具有双弧型叶片，绕圆心螺旋式发散分布，叶片数目为5～6片。
[0010]进一步地，所述接地保护支撑外壳包括一体成型的环状钝体阳级前缘保护段、介质阻挡放电段、燃烧器支撑座，环状钝体阳级前缘保护段、介质阻挡放电段为内外径相同的直筒状结构，环状钝体阳级前缘保护段的一侧设有布朗气进气孔口，所述燃烧器支撑座前端为内径与介质阻挡放电段内径相同的直筒状结构，后端为向火焰扩散区方向内径递减的圆台状结构，燃烧器支撑座后端与多孔介质密相部相连，所述多孔介质密相部外部套设有多孔钢套筒，所述多孔介质密相部内部为内径向接地支撑外壳放电收缩段递减的圆台状，所述多孔介质密相部内部设有装卸多孔介质疏相部；所述介质阻挡放电段外侧包裹有稳弧电感线圈。
[0011]进一步地，所述燃烧器支撑座设有外径大于介质阻挡放电段的翼缘，翼缘上设有燃烧器安装螺纹孔。
[0012]进一步地，所述多孔介质密相部和装卸多孔介质疏相部内的填充物为相同材质固体小球，固体小球材质为氧化铝、碳化硅、氧化钇基氧化锆耐高温的惰性材料，多孔介质密相部的孔隙率为0.65，小球直径1cm，装卸多孔介质疏相部孔隙率为0.85，大球直径为1.5～2cm。多孔介质密相部和装卸多孔介质疏相部以多孔刚玉罩分界，多孔刚玉罩开孔直径小于小球直径。
[0013]进一步地，所述柱状阳极前端部通过密封头与接地保护支撑外壳紧固在一起，所述密封头上设有料散流孔口，燃料散流孔口由外而内呈渐扩的喇叭口状，扩口水平夹角为30～45
°
，内设有与孔口壁面平行的环状分支流道。
[0014]进一步地，环状钝体阳级供应电源为0.5～1万伏；柱状阳极材质为不锈钢或紫铜，供应电源为1.5～2万伏。
[0015]进一步地，环状钝体阳级的内芯为环状钝体阳级芯体，环状钝体阳级芯体的内侧和外侧分别设有环状钝体阳级内绝缘层和环状钝体阳级外绝缘层，绝缘层材料为石英玻璃或陶瓷，厚度为2～4mm，环状钝体阳级芯体材料为不锈钢或紫铜，环状钝体阳级外绝缘层与介质阻挡放电段形成前端低电压放电区间。
[0016]本专利技术的优点与有益效果为：
[0017]本专利技术采用布朗气作为非平衡等离子体，大大降低了电离势垒，提升活化自由基浓度；采用复合阳极，一方面前端低电压放电区间采用低压供电方式电离和活化布朗气，另
一方面在后端高电压放电区间发生电弧放电，促进布朗气催化燃烧反应进行，实现复合阳极的梯级电离，减小燃烧器能耗；在布朗气流道、火焰扩散区均采用拉瓦尔喷管形式，加速布朗气通流速度和火焰扩散速度，并在后端高电压放电区间设置旋流体，增强非平衡等离子体和燃料的预混效果，燃烧更加充分；在火焰扩散区采用多孔介质疏/密相结构，不但加大燃烧区面积和辐射传热面积，提高了辐射传热效率，实现超焓燃烧，具备灵活启停和稳燃特性。本专利技术的布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器可用于煤粉/生物质锅炉，垃圾焚烧炉，及其低负荷时稳定锅炉燃烧使用。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器结构示意图；
[0019]图2为燃烧器密封头结构示意图；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器，其特征在于：包括接地保护支撑外壳(3)，接地保护支撑外壳(3)内部设有开槽，所述开槽按照从前至后的顺序依次为环状钝体阳级放置开槽区(3
‑
2)、旋流混合区(3
‑
4)和火焰扩散区(3
‑
9)，在旋流混合区(3
‑
4)和火焰扩散区(3
‑
9)之间是接地支撑外壳放电收缩段(3
‑
8)，在环状钝体阳级放置开槽区(3
‑
2)、旋流混合区(3
‑
4)和接地支撑外壳放电收缩段(3
‑
8)三部分所形成的空间内由外向内依次设置有环状钝体阳级(11)和柱状阳极(4)，所述环状钝体阳级(11)与接地保护支撑外壳(3)之间预留有与布朗气进气孔口(3
‑
5)相连通的布朗气运输通道，所述环状钝体阳级(11)与柱状阳极(4)之间预留有与燃料进口(8
‑
4)相连通的燃料运输通道，所述布朗气运输通道与燃料运输通道末端相互连通，并延伸至旋流混合区(3
‑
4)和火焰扩散区(3
‑
9)，所述柱状阳极(4)与柱状阳极电源接口(7)相连，所述环状钝体阳级(11)与环状钝体阳级电源接口(8
‑
5)相连，所述环状钝体阳级(11)为圆筒状，内壁为直筒状结构，外侧壁为向外弯曲的弧状，所述柱状阳极(4)包括依次连接的柱状阳极支撑杆(4
‑
1)、柱状阳极旋流体(4
‑
2)、柱状阳极放电段(4
‑
3)，所述柱状阳极支撑杆(4
‑
1)为直杆状，设置于环状钝体阳级(11)内部，柱状阳极旋流体(4
‑
2)由若干叶片组成，柱状阳极放电段(4
‑
3)贯穿柱状阳极旋流体(4
‑
2)与柱状阳极支撑杆(4
‑
1)相连，所述柱状阳极旋流体(4
‑
2)与旋流混合区(3
‑
4)相连通。2.根据权利要求1所述的一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器，其特征在于：所述环状钝体阳级(11)外侧和接地保护支撑外壳(3)内侧共同构成了一个环状拉瓦尔喷管流道，所述环状拉瓦尔喷管流道的扩流出口面积占柱状阳极旋流体(4
‑
2)投影面积的直径的50％至60％。3.根据权利要求1所述的一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔介质燃烧器，其特征在于：所述环状钝体阳级(11)前端设有环状钝体阳级定位盘(11
‑
3)，所述环状钝体阳级(11)经环状钝体阳级定位盘(11
‑
3)与接地保护支撑外壳(3)相连，所述环状钝体阳级定位盘(11
‑
3)上设有布朗气通流孔(11
‑
8)、级间燃料通流孔(11
‑
7)、定位盘柱状阳极开孔(11
‑
1)，所述布朗气通流孔(11
‑
8)位于环状钝体阳级(11)外侧壁与接地保护支撑外壳(3)之间，所述级间燃料通流孔(11
‑
7)位于环状钝体阳级(11)内侧壁与柱状阳极支撑杆(4
‑
1)之间，所述柱状阳极支撑杆(4
‑
1)置于定位盘柱状阳极开孔(11
‑
1)内。4.根据权利要求1所述的一种布朗气旋流复合阳级等离子体多孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨硕，傅玉栋，崔洁，许琳，刘展志，史建军，徐有宁，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：