一种等离子体活化氨气燃烧器制造技术

本实用新型专利技术公开一种等离子体活化氨气燃烧器，包括：等离子体炬电源系统、控制系统、供气系统、若干等离子体炬组件、燃烧腔体、等离子体炬与燃烧腔体的连接组件和等离子体炬喷口处混合气源的注入组件；等离子体炬组件与等离子体电源和控制系统连接，所述供气系统等离子体炬组件和等离子体炬喷口处混合气源的注入组件连接，所述等离子体炬组件与燃烧腔体通过等离子体炬与燃烧腔体的连接组件连接。本实用新型专利技术通过等离子体炬电离氨气，同时利用高温和高能粒子将氨气和空气混合气进一步活化，使得氨气的燃烧特性大幅提高，解决现有氨气直接燃烧困难的问题，实现氨替代煤粉或天然气用于煤电锅炉或重燃气轮机。电锅炉或重燃气轮机。电锅炉或重燃气轮机。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体活化氨气燃烧器


[0001]本技术涉及氨气辅助燃烧领域，具体涉及一种通过等离子体活化氨气使其燃烧特性优化的燃烧器。

技术介绍

[0002]氨气是氮氢化合物，其直接燃烧无二氧化碳排放，加之其在低温下很容易变为液态，便于储存，已成为一种理想的氢的载体。由于氨气通过催化或其他方式再制备成氢气，需要消耗掉一定的能量，而且仍然需要储氢的设备。因此直接将氨气作为燃料进行燃烧获得热值用于发电，对于燃煤锅炉的二氧化碳减排具有重要的意义。由于氨气燃烧时火焰传播慢，燃烧不稳定，因此在空气中不易点燃，限制其作为燃料在燃煤锅炉或燃气轮机中的使用。等离子体可以将氨气离化形成化学活性高的离子态、激发态和自由基的形式(如：H
‑
，H
+
，H，H2等)，进而提升它的燃烧特性，实现在空气环境中较为容易的燃烧。进而解决上面提到的问题。

技术实现思路

[0003]本技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种自稳定弧长型等离子体炬燃烧器，可以有效提高电弧放电的稳定性，增加等离子体射流的长度，提高等离子体源的能量利用率，充分活化氨气使其离化裂解成为离子态、激发态和自由基的形式(H，H2，H
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，H
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)，提高其燃烧特性，解决其燃烧困难和不稳定的问题。
[0004]本技术提供如下技术方案：一种等离子体活化氨气燃烧器，包括：等离子体炬电源系统(1)、控制系统(2)、供气系统(3)、若干等离子体炬组件(4)、燃烧腔体(5)、等离子体炬与燃烧腔体的连接组件(6)和等离子体炬喷口处混合气源的注入组件(7)；所述等离子体炬组件(4)与等离子体炬电源系统(1)和控制系统(2)连接，所述供气系统(3)与等离子体炬组件(4)和等离子体炬喷口处混合气源的注入组件(7)连接，所述等离子体炬组件(4)与燃烧腔体(5)通过等离子体炬与燃烧腔体的连接组件(6)连接。
[0005]在等离子体长射流炬的作用下，由所述供气系统(3)进入等离子体射流炬区的氨气会被电离分解成离子态、激发态和自由基的形式(H，H2，H
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，H
+
)，这些物质具有良好的燃烧特性，在空气和等离子体射流的作用下会迅速燃烧，从而解决氨气着火点高，燃烧不稳定的问题。
[0006]所述等离子体炬组件(4)包括阳极电极(9)，阴极电极(10)和绝缘部件(11)，所述阳极电极(9)与阴极电极(10)之间以绝缘部件(11)相连构成等离子体电弧放电腔体，所述阳极电极(9)位于阴极电极(10)中轴线上。阳极电极处于阴极电极中轴线上，是为了确保阳极电极与阴极电极之间的距离对称，当等离子体炬电源系统提供足够的点火电压，阳极电极与阴极电极之间实现稳定的弧放电。
[0007]所述供气系统(3)包含氨气供气系统(12)、压缩空气系统(13)、供气调节部件(14)和供气通路(15)；所述氨气供气系统(12)和压缩空气系统(13)产生的氨气和压缩空气经所
述供气调节部件(14)和供气通路(15)进入所述等离子体炬喷口处混合气源的注入组件(7)混合后在等离子体炬组件(4)喷嘴处喷出，通过等离子体炬组建外部引入足量的氨气和空气混合气体，在等离子体炬喷嘴附近注入等离子体炬射流，利用等离子体炬中的高能电子、离子、激发态粒子、自由基和高温，使得此处注入的氨气和空气混合气体发生活化，形成离子态、激发态和自由基的形式(H，H2，H
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，H
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)，提升氨气燃烧特性，实现大流量氨气燃烧。
[0008]所述绝缘部件(11)采用耐高温加工的陶瓷，所述绝缘部件(11)上有用于固定阳极电极(9)和阴极电极(10)固定装置和进气口，进气口为供气系统与等离子体电弧放电腔体的连接口。
[0009]所述的等离子体活化氨气燃烧器，还设有水冷保护系统(8)，所述水冷保护系统(8)与等离子体炬组件(4)和等离子体炬喷口处混合气源的注入组件(7)连接，产生稳定高效的等离子体长射流炬，为若干等离子体炬组件(4)、等离子体炬与燃烧腔体的连接组件(6)、等离子体炬喷口处混合气源的注入组件(7)，阳极电极(9)，阴极电极(10)，绝缘部件(11)提供冷却保护。
[0010]本技术与现有技术相比，本技术可以通过等离子体炬有效电离氨气，并通过等离子体炬高温和高能粒子将等离子体炬喷口处混合气源的注入组件的氨气和空气混合气进一步活化，使得氨气的燃烧特性大幅提高，有效解决现有氨气不适合直接燃烧的问题，有效解决氨气用于煤电锅炉或重燃气轮机替代煤粉或天然气燃值不足的问题。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为本技术一种等离子体活化氨气燃烧器结构示意图；
[0013]图2为本技术等离子体炬组件结构示意图。
[0014]附图1中，各标号所代表的部件列表如下：
[0015]1‑
等离子体炬电源系统，2
‑
控制系统，3
‑
供气系统，4
‑
若干等离子体炬组件，5
‑
燃烧腔体，6
‑
等离子体炬与燃烧腔体的连接组件，7
‑
等离子体炬喷口处混合气源的注入组件，8
‑
水冷保护系统，9
‑
阳极电极，10
‑
阴极电极，11
‑
绝缘部件，12
‑
氨气供气系统，13
‑
压缩空气系统，14
‑
供气调节部件，15
‑
供气通路。
具体实施方式
[0016]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0017]请参阅图1至图2来描述根据本技术的实施例提供的一种等离子体活化氨气燃烧器，包括等离子体炬电源系统1，控制系统2，供气系统3，若干等离子体炬组件4，燃烧腔体5，等离子体炬与燃烧腔体的连接组件6，等离子体炬喷口处混合气源的注入组件7，水冷
保护系统8，所述等离子体炬电源系统1与控制系统2电连接，所述若干等离子体炬组件4与等离子体炬电源系统1电连接，所述若干等离子体炬组件4与供气系统3连接，通过供气系统3提供空气或者氨气作为等离子体炬组件4的工作气体，所述若干等离子体炬组件4通过等离子体炬与燃烧腔体的连接组件6与燃烧腔体5连接，所述若干等离子体炬组件4可以通过弧放电形成稳定高效的等离子体长射流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子体活化氨气燃烧器，其特征在于，包括：等离子体炬电源系统(1)、控制系统(2)、供气系统(3)、若干等离子体炬组件(4)、燃烧腔体(5)、等离子体炬与燃烧腔体的连接组件(6)和等离子体炬喷口处混合气源的注入组件(7)；所述等离子体炬组件(4)与等离子体炬电源系统(1)和控制系统(2)连接，所述供气系统(3)与等离子体炬组件(4)和等离子体炬喷口处混合气源的注入组件(7)连接，所述等离子体炬组件(4)与燃烧腔体(5)通过等离子体炬与燃烧腔体的连接组件(6)连接。2.根据权利要求1所述的等离子体活化氨气燃烧器，其特征在于：所述等离子体炬组件(4)包括阳极电极(9)，阴极电极(10)和绝缘部件(11)，所述阳极电极(9)与阴极电极(10)之间以绝缘部件(11)相连构成等离子体电弧放电腔体，所述阳极电极(9)位于阴极电极(10)中轴线上。3.根据权利要求1所述的等离子体活化氨气燃烧器，其特征在于：所述供气系统(3)包含氨气供气系统(12)、压缩空气系统(13)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：程诚，兰彦，方世东，丁军，李海燕，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：新型
国别省市：