一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统，涉及等离子体助燃系统领域，旨在解决现有技术中燃烧不充分的问题，采用的技术方案是，包括微波等离子发生单元、预混腔、燃烧器和送风风机，预混腔有两个进口和一个出口，微波等离子体发生单元连接预混腔的一个进口，另一个进口为燃料进口，出口连接燃烧器，燃烧器还连接送风风机；以水蒸气为原料，利用直流放电和微波激励制备高密度氢氧等离子体增能化石能源燃烧，克服了热效率低和燃尽率低的缺点，显著提高燃烧效率，增加热量利用率，减少了碳氢燃料的使用量，节约了燃烧成本，降低碳氢燃料燃烧CO、HC、NOx、黑烟的排放，达到节能减排的功效。达到节能减排的功效。达到节能减排的功效。

【技术实现步骤摘要】
一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统


[0001]本技术涉及等离子体助燃系统领域，具体为一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统。

技术介绍

[0002]目前碳氢类燃烧包括汽油、柴油、重油、煤油、液化气及天然气等，其燃烧过程是燃料与空气中的氧气发生化学反应的过程，在理想状态下燃料燃烧后其产物是二氧化碳和水。但由于各种原因，碳氢燃料在锅炉、工业炉等燃烧器中都得不到充分燃烧，这样燃烧后的产物除了二氧化碳和水以外还有一氧化碳和碳氢化合物等副产物。燃料的不完全燃烧不仅浪费能源，而且也产生了污染排放。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术中所存在的燃烧不充分问题，本技术公开了一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统，辅助燃烧，减少污染物的排放。
[0004]氢氧等离子的制备方法有多种，最常见的等离子体产生方法是气体放电法，主要的激励方式有：直流放电、交流放电、射频放电、激光和微波激励。其中微波等离子体能将微波能量转换为气体分子的内能，从而使气体激发、电离产生等离子体。与其他放电等离子体相比，微波等离子体具有很多优势：
[0005](1)微波等离子体由于无极高频放电，能避免电极污染；(2)微波等离子体具有更高的电子温度、电子密度以及更宽的发射光谱；(3)利用波导，可以将微波源与工艺操作区隔离，因此，本技术方案采用微波激励结合直流放电的方式制备高密度氢氧等离子体。
[0006]采用的技术方案是，包括微波等离子发生单元、预混腔、燃烧器和送风风机，所述预混腔有两个进口和一个出口，所述微波等离子体发生单元连接所述预混腔的一个进口，另一个进口为燃料进口，出口连接所述燃烧器，所述燃烧器还连接所述送风风机，将燃料与氢氧等离子体混合后送入燃烧器中，再由送风风机补入空气增加燃烧器中的氧气含量，使燃料得以充分燃烧。
[0007]作为本技术的一种优选技术方案，所述微波等离子发生单元包括真空放电管、环形线圈、磁轭、半环形永磁体、直流电极和微波源，所述真空放电管前半段内有放电腔，前半段外侧对向设置所述直流电极，后半段外壁有环形线圈，所述真空放电管内壁装有磁轭，所述磁轭位于真空放电管前半段和后半段的交界处，所述磁轭中心位置设有通孔，所述半环形永磁体围绕通孔对向垂直安装于磁轭的后向表面，所述真空放电管上方装有所述微波源；所述真空放电管前端有水蒸气入口，后端有等离子体出口，所述等离子体出口与所述预混腔相连。直流电极的正负极分布于真空放电管管体对侧，真空放电管管体为石英材质，不仅具有良好的化学稳定性，而且具有很高的介电强度和极低的导电率，即是在高温、高压和高频下，仍能保持很高的介电强度和电阻，在所应用的频带内几乎没有介电损耗，由此直流电极的正负极之间发生介质阻挡放电，在真空放电管内形成电弧放电。
[0008]作为本技术的一种优选技术方案，所述等离子体出口通过管道依次连接比例阀、单向阀后与所述预混腔相连，比例阀能够调整等离子体出口流量，单向阀能够防止预混腔内的混合物倒流，所述比例阀前端装有第二压力传感器，所述比例阀和所述单向阀之间通过三通连接放空管，所述放空管上装有放空阀，当管内压力过高时，可通过放空阀泄压。
[0009]作为本技术的一种优选技术方案，所述半环形永磁体有两个，且均为弧形板状结构，两个所述半环形永磁体装在所述磁轭的通孔两侧且内弧面相对。
[0010]作为本技术的一种优选技术方案，所述真空放电管上还通过管道连接有真空阀和真空泵，能够将真空放电管内抽真空。
[0011]作为本技术的一种优选技术方案，所述微波源通过波导管连接微波空腔谐振器，微波空腔谐振器中间设有贯穿圆孔用于插入真空放电管，利用空腔微波谐振器将微波能量耦合进真空放电管前半段并在后半段的环形线圈中产生感应电流，在真空放电管后半段内形成微波电场。
[0012]作为本技术的一种优选技术方案，还包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器前端通过管道连接了水泵和进水阀，后端通过管道连接所述真空放电管的水蒸气入口，连接所述水蒸气入口的管道上安装了温度传感器和第一压力传感器，设置蒸汽发生器可通入水源后制备水蒸气备用。
[0013]作为本技术的一种优选技术方案，所述预混腔上装有第三压力传感器，检测预混腔内的压力情况，顶面装有泄压管，所述泄压管上装有泄压阀，当预混腔内压力过高时可打开泄压阀泄压确保安全，所述预混腔出口连接阻火器后连接所述燃烧器，阻火器可防止燃烧器内的火焰进入预混腔形成安全隐患。
[0014]燃烧器包括锅炉燃烧器、窑炉燃烧器、窑炉烧嘴，车辆、船舶、柴油发电机、工程机械等的内燃机的任一种；蒸汽发生器包括蒸汽锅炉、闪蒸缸、加热管等制取蒸汽装置的任一种。
[0015]本技术的有益效果：本技术通过以水蒸气为原料采用微波激励制备氢氧等离子体与碳氢燃料预混后共同燃烧，利用零碳、高热值的氢氧等离子体增能高成本、高含碳的化石能源燃烧，克服了热效率低和燃尽率低的缺点，显著提高燃烧效率，改善燃烧工况，稳定燃烧过程，增加热量利用率，减少了碳氢燃料的使用量，节约了燃烧成本，降低碳氢燃料燃烧CO、HC、NOx、黑烟的排放，达到节能减排的功效。
[0016]进一步的，利用微波让极性水蒸气分子做受迫振动且发生共振，通过高频电磁波将水分子的连接键削弱，且微波加热的能量效率远高于传统加热方式，因此降低了制备氢氧等离子体所需水蒸气原料的温度、能量要求，减少了生产水蒸气的能耗；真空放电管的前半段可以称为放电段，后半段可以称为加速段，放电段的高能电子在加速段受到磁力线和微波电场的谐振作用，进一步提高电子能量和运动速率，与未解离的水蒸气分子、原子发生碰撞激发和电离，提高氢氧等离子体生成密度；本技术方案的真空放电腔不仅具有结构紧凑、反应连贯的特点，而且通过加速段的设置提高了水蒸气分子电离并解离为氢氧等离子体的电离率。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对
具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍；在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0018]图1为本技术结构示意图；
[0019]图2为本技术真空放电管后半段截面结构示意图；
[0020]图3为本技术微波空腔谐振器设置结构示意图。
[0021]图中：1、蒸汽发生器；2、真空放电管；201、水蒸气入口；202、等离子体出口；3、环形线圈；4、磁轭；401、通孔；5、半环形永磁体；6、放电腔；7、直流电极；8、微波源；801、波导管；802、微波空腔谐振器；803、贯穿圆孔；9、真空阀；10、真空泵；11、比例阀；12、单向阀；13、放空阀；14、预混腔；15、泄压阀；16、阻火器；17、燃烧器；18、送风风机；19、水泵；20、进水阀。
具体实施方式
[0022]实施例1
[0023]如图1至图3所示，本技术公开了一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统，采用的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统，其特征在于：包括微波等离子发生单元、预混腔(14)、燃烧器(17)和送风风机(18)，所述预混腔(14)有两个进口和一个出口，所述微波等离子体发生单元连接所述预混腔(14)的一个进口，另一个进口为燃料进口，出口连接所述燃烧器(17)，所述燃烧器(17)还连接所述送风风机(18)。2.根据权利要求1所述的一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统，其特征在于：所述微波等离子发生单元包括真空放电管(2)、环形线圈(3)、磁轭(4)、半环形永磁体(5)、直流电极(7)和微波源(8)，所述真空放电管(2)前半段内有放电腔(6)，前半段外侧对向设置所述直流电极(7)，后半段外壁有环形线圈(3)，所述真空放电管(2)内壁装有磁轭(4)，所述磁轭(4)位于所述真空放电管(2)前半段和后半段的交界处，所述磁轭(4)中心位置设有通孔(401)，所述半环形永磁体(5)围绕通孔对向垂直安装于磁轭(4)的后向面，所述真空放电管(2)上方装有所述微波源(8)；所述真空放电管(2)前端有水蒸气入口(201)，后端有等离子体出口(202)，所述等离子体出口(202)与所述预混腔(14)相连。3.根据权利要求2所述的一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统，其特征在于：所述直流电极(7)加装在所述真空放电管(2)外部对侧。4.根据权利要求2所述的一种制备高密度氢氧等离子体增强燃烧的助燃系统，其特征在于：所述等离子体出口(202)通过管道依次连接比例阀(11)、单向阀(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昉，王凯，刘发民，薄建民，
申请(专利权)人：杨昉，
类型：新型
国别省市：