基于電弧放電等離子體的燃燒器噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及燃燒裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電弧放電等離子體的燃燒器噴嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生一些低熱值的氣體燃料。以高爐煤氣為例，它是煉鐵過(guò)程產(chǎn)生的伴生氣，可燃成分中H2較少，而惰性氣體C02、N2較多，熱值僅為2.5?3.5MJ/Nm3。燃?xì)廨啓C(jī)在燒高爐煤氣時(shí)遇到的問(wèn)題有:
[0003](I)熱值較低使得點(diǎn)火困難；
[0004]⑵H2含量較少使得燃燒穩(wěn)定性差，容易發(fā)生稀態(tài)熄火；
[0005](3)低負(fù)荷工況下容易發(fā)生CO燃燒不完全的現(xiàn)象，致使燃燒效率明顯下降。
[0006]當(dāng)前解決這些問(wèn)題的主要方法有:(I)使用焦?fàn)t煤氣摻混入高爐煤氣中以提高熱值，使燃燒容易組織；(2)在燃燒室中使用高爐煤氣和燃油兩種燃料，在缺少高爐煤氣(低負(fù)荷)時(shí)可隨時(shí)切換燃油，以確保燃燒穩(wěn)定；(3)使用輕質(zhì)柴油或焦?fàn)t煤氣點(diǎn)火并作為值班火焰以穩(wěn)定燃燒。焦?fàn)t煤氣、燃油及柴油等相對(duì)于高爐煤氣來(lái)說(shuō)都是高品位能源，為了有效利用高爐煤氣而大量耗費(fèi)這些高品位能源，無(wú)疑會(huì)增加系統(tǒng)運(yùn)行成本，使得經(jīng)濟(jì)效益大打折扣。因此，迫切需要找到一種更為簡(jiǎn)單有效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法來(lái)防止低熱值氣體燃料在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中的熄火問(wèn)題。
[0007]此外，在航空航天領(lǐng)域，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)在高空發(fā)生熄火時(shí)，要求能夠重新點(diǎn)火。可是由于高空中空氣稀薄，空氣中氧氣含量低，壓力和溫度低，同樣需要采用防止熄火的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009]鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單有效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的基于電弧放電等離子體的燃燒器噴嘴。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于電弧放電等離子體的燃燒器噴嘴。該燃燒器噴嘴包括:高壓交流電源；噴嘴本體，其下部呈管狀，其上部形成N個(gè)噴嘴孔，其與高壓交流電源的接地端電性連接；電弧放電組件，固定于噴嘴本體的中央，其頂部具有向下并朝向噴嘴孔設(shè)置M個(gè)金屬材質(zhì)的電極，該M個(gè)電極與高壓交流電源的高壓端電性連接；其中，該燃燒器噴嘴在工作狀態(tài)下，M個(gè)電極中的任一個(gè)與相應(yīng)噴嘴孔周圍的噴嘴本體部分之間產(chǎn)生電弧放電，以加熱由噴嘴孔噴出的可燃?xì)怏w，并將部分的可燃?xì)怏w分子電離為活性離子，以促進(jìn)可燃?xì)怏w的燃燒。
[0012](三)有益效果
[0013]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明基于電弧放電等離子體的燃燒器噴嘴具有以下有益效果:
[0014](I)利用高壓放電，對(duì)噴嘴周圍的氣體進(jìn)行加熱，同時(shí)產(chǎn)生多種有助于燃燒反應(yīng)進(jìn)行的活性粒子，該產(chǎn)生活性粒子的過(guò)程相比于其他類型的防熄火裝置性能更加穩(wěn)定，功耗較低，只消耗較少的電量就能防止燃燒器熄火，運(yùn)行成本極低；
[0015](2)裝置整體簡(jiǎn)單緊湊，體積小，只需改動(dòng)現(xiàn)有燃燒器的噴嘴部分，不需要配備其它點(diǎn)火裝置，推廣應(yīng)用的成本較低；
[0016](3)可以針對(duì)不同的工況調(diào)節(jié)不同的放電參數(shù)以滿足需求，操作簡(jiǎn)單，配置靈活。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例基于電弧放電等離子體燃燒器噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖1B為圖1A所示燃燒器噴嘴的半剖立體圖；
[0019]圖2A是圖1A所示燃燒器噴嘴上端部分的局部放大平面圖；
[0020]圖2B是圖1A所示燃燒器噴嘴上端部分的立體圖。
[0021]【本發(fā)明主要元件符號(hào)說(shuō)明】
[0022]10-高壓交流電源；
[0023]11-高壓端； 12-接地端；
[0024]20-噴嘴本體；
[0025]21-氣體通道；22、23-噴嘴孔；
[0026]24-氣體穩(wěn)定腔； 25-氣體入口 ；
[0027]30-電弧放電組件
[0028]31-支撐套；32-第二絕緣件；
[0029]33-金屬棒；34-電極底座；
[0030]35-第一絕緣件； 36、37_電極。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在附圖或說(shuō)明書(shū)描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號(hào)。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。實(shí)施例中提到的方向用語(yǔ)，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032]本發(fā)明中，在燃燒器噴嘴孔附近布置多個(gè)電極，電極接通高壓電后，將附近氣體電離產(chǎn)生等離子體，所產(chǎn)生的等離子體一方面可以加熱氣體，另一方面可以產(chǎn)生促進(jìn)燃燒反應(yīng)進(jìn)行的活性粒子，進(jìn)而達(dá)到燃燒器點(diǎn)火和防止燃燒過(guò)程中發(fā)生燃燒器熄火。
[0033]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提出了一種基于電弧放電等離子體的燃燒器噴嘴。圖1A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例基于電弧放電等離子體燃燒器噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1B為圖1A所示燃燒器噴嘴的半剖立體圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1A和圖1B，本實(shí)施例燃燒器噴嘴包括:高壓交流電源10 ;噴嘴本體20，由金屬材料制備，其下部呈管狀，其上部形成N個(gè)噴嘴孔(22、23)，其與高壓交流電源10的接地端電性連接；電弧放電組件30，固定于噴嘴本體20的中央，其頂部具有向下并朝向噴嘴孔設(shè)置M個(gè)電極(36、37)，該M個(gè)電極(36、37)與高壓交流電源10的高壓端電性連接；其中，燃燒器噴嘴在工作狀態(tài)下，電極(36、37)與噴嘴孔(22、23)周圍的噴嘴本體部分之間產(chǎn)生電弧放電，以加熱由噴嘴孔噴出的可燃?xì)怏w，并將部分的可燃?xì)怏w分子電離為活性離子，以促進(jìn)可燃?xì)怏w的燃燒。
[0034]本實(shí)施例中，由于在電極(36、37)和噴嘴孔(22、23)之間沒(méi)有絕緣介質(zhì)阻擋，因此產(chǎn)生的是電弧放電，放電產(chǎn)生的等離子體可以加熱氣體并生成多種活性粒子?；钚粤Ｗ釉谌紵磻?yīng)中起到了重要作用，這是因?yàn)槿剂涎趸幕瘜W(xué)反應(yīng)，特別是連鎖反應(yīng)通過(guò)生成的活化中心(鏈載體)進(jìn)行，這些活化中心通常是原子和基團(tuán)等活性粒子，且連鎖反應(yīng)的速度取決于燃燒區(qū)內(nèi)活性粒子的濃度。因此，如果在燃燒前或者燃燒過(guò)程中利用放電等離子體在未燃區(qū)產(chǎn)生一定數(shù)量的活性成分，可以起到點(diǎn)火和防止熄火的作用。
[0035]以下分別對(duì)本實(shí)施例基于電弧放電等離子體燃燒器噴嘴的各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]高壓交流電源10的電壓為現(xiàn)有技術(shù)中能夠激發(fā)等離子體的電壓，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明確知道該電壓的范圍。一般情況下，該電壓的范圍為500V-50kV。