[发明专利]介质阻挡等离子放电下静止预混气燃烧极限扩展测试装置

说明书

本发明涉及一种介质阻挡等离子放电下静止预混气燃烧极限扩展测试装置，包括燃烧腔、空气气源、可燃气气源、真空泵，空气气源、可燃气气源、真空泵分别连接至主气路，主气路与燃烧腔相通，燃烧腔内设置有点火机构、介质阻挡等离子放电机构。本发明中，燃烧腔采用静止预混气封闭点火的方式，可以使可燃气和空气达到非常充分的混合程度，且利用所述气压计可以完成精确的气体成份配比。在所述燃烧腔内通过石英板间的可控介质阻挡等离子放电，能提供良好的助燃效果，对于扩展预混气燃烧极限有直接效果。本发明可用于各种压力、极端浓度配比下的预混气燃烧极限扩展性能测试，并为未来此类测试标准的建立提供参考。

技术领域

本发明涉及能源利用与燃烧技术领域，更具体地说，涉及一种介质阻挡等离子放电下静止预混气燃烧极限扩展测试装置。

背景技术

可燃气的燃烧极限是能源及燃烧领域中的重要课题，而通常情况下在恒定气体压力和温度条件下，燃烧极限包括浓度的下限和上限也为固定值，因此对于一些可燃气浓度超出燃烧极限范围(如浓度极低，低于下限)的预混气而言，在不施加其它外部作用的情况下，希望通过燃烧的形式将其热能进行充分利用则是难以实现的，事实上由于工业生产过程和自然环境中存在大量此类超低浓度可燃气，常见的例如工业排放尾气和海洋渗漏甲烷等，若任其自由排放，将造成难以估计的能源浪费。

而等离子体助燃及强化燃烧技术是目前国际上新兴的低浓度和低热值可燃气燃烧技术，有望显著提升该类可燃气的燃烧效率和利用率，例如穆海宝等人在2014年的《高压电技术》第40卷10期2980-2985页“CH₄/O₂/He混合气体作大气介质阻挡放电处理后其燃烧特性的改变”一文中提到一种装置，主要研究等离子介质阻挡放电对甲烷、空气及氦气混合气的助燃作用，该装置采用射流燃烧，混合气体在一定流速下经过等离子活化后，继续向上流动并在燃烧器的喷口处点燃，该装置的局限性首先在于混合程度上无法达到完全充分混合，且点火时间与活化时间相对滞后，助燃效能有所减弱。

因此，对于低浓度可燃预混气的燃烧极限扩展而言，需要采用更加有效的燃烧装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用以研究复杂条件包括极端压力、浓度等的可燃预混气燃烧极限的可扩展性能的介质阻挡等离子放电下静止预混气燃烧极限扩展测试装置。

本发明的技术方案如下：

一种介质阻挡等离子放电下静止预混气燃烧极限扩展测试装置，包括燃烧腔、空气气源、可燃气气源、真空泵，空气气源、可燃气气源、真空泵分别连接至主气路，主气路与燃烧腔相通，燃烧腔内设置有点火机构、介质阻挡等离子放电机构。

作为优选，空气气源、可燃气气源、真空泵分别通过空气气路、可燃气气路、气泵气路与主气路连接。

作为优选，空气气路、可燃气气路、气泵气路上分别设置空气阀门、可燃气阀门、真空阀门，主气路在空气阀门、可燃气阀门、真空阀门与燃烧腔之间设置燃烧腔阀门。

作为优选，主气路上还设置有排气口，在排气口之间的主气路上设置有排气阀门。

作为优选，主气路上还设置有气压计。

作为优选，介质阻挡等离子放电机构包括两块相同的石英板、放电极正极、放电极负极、高压接线、地线接线、等离子电压源，石英板竖直固定于燃烧腔内，放电极正极、放电极负极分别贴于石英板上，分别与高压接线、地线接线连接，高压接线、地线接线连接在燃烧腔外与等离子电压源的两极相连；

点火机构包括点火器正极、点火器负极、点火器高压源，点火器正极、点火器负极竖直设置在燃烧腔内，并在燃烧腔外与点火器高压源的两极相连；

点火器正极、点火器负极分别设置于两块石英板的两侧，与石英板的中心相对，点火器正极、点火器负极的顶端高于石英板。