[发明专利]一种等离子体助燃式多孔介质燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧系统技术领域，尤其涉及一种等离子体助燃式多孔介质燃烧系统。

背景技术

煤矿低浓度瓦斯、垃圾填埋气、高炉煤气等气体由于热值低、组分波动显著，使得常规的自由火焰燃烧技术难以充分高效利用。这些气体中常含有甲烷等可燃性组分，其直接排放不仅造成了能源浪费，而且促进了温室效应。为此，发展低热值气体的高效利用技术显得尤为重要。

多孔介质燃烧技术通过利用多孔骨架的回热特点，可充分预热新鲜气体，具有火焰稳定性好、燃烧效率高、贫燃极限宽、污染物排放低等优点，非常适合于低热值气体的燃烧利用。除此之外，近几年发展迅速的有助于优化燃烧特性的技术还有等离子体助燃技术。该技术通过装置放电可产生具有化学活性的等离子体，利用等离子体中的高能电子与反应物分子的非弹性碰撞，能增加反应物分子的内能，促进能量转移和形变，进而有利于分子键断裂、松弛或裂解为自由基，从而提高燃料的点火性能和改善燃烧特性。

目前，已有很多关于多孔介质燃烧技术和等离子体助燃技术的相关研究。然而，由于等离子体激发装置结构复杂、部件较多，难以和多孔介质燃烧装置相互统一，使得两种技术相结合的燃烧系统仍然很少。现有技术中，最直接的方式是在多孔介质结构中轴处设置激发等离子体的电极装置，但是上述方式使得电极处于高温燃烧环境中，对材料本身的耐高温性能要求较高，且会导致电极寿命缩短；此外，激发等离子体的电极装置设置在多孔介质结构中轴处，会显著影响气体流场和电极放电稳定性，进而影响燃烧利用效率，并带来安全隐患。

发明内容

本申请实施例通过提供一种等离子体助燃式多孔介质燃烧系统，解决了现有技术中等离子体助燃式多孔介质燃烧系统的燃烧效率较低、电极放电的稳定性和安全性较低的问题。

本申请实施例提供一种等离子体助燃式多孔介质燃烧系统，包括:

燃烧器和等离子体助燃系统；

所述燃烧器包括进气管、内筒、多孔介质、防回火装置；所述进气管与所述内筒连通，所述防回火装置位于所述内筒中的下部区域，所述多孔介质位于所述内筒中，且所述多孔介质位于所述防回火装置的上方；

所述等离子体助燃系统包括绝缘材料、电极、等离子体电源、控制装置；所述电极可拆卸地连接在所述绝缘材料的外层上；所述等离子体电源分别与所述电极及所述控制装置相连；

所述等离子体助燃系统的所述绝缘材料设置在所述燃烧器的所述进气管的外侧。

优选的，所述燃烧器还包括渐变型管；

所述进气管通过所述渐变型管与所述内筒连通。

优选的，所述绝缘材料包括左绝缘材料和右绝缘材料，所述左绝缘材料和所述右绝缘材料对称设置在所述进气管的外侧；所述电极包括左电极和右电极，所述左电极和所述右电极分别可拆卸地连接在所述左绝缘材料和所述右绝缘材料的外层上。

优选的，所述等离子体助燃系统还包括：

电流探针；

高压探针；

示波器；

所述电极分别与所述电流探针及所述高压探针相连，所述示波器分别与所述电流探针及所述高压探针相连；

所述控制装置的第一端口与所述等离子体电源相连，所述控制装置的第二端口与所述示波器相连。

优选的，所述多孔介质由小球堆积床、泡沫陶瓷、蜂窝陶瓷中的一种或几种组成。

优选的，所述防回火装置为防回火穿孔板或丝网。

优选的，所述内筒为圆柱体或方形体。

优选的，所述内筒为耐高温金属型内筒或陶瓷型内筒。

优选的，所述内筒的外层包覆有保温层。

优选的，所述保温层的厚度为3～15cm。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

在本申请实施例中，通过在进气管的外侧设置激发等离子体的电极装置，相比于在多孔介质结构中轴处设置激发等离子体的电极装置，能够有效地消除电极装置对气流场的影响，且避免了电极装置处于高温环境中，从而有效增加了电极放电的稳定性和安全性，进而提高了燃烧效率，且降低了对电极材料本身的耐高温性能的要求。此外，本申请提供的等离子体助燃式多孔介质燃烧系统，相比于在多孔介质结构中轴处设置电极装置的系统，具有设备简单、实际的可行性高、可操作性好的优点。本申请结合多孔介质的高效回热特性和等离子体的活化特性，能够显著降低低热值气体的点火能量，具有更好的火焰稳定性、更高的燃烧效率、更低的污染物排放。

附图说明