[发明专利]等离子体喷嘴

说明书

本发明提供了一种等离子体喷嘴，包括外层圆筒、中间圆筒、轴向悬浮板、至少一个电源和至少一个等离子体激励器，其中，轴向悬浮板，位于外层圆筒与中间圆筒中间；所述电源，用于为所述等离子体激励器提供激励电压；所述等离子体激励器，设置于所述轴向悬浮板上，用于在所述激励电压的作用下产生等离子体。通过本发明的轴向悬浮板，能够使得等离子体诱导的流动可以在轴向悬浮板边缘形成自由射流，这样就消除了壁面附面层对等离子体诱导流动动量的耗散，可以有效增强旋流强度，稳定燃烧。

技术领域

本发明涉及燃烧装置技术领域，尤其涉及一种等离子体喷嘴。

背景技术

燃气轮机由于单机体积小和输出功率大等特点，广泛应用于电力、航空、石油化工等行业。由于能源危机和环境恶化，急需发展高效清洁燃烧室，要求燃烧室具有点火可靠、燃烧稳定、效率高及低排放等特性。当前我国环境污染问题十分严重，发展燃气轮机清洁燃烧技术十分迫切。燃气轮机厂商已经开发了多种清洁燃烧技术，如贫预混燃烧技术、稀相预混预蒸发技术、贫油直喷技术以及催化燃烧技术等，这些技术虽然可以有效降低污染物的排放，但都面临燃烧不稳定的问题。如美国通用公司开发的一种用于液体燃料燃烧的径向分级燃烧技术，可以有效降低一氧化氮排放。但是，由于主火焰稳定在剪切层的低速边沿，剪切层低速区域附近会产生周期性的涡脱落，在稳定点附近易产生振荡，在非设计工况运行时易发生燃烧不稳定现象。

与燃气轮机燃烧器类似，其它各类工业燃烧器也面临着稳定燃烧与降低污染物排放的矛盾。因此，如何提高燃烧稳定性，降低NO_x生成，减小流动损失、防止发生回火成为本领域亟待研究的课题。

此外，在等离子体流动控制技术中，由于等离子体诱导流动作用在近壁面的附面层内，壁面摩擦耗散了大部分等离子体诱导流动的动量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种等离子体喷嘴，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种等离子体喷嘴，包括外层圆筒、中间圆筒、轴向悬浮板、至少一个电源和至少一个等离子体激励器，其中，

轴向悬浮板，位于外层圆筒与中间圆筒中间；

所述电源，用于为所述等离子体激励器提供激励电压；

所述等离子体激励器，设置于所述轴向悬浮板上，用于在所述激励电压的作用下产生等离子体。

在本发明的一些实施例中，所述等离子体激励器设置于轴向悬浮板的内侧面或者外侧面，包括一裸露电极、一掩埋电极和一绝缘介质，所述裸露电极和掩埋电极分别位于绝缘介质的内外两侧，裸露电极和掩埋电极交错分布；或者，

等离子体激励器设置于轴向悬浮板的内侧面和外侧面，其材料为绝缘材料，包括一裸露电极和两个掩埋电极，其中，裸露电极嵌入轴向悬浮板，轴向悬浮板的内侧面和外侧面各设置一个掩埋电极，裸露电极和掩埋电极交错分布。

在本发明的一些实施例中，所述绝缘介质的厚度为0.001mm～100mm。

在本发明的一些实施例中，所述电源包括一个接地端，与所述掩埋电极连接；以及一个高压端，与所述裸露电极连接。

在本发明的一些实施例中，所述裸露电极的宽度为0.01～100mm，掩埋电极的宽度为裸露电极宽度的1～100倍。

在本发明的一些实施例中，所述中间圆筒上设置有网孔板。

在本发明的一些实施例中，沿外层圆筒的不同轴向设置有至少一层轴向悬浮板，各层的轴向悬浮板沿圆周方向错开一定角度。

在本发明的一些实施例中，每一层设置至少一个轴向悬浮板，且每一层的各轴向悬浮板在半径方向的距离不等。