[发明专利]一种定容低浓度可燃气的介质阻挡等离子助燃测试装置

说明书

本发明涉及一种定容低浓度可燃气的介质阻挡等离子助燃测试装置，包括空气气源、可燃气气源、真空泵、预混气配气腔、配气腔气压表、气路和阀门等，还包括由反应腔筒体、法兰、观察窗、等离子介质阻挡放电电极、高压电极线、反应腔气压表、火焰探测器、压力波传感器等组成的燃烧反应腔。所述预混气配气腔与气源、真空泵、配气腔气压表等协同控制可完成低浓度预混可燃气的精确制备；将该配气腔中充分混合后的可燃气导入所述燃烧反应腔中进而开展实验，可大幅缩短实验周期，实现一次制备多次实验；通过对所述等离子介质阻挡放电电极、高压电极线、高压电源等的综合控制，实现所述反应腔内的可控等离子介质阻挡放电，并引燃低浓度可燃气。

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，涉及一种定容低浓度可燃气的介质阻挡等离子助燃测试装置。

背景技术

低浓度可燃气指的是浓度处于燃烧浓度下限附近，且不易自持燃烧的可燃气。低浓度可燃气可持续燃烧是能源利用领域的重要课题，在一定的外界环境温度和压力条件下，可燃气存在特定的燃烧浓度下限，当浓度在此下限之下时，可燃气便无法维持自持燃烧，这一现象使得很多低浓度、低热值的可燃气无法得以利用，例如，每年全球范围内大量的煤矿乏风(即低浓度风排瓦斯)、海底低浓度甲烷溢出等，不仅造成巨大的能源浪费，同时也将进一步加重温室效应并造成环境破坏。在低浓度可燃气助燃技术方面，超焓燃烧是一类重要技术并已应用于工业生产中，其核心原理是将低浓度可燃气预热至较高初始温度(提高热焓值)再进行燃烧，可在一定程度拓宽其燃烧浓度下限，如Weinberg早在1971年的《自然》(Nature)期刊233卷239至241页“燃烧温度：展望”(Combustion Temperature:thefuture)一文中就已经指出，对于1％体积浓度的甲烷及空气预混可燃气而言，理论上将该低浓度可燃气预热至1000摄氏度，就可以实现自持燃烧。但其缺点是极端的大范围高温作业将增加系统的危险性，同时工业规模级的预热本身也会造成大量能源消耗，从而导致能源回收或利用率降低。就目前形式而言，在常温、常压环境下如何有效利用低浓度可燃气，发展低浓度可燃气的稳定持续燃烧技术，已经直接关乎我国乃至世界各国的国计民生。因此，对于低浓度可燃气的燃烧下限拓展需要研发更加有效的燃烧装置及助燃技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种固定容积的低浓度可燃气在介质阻挡等离子放电条件下的助燃测试装置，用以研究等离子激化作用对可燃预混气燃烧极限拓展、燃烧波传播及火焰面结构特征的影响。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种定容低浓度可燃气的介质阻挡等离子助燃测试装置，包括空气气源、可燃气气源、真空泵和燃烧反应腔，所述空气气源、可燃气气源、真空泵和燃烧反应腔分别通过空气气路、可燃气气路、真空泵气路和反应腔气路连接至主气路；还包括：用于制备预混气的预混气配气腔，所述预混气配气腔通过配气腔气路与所述主气路相连接；所述预混气配气腔通过一条配气腔输出气路连接至所述燃烧反应腔；所述预混气配气腔的腔体上设置有用于监测内部气压的配气腔气压表；所述燃烧反应腔的腔体上设置有用于监测内部气压的反应腔气压表；

所述燃烧反应腔内部相向安装有第一等离子介质阻挡放电电极和第二等离子介质阻挡放电电极；所述第一等离子介质阻挡放电电极嵌于第一等离子电极绝缘背板上，通过第一绝缘接线套与第一高压电极线相接，所述第一高压电极线与外部高压电源的一极相连；所述第二等离子介质阻挡放电电极嵌于第二等离子电极绝缘背板上，通过第二绝缘接线套与第二高压电极线相接，所述第二高压电极线与所述外部高压电源的另一极相连；调节所述高压电源，所述燃烧反应腔内的第一等离子介质阻挡放电电极与第二等离子介质阻挡放电电极之间形成介质阻挡等离子放电以使所述燃烧反应腔内的预混气点燃。

优选的，所述第一等离子电极绝缘背板和第一等离子电极绝缘背板均通过若干垂直固定片固定在所述燃烧反应腔内顶部和底部的放电电极底座上，且所述垂直固定片通过锁固螺钉固定。