[发明专利]采用单电极等离子体射流的燃油雾化喷嘴及控制方法

说明书

本发明公开了一种采用单电极等离子体射流的燃油雾化喷嘴及控制方法，包括喷射器，绝缘法兰，绝缘壳体，高压电极接线器，燃油管路，旋流器一，旋流器室一，旋流器三，旋流器室三，气体管路，等离子放电区，腔体，其中，喷射器包括：油滤定位器、油滤、旋流器二、旋流室二、喷口、锥形收缩管路，喷射器即可以实现液体燃料的引入以及燃料喷射，又充当高压电极，实现等离子单电极射流放电，通过利用非平衡等离子体气动效应改善燃油雾化的分布范围，利用非平衡等离子体化学效应改善油雾的反应活性，最终实现改善雾化、改善燃烧、降低有害燃烧产物排放水平及降低着火范围的目的。

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃油喷嘴技术领域，具体为一种采用单电极等离子体射流的燃油雾化喷嘴及控制方法。

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。日趋严格的节能环保要求已成为燃气轮机研究领域所面临的最大挑战。随着燃气轮机技术的不断推陈出新，在不同负荷、不同工况等条件下，要求燃烧室具有点火可靠、燃烧效率高、低污染排放等特性。因此，发展燃气轮机清洁燃烧技术十分迫切。

关于燃烧的研究表明，燃油喷嘴的雾化质量直接影响燃烧过程和污染物的生成。因此人们采用各种方法来提高雾化质量和对雾化流场的控制，如优化喷嘴结构、采用静电喷雾以及外加强电场、磁场对雾化流场进行调节控制。近年来，国内外研究人员将等离子体激励作用应用于燃气轮机燃油雾化流场。

等离子体激励技术由于具备扰动流场、提高反应活性等有益于燃油喷射、燃烧组织及降低排放的优势，具有在燃气轮机喷嘴上应用的巨大潜力。因此，设计开发基于等离子体激励技术的燃气轮机燃油喷嘴，将会极大地促进燃气轮机清洁燃烧技术的发展。

现有的燃气轮机等离子强化雾化喷嘴结构相对复杂，一般由喷嘴体、介质层、内电极、外电极、绝缘层组成。工作时，电源高压端与内电极相连，液体燃料流经介质层与外电极之间，实现介质阻挡放电，液体燃料被电离，经由喷嘴完成雾化，但因介质阻挡放电的特性，放电间距较小，难以实现宽范围、大流量的液体燃料电离，电离效果相对较差，且因液体燃料被电离而产生正负活性粒子，随液体燃料流经金属喷嘴时，部分会与金属壁碰撞而失去活性，强化效果变差。

因此，为解决上述为采用介质阻挡放电技术的等离子强化喷嘴流量范围窄，强化雾化效果差、喷射压力高、可靠性低等问题，本发明提供了一种采用单电极等离子体射流技术的燃油雾化喷嘴及其控制方法，即可以实现改善液体雾化的功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用单电极等离子体射流的燃油雾化喷嘴，其能够解决上述现有技术中的问题。

为此，本发明采用了如下技术方案：包括喷射器，绝缘法兰，绝缘壳体，高压电极接线器，燃油管路，旋流器一，旋流室一，旋流器三，旋流室三，气体管路，等离子放电区，腔体，其中，所述喷射器包括：油滤定位器、油滤、旋流器二、旋流室二、喷孔、锥形收缩管路，组成喷射器的各个部均件由金属材料制成，喷射器即可以实现液体燃料的引入以及燃料喷射，又充当高压电极，实现等离子单电极射流放电；

所述油滤定位器位于燃油管路底部，由螺纹与燃油管路内壁连接，可以实现小幅度的上下调整；

所述油滤上部连接油滤固定器，油滤下部与旋流器二连接，油滤用于燃油过滤；

所述旋流器二安装在油滤底部；所述旋流室二形成于旋流器二与锥形收缩管路之间，旋流器二将来自旋流室二的来流燃料转换为旋流燃料；

所述喷孔位于旋流室二底部，喷孔用于实现液体燃料喷射；

所述锥形收缩管路尖端放电产生的等离子体与喷射而出的液体燃料在等离子体放电区域初步接触混合，锥形收缩管路用于实现单电极放电；

所述高压电极接线器安装于燃油管路外壁，一端连接燃油管路，另一端连接等离子体电源正极；