[发明专利]燃烧器

说明书

一种燃烧器，包括：上端板、下端板、至少一个高压电源、n个悬浮板，及分别固定于n个悬浮板的n个等离子体激励器，其中：上端板的中心位置具有一凸出的出口，用于使在上端板和下端板之间流动的流体流出；n个悬浮板沿径向分布于上端板和下端板之间的空间；n个等离子体激励器连接至至少一个高压电源以产生等离子体；所述n为大于等于1的整数。本发明在等离子体激励器接通高压电产生等离子体时，等离子体诱导流动在悬浮板尾缘形成自由射流，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，可以有效增强等离子体激励强度。

技术领域

本发明属于燃烧装置技术领域，更具体地涉及一种带有径向悬浮板的等离子体燃烧器。

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，急需发展高效清洁的燃烧室，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，发展燃气轮机的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的生成，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，如何减小壁面耗散作用，增强等离子体流动控制强度，是等离子体流动控制技术面临的主要挑战。

发明内容

基于以上问题，本发明的主要目的在于提出一种燃烧器，用于解决以上技术问题的至少之一。

为了实现上述目的，本发明提出一种燃烧器，包括：上端板、下端板、至少一个高压电源、n个悬浮板，及分别固定于n个悬浮板的n个等离子体激励器，其中：

上端板的中心位置具有一凸出的出口，用于使在上端板和下端板之间流动的流体流出；

n个悬浮板分布于上端板和下端板之间的空间；

n个等离子体激励器连接至至少一个高压电源以产生等离子体；

其中，n为大于等于1的整数。

在本发明的一些实施例中，上述n个等离子体激励器的每一个均包括接地电极和至少一个高压电极；该至少一个高压电极沿径向方向固定于悬浮板上表面和/或下表面的第一端，悬浮板在远离第一端的第二端的侧面有一凹槽，接地电极沿径向方向固定于该凹槽内。

在本发明的一些实施例中，上述高压电极的宽度为0.01～100mm，接地电极的宽度为高压电极宽度的1～100倍；优选地，高压电极的宽度为1mm；接地电极的宽度为高压电极宽度的15倍。

在本发明的一些实施例中，上述悬浮板、高压电极与接地电极的截面包括圆形、椭圆形、三角形、多边形、半圆形或半椭圆形。

在本发明的一些实施例中，上述悬浮板、高压电极和接地电极的宽度，在径向靠近轴线的方向逐渐减小。

在本发明的一些实施例中，上述n个悬浮板在上端板和下端板之间的空间内均匀分布。

在本发明的一些实施例中，上述高压电源的输出波形包括连续的正弦波、方波、三角波或者锯齿波；优选的，所述至少一个高压电源为输出不同波形的至少两个，n大于等于2，且n个等离子体激励器连接至至少两个输出不同波形的高压电源。