[发明专利]具有等离子体激励器的喷嘴、喷嘴阵列和燃烧器

摘要

本发明提供了一种具有等离子体激励器的喷嘴，包括：外层圆筒、N层中间层圆筒、内层圆筒以及高压电源，外层圆筒内壁、中间层圆筒内壁和外壁均有一等离子体激励器；等离子体激励器诱导外层流道内燃料与空气的混合物旋转运动，内层流道的燃料与空气的混合物保持轴向运动而不产生旋转运动，外层流道流体旋转运动产生的离心力使流体在喷嘴出口扩张，降低喷嘴轴心处流体的轴向速度，提高了燃烧的稳定性；在喷嘴出口不产生涡破碎和强回流区，减少了燃烧反应物在高温区的驻留时间，降低了NOx生成，同时可以减小流动损失、防止发生回火；可以根据燃烧状态自动调整高压电源的输出电压，提高了喷嘴的工作状态调节的精度和速度。

主权项

1.一种具有等离子体激励器的喷嘴，其特征在于，包括：外层圆筒(10)、N层中间层圆筒、内层圆筒(11)以及高压电源(20)，其中，外层圆筒内壁、中间层圆筒内壁和外壁均覆盖有一绝缘材料层(14)，沿轴向延伸的M个裸露电极(13)和M个掩埋电极(16)交错设置在绝缘材料层(14)上，所述裸露电极(13)和掩埋电极(16)连接所述高压电源(20)，相邻两个裸露电极(13)和掩埋电极(16)组成一等离子体激励器；相邻两层圆筒之间通过支撑结构固定连接，内层圆筒内部形成内层流道(18)，相邻两层圆筒之间形成N+1个外层流道(17)，其中，0≤N≤100，1≤M≤1000；还包括：火焰稳定性监测装置(41)、温度传感器(42)和控制器(30)；其中，所述控制器的信号输出端(33)连接所述高压电源的控制输入端(23)，其第一信号输入端(31)连接所述火焰稳定性监测装置(41)，其第二信号输入端(32)连接所述温度传感器(42)；所述火焰稳定性监测装置(41)布置在喷嘴出口端，用于监测火焰的状态；所述温度传感器(42)布置在喷嘴的两个等离子体激励器之间，用于测试等离子体附近的温度，防止等离子体激励器引燃燃料和空气的混合物；喷嘴点火前，所述高压电源的输出电压为零，燃料和空气的混合物进入喷嘴并点火，喷嘴进入工作状态，所述控制器发出指令增大高压电源的输出电压，当输出电压达到预定值后，所述控制器发出指令停止继续增大输出电压，保持输出电压设定值，同时通过火焰稳定性监测装置监测火焰稳定性，当发现火焰远离喷嘴出口时，控制器发出指令逐渐增大高压电源的输出电压，直至火焰稳定，停止增大输出电压，同时通过所述温度传感器监测等离子体的温度，当温度传感器的测量值超过设定的温度上限时，控制器发出指令，逐渐减小高压电源的输出电压，直至不再超温；当火焰稳定性监测装置监测到发生回火时，控制器发出指令使高压电源的输出为零，直至退出回火状态，并增大输出电压至设定值；喷嘴停止工作后，控制器发出指令使高压电源的输出为零。