固体燃料燃烧添加剂等离子化装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，包括反应容器、高压电源、载气进气装置、加料装置和反应容器出口，高压电源的正电极和负电极分别固定在反应容器内或内壁上，相互间隔一定的距离，载气进气装置包括设于反应容器外的气源及通入反应容器内的载气进气口，加料装置包括燃烧添加剂容器以及通入反应容器内的加料口，反应容器出口设置在反应容器的顶端。所述装置可以使固体燃料燃烧添加剂等离子化的装置，起到促进添加剂的使用效率、降低添加剂的使用量，提高燃料的燃烧效率和质量、节约燃料和降低气体污染物排放的作用。
【专利说明】固体燃料燃烧添加剂等离子化装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉一种等离子化装置，特别是一种用于固体燃料燃烧添加剂等离子化的装置。
【背景技术】
[0002]在固体燃料的燃烧系统中，可以通过加入燃烧添加剂来增加包括锅炉、发动机和透平在内的燃烧系统的燃烧效率、减少结垢、减少腐蚀、提高燃烧的质量并降低有害气体的排放。燃烧催化剂是固体燃料燃烧添加剂中最主要的类别。燃烧催化剂以有机金属化合物(organometallic compounds)为代表。比如，二环戍二烯合铁(ferrocene或bis (cyclopentadienyl) iron,俗称二茂铁)和甲基环戍二烯三羰基猛(methyleye1pentadienyI manganese tricarbonyl,简称 MMT)就是属于这一类别的非常有效的燃烧催化剂。而羧酸镁或者磺酸镁常常作为缓蚀剂应用到燃烧系统中，减少燃烧系统的腐蚀。
[0003]现有的添加方法，除了二茂铁可以采取升华的方法加入，其它所添加的添加剂要么是晶体形态的颗粒，要么是液滴状态的颗粒。这些颗粒在进入燃烧系统后首先必须被转化成自由态的分子才能发挥作用，这会延缓反应时间，同时造成局部的添加剂分布不均匀，增加添加剂的使用量。即使是采用升华的方法添加二茂铁，所添加的添加剂为自由态的分子形态，但由于真正起催化作用的是二茂铁分子分解后所产生的自由态金属离子以及随后产生的金属氧化物和其它自由基，从分子态转化成有活性的金属离子态和有效的金属氧化态和自由基仍然需要一定的时间，这也会造成某种程度的催化作用延缓，从而削弱二茂铁催化作用的发挥，因此需要一种固体燃料燃烧添加剂等离子化的装置，来满足工业的需求。
实用新型内容
[0004]本实用新型即是针对现有技术的不足，给出一种可以使固体燃料燃烧添加剂等离子化的装置，起到促进添加剂的使用效率、降低添加剂的使用量，提高燃料的燃烧效率和质量、节约燃料和降低气体污染物排放的作用。
[0005]具体来说，本实用新型提供一种固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，包括反应容器、高压电源、载气进气装置、加料装置和反应容器出口，高压电源的正电极和负电极分别固定在反应容器内或内壁上，相互间隔一定的距离，载气进气装置包括设于反应容器外的气源及通入反应容器内的载气进气口，加料装置包括燃烧添加剂容器以及通入反应容器内的加料口，反应容器出口设置在反应容器的顶端。
[0006]进一步的，所述的固高压电极为单对电极或两对以上的电极。
[0007]进一步的，所述的高压电源为直流电源或交流电源。
[0008]进一步的，所述正电极和负电极之间高压放电的形式包括等离子火炬放电、滑弧放电、电晕放电或介质阻挡放电。
[0009]进一步的，所述正电极和负电极之间形成3千伏到150千伏的电压，放电所形成的自由电子的能量在0.9-20eV范围之间，电子密度为106-1018cnT3。
[0010]进一步的，所述反应容器内设有可使由加料装置进入电极区或电极区外的等离子反应区的燃烧添加剂在上述区域均匀分布的均分装置。
[0011]进一步的，所述加料装置设在载气的通道上，使得添加剂能进入到载气通路中并随载气进入到反应器内得以等离子化。
[0012]进一步的，所述的载气包括空气、水蒸气、氧气、氬气、二氧化碳、烟道气或上述两种以上气体的混合物。
[0013]进一步的，所述反应容器具有底座。
[0014]所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其反应容器其材质可以为玻璃、陶瓷、钢材、塑料、或复合材料；其形状可以是圆柱形、球形、方形、长方形、平板形、或不规则的适于添加剂等离子化的形状。
[0015]所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其反应容器主要提供等离子反应场所，同时用于固定电极、载气进气装置和加料装置等；加料装置是利用一部分载气来携带添加剂进入电极区或电极区外的等离子反应区得以等离子化；高压电源的正极及负极(当使用直流电源时正极可以由接地极充当)，其设置应能保证进入反应容器的载气的全部或绝大部分通过电极之间的空间，即电极区；加料装置可以使得添加剂均匀地进入到反应器的电极区或电极区外的等离子反应区，并能与通过电极区的载气进行充分混合；其中电极区指两个电极之间的空间，电极区外的等离子反应区指，反应容器内，电极区外等离子体存续并与添加剂发生反应的空间；反应容器出口用于将等离子化的添加剂引出反应容器进入燃烧室。
[0016]本实用新型所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置和现有技术相比具有如下优点:
[0017]( I)固体燃料燃烧添加剂在本发明的等离子化装置内经等离子化后可以比较方便灵活准确地加入到进料(初级空气与燃料的混合物)或次级空气中进入燃烧器，也可以通过辅助燃料加入口或专门的喷口直接加入燃烧室与一次和二次火焰充分接触，无须对原有燃烧系统进行大的改造，所加的量可以准确地进行计量，并通过对载气量、电压及实际加量的控制对添加的添加剂的质和量进行调节以适应不同的燃烧工况，达到添加剂添加的优化；
[0018](2)无须或可以减少使用其它液体燃料或溶剂对其预先进行溶解或稀释，可以节约由此带来的成本；
[0019](3)进行燃烧添加剂的添加可以结合载气的选择对燃烧中产生的包括碳颗粒、SOx及NOx在内的有害物质进行更为有效的控制；
[0020](4)燃烧添加剂等离子化后可以在燃烧器的内壁形成十分均匀的金属氧化层膜，从而持续起到催化燃烧的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型固体燃料燃烧添加剂等离子化装置(电极之间高压放电的形式为滑弧放电型)的示意图；
[0022]图2为本实用新型固体燃料燃烧添加剂等离子化装置(电极之间高压放电的形式为电晕放电型)的示意图；[0023]其中，I为反应容器、10为底座、2为载气进气装置、3为加料装置、4为反应容器出口、5为高压电源、51为正电极、52为负电极。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置进行非限制性地描述，目的是公众更好地理解所述技术方案。
[0025]实施例一
[0026]图1所示，为本实用新型所述固体燃料燃烧添加剂等离子化装置(电极之间高压放电的形式为滑弧放电)的示意图；包括具有底座10的反应容器1、高压电源5、载气进气装置2、加料装置3和反应容器出口 4，高压电源5的正电极51和负电极52分别固定在反应容器I内或内壁上，相互间隔一定的距离，载气进气装置包括设于反应容器外的气源及通入反应容器内的载气进气口，加料装置3包括燃烧添加剂容器以及通入反应容器I内的加料口，反应容器出口 4设置在反应容器的顶端，在本实施例中，载气进气装置2和加料装置3均开口在正电极51和负电极52之间。
[0027]使用时，载气以一定速度切向进入反应容器，进气速度必须足够大(如10米/秒左右)，以便在反应容器内形成气体漩涡，处于漩涡状态下的气体进入电极区(正负极之间的区域)从而产生等离子体并出现滑弧，该等离子体和进入电极区及等离子区的燃烧添加剂进行接触和能量交换，使得燃烧添加剂快速汽化并部分等离子化，在载气的带动下，由等离子反应器出口离开反应容器，进入到燃烧系统中去。
[0028]其具体工作过程为:载气选用空气；在进气装置的作用下，载气以10米/秒的速度切向进入反应容器的由正电极与负电极组成的电极区；电源使用220伏的交流电，并经其内置变电装置产生50千伏的高压，加在两电极之间形成约40千伏的电压；燃烧催化添加剂选用二茂铁，由加料装置进入反应容器，添加剂量为25mg/kg标煤；燃烧催化添加剂在高电压作用下，成为等离子化助燃气。将等离子反应器出口 7与燃烧室的初级空气与煤粉的混合物的进料口配合，使由等离子反应器出口 7出来的等离子化助燃气与初级空气与煤粉的混合物进入燃烧室内燃烧。经使用本燃烧添加剂等离子化装置，燃烧添加剂的催化效率和液体喷洒燃烧添加剂的方式相比提高350%。
[0029]实施例二
[0030]图2为本实用新型所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置(电极之间高压放电的形式为电晕放电)的示意图；包括具有底座10的反应容器1、高压电源5、载气进气装置
2、加料装置3和反应容器出口 4，高压电源5的正电极51和负电极52分别固定在反应容器I内或内壁上，相互间隔一定的距离，载气进气装置包括设于反应容器外的气源及通入反应容器内的载气进气口，加料装置3包括燃烧添加剂容器以及通入反应容器I内的加料口，反应容器出口 4设置在反应容器的顶端，在本实施例中，载气进气装置2开在反应容器I的底部，而加料装置3则开口在反应容器I。
[0031]载气以一定速度从底部进入反应器，并穿过电晕放电电极区，并形成等离子体，该等离子体和进入等离子反应区的燃烧添加剂进行接触和能量交换，使得燃烧添加剂快速汽化并等离子化，在载气的带动下，由等离子反应器出口离开反应容器，进入到燃烧系统中去。[0032]其具体工作过程为:载气选用空气；在载气进气装置的作用下，载气以2米/秒的速度从底部进入反应容器，并通过电极区；电源使用220伏的交流电，经变电装置产生120千伏的高压，并加载在两电极正极及负极之间；燃烧添加剂选用二茂铁，添加剂量为25mg/kg标煤；使由等离子反应器出口出来的等离子化助燃气与初级空气与煤粉的混合物进入燃烧室内燃烧。经使用本燃烧添加剂等离子化装置，燃烧添加剂的催化效率和液体喷洒燃烧添加剂的方式相比提高400%。
【权利要求】
1.一种固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其特征在于:包括反应容器、高压电源、载气进气装置、加料装置和反应容器出口，高压电源的正电极和负电极分别固定在反应容器内或内壁上，相互间隔一定的距离，载气进气装置包括设于反应容器外的气源及通入反应容器内的载气进气口，加料装置包括燃烧添加剂容器以及通入反应容器内的加料口，反应容器出口设置在反应容器的顶端。
2.根据权利要求1所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其特征在于:所述的高压电源的正电极和负电极为单对电极或两对以上的电极。
3.根据权利要求2所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其特征在于:所述的高压电源为直流电源或交流电源。
4.根据权利要求2或3所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其特征在于:所述正电极和负电极之间高压放电的形式包括等离子火炬放电、滑弧放电、电晕放电或介质阻挡放电。
5.根据权利要求4所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其特征在于:所述正电极和负电极之间形成3千伏到150千伏的电压，放电所形成的自由电子的能量在0.9-20eV范围之间，电子密度为106-1018cnT3。
6.根据权利要求1所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其特征在于:所述反应容器内设有可使由加料装置进入电极区或电极区外的等离子反应区的燃烧添加剂在上述区域均匀分布的均分装置。
7.根据权利要求1所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其特征在于:所述加料装置设在载气的通道上。
8.根据权利要求1所述的固体燃料燃烧添加剂等离子化装置，其特征在于:所述反应容器具有底座。
【文档编号】C10L9/10GK203703957SQ201320649545
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】徐维礼, 朱核光 申请人:深圳市泓耀环保有限公司