УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ГОРЕНИЯ БЕДНЫХ СМЕСЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к энергетическим установкам, в частности, к газовым турбинам, и может быть использовано для реализации поджига и поде ржания горения обедненных топливом пропан - воздушных смесей с эквивалентным газовым отношением вплоть до α=6.
Известно устройство, позволяющее реализовывать горение бедной смеси с помощью двух последовательных импульсов СВЧ излучения, причем первый импульс служит для поджига смеси, а второй - для вклада дополнительной энергии в разряд (Патент №WO 1999/037911, GE, 29.07.1999).
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является устройство, позволяющее реализовывать поджиг обедненной смеси, содержащее высокочастотный генератор и повышающий трансформатор, вторичный контур которого образует катушка индуктивности с малыми потерями, последовательно с которой включена емкость. Устройство связано с системой электродов, причем высокое напряжение на электродах позволяет пробивать промежуток большой длины. Выходной сигнал представляет собой последовательность импульсов высокочастотного напряжения с частотой, подобранной так, чтобы обеспечить стабильное горение смеси. Недостатком системы является необходимость подвода всей энергии разряда в едином импульсе, что налагает ограничения на амплитуду пробивающего напряжения (Патент №  WO 1273053, US, 21./08.1990, прототип).
Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу поддержания горения смеси в газотурбинных установках при обеднении смеси топливом более чем в 6 раз по сравнению со стехиометрией.
Поставленная техническая задача решается тем, что устройство для поддержания горения обедненных смесей содержит высоковольтный высокочастотный генератор напряжения, повышающий трансформатор и
связанную с его выходом систему электродов, а также источник постоянного тока, связанный через согласующий блок с высоковольтным высокочастотным генератором напряжения и системой электродов, причем повышающий трансформатор выполнен резонансным.
Такое выполнение устройства позволяет решить задачу поджига обедненной смеси за счет того, что при подаче высоковольтного импульса высокочастотного напряжения на электрод происходит электрический пробой межэлектродного промежутка. Затем горение разряда поддерживается постоянным током. При этом в момент пробоя существенно возрастает температура электронов, что ведет к наработке активных частиц таких как атомы О, Н и возбужденные молекулы кислорода. Следующий за ним разряд емкостей в источнике постоянного тока через разрядный промежуток обеспечивает вклад тепловой энергии в плазму, необходимый для воспламенения смеси, причем наработка активных частиц в первой фазе разряда способствует уменьшению минимальной энергии искры, необходимой для воспламенения.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется схемой, показанной на фиг.1.
Установка для поддержания горения бедной смеси содержит комбинированный источник питания, состоящий из источника постоянного тока 1 и управляемого генератором импульсов 2 источника высоковольтных импульсов ВЧ напряжения 3, выходы которого подключены к резонансному трансформатору, содержащему колебательный контур из переменной емкости 4 и индуктивности 5, который соединен с источником постоянного и системой электродов через согласующий блок, содержащий емкость 7 и индуктивность 8, общий выход которого подсоединен к электродам 9, 10, которые установлены в корпусе камеры сгорания 11 на изоляционных вставках 12, 13.
Предлагаемая система работает следующим образом.
Генератор высоковольтных импульсов 3 по сигналу с генератора импульсов 2 формирует импульс ВЧ напряжения заданной длительности и амплитудой до 5 кВ который накачивает колебательный контур, образованный емкостью 4 и индуктивностью 5. Амплитуда импульса увеличивается с помощью трансформатора, образованного катушками 5, 6, и становится достаточно большой чтобы пробить промежуток между электродами 9, 10. Образовавшийся искровой канал замыкает выходную цепь источника постоянного тока 1, в результате чего в плазме протекает ток 0,1-100 А в течении 1-10 мc. В результате подобного комбинированного разряда происходит зажигание смеси вблизи электродов. Разряд повторяется с периодичностью, необходимой для обеспечения стабильного процесса горения в установке.
Предлагаемое устройство обладает тем преимуществом, что обеспечивает зажигание пропан - воздушной смеси со степенью обеднения вплоть до 0.2 при незначительной энергии, вложенной в разряд. Это существенным образом отличает установку от других подобных устройств, которые либо не обеспечивают поджига смеси подобного состава, либо затрачивают большую энергию на реализацию данного процесса.