CN104428591B

CN104428591B - 带有电晕电极的燃烧系统

Info

Publication number: CN104428591B
Application number: CN201380032103.XA
Authority: CN
Inventors: 伊戈·A·克里克塔弗维奇; 克里斯多佛·A·威克洛夫; 哈罗德·H·本内特二世
Original assignee: Clearsign Combustion Corp
Current assignee: Meiyilan Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2017-12-12
Anticipated expiration: 2033-07-01
Also published as: CN104428591A; US20150338089A1; WO2014005143A1

Abstract

本发明公开了一种电晕电极，所述电晕电极可用于施加电场至燃烧反应以引起燃烧反应中的回应。所述电晕电极可包括具有小半径的离子喷射结构。

Description

带有电晕电极的燃烧系统

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2012年6月29日提交的、名称为“COMBUSTION SYSTEM WITH ASHARP ELECTRODE(带有尖锐电极的燃烧系统)”的美国临时专利申请No.61/666,757以及2012年8月28日提交的、名称为“COMBUSTION SYSTEM WITH A SERRATED ELECTRODE(带有锯齿形电极的燃烧系统)”的美国临时专利申请No.61/694,207的优先权。在不与本公开冲突的情况下，这两项专利申请全文以引用方式并入本文。

背景技术

燃烧系统可受益于施加一个或多个电场、电荷或电势至燃烧反应(combustionreaction)。

发明内容

迄今为止，关于将基于电极形状的电场施加到燃烧反应的益处还很少有或没有报告。发明人已确定用于对燃烧反应施加电场的电极的形状可影响电场的形状和强度，并影响燃烧反应。此外，发明人已确定电晕电极可喷射加入到燃烧反应中的电荷，而不必保持燃烧反应和电晕电极之间的物理接触。所需要的是提供与燃烧反应相互作用的期望电场的电极形状。

在研究和开发用于对燃烧反应施加电荷的电极过程中，发明人已确定，在一些燃烧系统中，一些电极的形状和材料会遭受热消融，而热消融可降低电极的效果或缩短其使用寿命。在尖锐的或薄型(例如电晕)电极用于达到非常高温度的喷焰器系统或其中电极与火焰或其它燃烧反应直接接触的系统中的情况下，更是如此。

根据各种实施例，提供了解决这些关心的问题并还具有其它益处的结构。

根据一个实施例，燃烧反应受益于使用一个或多个被配置为接近于电极表面生成高电场强度的电极。被构造成接近于其表面生成足够高的电场强度以喷射电荷的电极称为电晕电极。此类电极或者可称为尖锐电极、离子化电极、离子喷射电极和离子注入电极，或者在一些语境中，只是离子发生器。

根据一个实施例，提供一种用于燃烧装置的电极系统，该电极系统包括至少一个电晕电极，所述电晕电极被配置为安装在接近于燃烧反应。电源被可操作地联接到电晕电极和燃烧反应区域(例如火焰)。电源和电晕电极可被配置为对邻近燃烧反应的区域施加电场。电晕电极可被表征为邻近电晕电极产生具有最大值的电场，其至少是邻近燃烧反应的区域中平均电场大小的两倍。电晕电极产生的电场和/或电荷使离子注入燃烧反应，从而在燃烧反应中提供增大的燃料和氧化剂的混合。

根据另一个实施例，燃烧系统包括锯齿状或锯齿电晕电极。燃烧系统包括燃料喷焰器结构，燃料喷焰器结构被配置为支撑燃烧反应。燃烧系统包括锯齿状电晕电极，锯齿状电晕电极被配置为与燃烧反应形成电关联(electrical relationship)。锯齿状电极包括多个尖锐的突出部，多个尖锐的突出部被配置为至少间歇地喷射离子进入所述多个突出部和燃烧反应之间的介电间隙。所述多个突出部的每一个都被构造成响应于接收来自电联接件(electrical coupling)的离子喷射电压至少间歇地喷射离子进入介电间隙。

根据一个实施例，提供一种用于对燃烧反应施加电荷或电压的系统。该系统包括电源，电源被配置为输出1000伏或更高的电压。系统包括一个或多个电极，电极可操作地联接到电源并且被配置为喷射离子进入接近于燃烧反应的区域。该系统包括至少一个反电极(counter electrode)，反电极被配置为响应于一个或多个电极喷射的离子至少间歇地接收或者提供电流到燃烧反应。

根据其它的实施例，提供对燃烧反应施加电场的方法，所述方法包括将至少一个电晕电极支撑为接近于但不接触燃烧反应。电晕电极可被表征为包括一个或多个小半径顶端或边缘。对电晕电极施加电压以导致在电极的小半径顶端或边缘周边的高电场强度空间内喷射离子。响应于电场强度的施加和离子喷射，燃烧反应作出回应。

根据另一个实施例，提供一种系统，该系统包括位于邻近喷焰器组件的电晕电极，并且电晕电极被配置为与由喷焰器组件支撑的燃烧反应形成电关联。提供辐射屏蔽罩，其位于电极的至少一部分和燃烧反应之间，被配置为减弱或阻挡燃烧反应发出的热辐射，否则热辐射会冲击电极。

根据另一个实施例，提供了一种电晕电极，该电晕电极被配置为用于燃烧反应中。

附图说明

图1是根据一个实施例的燃烧系统示意图，燃烧系统包括被配置为对燃烧反应施加电场的电晕电极。

图2为根据一个实施例示出了在电晕电极和钝电极之间的示例性的电场强度和电压的示意图。

图3为根据一个实施例的燃烧系统示意图，燃烧系统包括电晕电极和钝电极。

图4为根据一个实施例的电晕电极组件的视图，电晕电极组件包括被构造成尖圆柱体的电晕电极。

图5为根据一个实施例的电晕电极组件的视图，电晕电极组件包括被构造成刀片的电晕电极。

图6为根据一个实施例的电晕电极组件的视图，电晕电极组件包括锯齿形电极。

图7为根据另一个实施例的电晕电极组件的视图，电晕电极组件包括锯齿形电极。

图8为根据一个实施例示出使用电晕电极对燃烧反应施加电场或电压的方法的流程图。

图9为根据一个实施例的电晕电极组件的视图，电晕电极组件包括被配置为保护电极不受热辐射的辐射屏蔽罩。

图10为根据另一个实施例的电晕电极组件的视图，电晕电极组件包括被配置为保护电极不受热辐射的辐射屏蔽罩。

图11为根据另一个实施例的电晕电极组件的视图，电晕电极组件包括自锐性电极。

具体实施方式

在以下详细描述中，参照构成本文一部分的附图。除非在上下文中另外指明，否则在附图中类似的标记通常表示类似的部件。在不脱离本发明的精神或范围的前提下，可采用其他实施例和/或可进行其他更改。

为简明起见，针对一个附图中示出的系统公开的要素，可能针对其它附图中的系统不进行详细公开和描述。然而，本领域的技术人员将认识到本文所公开的许多特征的可结合性。

当电压施加到电极时，电极周围形成电场。邻近电极的任何给定位置的电场的相对强度，与该位置的电场的曲率半径负相关。因此，一种电晕电极，即其顶端处的半径非常小的电极，相对于邻近该电极的其它部分的场强来说，将在其弯曲部分附近生成大的电场强度。

图1是根据一个实施例的燃烧系统101的示意图，燃烧系统101包括电晕电极102，其被配置为安装在紧邻燃烧反应104，如在燃烧空间103中被喷焰器112支持的火焰。燃烧空间103可由加热炉壁、锅炉壁、回转窑等进行定义。此类燃烧空间103一般与操作工程师或其他人能接触到的工作区域分隔开。电源106被可操作地联接到电晕电极102和喷焰器112。电源106和电晕电极102被配置成相互配合以施加电场到燃烧空间103内临近燃烧反应104的区域108，使电晕电极102附近的电场大小至少是邻近燃烧反应104的区域108的电场平均大小的两倍。

换句话讲，电晕电极102可被表征为一电离电极，因为电极的至少一部分的小物理半径导致电场中的高曲率，从而在接近尖锐表面处导致高电场强度E。高电场强度与在向电晕电极102施加高电压时离子111从电晕电极102插入到介电层或区域108中有关。插入的离子111可被称为电晕放电。

根据其它的实施例，燃烧系统101可包括多个电晕电极102，其被配置为安装在接近于燃烧反应104并且可操作地联接到电源106，或者多个电源106。

图2为示出了在电晕电极102和燃烧反应104之间的介电间隙或者区域108中的电场强度E的示例性变化和示例性电压V的曲线图。横坐标X上的位置指示电晕电极102和燃烧反应104之间的距离(从左到右增大)。图2示出的曲线响应于电晕电极102和燃烧反应104间施加的电势而出现。图2曲线图中实线标记的E示出了电晕电极102和燃烧反应104间的电场强度。电场强度最大值发生在紧邻电晕电极102处。虚曲线标记的V示出了在相同的施加电势下电晕电极102和燃烧反应104间的电压变化，V_最大是施加于电晕电极102电势，V_火焰是燃烧反应104的电势(或是对应于电荷密度的计算的电势)。

一般来讲，电晕电极102表征为具有小的半径结构(其可包括顶端或线)趋于在小的半径结构周边将施加的电压集中到相对小的空间。发明人采用的一些示例性电极形状包括针、刀片、锯齿和细丝(thin wire)。作为对比，钝电极(dull electrode)110被定义为具有大的有效表面，有很少或没有施加电压的集中，使得邻近它们的电场大小相对于以相同的电势通电时电晕电极102顶端或边缘的场强为低。为本公开之目的，邻近钝电极110的最高的电场大小比钝电极110和配合的一个或几个电晕电极102之间的平均电场大小的两倍要小。

通常，在已知的采用电晕放电的系统中，电晕电极102用来与携带不同电势的钝电极110(也称为反电极)合作，例如地电势或反向电势。反电极110是钝的以便吸引电晕电极102生成的离子111而自身不生成离子111。如图1所示，喷焰器112接地并且作为钝电极110起作用。

然而，根据其它的实施例，燃烧反应104本身可被认为充当钝电极110，因为它的流体性质通过假定将电荷浓度在燃烧反应104的一块较大区域分布的形状对周围电介质(例如空气)区域的电荷浓度作出响应，该流体响应起到基本上防止离子从燃烧反应104喷射到电介质的作用。

根据其它的实施例，反电极110(未示出)可提供为拉动发射的离子远离电晕电极102。电晕电极102和反电极110的组合可创建离子风使得射出的离子流向燃烧反应104且与燃烧反应104组合。

一般来讲，钝电极110只包括大的半径结构，不会显著地集中施加电压进入电极周边的小空间。钝电极110通常不被认为是电荷喷射或引起离子化的物体(body)，然而电晕电极102被认为是电离的或电荷喷射物体，当暴露在相对高电压时向周围空间发射带电粒子。许多已知的设备采用了该属性。例子包括静电除尘器，其通常使用电晕电极102将电荷沉积到大气尘粒上，然后大气尘粒被电引力捕获到接地或者反电极110，其通常是钝电极110。

在图1的燃烧系统中，电晕电极102附近的电场、由电晕电极102发射的累积粒子电荷和/或由电晕电极102发出的带电粒子的动能影响燃烧反应104中粒子的运动。一个此类的影响可引起燃烧反应104中燃料和氧化剂成分的增大混合。增大的燃烧反应104中燃料和氧化剂的混合产生对燃烧反应104的若干效应，这些效应可单独发生或组合发生。这种增大的混合可以提高燃烧反应104的反应速率，和/或增大燃烧反应104内燃料和空气的接触面积。增大的燃料和空气的混合可致使燃烧反应温度降低，燃烧反应104中氮氧化物(NOx)和/或一氧化碳(CO)的释放减少，燃烧反应104的稳定性提高，和/或燃烧反应吹熄的机率降低。增大的燃料空气混合可使得燃烧反应104中比辐射率增大，或燃烧反应104在给定燃料流量下的尺寸(如体积)降低。

电源106施加于电晕电极102的电压可为基本上恒定的直流电压，时变电压或具有叠加的时变电压的直流电压。时变电压可具有周期性的电压波形，频率例如在50到10000赫兹范围内。根据一些实施例，时变电压可具有周期性电压波形，频率在200到800赫兹范围内。注意，时变电压的波形可为多种形状中的任一种，包括例如矩形波、正弦波、三角波、截头三角波、锯齿波、对数波或指数波。另外或作为另外一种选择，波形形状可包括矩形波、正弦波、三角波、截头三角波、锯齿波、对数波、或指数波的组合。时变电压的振幅可在例如±1000伏到±115000伏范围内。根据一些实施例，时变电压的振幅可在±8000伏到±40000伏范围内。区域108中的电场大小可在例如0.3kV/m(千伏每米)到1000kV/m的范围内。根据一些实施例，区域108的电场强度可在80kV/m和400kV/m之间。

以高的正或负电压通电，导电表面可呈现已知为电晕放电的现象。电晕放电通常由于相邻电介质的离子化而发生。

电晕放电发生的条件可由已知为Peek定律(Peek’s Law)的数学公式计算。

例如，Peek定律的一个形式根据下面的公式给出了e_v，即两根电线间发生电晕放电的所需的最小电压(“电晕起始电压”，以千伏计)：

这里，m_v是根据电线的条件变化的不规则因子，通常在0.9到1.0的范围内，

g_v是视觉临界电势梯度，为空气密度δ(随空气温度和压力而变化)和电线半径r的函数，

S是电线间的距离。

根据Peek定律，电线的半径越小，引发电晕放电所需的引发电压就越小。一般来讲，电晕放电的发生更可能出自成尖锐角度的或尖的电极如电晕电极102而不是如钝电极110(如图1所示)的钝电极，因为电场强度梯度在靠近电晕电极102处具有其最大值。在Peek定律的公式中，电晕电极102具有小的有效值r，因此相比具有更大的有效r的钝电极110具有更低的电晕起始电压。

利用Peek定律，如图1所示的装置的电晕起始电压是可以确定的，电源106的输出(如图1所示)可经调节使得电晕电极102附近的电场强度至少与电晕起始电压相等。此类条件导致电晕放电。根据一个实施例，如果电晕电极102附近的最大电场强度至少是电晕电极102和钝电极110之间或者电晕电极102和燃烧反应104之间平均电场强度ē的两倍，电极被认为是足够尖锐的，平均电场强度ē由图2中水平线标记的ē表示。

由于燃烧反应104生成许多能够支持电流流动的带电粒子，火焰104的表面可被视为基本上等势的导电表面，其与至少一个电晕电极102配合来产生电场。换句话讲，燃烧反应104可被视为反电极110。

在一个实施例中，至少包括一个第二电晕电极102，其被配置为安装在接近于燃烧反应104，且与第一个电晕电极102配合来产生电场。

喷焰器112可充当第二电极110并且可与燃烧反应104的导电表面电气连接。喷焰器112可被配置为界定一反电压与电晕电极102配合来产生电场。

根据一个实施例，喷焰器112也可被可操作地联接到电源106，用作钝电极110。同样，在燃烧反应104用作钝电极110的情况下，反电荷(countercharge)通过喷焰器112可被施加，从此处电荷被燃料流带入燃烧反应104。根据另一个实施例，反电荷被施加于导管，导管携带燃料至喷焰器112。

喷焰器112或燃料导管的电势可基本上保持为接地电压。或者，喷焰器112可与接地或电源106电位隔离，而不是与电晕电极102电位隔离，从而使喷焰器112是浮置的。

图3为根据一个实施例示出燃烧系统301的示意图，燃烧系统301包括电晕电极102和邻近由喷焰器112支撑的燃烧反应104的钝电极110。电源106可操作地联接在钝电极110和电晕电极102之间以提供电压差来产生电场。因为钝电极110缺少电晕电极102的小半径结构，它不能显著地集中施加的电压到邻近电极的小空间中，因此不趋于喷射电荷进入周围电介质，或者引起周围电介质离子化。

根据一个实施例，钝电极110被配置为使得邻近其的电场大约等于或者小于电极102和110间区域的平均电场大小。

根据一个实施例，钝电极110可被构造成如图所示的环形线圈或者圆环面的形状。钝电极110被可操作地联接到电源106。钝电极110可基本上保持在地电势，或者可配置为被驱至与施加至电晕电极102的瞬时电压基本上相同的瞬时电压。钝电极110可被配置为与地以及其它电势电位隔离。

图4是根据一个实施例的电晕电极组件401的视图，电晕电极组件401包括被构造为尖圆柱体的电晕电极102。电晕电极102包括至顶端404的圆柱体锥削部402，顶端404具有0.1英寸或更小的半径。电晕电极102和/或组件401也包括电联接件406，电联接件406可包括电接线片，用于附接线或其它导体。电晕电极102和/或组件401可包括电绝缘体408以基本防止电晕电极102和其被安装至的表面或者装置间的电流流动。电隔离安装托架410可包括凸缘，该凸缘被构造成将电晕电极102安装到安装表面114(如图1所示)，安装表面114可包括喷焰器主体、锅炉、加热壁或者其它结构。

图5是根据一个实施例的电晕电极组件501的示意图，电晕电极组件501包括被构造为导电刀片的电晕电极102。例如，电晕电极102包括至边缘504的锥削部502，边缘504具有0.1英寸或者更小的半径。电联接件406被构造为电晕电极102内的螺纹孔，用来接纳电连接(未示出)。电隔离安装托架410可包括夹具，夹具被构造为将电绝缘体408压靠电极102的主体。安装托架410可包括安装点506，用于将组件501安装到喷焰器主体、锅炉、加热壁或者其它结构(未示出)。

电晕电极102可被构造为在燃烧反应104内或者紧邻燃烧反应104的相对高温的环境中操作。电晕电极102可由能够承受对应燃烧空间的相对高温的导电材料构造而成。例如，电晕电极102可由铁、钢、铂、钯、钨、高温合金、压缩碳、碳化硅或者导电陶瓷制成。在一个实施例中，电晕电极102由不锈钢制成。任选地，电晕电极102被强制冷却，例如通过将水或另一种冷却流体循环通过电晕电极102主体内的冷却剂通道(未示出)冷却。

图6是根据另一个实施例的燃烧系统600的示意图，燃烧系统600包括电晕电极(例如图1中的102)，电晕电极构造为锯齿状的电晕电极606(可称为“锯齿状电极”)。系统600包括一个燃料喷焰器结构112，燃料喷焰器结构112被配置为支撑燃烧反应104。锯齿状电极606被配置为与燃烧反应104形成电关联。锯齿状电极606包括多个突出部分608a、608b，每个被构造成在它们相应的顶端生成增大的电场强度，基本上如上面参照图图1-图5的电晕电极102所述，因此至少间歇地喷射离子111进入所述多个突出部608a、608b和燃烧反应104之间的介电间隙108。所述多个突出部608a、608b被构造成响应于接收来自电联接件406的离子喷射电压至少间歇地喷射离子111。

根据一个实施例，所述多个突出部608a、608b和燃烧反应104间的介电间隙112包括空气。另外或作为另外一种选择，介电间隙112可包括烟气。

系统600包括至锯齿形电极106电联接件406。根据一个实施例，电联接件406包括一个电流通道，该电流通道可操作地联接到电源106(图6未示出)。

锯齿形电极106和燃烧反应104之间的电关系包括对燃烧反应104的附加的充电。另外或作为另外一种选择，锯齿形电极106和燃烧反应104之间的电关系可包括对燃烧反应104施加电压。

根据一个实施例，系统600包括燃料源616，该燃料源616被配置为提供燃料流618以支持燃烧反应104。

系统600包括钝电极110。钝电极110被配置为与发射的离子111至少维持间歇电容关系。另外或作为另外一种选择，钝电极110可被配置为与所述多个突出部608a、608b，与锯齿形电极106和/或与电联接件406至少维持间歇电容关系。

系统600包括电极安装表面114。电极安装表面114被构造成机械地将锯齿状电极606连接到喷焰器系统600的其它元件。根据一个实施例，安装表面114与锯齿状电极606电绝缘，如参照图4所述。根据其它实施例，电极安装表面114形成电联接件406的一部分。另外或作为另外一种选择，电联接件406可形成电极安装表面114的一部分。根据另一个实施例，电极安装表面114和电联接件406是基本上一致(congruent)的。另外或作为另外一种选择，电极安装表面114和电联接件406可彼此电气连接。

根据一个实施例，电极安装表面114包括夹具，该夹具被构造成保持锯齿状电极606相对于燃料喷焰器结构112处于基本上恒定的位置。另外或作为另外一种选择，夹具可被构造成保持锯齿状电极606相对于燃料喷焰器结构112处于一个或多个位置。

根据另一个实施例，电极安装表面114可被构造成将锯齿状电极606移动到相对于燃料喷焰器结构112的多个时变位置。多个时变位置对应于一个或多个锯齿状电极606的加载激发运动。多个时变位置对应于沿着一个或多个轴线振动、平移，绕着一个或多个轴线旋转和/或相对于一个或多个轴线左右摇摆。另外或作为另外一种选择，多个时变位置对应于锯齿状电极606相对于燃料喷焰器结构112和燃烧反应104的热循环运动(heat-cyclingmovement)。

在系统600的一个实施例中，锯齿状电极606包括锯片，锯片最初被构造成适合动力锯主体或手锯主体。例如，锯齿状电极606可至少来源于锯片，该锯片被构造成适合动力锯主体或手锯主体。

根据一个实施例，锯齿状电极606包括电极主体624，该电极主体624可操作地联接到多个突出部608a、608b。根据另一个实施例，锯齿状电极606包括电极主体624，该电极主体624可操作地联接到包括多个突出部608a、608b的多个电晕电极部分。另外或作为另外一种选择，电极主体624可包括所述包括多个突出部608a、608b多个电晕电极部分。

在一个实施例中，燃烧反应104包括火焰。

图7为根据一个实施例用于施加电荷或电压到燃烧反应104的系统700的示意图。系统700包括电源106，电源106被配置为输出1000伏或更大的电压。系统700还包括一个或多个锯齿形电极606，锯齿形电极606可操作地联接到电源106。一个或多个锯齿形电极606被配置为将离子111喷射进入接近于燃烧反应104的区域108。系统700包括反电极110，反电极110被配置为响应于由锯齿状电极606喷射(或发射)的离子111至少间歇地接收电流。反电极110被配置为响应于由锯齿状电极606喷射的离子111至少间歇地为燃烧反应104提供电流。

接近于燃烧反应104的区域108可为介电间隙。区域108可(例如)包括空气或烟气。

根据一个实施例，系统700包括燃料喷焰器结构112，燃料喷焰器结构112被配置为支撑燃烧反应104。

根据一个实施例，可选择反电极110对离子流的接收或提供将燃烧反应104锚定(anchor)在接近于反电极110。反电极110也可电联接至地面。

根据一个实施例，系统700包括导电燃料喷嘴头706，导电燃料喷嘴头706电联接至地面。例如，反电极110可包括复曲面结构，复曲面结构保持在燃料源616输出的燃料流618的周边(如图6所示)。

图8为根据一个实施例示出用于施加电场或电压到燃烧反应的方法801的流程图。在步骤802中，电晕电极被支撑在接近于燃烧反应的位置。电晕电极可包括小半径顶端或边缘，或者，作为另外一种选择，包括多个顶端，如锯齿形电极。在步骤806中，对电晕电极施加电压以引起在小半径顶端或边缘周边电压集中空间内离子喷射。在步骤808中，响应于施加电压和离子喷射，在燃烧反应中引起回应。根据一个实施例，步骤802包括支撑电晕电极接近燃烧反应，但是不接触燃烧反应。

在采用一个或多个锯齿形电极的实施例中，每个锯齿形电极包括电极主体和连接到电极主体的或电极主体固有的多个突出部。多个突出部的每一个都被成形为响应于施加的电压而引起离子的电晕喷射。

根据一个实施例，至少喷射离子的一部分穿过介电间隙到达燃烧反应以对燃烧反应充电。介电间隙可包括空气和/或可包括烟气。

根据一个实施例，方法801包括步骤804，其包括支撑第二电极接近于或接触燃烧反应。支撑第二电极可包括支撑第二电晕电极接近于燃烧反应但是不接触燃烧反应。作为另外一种选择，支撑第二电极接近于或接触燃烧反应可包括支撑至少一个钝电极以与至少一个电晕电极配合来产生电场。

在步骤806中，根据一个实施例，对电晕电极施加电压导致邻近钝电极的电场大小不大于电极间平均电场大小的两倍，而邻近电晕电极的电场大小至少是电极间平均电场大小的两倍。

支撑第二电极接近于或接触燃烧反应可包括支撑环形线圈和圆环面。方法801可任选地包括将第二电极驱至与施加到电晕电极的瞬时电压基本上相同的瞬时电压。作为另外一种选择，第二电极可基本上保持在接地电压。作为另外一种选择，第二电极可与接地隔离且与不同于从电晕电极接收的电压隔离。

根据另一个实施例，该方法包括移动锯齿形电极到相对于燃料喷焰器结构时变的多个位置。

根据一个实施例，电晕电极包括至顶端的圆柱体锥削部(cylindrical taper)，顶端具有0.1英寸或更小的半径。对于多数应用而言，该半径优选地小于0.004英寸。根据另一个实施例，电晕电极包括具有至边缘的锥削部的导电刀片，该边缘具有0.1英寸或者更小的半径。作为另外一种选择，顶端或边缘的半径可大于0.1英寸，尤其是在较高电压或合适的反电极/燃烧反应几何形状保持在符合Peek定律的情况下。

在步骤806中对电晕电极施加电压可包括操作电源以对电晕电极施加高电压。对至少一个电晕电极施加电压可包括施加电场到邻近燃烧反应的区域，电场在小半径的顶端或者边缘周边电压集中空间中具有的最大值至少是邻近燃烧反应区域中的平均电场大小的两倍。

步骤806中对至少一个电晕电极施加电压可包括对至少一个电晕电极施加基本上恒定的电压。作为另外一种选择，步骤806中对至少一个电晕电极施加电压可包括对至少一个电晕电极施加时变电压。

施加时变电压可包括施加具有50到10000赫兹频率的周期电压波形。例如，施加时变电压可包括施加具有200到800赫兹频率的周期电压波形。施加时变电压可包括施加矩形波、正弦波、三角波、截头三角波、锯齿波、对数波或指数波。施加时变电压可包括施加具有±1000伏到±115000伏振幅的波形。例如，施加时变电压可包括施加具有±8000伏到±40000伏振幅的波形。步骤806中对至少一个电晕电极施加电压可包括在邻近燃烧反应的区域中施加0.3kV/m到1000kV/m之间的平均电场大小。例如，对至少一个电晕电极施加电压可包括在邻近燃烧反应的区域中施加80kV/m到400kV/m之间的平均电场大小。对至少一个电晕电极施加电压可包括根据Peek定律施加足以满足电晕起始电压的平均电场大小。

参考步骤808，根据一个实施例，在燃烧反应中引起回应包括在火焰中引起可见回应。另外或作为另外一种选择，在燃烧反应中引起回应可包括在燃烧反应中引起增大的燃料与氧化剂的混合。引起增大的燃料与氧化剂的混合可提高燃烧速率。另外或作为另外一种选择，引起增大的燃料与氧化剂的混合可增大燃烧反应中燃料和空气的接触。另外或作为另外一种选择，引起增大的燃料与氧化剂的混合可降低燃烧反应温度。另外或作为另外一种选择，引起增大的燃料与氧化剂的混合可减少经由燃烧反应的氮氧化物(NOx)的释放。另外或作为另外一种选择，引起增大的燃料与氧化剂的混合可减少经由燃烧反应的一氧化碳(CO)的释放。引起增大的燃料与氧化剂的混合可提高火焰稳定性和/或降低火焰吹熄的机率。另外或作为另外一种选择，引起增大的燃料与氧化剂的混合可提高燃烧反应的比辐射率。另外或作为另外一种选择，引起增大的燃料与氧化剂的混合可用于降低给定燃料流量的燃烧反应的尺寸。

根据一个实施例，方法801包括使燃烧反应的导电表面形成基本上等势的表面，其与电晕电极配合以在电晕电极和燃烧反应之间产生电场(未示出)。使燃烧反应的导电表面形成基本上等势的表面包括施加电压条件到与燃烧反应电气连接的喷焰器。对喷焰器施加电压条件包括操作电源，该电源也对至少一个电晕电极施加电压。另外或作为另外一种选择，对喷焰器施加电压条件可包括保持喷焰器基本上为接地电压。对喷焰器施加电压条件可包括将喷焰器与地隔离并与不同于电晕电极的电压源隔离，从而使喷焰器电浮置(electrically floating)。

发明人已认识到的一个问题是用于对燃烧反应进行充电的电极热消融的可能性。根据特定环境和配置，电极的顶端可被燃烧反应加热至其经受逐渐升华的点，因为电极材料的分子被气化和分散。特别是电极具有相当尖锐顶端的情况下，在该点电极大小(mass)可能不足以很好地将热量从顶端传导出以防止在顶端过热。因此，顶端被烧蚀并变得更圆，减小电极的效率。

与许多其它电极设计相比，电晕电极不需要与燃烧反应接触，但可位于离反应一些距离，从而减少其经受的热。另一方面，因为电晕电极具有相对尖锐的顶端或边缘，它更易受过热影响。

现在转到图9，根据一个实施例示出了系统900。在大多数方面，系统900基本上类似于图1示出的系统100，例如具有被配置为支撑燃烧反应104的喷焰器112，以及一个被配置为朝反应104喷射离子111的电晕电极102。为简明起见，先前描述的系统中的其它元件，或本领域熟知的元件没有示出。

系统900包括由托架904支撑的辐射屏蔽罩902，其直接在电极102和燃烧反应104之间的位置。燃烧反应104的热辐射被辐射屏蔽罩902拦截或减小，使得邻近电晕电极102的尖锐(离子喷射)结构的温度降低。因为绝大多数施加于电晕电极102的热能为热辐射形式，且热辐射沿着直视线(line-of-sight)传播，辐射屏蔽罩902至少保护电晕电极102的顶端不受来自燃烧反应104的热辐射的冲击。发明人发现高温可能与燃烧反应104附近的电晕电极102的离子喷射速率的减小相关联。辐射屏蔽罩902至少部分地减轻这种效应。

托架904可以为导电的、半导电的或者绝缘的。在一个实施例中，托架904至少部分地由电绝缘体例如氧化铝形成。辐射屏蔽罩902维持在与电晕电极102的电势不同的悬浮电势。在另一个实施例中，辐射屏蔽罩902可由非导电材料例如陶瓷制成。例如，氧化铝在一些实施例中是合适的非导电材料的选项。

辐射屏蔽罩902可以为导电的、半导电的或者绝缘的。

在一个实施例中，辐射屏蔽罩902浮置(float)或被驱至在电晕电极102的电势和燃烧反应104的电势之间的一电势。在另一个实施例中，辐射屏蔽罩902被驱至与电晕电极102相同的电势。在这种情况下，可设置一个或多个反电极110，以使电晕电极102喷射离子111。例如，反电极110可以被设置在辐射屏蔽罩902的旁边以引起电晕电极102喷射的离子111围绕辐射屏蔽罩902穿过。又如，反电极110可以被设置成使得电晕电极102在与燃烧反应104和电晕电极102之间直视线不同的方向喷射离子111。

在一个实施例中，辐射屏蔽罩902被配置为不阻止喷射离子111在燃烧反应104的方向上移动。例如如上所述，辐射屏蔽罩902可被设置在与离子流的方向不同的方向上。在另一个实施例中，辐射屏蔽罩902由筛网形成或包括孔洞以允许喷射离子111从电晕电极102行进并穿过辐射屏蔽罩902到达燃烧反应104。

在图9的例子中，辐射屏蔽罩902的被尺寸设定成或定位为主要保护电晕电极102的顶端和前部不受热辐射，顶端和前部构成了电晕电极102最脆弱的部分。辐射屏蔽罩902可被制成为较大以保护电晕电极102的更多部分，但是如果制得过大会趋于阻止部分离子111。因此，屏蔽罩优选地不比阻止热辐射直接传播至电晕电极102所需要的更大。

根据各种实施例，按照电晕电极102的耐热性，选择辐射屏蔽罩902的尺寸、形状、光透性(例如辐射屏蔽罩902的一部分通过在其中形成孔而被打孔)和位置以保护电晕电极102的或多或少部分。

根据特定系统的需要，托架904可直接安装至电晕电极102，如图9所示，或其可被单独地联接。

图10为根据一个实施例的系统1000的示意图。系统1000基本上类似于图6的系统600，例如具有被配置为支撑燃烧反应104的喷焰器112，以及被配置为朝反应104喷射离子111的锯齿状电极606。系统1000也包括由托架904支撑的辐射屏蔽罩902，其直接在锯齿状电极606和燃烧反应104之间的位置上。系统1000的辐射屏蔽罩902与系统900的辐射屏蔽罩902的功能基本上相同，但是被成形为保护锯齿状电极606不受燃烧反应104的热辐射。如系统900中的辐射屏蔽罩902，辐射屏蔽罩902被托架904直接联接到电极606。然而，这仅仅是示例性的并可被配置为便于特定系统配置的方式。

图11是根据一个实施例的系统1100的图解视图。系统1100包括喷焰器112，喷焰器112被配置为支撑燃烧反应104。系统1100还包括电晕电极1102。电晕电极1102包括芯1106、支撑主体1108和连接器1109，连接器1109被配置为接纳至电源(未示出)的电连接。

电晕电极芯1106的前端延伸略微越过支撑主体1108的前端。芯1106和支撑主体1108的消融趋于导致和维持电晕电极1102前端大致尖锐的形状。半径可基本上等同于取自位于垂直于电晕电极1102纵向轴线的平面中的半径。芯1106的半径选择为适合于电晕电极102的顶端半径(如图1所示)，如前所述。

芯1106被配制为与支撑主体1108相比具有更大的对热以及消融更大的抗性，因此趋于比支撑主体1108消融得更慢。另外，支撑主体1108保护除芯1106的顶端以外部分不消融，因为支撑主体1108的消融使芯1106的前端暴露。当电晕电极1102消融时，支撑主体1108保护芯1106由其覆盖的区域，且芯1106的更大的抗消融性使得芯1106比支撑主体1108消融得更慢。芯1106以及支撑主体1108的几何形状和材料特性导致电晕电极1102“自锐化”，使得其顶端半径维持不变不增大。

芯1106可由相对坚硬、非反应性和/或高熔点的材料制成，而支撑主体1108可由相对柔软、反应性和/或较低熔点的材料制成。在一个例子中，芯1106是碳钢的，而支撑主体1108由软铁制成。在这个例子中，电晕电极102的自锐性特征主要由芯1106和支撑主体1108的材料硬度差异提供。在另一个例子中，芯1106由铂制成，而支撑主体1108由钨制成。在这个例子中，电晕电极102的自锐性特征主要由芯1106和支撑主体1108的材料反应性差异提供。也可设想芯1106和支撑主体1108材料的其它组合，这些组合落入权利要求书的范围内。

在图11的例子中，系统1100包括电极推进机构1104，其被配置为随电极由于消融变得更短而朝燃烧反应104推进电极1102。电极推进机构1104包括步进马达1110，步进马达1110被推进电路控制并且被联接到推进辊轴1112。步进马达1110是可控的，从而以小且精确的增量延伸电极1102。电极推进控制器1114包含非瞬时性计算机可读介质，非瞬时性计算机可读介质承载计算机可执行指令(任选地)以感测电极1102的位置并且推进或回缩电极1102的位置。

在操作中，随电极1102由于消融变短，被配置为检测电极前端的传感器(未示出)提供信号给电极推进机构1104，电极推进机构1104朝燃烧反应104推进电极，从而相对于燃烧反应104保持电极前端的位置。因此，随电极1102消融，芯1106伸出支撑主体1108的部分的长度保持基本上恒定。在一个实施例中，传感器可包括可操作地联接到电晕电极1102的电流或电压传感器。在另一个实施例中，没有使用传感器。电极1102以预定的速率向前输送，或被手动重新定位。在一个手动的实施例中，电极推进控制器包括人机界面，人机界面被配置为从操作工程师接收控制输入。在另一个实施例中，电极1102被保持在固定的位置，芯材料1106的标称位置被允许在预定维修或替换之间后退。

虽然本文已经公开了各个方面和实施例，但也可设想其他方面和实施例。本文所公开的各个方面和实施例出于说明性目的，而并非旨在进行限制，其具有由以下权利要求书所指明的真实范围和精神。

Claims

1.一种用于燃烧装置的电极系统，所述电极系统包括：

至少一个电晕电极，所述至少一个电晕电极被配置为安装在接近于燃烧反应；以及

电源，所述电源被可操作地联接到所述至少一个电晕电极；以及

至少一个钝电极，所述至少一个钝电极被配置为与所述至少一个电晕电极配合以产生电场；

其中所述电源、所述至少一个钝电极和所述至少一个电晕电极被配置为对邻近燃烧反应的区域施加所述电场。

2.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述电场在邻近所述至少一个电晕电极具有最大值，所述最大值至少是邻近所述燃烧反应的区域中平均电场大小的两倍。

3.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个电晕电极被配置为在燃烧反应中引起增大的燃料和氧化剂的混合。

4.根据权利要求3所述的用于燃烧装置的电极系统，其中增大的燃料和氧化剂的混合可提供下列情形中的一种或多种：燃烧速率提高、燃烧反应中燃料和空气接触增大、燃烧反应温度降低，经由燃烧反应的氮氧化物(NOx)的释放减少、经由燃烧反应的一氧化碳(CO)的释放减少、燃烧反应的稳定性提高、燃烧反应吹熄的机率降低、燃烧反应比辐射率提高或在给定燃料流量下燃烧反应尺寸减小。

5.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述电源被配置为对所述至少一个电晕电极施加基本恒定的电势。

6.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述电源被配置为对所述至少一个电晕电极施加时变电势。

7.根据权利要求6所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述时变电势包括具有50至10000赫兹频率的周期电压波形。

8.根据权利要求7所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述时变电势包括具有200至800赫兹频率的周期电压波形。

9.根据权利要求6所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述时变电势包括矩形波、正弦波、三角波、截头三角波、锯齿波、对数波或指数波。

10.根据权利要求6所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述时变电势包括具有±1000伏至±115000伏振幅的波形。

11.根据权利要求10所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述时变电势具有±8000伏至±40000伏振幅的波形。

12.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述电源和所述至少一个电晕电极被配置为使得邻近所述燃烧反应的所述区域内具有在0.3kV/m至1000kV/m之间的平均电场强度。

13.根据权利要求12所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述电源和所述至少一个电晕电极被配置为使得邻近所述燃烧反应的所述区域内具有在80kV/m至400kV/m之间的平均电场强度。

14.根据权利要求12或13所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述电源和所述至少一个电晕电极被配置为根据Peek定律使得所述平均电场强度足以满足电晕起始电压。

15.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个电晕电极被配置为与所述燃烧反应的导电表面相互作用，且所述燃烧反应的导电表面形成基本上等势的表面，所述基本上等势的表面与所述至少一个电晕电极配合以产生所述电场。

16.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，所述电极系统进一步包括：

至少一个配置为安装于接近所述燃烧反应的第二电晕电极，其中所述第二电晕电极被配置为与所述至少一个第一电晕电极配合以产生所述电场。

17.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，所述电极系统进一步包括：

喷焰器，所述喷焰器被配置为支撑所述燃烧反应；

其中所述喷焰器被配置为与所述燃烧反应的导电表面电气连接，并且所述喷焰器被配置为界定一反电压以与所述至少一个电晕电极配合来产生所述电场。

18.根据权利要求17所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述喷焰器能够作为所述至少一个钝电极起作用。

19.根据权利要求17所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述喷焰器可操作地联接到所述电源。

20.根据权利要求17所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述喷焰器基本保持在地电势。

21.根据权利要求17所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述喷焰器与地和电压源电位隔离。

22.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个钝电极被配置为导致邻近所述至少一个钝电极的电场大小不大于邻近所述燃烧反应的所述区域内的平均电场大小。

23.根据权利要求22所述的用于燃烧装置的电极系统，其中邻近所述至少一个钝电极的所述电场大小小于所述平均电场大小。

24.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个钝电极包括环形线圈或圆环面。

25.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个钝电极可操作地联接到所述电源。

26.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个钝电极被配置为被驱至与所述至少一个电晕电极的瞬时电势不同的瞬时电势。

27.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个钝电极被配置为基本上保持在地电势。

28.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个钝电极被配置为与地和其它电势电位隔离。

29.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个电晕电极包括半径为0.1英寸或更小的顶端的圆柱体锥削部。

30.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述至少一个电晕电极包括导电刀片，所述导电刀片包括半径为0.1英寸或更小的边缘的纵向锥削部。

31.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中施加电势至所述至少一个电晕电极导致邻近所述至少一个钝电极的电场强度不大于电极之间的平均电场强度。

32.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中施加电势至所述至少一个电晕电极导致邻近所述至少一个钝电极的电场强度小于电极之间的平均电场强度。

33.根据权利要求1所述的用于燃烧装置的电极系统，其中，所述至少一个电晕电极包括在所述至少一个电晕电极的第一端的尖锐顶端，并且还包括电极屏蔽罩，所述电极屏蔽罩在所述尖锐顶端的纵向轴线上的一位置电气和机械联接至所述至少一个电晕电极并与所述尖锐顶端分开一距离。

34.根据权利要求33所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述距离选择为足以允许从所述尖锐顶端朝向位于所述纵向轴线上的反电极喷射的离子通过所述电极屏蔽罩而不冲击到所述电极屏蔽罩上。

35.根据权利要求33所述的用于燃烧装置的电极系统，其中所述尖锐顶端为所述至少一个电晕电极的每一个具有相应纵向轴线的多个尖锐顶端中的一个，且其中所述电极屏蔽罩的尺寸和形状足以与所述至少一个电晕电极的多个尖锐顶端中的每一个的纵向轴线相交。

36.一种施加电场或电压至燃烧反应的方法，所述方法包括：

支撑至少一个电晕电极接近于燃烧反应，所述至少一个电晕电极包括小半径顶端或边缘；

支撑至少一个钝电极以与所述至少一个电晕电极配合来产生所述电场或电压；

通过施加电势至所述至少一个电晕电极，在所述小半径顶端或边缘周边的电场集中空间中引起离子喷射；以及

响应于施加所述电势和离子喷射，在所述燃烧反应中引起回应。

37.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中支撑至少一个电晕电极接近于所述燃烧反应包括支撑所述至少一个电晕电极接近于但不接触所述燃烧反应。

38.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，所述方法进一步包括：

支撑第二电极接近于或接触所述燃烧反应。

39.根据权利要求38所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中支撑第二电极包括支撑第二电晕电极接近于但不接触所述燃烧反应。

40.根据权利要求38所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中支撑所述第二电极接近于或接触所述燃烧反应包括支撑环形线圈或圆环面。

41.根据权利要求38所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，所述方法进一步包括：

将所述第二电极驱至与施加到所述至少一个电晕电极的瞬时电压基本上相同的瞬时电压。

42.根据权利要求38所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，所述方法进一步包括：

将所述第二电极基本上保持在地电势。

43.根据权利要求38所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，所述方法进一步包括

将所述第二电极与地以及不同于从所述至少一个电晕电极接收的电势的电势隔离。

44.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中支撑至少一个电晕电极接近于但不接触所述燃烧反应包括支撑包括至半径为0.1英寸或更小的顶端的圆柱体锥削部的电晕电极。

45.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中支撑至少一个电晕电极接近于但不接触所述燃烧反应包括支撑包括具有至半径为0.1英寸或更小的边缘的锥削部的导电刀片的电晕电极。

46.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加电势至所述至少一个电晕电极包括操作电源以施加高电势至所述至少一个电晕电极。

47.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述电势至所述至少一个电晕电极包括施加电场至邻近所述燃烧反应的区域，所述电场的强度在所述小半径顶端或边缘周边的电压集中空间内具有最大值，所述最大值至少是邻近所述燃烧反应的所述区域内平均电场强度的两倍。

48.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述电势至所述至少一个电晕电极包括施加基本上恒定的电势至所述至少一个电晕电极。

49.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述电势至所述至少一个电晕电极包括施加时变电压至所述至少一个电晕电极。

50.根据权利要求49所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述时变电压包括施加具有50至10000赫兹频率的周期电压波形。

51.根据权利要求50所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述时变电压包括施加具有200至800赫兹频率的周期电压波形。

52.根据权利要求49所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述时变电压包括施加矩形波、正弦波、三角波、截头三角波、锯齿波、对数波或指数波。

53.根据权利要求49所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述时变电压包括施加具有±1000伏至±115000伏振幅的波形。

54.根据权利要求53所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述时变电压包括施加具有±8000伏至±40000伏振幅的波形。

55.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述电压至所述至少一个电晕电极包括在邻近所述燃烧反应的区域内施加在0.3kV/m至1000kV/m之间的平均电场强度。

56.根据权利要求55所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述电势至所述至少一个电晕电极包括在邻近所述燃烧反应的所述区域内施加在80kV/m至400kV/m之间的平均电场强度。

57.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加所述电势至所述至少一个电晕电极包括根据Peek定律施加足以满足电晕起始电压的平均电场强度。

58.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中在所述燃烧反应中引起回应包括在体现所述燃烧反应的火焰中引起可见的回应。

59.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中在所述燃烧反应中引起回应包括在火焰中导致增大的燃料和氧化剂的混合。

60.根据权利要求59所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中导致所述增大的燃料和氧化剂的混合引起下列情形中的一种或多种：燃烧速率提高、所述火焰中燃料和空气接触增大、火焰温度降低，经由火焰的氮氧化物(NOx)的释放减少、经由火焰的一氧化碳(CO)的释放减少、火焰的稳定性提高、火焰吹熄的机率降低、火焰比辐射率提高或在给定燃料流量下火焰尺寸减小。

61.根据权利要求36所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，所述方法进一步包括：

导致所述燃烧反应的导电表面形成基本上等势的表面，所述基本上等势的表面与所述至少一个电晕电极配合以在所述至少一个电晕电极和所述燃烧反应之间产生电场。

62.根据权利要求61所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中导致所述燃烧反应的导电表面形成基本上等势的表面包括施加电压条件至与所述燃烧反应电气连接的喷焰器。

63.根据权利要求62所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加电压条件至所述喷焰器包括操作也施加所述电压至所述至少一个电晕电极的电源。

64.根据权利要求62所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加电压条件至所述喷焰器包括将所述喷焰器基本上保持在地电势。

65.根据权利要求62所述的施加电场或电压至燃烧反应的方法，其中施加电压条件至所述喷焰器包括将所述喷焰器与地和电压源电位隔离，从而使所述喷焰器电浮置。

66.一种喷焰器系统，所述系统包括：

喷焰器，所述喷焰器将火焰支撑在火焰位置；以及

具有尖锐顶端的第一电极，所述第一电极相对于所述喷焰器被定位成使得所述第一电极的尖锐顶端取向为朝向所述火焰位置，距所述火焰的距离足以防止所述尖锐顶端与由所述喷焰器支撑的火焰接触；以及

钝电极，所述钝电极电联接到电压源。

67.根据权利要求66所述的系统，其中所述尖锐顶端为所述第一电极的多个尖锐顶端中的一个，所述多个尖锐顶端的每一个沿第一轴线定位。

68.根据权利要求67所述的系统，其中所述多个尖锐顶端的尖锐顶端被设置为锯齿图案。

69.根据权利要求67所述的系统，其中所述第一电极沿平行于所述火焰位置的中心轴线的第一轴线定位。

70.根据权利要求66所述的系统，其中所述第一电极具有包括至所述尖锐顶端的纵向锥削部的刀片形状，所述尖锐顶端形成所述刀片形状的边缘。

71.根据权利要求70所述的系统，其中所述边缘的半径不大于0.1英寸。

72.根据权利要求66所述的系统，其中所述第一电极由被配置为相对于所述火焰位置改变所述第一电极的位置的结构支撑。

73.根据权利要求66所述的系统，其中所述尖锐顶端的半径不大于0.1英寸。

74.根据权利要求66所述的系统，其中所述尖锐顶端的半径不大于0.05英寸。

75.根据权利要求66所述的系统，其中所述尖锐顶端的半径不大于0.01英寸。

76.根据权利要求66所述的系统，所述系统包括电联接至所述第一电极并被配置为施加电压至所述第一电极的电压源，所述电压的大小足以引起所述第一电极从所述尖锐顶端产生电晕放电。

77.根据权利要求76所述的系统，其中所述钝电极相对于所述第一电极和喷焰器被定位为使得由所述第一电极朝向所述钝电极喷射的带电粒子的一部分冲击到所述火焰位置上。

78.根据权利要求76所述的系统，其中所述电压源被配置为产生时变电压信号。

79.根据权利要求76所述的系统，其中所述钝电极被定位和配置为施加反电荷至由所述喷焰器喷射的流体流中。

80.根据权利要求79所述的系统，其中所述钝电极被配置为施加所述反电荷至由所述喷焰器喷射的流体流并通过所述流体流使由所述喷焰器支撑的火焰作为所述第一电极的反电极并吸引由所述第一电极的电晕放电产生的离子。

81.根据权利要求79所述的系统，其中所述钝电极具有环形形状并相对于所述喷焰器被定位为使得所述流体流基本上沿环形形状的所述钝电极的中心轴线通过。

82.根据权利要求81所述的系统，其中所述钝电极被定位为作为由所述喷焰器支撑的火焰的火焰锚定器。

83.根据权利要求79所述的系统，其中所述钝电极在所述火焰位置外。

84.根据权利要求66所述的系统，所述系统包括位于包括所述尖锐顶端的所述第一电极的至少一部分和所述火焰位置之间并配置为阻挡热辐射传输的电极屏蔽罩。

85.根据权利要求66所述的系统，其中所述尖锐顶端为所述第一电极的多个尖锐顶端中的一个，所述系统进一步包括成形的并位于所述第一电极的多个尖锐顶端的每一个和所述火焰位置之间且被配置为阻挡热辐射传输的电极屏蔽罩。

86.一种操作喷焰器系统的方法，所述方法包括：

将火焰支撑在所述喷焰器系统中；

通过从邻近电介质在所述电介质与所述火焰相对的一侧的位置生成电晕放电喷射离子穿过所述电介质与所述火焰接触；以及

施加反电荷至反电极；

其中所述反电极是钝的。

87.根据权利要求86所述的方法，其中所述生成电晕放电包括通过施加电晕放电电压至放电电极从所述放电电极的尖锐顶端生成所述电晕放电，所述尖锐顶端被定位为邻近所述电介质。

88.根据权利要求87所述的方法，其中所述生成电晕放电包括通过施加电晕放电电压至放电电极从所述放电电极的多个尖锐顶端中的每一个生成所述电晕放电。

89.根据权利要求87所述的方法，还包括定位所述反电极，使得从所述放电电极朝向所述反电极喷射的离子冲击到所述火焰上。

90.根据权利要求89所述的方法，其中所述施加反电荷至反电极包括施加所述反电荷至包括尖锐顶端的驱动电极。

91.根据权利要求89所述的方法，其中所述施加反电荷至反电极包括施加所述反电荷至圆环状驱动电极，所述圆环状驱动电极被定位为使得所述圆环状驱动电极的轴线与所述火焰的中心轴线基本上同轴。

92.根据权利要求89所述的方法，其中所述施加反电荷至反电极包括施加所述反电荷至圆环状驱动电极，所述圆环状驱动电极被定位为使得所述火焰的流体流基本上沿所述圆环状驱动电极的轴线通过但不接触所述圆环状驱动电极。

93.根据权利要求89所述的方法，其中所述施加反电荷至反电极包括通过施加所述反电荷至使所述火焰使所述火焰起到所述反电极的作用。

94.根据权利要求93所述的方法，其中所述施加所述反电荷至使所述火焰包括施加所述反电荷至定位于邻近所述火焰的流体流的驱动电极。

95.根据权利要求93所述的方法，其中在喷焰器系统中所述支撑火焰包括从所述喷焰器系统的喷焰器喷嘴喷射燃料射流，且所述施加所述反电荷至使所述火焰包括施加所述反电荷至所述喷焰器系统的喷焰器喷嘴。

96.根据权利要求87所述的方法，所述方法包括屏蔽所述放电电极的包括所述尖锐顶端的至少一部分免受由所述火焰生成的辐射热，而不基本防止喷射粒子接触所述火焰。

97.根据权利要求87所述的方法，所述方法包括消融所述放电电极的尖锐顶端，包括以相应的速率消融所述放电电极的芯和外层，所述相应的速率维持所述芯的一部分从所述外层伸出作为所述尖锐顶端。

98.根据权利要求97所述的方法，所述方法包括通过以基本上等于所述放电电极消融的速率延伸所述放电电极以在所述尖锐顶端和所述火焰之间维持一选定距离。