CN104937233A - 预燃离子化 - Google Patents

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CN104937233A CN201380059021.4A CN201380059021A CN104937233A CN 104937233 A CN104937233 A CN 104937233A CN 201380059021 A CN201380059021 A CN 201380059021A CN 104937233 A CN104937233 A CN 104937233A
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克里斯多佛·A·威克洛夫
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Abstract

本发明提供了用于使用离子流控制燃烧反应的技术。在燃烧器或燃料源处支持燃烧反应。向离子发生器施加一个或多个电信号以生成具有第一极性的离子流。在第一位置处将所述离子流引入所述燃烧反应或反应物，从而将相应的电荷赋予所述燃烧反应。所述第一位置至少间歇地在相对于所述燃烧反应的反应前沿的上游。向在所述第一位置下游的第二位置处的第一电极施加所述电信号中的一个或多个，所述电信号致使所述燃烧反应根据所述施加的电荷做出响应。通过选择所述一个或多个电信号来控制所述燃烧反应。

Description

预燃离子化
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求提交于2012年11月27日、标题为“MULTISTAGEIONIZER FOR A COMBUSTION SYSTEM”(用于燃烧系统的多级离子发生器)的美国临时专利申请No.61/730,486的优先权，该专利申请以引用的方式在不与本文的公开内容不一致的程度上并入。
背景技术
在电动式燃烧控制系统(ECC)中，使用电能控制燃烧反应的各个方面。通常，电能由接触或靠近燃烧反应的电极施加。例如，一种已知的方法是将第一电极定位在燃烧反应附近或接触燃烧反应，并用燃烧器喷嘴作为第二电极。然后对两个电极之间的整个燃烧反应施加电压，在电极之间产生延伸穿过燃烧反应的电场。随着燃料(和/或氧化剂)经由燃烧器喷嘴射出，将电荷赋予燃料。这为燃烧反应产生电荷，该电荷的极性与第一电极的极性相反。第一电极的位置、所施加电压的极性和值，以及许多其他相关因素确定电能对燃烧反应的影响。
发明内容
在一个实施例中，提供了用于使用带电粒子流赋予燃烧反应电荷的系统。例如，该系统可以包括被配置成提供具有第一极性的离子流的离子发生器。在相对于燃烧反应的燃烧器或燃料源的第一位置处将离子流引入燃烧反应。离子流可被配置成将电荷赋予燃烧反应的任何组分、燃烧反应本身或燃烧反应的产物。根据一个实施例，该系统还包括定位在第一位置下游的第二位置处的第一电极，以及可操作地联接到第一电极的电压源。该系统还可包括可操作地联接以向离子发生器和电压源提供一个或多个电信号的控制器。控制器被配置成通过选择一个或多个电信号以迫使带电燃烧反应进行响应来控制燃烧反应。
在一个实施例中，提供了用于使用离子流控制燃烧反应的方法。该方法可以包括支持燃烧器或燃料源处的燃烧反应。该方法还可以包括向离子发生器施加一个或多个电信号以生成具有第一极性的离子流。该方法还可以包括使带电离子流在第一位置处接触燃烧反应或燃烧反应的反应物。第一位置至少间歇地在相对于燃烧反应的反应前沿的至少一部分的上游。该方法另外可以包括将电荷赋予燃烧反应的反应物、燃烧反应、燃烧反应的产物或它们的组合。该方法可以包括通过将一个或多个电信号施加至一个或多个第一电极来控制燃烧反应。第一电极在第一位置下游的第二位置处。第一电极通过使电荷响应于所述一个或多个电信号来控制燃烧反应。
附图说明
图1为根据一个实施例的燃烧系统的框图，该燃烧系统带有反应前沿上游的离子流以控制燃烧反应。
图2A为根据一个实施例的离子发生器的框图。
图2B为根据另一个实施例的离子发生器的框图。
图3为根据另一个实施例的燃烧系统的框图，该燃烧系统包括离子流以控制燃烧反应。
图4A为根据一个实施例的包括多个燃烧反应的燃烧系统的框图。
图4B为根据一个实施例的图4A的系统的框图，其中离子流具有相反的极性。
图5A为根据一个实施例的燃烧系统的框图。
图5B为根据一个实施例的图5A的系统的框图，其中离子流具有相反的极性。
图6为根据另一个实施例的燃烧系统的框图，该燃烧系统包括用于使用离子流控制相邻燃烧反应的相互作用的系统。
图7为根据另一个实施例的燃烧系统的框图。
图8为根据一个实施例的用于使用离子流控制燃烧反应的方法的流程图。
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。
发明人已经认识到，接触或靠近燃烧反应的电极会被来自燃烧反应的热或反应性物质损坏，这会削弱控制燃烧反应的能力。例如，具有有限表面积、小曲率半径和/或尖锐边缘的电极，诸如可用于电荷注入或电晕电极的电极，经常易于受到此类损坏的影响。另外，由某些材料制成的电极也会易于受到此类损坏的影响，在某些情况下，由于成本或实用性原因，这些电极对此类损坏如此敏感，以至于阻碍了原本所需的电极材料的使用。此外，就燃烧反应停止时间、电极材料和/或人工而言，更换电极是昂贵的，更不用说在更换之前此类电极降低的控制效率。
根据一些实施例，在燃烧空间中具有“活性”或载流部件的燃烧反应充电系统可能需要更广泛的工序来更换损坏或磨损的部件，并且/或者可能需要关机或大规模燃料关停才能检修损坏或磨损的部件。因此，可以通过将活性部件放置在燃烧空间外部来积极地影响维修和可靠性。
发明人建议提供被配置成形成带电粒子的离子发生器机构，然后将其作为向燃烧反应施加电荷的装置引入燃烧反应中。可从任何合适的材料或材料组合中拖曳带电粒子，包括，例如，燃烧反应的组分，诸如氧化剂气体(如，空气)、燃料、烟气、反应物等。根据一个实施例，离子发生器机构可以包括离子束发生器，诸如电子束源。根据另一个实施例，离子发生器机构可以包括引入燃烧空间中的浸入电介质流体流(诸如气体)中的电晕电极和反电极对。电晕电极和反电极对被配置成由电介质流体的分子(上的沉积电荷)或由流体所携带的其他供体物质形成离子。
离子发生器可作为被配置用于现场替换或更换的模块或模块化系统而被提供。
术语燃烧反应被理解为是指放热氧化反应。在一些情况下，燃烧反应可以包括化学计量的(如，可见的)表面。在其他情况下，燃烧反应可以是“无火焰的”，使得不存在可见的边界。
燃烧组分是指引入燃烧空间中并将参与燃烧过程的元素，诸如燃料、氧化剂、EGR烟气、改性剂、催化剂，以及可以引入的其他物质。该术语并不限于提及当这些元素存在于燃烧空间内时的这些元素，而且还提及将它们引入燃烧空间之前的这些元素。
燃烧空间是指发生燃烧反应的空间，它是根据特定应用的环境划定的。例如，许多系统包括燃烧室或被配置成包含燃烧反应及其产物和/或保护个体免于反应的其他封装件。在此类情况下，燃烧空间的相应边界和尺寸在适当的程度上由封装件的壁或表面限定。被配置成保护定位在障碍物一侧的元件免于被定位在障碍物相对侧的燃烧反应产生的热能损坏的任何障碍物可以限定燃烧空间的相应边界。因此，例如，部分或全部定位在燃烧空间内并被配置成保护电路或其他设备免于被燃烧反应产生的热量损坏的较小封装件有效地从燃烧空间中去除了由较小封装件所限定的空间。
在不存在封装件的情况下，或者在封装件的某些部分离燃烧反应足够远的情况下，以至于它们不会有效地约束燃烧反应的各个方面，那么燃烧空间可被定义为里面的环境温度为至少400℉的空间。燃烧空间还包括温度显著高于400℉的区域。例如，在某些实际燃烧系统中，会遇到最高至接近绝热火焰温度的温度。
通常，开口，即被配置成支持燃烧反应的燃料喷嘴或燃烧器的终端限定了燃烧空间的边界或界限，使得从喷嘴流出的燃料在从喷嘴喷出时进入燃烧空间。同样，通过其引入燃烧反应的其他组分的喷嘴、开口、出口等可以限定燃烧空间的相应边界。另一个边界在排气通道(诸如烟道或烟囱)内的近似点处，在该点，放热过程不再是自持的。
在本公开中参考离子和离子发生器主要描述了示出使用带电粒子向燃烧反应施加电荷的实施例。然而，这仅是示例性的。带电粒子的其他变型形式是熟知的，如同用于它们的制备的机构。如权利要求书中所用，术语带电粒子并不限于离子，而是被广义地解释为关于任何类型的带电粒子的表述，即不是电中性的任何粒子。在一些情况下，带电粒子可以自由电子或松散关联电子的形式存在。在其他情况下，带电粒子可以包括至少一个原子核，如H+中的情况，并且/或者可以包括带电原子对或带电分子。应当理解，本文中与离子的制备相关的描述也可以适用于本身不是离子的带电粒子(如电子)的制备。
图1为根据一个实施例的系统100的框图，该系统用于使用离子流102来控制燃烧反应104。
根据一个实施例，系统100包括离子发生器106，其被配置成向相对于支持燃烧反应104的喷嘴开口或燃烧器110的终端109的第一位置108提供离子流102。离子流102具有第一极性。离子流102被配置成将净电荷赋予燃烧反应104或其组分。第一电极114可以定位在第二位置115，第二位置115在第一位置108的下游111并且由气隙117将其与燃烧反应104至少间歇地分离。电压源118可操作地联接到第一电极114。控制器120可操作地联接以便将一个或多个电信号提供给离子发生器106和电压源118。该控制器可被配置成通过选择一个或多个电信号来控制燃烧反应104。第一位置108至少间歇地在相对于燃烧反应104的反应前沿112的上游113。根据实施例，控制器120被配置成控制电压源和离子发生器106，以保持燃烧反应104与第一电极114之间的气隙117。在其他实施例中，第一电极114可以诸如由熔融石英玻璃电绝缘。在其他实施例中，第一电极114可以与燃烧反应电连续。例如，可以通过保持第一电极114与第一电极的电压源之间的电阻来控制流经燃烧反应的电流。
术语上游(附图中箭头111所指示)和下游(箭头113所指示)是参照与燃烧反应相关联的复合流而言的，该复合流包括例如燃料流、氧化剂流、燃烧反应内的反应物流和燃烧反应产物流，即，烟气和它的各种组分。在没有进一步修改或定义的情况下使用这些术语可被理解为是指沿着该复合流的相对位置。
根据各个实施例，选择离子流102以将电荷和第一极性赋予燃烧反应104。除此之外或作为另外一种选择，可选择离子流102以将电荷和第一极性赋予燃烧反应104的燃料。除此之外或作为另外一种选择，可选择离子流102以将电荷和第一极性赋予燃烧反应104的氧化剂。除此之外或作为另外一种选择，可选择离子流102以将电荷和第一极性赋予燃烧反应104的载气。除此之外或作为另外一种选择，可选择离子流102以将电荷和第一极性赋予燃烧反应104的产物。除此之外或作为另外一种选择，可选择离子流102以将电荷和第一极性赋予燃烧反应的燃料、氧化剂、载气和/或产物的任何组合。
根据各个实施例，控制器120被配置成通过提供由信号载体107(诸如电线)所承载的一个或多个电信号来控制燃烧反应104。信号载体107承载的一个或多个电信号可以导致燃烧反应104的高度或燃烧反应104的表面积中的一者或多者增大或减小。除此之外或作为另外一种选择，信号载体107承载的一个或多个电信号可以导致将燃烧反应104导向至选定位置或背离选定位置。例如，这可以用于影响热传递和/或影响另一个燃烧反应点火位置。除此之外或作为另外一种选择，信号载体107承载的一个或多个电信号可以导致燃烧反应104的振荡。除此之外或作为另外一种选择，信号载体107承载的一个或多个电信号可以动态地控制燃烧反应104的形状或燃烧反应104的运动。除此之外或作为另外一种选择，信号载体107承载的一个或多个电信号可以影响燃烧反应104的亮度。除此之外或作为另外一种选择，信号载体107承载的一个或多个电信号可用于控制火焰保持位置；其中第一火焰保持位置为近侧，第二火焰保持位置为远侧。
根据一个实施例，控制器120被配置成使得离子发生器在一个或多个第一电极114处从燃烧反应104即时提取单一极性的离子或将单一极性的离子添加至燃烧反应104。
第一电极114可被配置成影响燃烧反应104的各种特性，例如，形状、位置、亮度、反应速率。根据从第一电极到不同于由离子发生器106赋予到燃烧反应104上的电势的电阻，第一电极可以除此之外或作为另外一种选择影响燃烧反应104中的电荷浓度。控制器120连同电压源118可被配置成将燃烧反应104保持在燃烧器110的表面。在图1的例子中，“燃烧器”110可以体现为燃料喷嘴109和火焰保持器114(亦称第一电极)，并且火焰保持器可以作为火焰保持表面工作。图中未示出的是，当控制器120不使电压源118保持火焰保持器/第一电极114处的燃烧反应时，远侧火焰保持器可以保持燃烧反应104。
根据一个实施例，燃烧器110与除离子发生器106和/或第一电极114所限定的那些之外的电接地和电压是电隔离的和/或绝缘的。根据各个实施例，控制器120被配置成向一个或多个第一电极114施加一个或多个电信号。控制器120可以导致燃烧反应104所承载的电荷响应于施加到离子发生器106和/或第一电极114的一个或多个电信号。
控制器120可被配置成操作离子发生器106来周期性或间歇性地改变离子流102或燃烧反应104中的电荷的数量或浓度。除此之外或作为另外一种选择，控制器120可被配置成操作离子发生器106来周期性或间歇性地改变离子流102或燃烧反应104中的第一电荷极性。所述一个或多个电信号可通过一个或多个电压来表征。除此之外或作为另外一种选择，可以控制所述一个或多个电信号来影响或控制与燃烧反应104相邻的电场。所述一个或多个电信号可以包括时变信号，所述时变信号被配置成控制离子发生器106输出时变电荷和/或控制第一电极114以时变方式耗尽燃烧反应104所承载的电荷。除此之外或作为另外一种选择，所述一个或多个电信号可以包括时变电压。除此之外或作为另外一种选择，所述一个或多个电信号可被转换成向离子发生器106和/或第一电极114提供时变电连续性。
根据实施例，燃烧反应104可以体现为可见的火焰或者可以基本上由无焰反应构成。
如前所述，根据图1的实施例，离子发生器106被配置成提供离子流102。如本文所用，离子流是指离子(包括前体离子(如，随后将转化成其他粒子所携带的电荷的离子)，在它们可以存在的程度上)在一些介质(理论上，介质可以由基本上100％的离子构成，然而典型的离子发生器技术并不提供如此高的电荷携带效率)中穿过空间向燃烧反应104的流动，然后离子流所携带的离子基本上被转移至燃烧反应104。可以通过将气体离子化来提供离子流，然后气体可以穿过空间流向燃烧反应104。离子化的气体可以包括燃料，诸如烃类气体；或者可以包括氧化剂流，诸如空气。除此之外或作为另外一种选择，可以通过将电介质蒸气形式的气体离子化来提供离子流。可以通过将气溶胶中的粒子和液滴离子化来提供离子流。可以通过将电介质液体的分子离子化来提供离子流。可以通过将离子沉积到颗粒固体上来提供离子流。通过本文所附的权利要求范围内的其他变型形式，上述离子流的组合可以变得明显。
在一个实施例中，离子发生器106被配置成通过使离子流102接触空气或燃料中的至少一者来提供离子流102。可以使离子流102接触空气，或者它可以基本上由燃烧空气构成，以形成带电空气流。除此之外或作为另外一种选择，可以使离子流102接触燃料，或者它可以基本上由燃料构成，以形成带电燃料流。除此之外或作为另外一种选择，使离子流102接触空气或燃料中的至少一者，或者它可以基本上由燃料/空气混合物构成，以形成带电燃料/空气混合物流。就使燃料/空气混合物带电而言，应注意防止可能引起爆炸的任何意外的火花放电。
根据实施例，离子发生器106可被配置成提供正极性的离子流102。除此之外或作为另外一种选择，离子发生器106可被配置成提供负极性的离子流102。
根据一个实施例，控制器120被配置成控制燃烧反应104，使得第一位置108基本上在相对于燃烧反应104的反应前沿112的上游113(如，随时间推移的平均值)。例如，第一位置可以包括流动距离，离子流102经过该流动距离在离子发生器106与燃烧反应104之间行进。
根据另一个实施例，离子发生器106可将离子流102输出至在下部反应前沿112上方的燃烧反应104。例如，如图5A、图5B所示，离子发生器可以通过管道302将离子流输出至燃烧反应104，其中管道302包括至少电介质部分，该电介质部分被配置成引导离子流，同时保持燃烧反应104相对于离子发生器主体106电隔离。
图2A为根据一个实施例的离子发生器200A的图。离子发生器200A包括电荷源，诸如被配置成与反电极206配合产生离子放电的电晕电极204。
根据实施例，离子发生器200A是电隔离的。根据各个实施例，离子发生器200A通过电晕放电将离子形式的带电粒子赋予离子流102。除此之外或作为另外一种选择，离子发生器200A可以通过电喷射离子化将离子赋予离子流102。除此之外或作为另外一种选择，离子发生器200A可以通过热喷射离子化将离子赋予离子流102。除此之外或作为另外一种选择，离子发生器200A可以通过场解吸离子化将离子赋予离子流102。除此之外或作为另外一种选择，离子发生器200A可以通过光致电离将离子赋予离子流102。除此之外或作为另外一种选择，离子发生器200A可以通过光电离子化将离子赋予离子流102。除此之外或作为另外一种选择，离子发生器200A可以通过放射性衰变离子化将离子赋予离子流102。除此之外或作为另外一种选择，离子发生器200A可以通过电晕放电、电喷射离子化、热喷射离子化、场解吸离子化、光致电离、光电离子化和/或放射性衰变离子化的任何组合将离子赋予离子流102。
根据一个实施例，离子发生器200A通过在电晕电极204处喷射所生成的离子(如，电子)来产生带负电荷的离子，从而将电荷赋予离子流102。除此之外或作为另外一种选择，离子发生器200A可以通过从靠近电晕电极204的中性粒子提取电荷(如，电子)来产生带负电荷的离子，从而将电荷赋予离子流102。这也被称为电荷喷射。反电极206施加电场，以在朝向夹带电介质的流体流和/或朝向离子流102离开离子发生器主体106的位置的方向将喷射的电荷拉动以远离电晕电极。本文提及或本领域已知的其他离子化方式可以替代图2A中所示的电晕电极204/反电极206布置。根据实施例，离子发生器200A可以在离子发生器200A处产生每立方厘米约1百万个电荷或更多的净电荷密度。
根据一个实施例，控制器120被配置成检测离子发生器200A中的电晕电极204处的短路。控制器120被配置成响应于电晕电极204处的短路减小或停止施加到离子发生器200A中的电晕电极204的电压。
根据实施例，流体源222可被配置成将流体224以气体形式提供给离子发生器200A。除此之外或作为另外一种选择，可将流体224以蒸气形式提供给离子发生器200A。除此之外或作为另外一种选择，可将流体224以液体气溶胶的形式提供给离子发生器200A。除此之外或作为另外一种选择，可将流体224以电介质液体流的形式提供给离子发生器200A。除此之外或作为另外一种选择，可将流体224以气体、蒸气、液体气溶胶和/或液体流的任何组合的形式提供给离子发生器200A。
在一个实施例中，流体源222可操作地联接以便使用喷雾器将流体224提供给离子发生器200A。除此之外或作为另外一种选择，可以使用雾化器将流体224提供给离子发生器200A。可以使用喷射器将流体224提供给离子发生器200A。可以使用蒸气发生器将流体224提供给离子发生器200A。可以使用超声波加湿器将流体224提供给离子发生器200A。可以使用气化器将流体224提供给离子发生器200A。可以使用蒸发器将流体224提供给离子发生器200A。可以使用泵将流体224提供给离子发生器200A。除此之外或作为另外一种选择，可以使用喷雾器、雾化器、喷射器、蒸气发生器、超声波加湿器、气化器、蒸发器和/或泵的任何组合将流体224提供给离子发生器200A。
根据各个实施例，离子发生器200A被配置成通过将流体224离子化来提供离子流208。流体224可以包括缓冲剂或可被官能化为保持电荷，并且可以用任何合适的装置推进，包括，如，泵、风扇、压缩机等。在其他实施例中，流体源222为燃烧空气224源，并且可以包括自然通风或强制通风方面。在其他实施例中，流体源222为燃料源，诸如烃类气体源。根据一个实施例，离子发生器200A与燃烧系统的主要燃料管路串联设置，使得流向燃烧系统的燃烧器的燃料通过离子发生器并且并入离子流208。
根据其他实施例，阀门226可操作地联接到流体源222和控制器120。控制器120被配置成操作阀门226以控制来自流体源222的流体224的流动。流体源222被配置成向离子发生器200A供应流体224并保持流体源222的导电和/或接地部件与离子发生器200A之间的电隔离。流体源222包括用以保持流体224的储罐228。储罐228可由电绝缘材料制成，以使流体224与地电压或另一电压隔离。除此之外或作为另外一种选择，储罐228可由电绝缘体支承，以使流体224与地电压或另一电压隔离。防虹吸230布置被配置成保持流体源222与离子发生器200A之间的电隔离。然而，由于电晕放电离子化需要与电晕电极204相邻的整个电介质层上的电荷分离(如，表现为发射表面周围的电场曲率)，所以大部分实施例被设想为基于具有相对高介电常数(即，基本上不导电)的电介质流体224。因此，防虹吸布置230通常可以体现为只是低电导率材料的长度或电晕电极204与相邻导电组件之间的隔离距离。
图2B为根据另一个实施例的离子发生器200B的截面图。根据实施例，离子发生器200B包括限定蒸发井252的主体250。第三电极254a和第四电极254b可操作地联接到电压源118并被配置成向至少暂时驻留在蒸发井252中的液体施加高电压。电压源118被配置成施加电压以使液体蒸发，从而产生液体蒸气。然后蒸气携带离子发生器产生的带电粒子。除此之外或作为另外一种选择，电压源118可被配置成施加电压以产生气溶胶或混合的液体蒸气或气溶胶，在任一种情况下，其携带离子发生器产生的带电粒子。
根据各个实施例，液体包括水。除此之外或作为另外一种选择，液体可以包括缓冲溶液或可以至少部分地被官能化为保持电荷。
电极254a、254b在偏置电压下通电，以产生由蒸气或气溶胶所携带的电荷的极性。例如，为了产生正电荷，电极254a可以简单地用+40kV通电，而电极254b在+20kV下通电或保持在+20kV。电极之间的20kV差值产生蒸发作用。+30kV的平均电压作为偏置电压工作，以便在喷出的蒸气/气溶胶中产生正电荷。在一些实施例中，蒸发作用产生的动能足以推进离子流102穿过流动距离(如，参见图1，108)到达燃烧反应(图2B中未示出)或到达夹带的流体流。任选地，反电极206可被定位为使带电粒子作为离子流102加速朝它们的预期目的地行进。
图3为根据一个实施例的系统300的图，该系统用于使用离子流来控制燃烧反应。离子发生器106被配置成提供离子流102的至少一部分，该部分被引入燃烧器或燃料源110的终端109的上游113。例如，离子发生器106可被配置成穿过燃烧器或燃料源110提供离子流102的至少一部分。在可供选择的实施例(参见，如，图4A和图4B)中，离子发生器106被配置成在终端109的下游111和反应前沿112的上游113提供离子流102的至少一部分。
根据实施例，管道302被配置成将离子流102从离子发生器106输送至第一位置108。管道302可以是电隔离的。管道302可以包括可操作地联接到电压源的管道电极，在这种情况下，控制器120可被配置成控制电压源向管道电极施加第一极性的电压。离子发生器106的最大电荷密度输出可在燃烧器或燃料源110的终端的下游111的约10厘米内。管道302优选地包括抵抗与离子流102发生反应的材料。
根据各个实施例，管道302是热绝缘的。例如，可以用至少部分地位于第一位置108的上游113的覆盖物(未示出)将管道302的一部分或管道302的开口从燃烧反应104屏蔽。覆盖物可以是热反射的。可以将冷却设备(未示出)可操作地联接到管道302以冷却管道302。
再次参见图3，根据各个实施例，系统300可以包括可操作地联接到控制器120和燃烧器或燃料源110的流量控制阀门306。控制器120被配置成操作离子发生器106、电压源118和流量控制阀门306来控制燃烧反应104。
根据各个实施例，系统300可以包括可操作地联接到控制器120和电压源的波形发生器304。波形发生器304被配置成生成一种或多种波形。波形发生器304被配置成与控制器120一起利用一种或多种波形来驱动离子发生器106或一个或多个第一电极114。所述一个或多个电信号可以包括所述一种或多种波形。
根据实施例，波形发生器304被配置成生成交流(AC)电压波形。除此之外或作为另外一种选择，波形发生器304可被配置成生成正弦波形。波形发生器304可以生成正方形波形。波形发生器304可以生成锯齿波形。波形发生器304可以生成三角形波形。波形发生器304可以生成小波波形。波形发生器304可以生成对数波形。波形发生器304可以生成指数波形。波形发生器304可以生成截顶波形。波形发生器304可以生成上述一种或多种波形的组合。
图4A为根据一个实施例的系统400的框图，该系统用于使用多个离子流来控制相邻燃烧反应的相互作用。系统400包括一对燃烧器110a、110b，以及可操作地联接到电压源118的相应第二电极116a、116b。离子发生器106包括第一管道302a和第二管道302b，它们被配置成将相应离子流102a、102b递送至相应燃烧反应104a、104b。如图4A所示，管道302a、302b被定位和配置成在燃烧器110的开口或终端的上游引入离子流102。
在权利要求书中，在将多个带电粒子流引入同一燃烧空间内的一个或多个燃烧反应时使用术语子流。因此，图4A的离子流102a、102b也可以称为一起形成单个离子流的子流。
控制器120被配置成控制离子发生器106、第一电极(未示出)和第二电极116来控制燃烧反应104。第二电极116是电隔离的。
控制器120可操作地联接以便向离子发生器106和电压源118提供电信号，从而独立地控制离子流102a、102b的极性和空间。控制器120被配置成通过经由离子流102向燃烧反应104施加电荷来控制该燃烧反应。控制器120还可以被配置成通过经由第一电极114施加电能来进一步控制燃烧反应104，如上文参照图1所述。
根据一种操作方法，控制器被配置成通过控制离子发生器106产生具有相同极性的离子流102a、102b，来在第一实例燃烧反应104a和第二实例燃烧反应104b之间产生静电排斥402，如图4A所示。施加至燃烧反应104a、104b的相应净电荷导致燃烧反应互相排斥。
图4B为根据一个实施例的系统400的框图，其中示出了第二种操作方法。
如图所示，控制器120被配置成控制第一离子流102a和第二离子流102b具有相反的极性，这产生第一燃烧反应104a和第二燃烧反应104b之间的静电吸引404。控制器120可被配置成控制静电吸引404，以导致第一燃烧反应104a和第二燃烧反应104b之间的混合。
图5A为根据一个实施例的燃烧系统500的框图。在大多数方面，系统500与图4A或图4B的系统400基本上相同。然而，如果系统400被配置成在燃烧器110a、110b的上游引入离子流102a、102b，那么系统500被配置成在燃烧器110的下游引入离子流102。
在图5A中，离子流102a、102b具有相同的极性，类似于参照图4A所述的系统400的操作。由于离子流102具有共同的极性，所以燃烧反应104a、104b是电性排斥的。
图5B示出了图5A的系统500，其中控制离子发生器106来产生极性相反的离子流102a、102b。因此，燃烧反应104彼此吸引，基本上如参照图4B所述。在一个实施例中，系统500可以包括第二离子发生器106，其被配置成向在第二燃烧反应104b的第二反应前沿112b的下游113的第三位置108b提供具有第二极性的第二离子流102。控制器120可被配置成独立地控制第一实例燃烧反应104a和第二实例燃烧反应104b。控制器120还可以被配置成通过使第一极性和第二极性相同来控制第一实例燃烧反应104a与第二实例燃烧反应104b之间的静电排斥402。控制器120还可以被配置成通过使第一极性或第二极性不同来控制第一实例燃烧反应104a与第二实例燃烧反应104b之间的静电吸引404。控制器120还可以被配置成控制静电吸引404，以导致第一实例燃烧反应104a与第二实例燃烧反应104b之间的混合。
根据一个实施例，燃烧器或燃料源110可以是电绝缘的、电隔离的、或电绝缘并且电隔离的。控制器120可被配置成操作离子发生器106周期性和/或间歇性地改变离子流102中的电荷的数量和/或浓度。控制器120可被配置成操作离子发生器106周期性和/或间歇性地改变燃烧反应104中的电荷的数量和/或浓度。并且/或者控制器120可被配置成操作离子发生器106周期性和/或间歇性地改变离子流102和/或燃烧反应104中的第一电荷极性。
根据一个实施例，控制器120可被配置成将一个或多个电信号施加至一个或多个第一电极114，来使燃烧反应104的电荷响应于所述一个或多个电信号。所述一个或多个电信号可以包括电荷、电压、电场或它们的组合。另外，所述一个或多个电信号可以包括时变电荷、时变电压、时变电场或它们的组合中的一者或多者。根据一个实施例，可以包括波形发生器304。波形发生器304可以可操作地联接到控制器120和电源118。波形发生器304可被配置成生成一种或多种波形。波形发生器304可以被配置成与控制器120一起利用所述一种或多种波形驱动离子发生器106和/或一个或多个第一电极114，使得所述一个或多个电信号可以包括所述一种或多种波形。波形发生器304可被配置成生成交流(AC)电压波形、正弦波形、正方形波形、锯齿波形、三角形波形、小波波形、对数波形、指数波形、截顶波形、或它们的组合波形中的一者或多者。
图6为根据另一个实施例的系统600的框图，该系统用于使用离子流来控制相邻燃烧反应的相互作用。系统600基本上类似于图1的系统100，不同的是离子发生器106被配置成将多个离子流102引入燃烧反应104。在所示的实施例中，在相对于燃烧反应104的反应前沿112为上游113的第一位置108处引入第一离子流102。在相对于第一位置108为上游113的第二位置108’处引入第二离子流102’。第二位置108’可以定位在相对于反应前沿112的上游113或下游111。根据一个实施例，两个位置108、108’至少间歇地在反应前沿112的上游。根据另一个实施例，第一位置108定位在相对于燃烧器110的终端109的上游。
第一离子流102和第二离子流102’可由单个离子发生器106提供(如图所示)或由不同的离子发生器提供。
在一个实施例中，离子发生器106被配置成提供能有效地使第一带电离子流102和第二带电离子流102’混合的第一极性的第一离子流102和第二极性的第二离子流102’。例如，相反的第一极性和第二极性可被配置成引起静电吸引，该静电吸引有利于第一离子流102a和第二离子流102b混合从而促进燃烧反应104的组分更好地混合。
根据一个实施例，离子发生器106被配置成提供具有各自不同的第一电荷数量或强度和第二电荷数量或强度的第一带电离子流102和第二带电离子流102’，从而形成燃烧反应104的净电荷103。通过选择相应离子流的极性和强度，可以进一步控制燃烧反应104，如参照先前的实施例所述。
图7为系统600的框图，该系统包括各自被配置成支持相应燃烧反应104a、104b的第一燃烧器110a和第二燃烧器110b。第一和第二燃烧器110中的每一个与相应的第一离子流102a、102a’和第二离子流102b、102b’相关联。第一燃烧器110a和第二燃烧器110b中的每一个和相关联的元件基本上如参照图6的系统600所述进行工作。共同地，可以通过选择相应离子流的强度和极性来操纵燃烧反应104a、104b，使其发挥作用，如参照图4A、图4B、图5A和图5B的燃烧反应104a、104b所述。
图8为根据一个实施例的方法500的流程图，该方法用于使用反应前沿下游的离子流来控制燃烧反应。在一个实施例中，提供了用于使用离子流来控制燃烧反应的方法。该方法包括802支持燃烧器处的燃烧反应。该方法还包括804生成具有第一极性的离子流。该方法还可以包括806在第一位置处将离子流引入燃烧反应或燃烧反应的组分。根据一个实施例，第一位置至少间歇地在相对于燃烧反应的反应前沿的至少一部分的上游。该方法另外包括808通过离子流将电荷赋予燃烧反应。所示方法包括810通过向定位在第一位置下游的位置处的相应电极施加一个或多个电信号，使燃烧反应由于赋予的电荷而发生响应，从而控制燃烧反应。因此所述一个或多个电极通过施加一个或多个电信号来控制燃烧反应的各个方面。
在一个实施例中，赋予电荷可以包括选择离子流，以便将电荷和第一电荷极性赋予燃烧反应、燃烧反应的燃料、燃烧反应的氧化剂、燃烧反应的载气、燃烧反应的产物、燃烧反应的另一种组分、燃烧反应的组分的组合等。
在该方法的一个实施例中，控制燃烧反应可以包括在一个或多个电极处从燃烧反应提取单一极性的离子。生成离子流还可以包括诸如通过将气体、蒸气、液体气溶胶、干燥气溶胶、颗粒固体或成分的组合离子化来提供离子流。生成离子流还可以包括使离子流接触空气或燃料，以形成带电空气流、带电燃料流或带电空气-燃料混合物流。
在一个实施例中，该方法可以包括提供正极性、负极性两者的离子流，或者使用多个离子流(即子流)。
在一个实施例中，该方法可以包括控制燃烧反应，使得第一位置随着时间推移基本上在相对于燃烧反应的反应前沿的上游。该方法还可以包括在燃烧器或燃料源的上游提供离子流的至少一部分。该方法还可以包括穿过燃烧器或燃料源提供离子流的至少一部分。或者，该方法可以包括在燃烧器或燃料源的下游和反应前沿的上游提供离子流的至少一部分。
在一个实施例中，该方法可以包括通过将气体、蒸气、气溶胶、颗粒固体、燃烧反应的氧化剂或燃料、成分的组合等离子化来提供离子流。
在一个实施例中，该方法可以包括将离子发生器电隔离。该方法可以包括经由电晕放电将离子赋予离子流。该方法可以包括经由电喷射离子化、热喷射离子化、场解吸离子化、光致电离、光电离子化、放射性衰变离子化等将离子赋予离子流。
在一个实施例中，该方法可以包括经由生成并注入离子、选择性地提取先前存在的离子或它们的组合，来将电荷赋予离子流。向离子发生器施加电信号以生成离子流可以包括在离子发生器处产生每立方厘米至少约1百万个电荷的净电荷密度。
在一个实施例中，向离子发生器施加电信号以生成离子流可以包括使用电晕电极和反电极在离子发生器中生成离子。向离子发生器施加一个或多个电信号以生成离子流还可以包括检测离子发生器中的电晕电极处的短路。该方法还可以包括响应于电晕电极处的短路而减小施加到离子发生器中的电晕电极的电压。
在一个实施例中，向离子发生器施加一个或多个电信号以生成离子流可以包括向离子发生器提供气体、蒸气、气溶胶、电介质液体流等形式的流体。
在一个实施例中，该方法可以包括使用喷雾器、雾化器、喷射器、蒸气发生器、超声波加湿器、气化器、蒸发器、泵等向离子发生器提供流体。
在一个实施例中，向离子发生器施加电信号以生成离子流可以包括通过将气体、蒸气、液体气溶胶、干燥气溶胶、液体、颗粒固体等离子化来制备离子流。向离子发生器施加电信号以生成离子流还可以包括通过使离子流接触水汽、蒸气、液体、液体气溶胶等形式的水来形成离子流。流体可以包括缓冲剂或者被官能化为保持电荷。该方法还可以包括控制流体向离子发生器流动。向离子发生器施加电信号以生成离子流还可以包括向离子发生器供应流体并保持流体源与离子发生器之间的电隔离。向离子发生器施加电信号以生成离子流还可以包括将流体与地电压或另一电压电隔离。除此之外或作为另外一种选择，在步骤204中生成离子流可以包括远离离子源并朝所需流动方向吸引离子，可以包括利用反电极吸引离子。在使用电晕电极之外的离子源的情况下，反电极可被称为推进电极。
在一个实施例中，向离子发生器施加电信号以生成离子流可以包括向液体施加电压来使液体蒸发，从而产生用以携带带电粒子的蒸气、气溶胶、或液体的蒸气和气溶胶。所述液体可以包括缓冲溶液或者可以至少部分地被官能化为保持电荷。
在一个实施例中，在第一位置处引入离子流可以包括使用管道将离子流从离子发生器输送至第一位置。在第一位置处引入离子流还可以包括将所述管道电隔离。总体上，该管道至少部分地由被选择为保持燃烧反应与离子发生器之间的电绝缘的电介质材料形成。使用电介质管道可以防止管道充当直接接触燃烧反应的埋入式电极。在一个实施例中，管道可由在燃烧空间中所遇到的温度下保持相对高电阻率的熔融石英玻璃或其他陶瓷材料形成。所述方法可以包括向管道电极施加第一极性的电压。在第一位置处引入离子流还可以包括在燃烧器或燃料源的终端下游约10厘米内提供离子发生器的最大电荷密度输出。在第一位置处引入离子流还可以包括使用抵抗与离子流发生反应的管道材料。在第一位置处引入离子流还可以包括使管道热绝缘或冷却管道。
在一个实施例中，该方法还可以包括使一个或多个电极与地电压或另一电压电隔离。控制燃烧反应可以包括通过气隙将一个或多个电极与燃烧反应至少间隙性地分离。控制燃烧反应还可以包括控制电压源和离子发生器，以保持燃烧反应与一个或多个第一电极之间的气隙。控制燃烧反应还可以包括至少间歇性地保持在燃烧器或燃料源处的燃烧反应。
在一个实施例中，控制燃烧反应可以包括控制两个或更多个燃烧反应。控制燃烧反应可以包括通过使第一燃烧反应和第二燃烧反应充电具有第一极性，来引起第一燃烧反应与第二燃烧反应之间的静电排斥。控制燃烧反应还可以包括通过使第一燃烧反应充电具有第一极性并使第二燃烧反应充电具有与第一极性相反的第二极性，来引起第一燃烧反应与第二燃烧反应之间的静电吸引。控制燃烧反应还可以包括控制静电吸引，以导致第一燃烧反应与第二燃烧反应之间的混合。
在一个实施例中，该方法可以包括使燃烧器或燃料源电隔离。控制燃烧反应可以包括操作可操作地联接到燃烧器或燃料源的流量阀门。控制燃烧反应还可以包括周期性或间歇性地改变离子流或燃烧反应中的离子的数量或浓度。控制燃烧反应还可以包括周期性或间歇性地改变离子流或燃烧反应的极性。
在一个实施例中，控制燃烧反应可以包括施加一个或多个电信号，所述一个或多个电信号包括电荷、电压、电场、或它们的组合。控制燃烧反应还可以包括施加一个或多个电信号，所述一个或多个电信号包括下列中的一个或多个：时变电荷、时变电压、时变电场、或它们的组合。控制燃烧反应还可以包括生成一种或多种波形。控制燃烧反应还可以包括利用所述一种或多种波形驱动离子发生器或一个或多个电极，使得所述一个或多个电信号包括所述一种或多种波形。生成一种或多种波形可以包括生成下列波形中的一种或多种：交流(AC)电压波形、正弦波形、正方形波形、锯齿波形、三角形波形、小波波形、对数波形、指数波形、截顶波形、DC偏移电压等。
所述方法还可以包括支持燃烧反应，以包括火焰。
根据实施例，可以通过扩散、部分预混或预混燃烧器支持燃烧反应。
根据预混燃烧器实施例，可以通过预混室将离子(或带电粒子)流102引入燃烧反应。例如，可将带电粒子源诸如电晕电极204和反电极206对设置在预混室中，并且可以保持或允许预混室和任何阻焰器浮动至某个电压，该电压允许带电粒子流102通过阻焰器并进入燃烧反应。在另一个例子中，带电粒子递送管道302可将带电粒子流102从带电粒子源递送至预混室内。
在另一个预混燃烧器实施例中，可在阻焰器上方和火焰保持器下方将带电粒子流102引入预混的燃料/空气流中。带电粒子流可由带电粒子源诸如电晕电极204和反电极206对生成，可将所述带电粒子源设置在阻焰器与火焰保持器下方之间的预混燃料/空气流中，并且可以保持或允许带电粒子可以流过的阻焰器或其他导电表面(如，火焰保持器)浮动至某个电压，该电压允许带电粒子流102通过火焰保持器并进入燃烧反应104。又如，带电粒子递送管道302可将带电粒子流102从带电粒子源递送至阻焰器与火焰保持器下方之间的预混燃料/空气流中。当然，如果需要使燃料/空气流支持由火焰保持器保持的燃烧反应，那么火焰保持器可以任选地被配置成第一电极114(并保持在某个电压，该电压不用于将允许带电粒子流102通过火焰保持器的电压)。就气动式火焰保持器而言，火焰保持器可由电绝缘材料形成，或者被保持或允许浮动至平衡电压。在这种情况下，燃烧反应104中的所得电荷浓度可用于除保持燃烧反应之外的目的。
在另一个预混燃烧器实施例中，可在火焰保持器上方将离子流102引入预混燃料/空气流中并且/或者引入火焰保持器上方的燃烧反应中。离子流可由带电粒子源诸如电晕电极204和反电极206对生成，所述带电粒子源可以设置在燃烧空间的外部。带电粒子递送管道302可将带电粒子流102从带电粒子源递送至燃料/空气流中或递送至燃烧反应104中。
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。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种燃烧系统，包括：
一个或多个燃烧器，所述一个或多个燃烧器被配置成支持一个或多个燃烧反应，并且定位在燃烧空间内；
充电机构，所述充电机构被配置成在所述燃烧空间外部的位置处产生带电粒子；
递送装置，所述递送装置被配置成从所述充电机构接收带电粒子并将所述带电粒子递送至由所述一个或多个燃烧器支持的燃烧反应。
2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述一个或多个燃烧器被配置成支持多个燃烧反应，并且所述递送装置被配置成将所述带电粒子从所述充电机构递送至所述多个燃烧反应。
3.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述充电机构包括离子发生器，并且所述带电粒子为所述离子发生器产生的离子。
4.根据权利要求3所述的燃烧系统，其中所述离子发生器是多个离子发生器中的一个，并且其中所述递送装置被配置成从所述多个离子发生器中的每一个接收带电粒子。
5.根据权利要求3所述的燃烧系统，包括系统控制器，所述系统控制器被配置成控制所述燃烧系统的组件。
6.根据权利要求4所述的燃烧系统，包括系统控制器，所述系统控制器被配置成控制所述燃烧系统的组件。
7.根据权利要求6所述的燃烧系统，其中所述系统控制器被配置成独立地控制由所述多个离子发生器中的相应一者所产生的离子的极性和/或数量。
8.根据权利要求5所述的燃烧系统，其中所述系统控制器被配置成控制由所述离子发生器所产生的离子的极性和/或数量。
9.根据权利要求3所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成在所述一个或多个燃烧器的终端的下游的位置处将所述带电粒子引入所述燃烧反应。
10.根据权利要求3所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成在所述一个或多个燃烧器的终端的上游的位置处将所述带电粒子引入所述燃烧反应的组分。
11.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述充电机构包括接触静电荷发生器，并且所述带电粒子为携带静电荷的粒子。
12.根据权利要求1所述的燃烧系统，包括燃烧反应控制器，所述燃烧反应控制器被配置成通过向由所述带电粒子使其带电的所述燃烧反应施加电能来控制所述燃烧反应的一个方面。
13.根据权利要求9中任一项所述的燃烧系统，包括燃烧反应控制器，所述燃烧反应控制器被配置成通过向由所述带电粒子使其带电的所述燃烧反应施加电能来控制所述燃烧反应的一个方面。
14.根据权利要求10中任一项所述的燃烧系统，包括燃烧反应控制器，所述燃烧反应控制器被配置成通过向由所述带电粒子使其带电的所述燃烧反应施加电能来控制所述燃烧反应的一个方面。
15.根据权利要求12所述的燃烧系统，其中所述燃烧反应控制器包括定位在所述燃烧空间内并与所述一个或多个燃烧器相邻的电极。
16.根据权利要求13所述的燃烧系统，其中所述燃烧反应控制器包括定位在所述燃烧空间内并与所述一个或多个燃烧器相邻的电极。
17.根据权利要求14所述的燃烧系统，其中所述燃烧反应控制器包括定位在所述燃烧空间内并与所述一个或多个燃烧器相邻的电极。
18.一种燃烧系统，包括：
燃烧器，所述燃烧器定位在燃烧空间内并被配置成支持燃烧反应；
充电机构，所述充电机构定位在所述燃烧空间外部并被配置成产生带电粒子流；以及
递送装置，所述递送装置被配置成从所述充电机构接收所述带电粒子流并将所述带电粒子流引入由所述燃烧器支持的燃烧反应。
19.根据权利要求18所述的燃烧系统，包括第一电极，所述第一电极定位在所述燃烧空间内，并被配置成向所述燃烧反应施加电能。
20.根据权利要求19所述的燃烧系统，包括第二电极，所述第二电极定位在所述燃烧空间内，在相对于所述第一电极的上游，并且被配置成向所述燃烧反应施加电能。
21.根据权利要求18所述的燃烧系统，其中所述充电机构包括离子发生器。
22.根据权利要求19所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成在所述燃烧器的喷嘴终端的下游的位置处将所述带电粒子引入所述燃烧反应。
23.根据权利要求18所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成在所述燃烧器的喷嘴终端的上游的位置处将所述带电粒子引入所述燃烧反应的组分。
24.根据权利要求18所述的燃烧系统，包括控制器，所述控制器被配置成控制由所述充电机构产生的带电粒子的极性和/或数量。
25.根据权利要求24所述的燃烧系统，其中所述充电机构被配置成产生包括多个带电粒子子流的带电粒子流，所述控制器被配置成控制所述多个带电粒子子流中的每一个的带电粒子的极性和/或数量。
26.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中所述充电机构包括多个离子发生器。
27.根据权利要求26所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成接收所述多个带电粒子子流并在相对于所述燃烧反应的相应位置处将所述子流中的每一个引入所述燃烧反应。
28.根据权利要求26所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置成控制所述充电机构产生所述多个带电粒子子流中具有第一极性的带电粒子的第一个，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一极性相反的第二极性的粒子的第二个。
29.根据权利要求26所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置成控制所述充电机构产生所述多个带电粒子子流中具有第一数量的带电粒子的第一个，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一数量不同的第二数量的带电粒子的第二个。
30.根据权利要求26所述的燃烧系统，其中所述燃烧器包括多个喷嘴，每个喷嘴被配置成支持相应的燃烧反应。
31.根据权利要求30所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成接收所述多个带电粒子子流并将所述多个子流中相应的第一个引入由所述多个喷嘴中的每一个支持的燃烧反应。
32.根据权利要求31所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成将所述多个子流中相应的第二个引入由所述多个喷嘴中的每一个支持的所述燃烧反应。
33.根据权利要求32所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置成控制所述充电机构产生所述多个带电粒子子流中具有第一极性的所述第一者中的每一个的粒子，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一极性相反的第二极性的所述第二者中的每一个的粒子。
34.根据权利要求32所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置成控制所述充电机构产生所述多个带电粒子流中具有第一数量的带电粒子的所述第一者中的每一个，并产生所述多个带电粒子流中具有与所述第一数量不同的第二数量的带电粒子的所述第二者中的每一个。
35.一种用于控制燃烧反应的方法，包括：
支持燃烧空间内的燃烧器处的燃烧反应；
在所述燃烧空间外部的位置处产生带电粒子流；以及
通过将所述带电粒子流引入所述燃烧反应来向所述燃烧反应施加电荷。
36.根据权利要求30所述的方法，其中所述产生带电粒子流包括产生离子流。
37.根据权利要求30所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括在支持所述燃烧反应的所述燃烧器的喷嘴终端的上游的位置处将所述带电粒子流引入所述燃烧的组分。
38.根据权利要求30所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括在支持所述燃烧反应的所述燃烧器的喷嘴终端的下游的位置处将所述带电粒子流引入所述燃烧。
39.根据权利要求30所述的方法，包括通过在所述喷嘴终端的下游的位置处向所述燃烧反应施加电能来控制所述燃烧反应的一个方面，并根据所施加的所述电荷选择所述电能的各个方面来强迫响应。
40.根据权利要求39所述的方法，其中选择所述电能的各个方面包括从包括电压、极性、AC频率、波形和DC偏置电压在内的组中选择所述电能的各个方面。
41.根据权利要求30所述的方法，其中所述产生带电流包括产生多个带电粒子子流。
42.根据权利要求41所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括在相对于所述燃烧反应的相应位置处将所述多个子流中的每一个引入所述燃烧反应。
43.根据权利要求41所述的方法，其中所述产生多个带电粒子子流包括产生所述多个带电粒子子流中具有第一极性的带电粒子的第一个，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一极性相反的第二极性的粒子的第二个。
44.根据权利要求41所述的方法，其中所述产生多个带电粒子子流包括产生所述多个带电粒子子流中具有第一数量的带电粒子的第一个，产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一数量不同的第二数量的带电粒子的第二个。
45.根据权利要求41所述的方法，其中所述支持燃烧器处的燃烧反应的步骤包括支持所述燃烧空间内的多个燃烧反应。
46.根据权利要求45所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括将所述多个子流中的相应第一个引入所述多个燃烧反应中的每一个。
47.根据权利要求46所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括将所述多个子流中的相应第二个引入所述多个燃烧反应中的每一个。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述产生带电粒子流包括产生所述多个带电粒子子流中具有第一极性的所述第一者中的每一个的粒子，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一极性相反的第二极性的所述第二者中的每一个的粒子。
49.根据权利要求48所述的方法，其中所述产生带电粒子流包括产生所述多个带电粒子子流中具有第一数量的带电粒子的所述第一者中的每一个，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一数量不同的第二数量的带电粒子的所述第二者中的每一个。

Claims (43)

1.一种燃烧系统，包括：
燃烧反应支持装置，所述燃烧反应支持装置用于支持燃烧反应并且定位在燃烧空间内；
充电装置，所述充电装置用于在所述燃烧空间外部的位置处产生带电粒子；
递送装置，所述递送装置用于从所述充电装置接收带电粒子并将所述带电粒子递送至由所述燃烧反应支持装置所支持的燃烧反应。
2.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述燃烧反应支持装置被配置成支持多个燃烧反应，并且所述递送装置被配置成将所述带电粒子从所述充电装置递送至所述多个燃烧反应。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的燃烧系统，其中所述充电装置包括离子发生器，并且所述带电粒子为所述离子发生器产生的离子。
4.根据权利要求3所述的燃烧系统，其中所述离子发生器是多个离子发生器中的一个，并且其中所述递送装置被配置成从所述多个离子发生器中的每一个接收带电粒子。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃烧系统，包括用于控制所述燃烧系统的组件的系统控制装置。
6.根据权利要求4和5所述的燃烧系统，其中所述系统控制装置被配置成独立地控制由所述多个离子发生器中的相应一者所产生的离子的极性和/或数量。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的燃烧系统，其中所述递送装置包括用于在所述燃烧反应支持装置终端的下游的位置处将所述带电粒子引入所述燃烧反应的装置。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的燃烧系统，其中所述递送装置包括用于在所述燃烧反应支持装置终端的上游的位置处将所述带电粒子引入所述燃烧反应的组分的装置。
9.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述充电装置包括接触静电荷发生器，并且所述带电粒子为携带静电荷的粒子。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃烧系统，包括燃烧反应控制装置，所述燃烧反应控制装置用于通过向由所述带电粒子使其带电的所述燃烧反应施加电能来控制所述燃烧反应的一个方面。
11.根据权利要求10所述的燃烧系统，其中所述燃烧反应控制装置包括定位在所述燃烧空间内并与所述燃烧反应支持装置相邻的电极。
12.一种燃烧系统，包括：
燃烧器，所述燃烧器定位在燃烧空间内并被配置成支持燃烧反应；
充电机构，所述充电机构定位在所述燃烧空间外部并被配置成产生带电粒子流；以及
递送装置，所述递送装置被配置成从所述充电机构接收所述带电粒子流并将所述带电粒子流引入由所述燃烧器支持的燃烧反应。
13.根据权利要求12所述的燃烧系统，包括第一电极，所述第一电极定位在所述燃烧空间内，并被配置成向所述燃烧反应施加电能。
14.根据权利要求13所述的燃烧系统，包括第二电极，所述第二电极定位在所述燃烧空间内，在相对于所述第一电极的上游，并且被配置成向所述燃烧反应施加电能。
15.根据权利要求12所述的燃烧系统，其中所述充电机构包括离子发生器。
16.根据权利要求12所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成在所述燃烧器的喷嘴终端的下游的位置处将所述带电粒子引入所述燃烧反应。
17.根据权利要求12所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成在所述燃烧器的喷嘴终端的上游的位置处将所述带电粒子引入所述燃烧反应的组分。
18.根据权利要求12所述的燃烧系统，包括控制器，所述控制器被配置成控制由所述充电机构产生的带电粒子的极性和/或数量。
19.根据权利要求18所述的燃烧系统，其中所述充电机构被配置成产生包括多个带电粒子子流的带电粒子流，所述控制器被配置成控制所述多个带电粒子子流中的每一个的带电粒子的极性和/或数量。
20.根据权利要求19所述的燃烧系统，其中所述充电机构包括多个离子发生器。
21.根据权利要求19所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成接收所述多个带电粒子子流并在相对于所述燃烧反应的相应位置处将所述子流中的每一个引入所述燃烧反应。
22.根据权利要求19所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置成控制所述充电机构产生所述多个带电粒子子流中具有第一极性的带电粒子的第一个，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一极性相反的第二极性的粒子的第二个。
23.根据权利要求19所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置成控制所述充电机构产生所述多个带电粒子子流中具有第一数量的带电粒子的第一个，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一数量不同的第二数量的带电粒子的第二个。
24.根据权利要求19所述的燃烧系统，其中所述燃烧器包括多个喷嘴，每个喷嘴被配置成支持相应的燃烧反应。
25.根据权利要求24所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成接收所述多个带电粒子子流并将所述多个子流中相应的第一个引入由所述多个喷嘴中的每一个支持的燃烧反应。
26.根据权利要求25所述的燃烧系统，其中所述递送装置被配置成将所述多个子流中相应的第二个引入由所述多个喷嘴中的每一个支持的所述燃烧反应。
27.根据权利要求26所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置成控制所述充电机构产生所述多个带电粒子子流中具有第一极性的所述第一者中的每一个的粒子，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一极性相反的第二极性的所述第二者中的每一个的粒子。
28.根据权利要求26所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置成控制所述充电机构产生所述多个带电粒子流中具有第一数量的带电粒子的所述第一者中的每一个，并产生所述多个带电粒子流中具有与所述第一数量不同的第二数量的带电粒子的所述第二者中的每一个。
29.一种用于控制燃烧反应的方法，包括：
支持燃烧空间内的燃烧反应；
在所述燃烧空间外部的位置处产生带电粒子流；以及
通过将所述带电粒子流引入所述燃烧反应来向所述燃烧反应施加电荷。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述产生带电粒子流包括产生离子流。
31.根据权利要求29所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括在支持所述燃烧反应的燃烧器的喷嘴终端的上游的位置处将所述带电粒子流引入所述燃烧的组分。
32.根据权利要求29所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括在支持所述燃烧反应的燃烧器的喷嘴终端的下游的位置处将所述带电粒子流引入所述燃烧。
33.根据权利要求29所述的方法，包括通过在所述喷嘴终端的下游的位置处向所述燃烧反应施加电能来控制所述燃烧反应的一个方面，并根据所施加的所述电荷选择所述电能的各个方面来强迫响应。
34.根据权利要求33所述的方法，其中选择所述电能的各个方面包括从包括电压、极性、AC频率、波形和DC偏置电压在内的组中选择所述电能的各个方面。
35.根据权利要求29所述的方法，其中所述产生带电流包括产生多个带电粒子子流。
36.根据权利要求35所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括在相对于所述燃烧反应的相应位置处将所述多个子流中的每一个引入所述燃烧反应。
37.根据权利要求35所述的方法，其中所述产生多个带电粒子子流包括产生所述多个带电粒子子流中具有第一极性的带电粒子的第一个，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一极性相反的第二极性的粒子的第二个。
38.根据权利要求35所述的方法，其中所述产生多个带电粒子子流包括产生所述多个带电粒子子流中具有第一数量的带电粒子的第一个，产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一数量不同的第二数量的带电粒子的第二个。
39.根据权利要求35所述的方法，其中所述支持燃烧反应包括支持所述燃烧空间内的多个燃烧反应。
40.根据权利要求39所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括将所述多个子流中的相应第一个引入所述多个燃烧反应中的每一个。
41.根据权利要求40所述的方法，其中将所述带电粒子流引入所述燃烧反应包括将所述多个子流中的相应第二个引入所述多个燃烧反应中的每一个。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述产生带电粒子流包括产生所述多个带电粒子子流中具有第一极性的所述第一者中的每一个的粒子，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一极性相反的第二极性的所述第二者中的每一个的粒子。
43.根据权利要求41所述的方法，其中所述产生带电粒子流包括产生所述多个带电粒子子流中具有第一数量的带电粒子的所述第一者中的每一个，并产生所述多个带电粒子子流中具有与所述第一数量不同的第二数量的带电粒子的所述第二者中的每一个。
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