CN112833421A - 一种电场约束燃烧装置及电场约束垃圾焚烧发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电场约束燃烧装置及电场约束垃圾焚烧发电装置，该电场约束燃烧装置包括至少一个放电电极、至少一个约束电极，所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生电场；燃烧的火焰与至少一个约束电极接触，所述燃烧的火焰至少一部分位于所述电场内，所述电场对燃烧有约束作用。该电场约束垃圾焚烧发电装置包括焚烧组件，用于基于电场约束焚烧垃圾，生成焚烧尾气；所述焚烧组件包括所述电场约束燃烧装置。

Description

一种电场约束燃烧装置及电场约束垃圾焚烧发电装置

技术领域

本发明涉及燃烧及发电技术领域，特别涉及一种电场约束燃烧装置及电场约束垃圾焚烧发电装置。

背景技术

燃烧目前主要存在垃圾处理、发电、炼钢、工业加工、航空航天、交通车船、厨房做饭等过程中。非约束燃烧主要污染物为：粉尘、硝、硫、汞、二恶英、VOCs、核尘埃、油雾、油烟等等，非约束燃烧所造成的环境危害主要有：雾霾、酸雨、海洋荒漠化、大气层臭氧空洞、温室效应、厄尔尼诺效应、植物遗传改变、人类遗传改变。而非约束燃烧所造成的人身危害主要有：心脑血管疾病、呼吸系统疾病、神经系统疾病、遗传系统疾病、恶行肿瘤多发、遗传变异。

垃圾是失去使用价值、无法利用的废弃物品，是物质循环的重要环节，是不被需要或无用的固体、流体物质。垃圾处置一直困扰当今世界的难题，垃圾的收集、储存、运输、堆放、处置、回收等各个环节都会对周围环境产生危害和影响。社会发展越快，产生的垃圾就越多，垃圾困扰就越严重。具体地，来源于塑料制品的微塑料本身会释放有毒有害物质，如重金属、持久性有机污染物(如阻燃剂、多氯联苯、邻苯类增塑剂等)，可对海洋生态环境造成直接危害，同时微塑料会通过海洋食物链传递，最终进入人类食物链，从而对人体健康安全造成威胁，影响人类的健康和生活质量。为缓解垃圾污染，目前积极倡导和推动家庭生活垃圾的分类工作，将其分为干垃圾、湿垃圾、可回收物和有害垃圾四大类，其中一些无再生价值的垃圾，如降解周期很长的塑料制品，或难以筛分只能简单统一处理的可燃烧混合垃圾，可做垃圾焚烧处理。然而，垃圾焚烧可导致环境的二次污染，包括垃圾焚烧后排放的废气、燃烧后的飞灰、恶臭等，尤其是烟气颗粒物排放造成的空气污染。目前，一些国家或地区已经陆续建立集中垃圾焚烧发电站，但这些发电站几乎都面临垃圾运输、堆放、燃烧排放等问题，无法运转。因此，需要研究如何解决垃圾储运、排放二次污染的问题，并实现高效回收有机能，以彻底改变社会能源利用结构。

目前公开的利用电场控制燃烧的技术中由于燃烧火焰上下抖动，燃烧火焰容易与电场的电晕电极接触，导致电场失效，无法实现对燃烧的控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电场约束燃烧装置及电场约束垃圾焚烧发电装置。本发明使用至少两个电极形成电场，其中至少一个电极与所述燃烧的火焰接触，部分燃烧发生在电场内，利用电场对燃烧火焰中液态颗粒物和/或固态颗粒物的约束作用，改变燃烧火焰形态和燃烧形式，使燃烧中颗粒物充分燃烧，降低颗粒物挥发。本发明在燃烧的火焰附近按照到约束电极的距离由近到远的顺序依次设置不同组放电电极，当燃烧的火焰抖动至与一组放电电极接触，导致该组放电电极与约束电极产生的电场失效，与该组放电电极相比，距离约束电极更远的一组放电电极产生的电场开始对置于其中的燃烧火焰起到约束作用，依次类推，当燃烧的火焰处于上下抖动的不稳定状态情况下，仍能保持至少一个约束电场对燃烧的火焰起到约束作用。本发明利用所述至少两个电极形成的电场对垃圾焚烧产生的燃烧火焰进行约束，使垃圾焚烧更加充分，减少烟气颗粒物挥发，垃圾焚烧后得到高温高压尾气，并基于所述高温高压尾气进行发电，并进行尾气净化处理，从而实现了垃圾的能源回收利用，减少了环境污染。

为达到上述目的之一，本发明提供如下技术方案：

1.本发明提供的示例1，一种电场约束燃烧装置，包括至少一个放电电极、至少一个约束电极，所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生电场；燃烧的火焰与至少一个约束电极接触，所述燃烧的火焰至少一部分位于所述电场内，所述电场对燃烧有约束作用。

2.本发明提供的示例2，包括上述示例1，其中，所述燃烧的火焰与所述至少一个约束电极接触。

3.本发明提供的示例3，包括上述示例1或2，其中，所述至少一个约束电极设置于靠近燃烧火焰的区域，至少一个约束电极与燃烧火焰接触，所述至少一个放电电极相对于所述约束电极被设置于远离燃烧火焰的区域并与所述至少一个约束电极产生对燃烧火焰有约束作用的电场。

4.本发明提供的示例4，包括上述示例1至3中的任一项，其中，所述至少一个约束电极包括的所有约束电极为等电位电极。

5.本发明提供的示例5，包括上述示例1至4中的任一项，其中，所述至少一个约束电极上设有若干通孔。

6.本发明提供的示例6，包括上述示例1至5中的任一项，其中，所述至少一个放电电极的形状呈针状、板状、棒状或网状。

7.本发明提供的示例7，包括上述示例1至5中的任一项，其中，所述至少一个约束电极的形状呈点状、线状、板状、管状、球状或网状。

8.本发明提供的示例8，包括上述示例1至7中的任一项，其中，所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极之间的电压大于起始起晕电压、小于起始起辉电压。

9.本发明提供的示例9，包括上述示例1至8中的任一项，其中，所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极之间的电压为0.1kv/mm-2.4kv/mm。

10.本发明提供的示例10，包括上述示例9，其中，所述放电电极和所述约束电极之间的电压为0.7kv/mm-1.6kv/mm。

11.本发明提供的示例11，包括上述示例1至10中的任一项，其中，所述电场约束燃烧装置还包括至少一个电源，所述电源的一个电极与所述至少一个放电电极电性连接，所述电源的另一个电极与所述至少一个约束电极均电性连接；所述电源为所述放电电极和所述约束电极之间提供所述电压。

12.本发明提供的示例12，包括上述示例11，其中，所述至少一个放电电极与电源的阴极电性连接，所述约束电极均与电源的阳极电性连接。

13.本发明提供的示例13，包括上述示例12，其中，所述至少一个约束电极约束燃烧火焰中颗粒物挥发量减少。

14.本发明提供的示例14，包括上述示例12，其中，所述至少一个约束电极约束燃烧火焰扁平化。

15.本发明提供的示例15，包括上述示例11，其中，所述至少一个放电电极与电源的阳极电性连接，所述约束电极均与电源的阴极电性连接。

16.本发明提供的示例16，包括上述示例15，其中，所述至少一个约束电极约束燃烧火焰的体积变大。

17.本发明提供的示例17，包括上述示例1至16中的任一项，其中，所述燃烧的火焰表面与所述至少一个约束电极为等电势，所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间产生所述电场。

18.本发明提供的示例18，包括上述示例11至17中的任一项，其中，所述电源为所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极提供电压，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

19.本发明提供的示例19，包括上述示例18，其中，所述电源为所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极提供的电压大于起始起晕电压、小于起始起辉电压。优选的，电压为0.1kv/mm-2.4kv/mm，更优选的，电压为0.7kv/mm-1.6kv/mm。

20.本发明提供的示例20，包括上述示例8至19中的任一项，其中，所述电源为可编程直流电源。

21.本发明提供的示例21，包括上述示例20，其中，所述可编程直流电源的最低输出电流为起始起晕电流，自保护电流为起始起辉电流。

22.本发明提供的示例22，包括上述示例20或21，其中，所述可编程直流电源提供的电压随所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间距离的变化而调整，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

23.本发明提供的示例23，包括上述示例22，其中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变小，所述电场的电流增大，当所述可编程直流电源检测到该电流增大至第一电流设定值，启动自保护功能降低输出电压至第一电压设定值，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

24.本发明提供的示例24，包括上述示例23，其中，所述第一电流设定值小于起始起辉电流，所述第一电压设定值小于起始起辉电压。

25.本发明提供的示例25，包括上述示例22，其中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变大，所述电场的电流减小，当所述可编程直流电源检测到电流减少至第二电流设定值，启动自保护功能升高电压至第二电压设定值，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

26.本发明提供的示例26，包括上述示例25，其中，所述第二电流设定值大于起始起晕电流，所述第二电压设定值大于起始起晕电压。

27.本发明提供的示例27，包括上述示例1至26中的任一项，其中，所述至少一个放电电极包括至少两组放电电极，每组放电电极包括至少一个放电电极，每组放电电极到所述约束电极的距离不同；同一组放电电极到所述约束电极的距离相同，不同组放电电极到所述约束电极的距离不同。

28.本发明提供的示例28，包括上述示例25，其中，不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序依次设置。优选的，不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序在火焰上方依次设置。

29.本发明提供的示例29，包括上述示例11至28中的任一项，其中，所述可编程直流电源有多个，所述可编程直流电源的个数与所述放电电极的组数对应，一组放电电极对应电性连接一个电源的一个电极，所述约束电极共同电性连接所有电源的另一电极。

30.本发明提供的示例30，包括上述示例27至29中的任一项，其中，在燃烧过程中火焰窜动至与所述至少一个放电电极中一组放电电极接触，该组放电电极与所述约束电极形成的电场失效；与该组放电电极相比，距离所述约束电极更远的一组放电电极与火焰表面之间建立所述电场。

31.本发明提供的示例31，包括上述示例11至30中的任一项，其中，所述可编程直流电源具有自保护功能和自恢复功能。

32.本发明提供的示例32，包括上述示例1至31中的任一项，其中，所述约束电极包括多个，所有约束电极在靠近燃烧火焰的区域沿燃烧火焰的周向中的一个或多个方向上进行分布。优选的，所有约束电极沿燃烧火焰的左右方向、前后方向、斜向方向中的一个或多个方向上进行分布。

33.本发明提供的示例33，包括上述示例32，其中，所有约束电极在靠近燃烧火焰的区域沿燃烧火焰周向的多个方向上进行分布组成球形。

34.本发明提供的示例34，包括示例1至33中的任一项，其中，还包括绝缘结构，用于实现所述放电电极与所述约束电极之间的绝缘。

35.本发明提供的示例35，包括示例1至34中的任一项所述的电场约束燃烧装置用于控制垃圾焚烧、发电燃煤、燃油、化工反应或燃油发动机中产生颗粒物的燃烧反应中的应用。

36.本发明提供的示例36，提供一种电场约束燃烧的方法，包括如下步骤：

选择至少一个放电电极、至少一个约束电极，至少一个约束电极与所述燃烧的火焰接触；

通过在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压，在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生电场；

将所述燃烧的火焰至少一部分位于所述电场内，所述电场对燃烧有约束作用。

37.本发明提供的示例37，包括上述示例36，其中，将所述至少一个约束电极包括的所有约束电极连接，构成等电位电极。

38.本发明提供的示例38，包括上述示例36或37，其中，选择所述至少一个放电电极的形状呈针状、板状、棒状或网状。

39.本发明提供的示例39，包括上述示例36或37，其中，选择所述至少一个约束电极的形状呈点状、线状、板状、管状、球状或网状。

40.本发明提供的示例42，包括上述示例36至39中的任一项，其中，所述通过在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压的电压值大于起始起晕电压、小于起始起辉电压。

41.本发明提供的示例42，包括上述示例36至39中的任一项，其中，所述通过在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压的电压为0.1kv/mm-2.4kv/mm，优选的，电压为0.7kv/mm-1.6kv/mm。

42.本发明提供的示例42，包括上述示例36至39中的任一项，其中，所述通过在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压包括通过电源在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压，以使至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生所述电场。

43.本发明提供的示例43，包括上述示例42，其中，将所述电源的一个电极与至少一个放电电极电性连接，所述电源的另一个电极与约束电极均电性连接。

44.本发明提供的示例44，包括上述示例43，其中，将所述至少一个放电电极与电源的阴极电性连接，将所述约束电极均与电源的阳极电性连接。

45.本发明提供的示例45，包括上述示例44，其中，所述至少一个约束电极约束燃烧火焰中颗粒物挥发量减少。

46.本发明提供的示例45，包括上述示例44，其中，所述至少一个约束电极约束燃烧火焰扁平化。

47.本发明提供的示例47，包括上述示例43，其中，将所述至少一个放电电极与电源的阳极电性连接，将所述约束电极均与电源的阴极电性连接。

48.本发明提供的示例48，包括上述示例47，其中，所述至少一个约束电极约束燃烧火焰体积的变大。

49.本发明提供的示例49，包括上述示例42至48中的任一项，其中，所述电源为可编程直流电源。

50.本发明提供的示例50，包括上述示例49，其中，所述可编程直流电源的最低输出电流为起始起晕电流，自保护电流为起始起辉电流。

51.本发明提供的示例50，包括上述示例36至50中的任一项，其中，将所述至少一个约束电极与所述燃烧的火焰接触，所述燃烧的火焰表面与约束电极等电势，所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间产生电场。

52.本发明提供的示例52，包括上述示例36至51中的任一项，其中，通过在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压包括所述可编程直流电源提供的电压随至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间距离的变化而调整，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

53.本发明提供的示例53，包括上述示例52，其中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变小，所述电场的电流增大，当所述可编程直流电源检测到该电流增大至第一电流设定值，启动自保护功能降低输出电压至第一电压设定值，以使至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

54.本发明提供的示例54，包括上述示例53，其中，选择所述第一电流设定值小于起始起辉电流，选择所述第一电压设定值小于起始起辉电压。

55.本发明提供的示例55，包括上述示例52，其中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变大，所述电离电场的电流减小，当所述可编程直流电源检测到电流减少至第二电流设定值，启动自保护功能升高电压至第二电压设定值，以使至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

56.本发明提供的示例55，包括上述示例54，其中，选择所述第二电流设定值大于起始起晕电流，选择所述第二电压设定值大于起始起晕电压。

57.本发明提供的示例57，包括上述示例42至56中的任一项，其中，选择具有自保护功能、自恢复功能的可编程直流电源。

58.本发明提供的示例58，包括上述示例36至57中的任一项，其中，所述至少一个放电电极包括至少两组放电电极，每组放电电极包括至少一个放电电极，每组放电电极与至少一个约束电极的距离不同；同一组放电电极到所述至少一个约束电极的距离相同，不同组放电电极到所述至少一个约束电极的距离不同。

59.本发明提供的示例59，包括上述示例58，其中，将不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序依次设置。优选的，将不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序在火焰上方依次设置。

60.本发明提供的示例60，包括上述示例58或59，其中，在燃烧过程中火焰窜动至与所述至少一个放电电极中一组放电电极接触，该组放电电极与所述至少一个约束电极形成的电场失效，与该组放电电极相比，距离该约束电极更远的一组放电电极与火焰表面之间形成所述电场。

61.本发明提供的示例61，包括上述示例36至60中的任一项，其中，将所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间进行绝缘隔离。

62.本发明提供的示例62，一种电场约束垃圾焚烧发电装置，包括：焚烧组件，用于基于电场约束焚烧垃圾，生成焚烧尾气。

63.本发明提供的示例63，包括上述示例62，其中，所述焚烧组件包括示例1至34任一项的电场约束燃烧装置。

64.本发明提供的示例64，包括示例62或63所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其中，所述焚烧组件包括焚烧腔，所述电场约束燃烧装置的放电电极的至少一部分和所述至少一个约束电极位于焚烧炉内，所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生的电场位于所述焚烧炉内。

65.本发明提供的示例65，包括示例62至64任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其中，所述焚烧腔设有供臭氧和空气的混合气通入焚烧腔的混合气进口，所述混合气进口连接一文丘里管的出口端。

66.本发明提供的示例66，包括示例62至65任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其中，还包括臭氧发生器；所述臭氧发生器设有臭氧出口，该臭氧出口连通所述文丘里管的低压管段，利用文丘里原理将臭氧发生器产生的臭氧吸入到文丘里管内。

67.本发明提供的示例67，包括示例62至66任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其中，还包括风机；所述风机的出口与所述文丘里管的入口端连通，用于将空气通入文丘里管。

68.本发明提供的示例68，包括示例62至67任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其中，还包括空气预热器，设置于所述焚烧腔内，用于将通入焚烧腔的空气与臭氧的混合气加热。

69.本发明提供的示例68，包括示例68所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其中，所述空气预热器的进口与焚烧腔上设的混合气进口连通，所述空气预热器的出口位于垃圾焚烧火焰附近也可插入焚烧火焰中。

70.本发明提供的示例70，包括示例62至68任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，还包括发电组件，与所述焚烧组件相连，用于基于所述焚烧尾气进行发电。

71.本发明提供的示例71，包括示例62至70任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，所述发电组件包括至少一个斯特林发电机，所述斯特林发电机的感热部插入焚烧腔内。

72.本发明提供的示例71，包括示例62至70中的任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，所述发电组件包括所述发电组件包括涡扇和发电机，所述涡扇用于在所述焚烧尾气的作用下进行转动，所述发电机与所述涡扇相连，用于随所述涡扇转动而转动，以产生电能。

73.本发明提供的示例73，包括示例71所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，所述涡扇包括涡扇轴和涡扇叶；所述发电机包括发电机定子和发电机转子，所述发电机转子与所述涡扇轴相连，用于随所述涡扇轴的转动而转动。

74.本发明提供的示例74，包括示例62至73中的任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，还包括尾气净化组件，与所述发电组件相连，用于对焚烧尾气和/或经过所述发电组件的焚烧尾气进行净化。

75.本发明提供的示例75，包括示例74所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，所述尾气净化组件包括静电除尘装置、电凝除雾器和臭氧发生器中的一种或多种组合。

76.本发明提供的示例76，包括示例62至75中的任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，还包括储能电池，与所述发电组件相连，用于存储所述发电组件产生的电能。

本发明中，所述“燃烧”及“垃圾焚烧”中均产生颗粒物。

本发明中，所述约束作用包括：改变燃烧的火焰形状、大小，使燃烧更充分即改变燃烧形式，提高燃烧效率，降低燃烧过程中颗粒物和/或污染物的排放。

本发明中，所述“颗粒物”包括但不限于燃烧产生的液态颗粒物、固态颗粒物，例如炭烟、液雾、气溶胶、油雾、分子团中的一种或多种。

附图说明

图1为本发明实施例1中电场约束燃烧装置的结构示意图。

图2为本发明实施例2中电场约束燃烧装置的结构示意图。

图3为本发明实施例3中电场约束燃烧装置的结构示意图。

图4为本发明实施例4中电场约束垃圾焚烧发电装置的结构示意图。

图5为本发明实施例5中电场约束垃圾焚烧发电装置的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

于本发明的一实施例中电场约束燃烧装置，用于约束燃烧，包括至少一个放电电极、至少一个约束电极，所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生电场；燃烧的火焰与约束电极接触，燃烧的火焰与所述至少一个约束电极具有相同的电势，所述燃烧的火焰至少一部分位于所述电场内，所述电场对位于电场内的燃烧有约束作用。本电场约束燃烧装置可应用于垃圾焚烧、发电燃煤、燃油、化工反应、燃油发动机等产生颗粒物的燃烧控制技术领域。

于本发明的一实施例中至少一个电极与所述燃烧的火焰接触，部分燃烧发生在电场内，利用电场对燃烧火焰中液态颗粒物和/或固态颗粒物的约束作用，改变燃烧火焰形态和燃烧形式，可使燃烧中颗粒物充分燃烧，减少颗粒物\污染物排放，降低环境污染。

本发明的一实施例中，所述至少一个约束电极设置于靠近燃烧火焰的区域，所述至少一个约束电极与燃烧火焰接触，所述至少一个放电电极相对于所述约束电极被设置于远离燃烧火焰的区域与所述约束电极产生对燃烧火焰有约束作用的电场，部分燃烧火焰位于所述电场内。于本发明的一实施例中，所述至少一个约束电极包括的所有约束电极相互连接为等电位电极。

于本发明的一实施例中，所述至少一个约束电极上设有若干通孔。本发明中所述至少一个约束电极为有孔结构，约束电极上的通孔可以为任何允许物质约束电极的孔。燃烧的火焰可通过约束电极上的通孔进入到放电电极与约束电极之间产生的电场内。燃烧的火焰通过约束电极的通孔时与约束电极发生接触，当燃烧火焰与约束电极接触，燃烧的火焰中的颗粒物通过接触导电而带有与所述约束电极相同极性的电荷。因此，所述燃烧的火焰与所述约束电极具有相同电势。

于本发明的一实施例中，所述至少一个放电电极的形状呈针状、板状、棒状或网状。

于本发明的一实施例中，所述至少一个约束电极的形状呈点状、线状、板状、管状、球状或网状。

于本发明的一实施例中，所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极之间的电压大于起始起晕电压、小于起始起辉电压。该起始起晕电压是指为能使放电电极和约束电极之间产生放电并电离气体的最小电压值。该起始起辉电压是指能使放电电极和约束电极之间击穿发光的最小电压值。对于不同的气体、及不同的工作环境等，起始起晕电压、起始起辉电压的大小可能会不相同。但对于本领域技术人员来说，针对确定的气体、及工作环境，所对应的起始起晕电压及起始起辉电压是确定的。

于本发明的一实施例中，所述燃烧的火焰表面与所述至少一个约束电极等电势，所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间产生所述电场。

于本发明的一实施例中，所述电场约束燃烧装置还包括至少一个电源，所述电源的一个电极与所述至少一个放电电极电性连接，所述电源的另一个电极与所述至少一个约束电极电性连接。

于本发明的一实施例中，所述至少一个放电电极与电源的阴极电性连接，所述至少一个约束电极均与电源的阳极电性连接。在所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间产生的电场中，气体中氧气等物质被电离，形成离子流，该离子流与从火焰中逃逸出来的未燃尽的颗粒物结合，使颗粒物荷电带负电，荷电的颗粒物受到约束的吸引作用而向约束电极和燃烧火焰方向移动，部分带电颗粒物又回到火焰中重新燃烧，使燃烧更充分，最终燃烧产生的颗粒物减少。带电颗粒物向约束电极和燃烧火焰方向移动过程中，燃烧火焰的形状转变为扁平状，体积变小。本发明一实施例中，燃烧被约束在约束电极附近，约束燃烧火焰中颗粒物挥发量减少。本发明实施例中，电场的电晕放电生成的O₃有助于强化火焰的稳定充分燃烧，实现燃烧烟尘的低排放。

于本发明的一实施例中，所述至少一个放电电极与电源的阳极电性连接，所述至少一个约束电极均与电源的阴极电性连接。电场中形成的离子流与从火焰中逃逸出来的未燃尽的颗粒物结合，使颗粒物荷电带负电，荷电的颗粒物受到约束电极及燃烧火焰的排斥作用而沿着燃烧火焰表面向外扩散，约束燃烧火焰的体积变大。

于本发明的一实施例中，所述电源为所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极提供电压，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。于本发明的一实施例中，所述电源为所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极提供的电压大于起始起晕电压、小于起始起辉电压。

于本发明一实施例中所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极分别与电源的两个电极电性连接。加载在所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极上的电压需选择适当的电压等级，具体选择何种电压等级取决于电场装置的体积、耐温、容尘率等，还需考虑湿度、氧气含量等实际工作环境。本发明一实施例中，所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极之间的电压可以为0.1kv/mm-2.4kv/mm。优选的一实施例中，所述放电电极和所述约束电极之间的电压为0.7kv/mm-1.6kv/mm。

于本发明的一实施例中，所述电源为可编程直流电源。本发明一实施例通过可编程直流电源，自动改变施加在所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极之间的电压，确保以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在；始终保持电场力存在，使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间的电场始终电离气体。

于本发明的一实施例中，所述可编程直流电源的最低输出电流为起始起晕电流，自保护电流为起始起辉电流。当放电电极与所述燃烧的火焰向上放电电极窜动至与放电电极接触，导致击穿，两者之间的电流升高到起辉点的电流即起始起辉电流，达到了可编程直流电源的自保护电流，可编程直流电源自动关闭，电场失效。

于本发明的一实施例中，所述可编程直流电源提供的电压随所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间距离的变化而调整，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间建立电场，该电场始终处于电离阶段。该电离阶段是指所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在，产生放电并电离气体的阶段。

于本发明的一实施例中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变小，所述电场的电流增大，当所述可编程直流电源检测到该电流增大至第一电流设定值，启动自保护功能降低输出电压至第一电压设定值，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。于本发明的一实施例中，所述第一电流预定值小于起始起辉电流，所述第一电压设定值小于起始起辉电压。起始起辉电流即起辉点的电流是指所述燃烧的火焰表面与所述放电电极之间击穿发光的最小电流值，此状态下对应的电压为起始起辉电压。对于不同的气体、及不同的工作环境等，起始起辉电流和起始起辉电压的大小可能会不相同。但对于本领域技术人员来说，针对确定的气体、及工作环境，所对应的起辉点的电流和起始起辉电压是确定的。本发明一实施例中可编程直流电源的电压小于起始起辉电压。

于本发明的一实施例中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变大，所述电离电场的电流减小，当所述可编程直流电源检测到电流减少至第二电流设定值，启动自保护功能升高电压至第二电压设定值，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。于本发明的一实施例中，所述第二电流设定值大于起始起晕电流，所述第二电压设定值大于起始起晕电压。起始起晕电流即起晕点的电流是指所述燃烧的火焰表面与所述放电电极之间产生放电并电离气体的最小电流值，此状态下对应的电压为起始起晕电压。对于不同的气体、及不同的工作环境等，起晕点的电流和起始起晕电压的大小可能会不相同。但对于本领域技术人员来说，针对确定的气体、及工作环境，所对应的起晕点的电流和起始起晕电压是确定的。本发明一实施例中电源的电压大于起始起晕电压。

于本发明的一实施例中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变小，所述电场的电流增大，电流增大至接近起辉点的电流时，可编程直流电源检测到电流信号达到设定值，启动自保护功能降低电压至小于起始起辉电压，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保护电场力存在。

于本发明的一实施例中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变大，所述电场的电流减小，电流减小至接近起晕点的电流时，可编程直流电源检测到电流信号达到设定值，启动自保护功能升高电压至大于起始起晕电压，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保护电场力存在。

于本发明的一实施例中，所述至少一个放电电极包括至少两组放电电极，每组放电电极与所述约束电极的距离不同，每组放电电极包括至少一个放电电极；同一组放电电极到所述约束电极的距离相同，不同组放电电极到所述约束电极的距离不同。于本发明的一实施例中，不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序在燃烧的火焰附近同一方向依次设置。优选的，不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序在火焰上方依次设置。

于本发明的一实施例中，所述可编程直流电源有多个，所述电源的个数与所述放电电极的组数一一对应，一组放电电极对应电性连接一个电源的一个电极，所述约束电极共同连接多个电源的另一电极。多个电源的另一电极连接至一共用引线，所有约束电极相互连接至该共用引线，形成等电位电极。

于本发明的一实施例中，所述可编程直流电源具有自保护功能、自恢复功能。

于本发明的一实施例中，所述约束电极包括多个，所有约束电极在靠近燃烧火焰的区域沿燃烧火焰的周向中的一个或多个方向上进行分布。优选的，所有约束电极沿燃烧火焰的左右方向、前后方向、斜向方向中的一个或多个方向上进行分布。

于本发明的一实施例中，所有约束电极在靠近燃烧火焰的区域沿燃烧火焰的多个方向上进行分布组成球形。

于本发明的一实施例中，所述电场约束燃烧装置包括一个放电电极、至少两个约束电极。

于本发明的一实施例中，所述电场约束燃烧装置包括一个放电电极、三个约束电极，所述放电电极呈针状，所述三个约束电极均呈板状，且板状约束电极上开设有若干通孔；本实施例中，所述放电电极设置于远离燃烧火焰的区域，三个约束电极设置于靠近燃烧火焰的区域，至少一个约束电极与燃烧火焰接触。

于本发明的一实施例中，将多个约束电极组合在一起使用，与放电电极组成多维电场，根据需要控制燃烧状态，根据需要可以让受控对象的运动轨迹或状态按照组合电场的约束作用，达到设计所需目的。

于本发明的一实施例中，包括多个约束电极，所有约束电极在靠近燃烧火焰的区域沿燃烧火焰周向的多个方向上进行分布组成球形，组成球形电场，约束燃烧。

于本发明的一实施例中，所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极均可选用耐温导电材料制造而成，例如，放电电极的材质可采用钛合金或钨钢，约束电极的材质可采用20#钢或Q345B钢。

于本发明的一实施例中，还包括绝缘结构，用于实现所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间的绝缘。

综上所述，本发明提供电场约束燃烧装置实施例中，使用电极形成电场，燃烧火焰为导体，至少一个约束电极与燃烧火焰接触，燃烧的火焰至少一部分位于电场内，电场通过荷电和导电对燃烧过程中热解颗粒、液雾、气溶胶等作用改变火焰燃烧条件，从而影响火焰，起到约束作用，使燃烧受控热效率提高，且燃烧充分污染低、热值高。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

于本发明的一实施例中电场约束燃烧的方法，包括如下步骤：

选择至少一个放电电极、至少一个约束电极，至少一个约束电极与燃烧的火焰接触；

通过施加电压，在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生电场；

将所述燃烧的火焰至少一部分位于所述电场内，所述电场对燃烧有约束作用。

于本发明的一实施例中，将所述至少一个约束电极包括的所有约束电极连接，构成等电位电极。

于本发明的一实施例中，选择通过施加电压使所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极之间的电压大于起始起晕电压、小于起始起辉电压；优选的，电压为0.1kv/mm-2.4kv/mm，更优选的，电压为0.7kv/mm-1.6kv/mm。

于本发明的一实施例中，所述通过施加电压包括控制电源在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压，以使至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生电场。

于本发明的一实施例中，将所述电源的一个电极与所述至少一个放电电极电性连接，所述电源的另一个电极与所述至少一个约束电极均电性连接。

于本发明的一实施例中，将所述至少一个放电电极与电源的阴极电性连接，经所述约束电极均与电源的阳极电性连接。于本发明的一实施例中，所述至少一个约束电极约束燃烧火焰中颗粒物挥发量减少。于本发明的一实施例中，所述至少一个约束电极约束燃烧火焰扁平化。

于本发明的一实施例中，将所述至少一个放电电极与电源的阳极电性连接，将所述约束电极均与电源的阴极电性连接。于本发明的一实施例中，所述至少一个约束电极约束燃烧火焰体积的变大。

于本发明的一实施例中，于本发明的一实施例中，所述电源为可编程直流电源。于本发明的一实施例中，所述可编程直流电源具有自保护功能、自恢复功能。

于本发明的一实施例中，还包括：至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间产生电场。

于本发明的一实施例中，通过施加电压包括所述可编程直流电源提供的电压随所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间距离的变化而调整，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终存在电场力，所述电场始终处理电离阶段。

于本发明的一实施例中，选择所述可编程直流电源为所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极提供的电压大于起始起晕电压、小于起始起辉电压。

于本发明的一实施例中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变小，所述电离电场的电流增大，电流增大至接近起辉点的电流时，可编程直流电源检测到电流信号达到第一电流设定值，启动自保护功能降低输出电压至小于起始起辉电压，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间保持电场力存在。

于本发明的一实施例中，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变大，所述电离电场的电流减小，电流减小至接近起晕点的电流时，可编程直流电源检测到电流信号达到第二电流设定值，启动自保护功能升高电压至大于起始起晕电压，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间保持电场力存在，电场处于电离阶段。

于本发明的一实施例中，所述至少一个放电电极包括至少两组放电电极，每组放电电极与所述约束电极的距离不同，每组放电电极包括至少一个放电电极；同一组放电电极到所述约束电极的距离相同，不同组放电电极到所述约束电极的距离不同。本于本发明的一实施例中，将不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序在燃烧火焰附近依次设置。优选的，将不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序在火焰同一方向依次设置。优选的，将不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序在火焰上方依次设置。

于本发明的一实施例中，在燃烧过程中火焰窜动至与所述至少一个放电电极中一组放电电极接触，该组放电电极与所述约束电极形成的电场失效，与该组放电电极相比，距离所述约束电极更远的一组放电电极与火焰表面之间形成所述电场。

于本发明的一实施例中，将所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间进行绝缘隔离。

本发明提供的电场约束垃圾焚烧发电装置利用电场约束垃圾燃烧中未完全燃烧的热解颗粒物、气溶胶等颗粒物返回到火焰再次燃烧，使燃烧充分，减少生成的灰尘；在空气中通过文氏原理混入电离产生的臭氧，再预热将臭氧完全转为氧气后输送到焚烧腔内实现富氧燃烧，适应垃圾热解燃烧复杂性，高效环保；基于垃圾焚烧生成的高温高压尾气进行发电，从而实现了垃圾的能源回收利用，避免了环境污染；所发电能能够进入电池组或并网输送，使社区或工厂产生废物垃圾能源直接回收利用，大大减少垃圾危害，真正变废为宝。

本发明通过电场约束确保燃烧发热效率高，二次污染小，燃烧波动小，并解决了传统垃圾发电需要添加燃料助燃问题，也能避免垃圾种类以及热值波动带来的冲击，减少对燃烧器内其他设备的热量冲击和化学冲击，减低损耗，延长使用寿命，让复杂多变垃圾能稳定连续燃烧；尾气通过除尘、除挥发分、脱除气溶胶、回收高价重金属离子净化后排放，残渣通过焚烧炉排掉，作为肥料收集储运，极大地降低了对环境的影响；整套装置可以小型化，可以分布于城市社区、农场、工厂、饭店、农场等有废物垃圾产生的场所，便于实现大规模广泛推广使用。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

于本发明的一实施例中，电场约束垃圾焚烧发电装置，包括：焚烧组件，用于基于电场约束焚烧垃圾，生成焚烧尾气。于本发明的一实施例中，所述焚烧组件包括上述电场约束燃烧装置。

于本发明的一实施例中，所述焚烧组件还包括焚烧腔，所述电场约束燃烧装置的所述至少一个放电电极的至少一部分和所述至少一个约束电极位于焚烧炉内，所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生的电场位于所述焚烧炉内。

于本发明的一实施例中，所述焚烧腔内，在所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间产生所述电场。

于本发明的一实施例中，所述焚烧腔设有供臭氧和空气的混合气通入焚烧腔的混合气进口，所述混合气进口连接一文丘里管的出口端。

于本发明的一实施例中，所述电场约束垃圾焚烧发电装置还包括臭氧发生器；所述臭氧发生器设有臭氧出口，该臭氧出口连通所述文丘里管的低压管段，用于将臭氧发生器产生的臭氧吸入到文丘里管内。

于本发明的一实施例中，电场约束垃圾焚烧发电装置还包括风机；所述风机的出口与所述文丘里管的入口端连通，用于将空气通入文丘里管。

于本发明的一实施例中，电场约束垃圾焚烧发电装置还包括空气预热器，设置于所述焚烧腔内，用于将通入焚烧腔的空气与臭氧的混合气加热，将混合气中臭氧完全转变为氧气，提高空气中的氧气含量，还可以节省能源。

于本发明的一实施例中，空气预热器温度在70℃以上，臭氧在70℃以上条件下很快转变为氧气存在。

于本发明的一实施例中，所述空气预热器的进口与焚烧腔上设的混合气进口连通，所述空气预热器的出口位于燃烧火焰附近也可插入焚烧火焰中。

于本发明的一实施例中，电场约束垃圾焚烧发电装置还包括发电组件，与所述焚烧组件相连，用于基于所述焚烧尾气进行发电。

于本发明的一实施例中，所述发电组件包括至少一个斯特林发电机，所述斯特林发电机的感热部插入焚烧腔内，将焚烧腔内焚烧尾气的热量转化机械能，机械能再转化为电能。

为了实现高效换能，本发明的发电组件还可采用涡扇发电模式，通过涡扇直接将高温高压尾气转换为轴功率带动发电机产生电能，避免了烧水产生蒸汽、蒸汽推动汽轮发电的庞大机构，实现发电设备小型化、简易化，可以分布在社区、工厂、饭店，便于在实际中推广使用。

于本发明一实施例中，所述发电组件包括涡扇和发电机。所述涡扇用于在所述焚烧尾气的作用下进行转动。所述发电机与所述涡扇相连，用于随所述涡扇转动而转动，以产生电能。具体地，所述涡扇包括涡扇轴和涡扇叶；所述发电机包括发电机定子和发电机转子，所述发电机转子与所述涡扇轴相连，用于随所述涡扇轴的转动而转动。

于本发明的一实施例中，电场约束垃圾焚烧发电装置还包括尾气净化组件，与所述发电组件相连，用于对经过所述发电组件的焚烧尾气进行净化。

垃圾焚烧会产生烟尘、有机挥发物、硝等，直接排放会形成雾霾、刺激气味、酸雨，甚至有机生活垃圾混杂废弃工业废料还会产生致癌物二恶英、高价重金属离子。在本发明中，通过高效低阻的粉尘回收、有机挥发物净化、气溶胶收集以及硫、硝脱出实现尾气净化。于本发明的一实施例中，所述尾气净化组件包括静电除尘装置、电凝除雾器和臭氧发生器中的一种或多种组合。现有的静电除尘装置、电凝除雾器和臭氧发生器均可适用。其中，静电除尘装置除pm2.5粒径可达到99.9％以上，除烟pm0.23粒径能达到98％以上；电凝除雾器除气溶胶、重金属离子效率可以达到95％以上；臭氧脱硝、硫、氯效率可以达到99％以上。因此，经过所述尾气净化组件，本发明的垃圾焚烧发电装置的排放污染物回收后，只有二氧化碳气体排放，从而避免了二次环境污染。

于本发明的一实施例中，所述的电场约束垃圾焚烧发电装置还包括储能电池，与所述发电组件相连，用于存储所述发电组件产生的电能。

于本发明一实施例中，本发明的垃圾焚烧发电装置还能直接与用电装置相连，从而为所述用电装置提供所需的电能。

下面通过具体实施例来进一步阐述本发明的电场约束燃烧装置及电场约束垃圾焚烧发电装置：

实施例1

参见图1，本实施例提供的电场约束燃烧装置包括电源1、1个放电电极2以及与放电电极2形成电场的1个约束电极3，放电电极2与电源1的阴极电性连接，约束电极3与电源2的阳极电性连接，从而构建电场。放电电极2为针状电极，约束电极3为板状电极，约束电极3上开设有若干供火焰及烟气等燃烧产物通过的通孔31。

本实施例中，燃烧的火焰4位于放电电极2与约束电极3形成的电场中，并与约束电极3接触，约束电极3与燃烧的火焰表面是等电势，放电电极2与所述燃烧的火焰4表面之间产生所述电场。本实施例中，根据放电电极2距离燃烧的火焰4表面的最短距离可以设置电源1的输出电压，每毫米距离对应的电压为0.7-1.6千伏。

本实施例中，放电电极2与所述燃烧的火焰4表面之间产生的电场中，气体中氧气等物质被电离，形成离子流，该离子流与从火焰中逃逸出来的未燃尽的颗粒物结合，使颗粒物荷电带负电，荷电的颗粒物受到约束电极3的吸引作用而向约束电极3和燃烧的火焰4方向移动，使得部分带电颗粒物又回到火焰中重新燃烧，使燃烧更充分，最终燃烧产生的颗粒物减少。带电颗粒物向约束电极和燃烧火焰方向移动过程中，燃烧的火焰形状转变为扁平状，体积变小，燃烧被约束在约束电极3附近，进而改变燃烧形态和燃烧形式。

实施例2

参见图2，本实施例提供的电场约束燃烧装置包括电源1、放电电极2以及与放电电极2形成电场的约束电极3，放电电极2与电源1的阴极电性连接，约束电极3与电源2的阳极电性连接，从而构建电场。放电电极2为针状电极，约束电极3为板状电极，约束电极3上开设有若干供火焰及烟气等燃烧产物通过的通孔31。

于本发明一实施例中，根据放电电极2距离燃烧的火焰4表面的最短距离可以设置电源的输出电压，每毫米距离对应的电压为0.5-1.5千伏。

本实施例中包括1个放电电极，两个约束电极3，两个约束电极3共同连接电源1的阳极形成等电位电极，所述燃烧火焰4位于两个约束电极3之间并与两个约束电极3接触，两个约束电极3与燃烧的火焰4为等电势，燃烧的火焰4表面之间产生电场。利用电场对燃烧的约束作用，改变燃烧火焰形态和燃烧形式。

具体地，电场约束燃烧装置是使用积尘极作为燃烧约束电极3，放电电极2作为电场建立电极，在可燃物以及氧气混合燃烧过程中，所形成颗粒物质与放电电极2与燃烧的火焰4表面之间电场中离子流结合带负电，从而又回到火焰中重新燃烧，使燃烧更充分。

实施例3

参见图3，本实施例提供的电场约束燃烧装置包括三组放电电极、一个约束电极1和三个可编程直流电源，三组放电电极包括第1组放电电极21、第2组放电电极22和第3组放电电极23，第1组放电电极21、第2组放电电极22、第3组放电电极23各包括多个针状放电电极。第1组放电电极21、第2组放电电极22和第3组放电电极23分别按照到约束电极1的距离由近到远的顺序在火焰的上方依次设置；三个电源包括第1可编程直流电源31、第2可编程直流电源32、第3可编程直流电源33。第1组放电电极21的多个放电电极均电性连接第1可编程直流电源31的阴极，第2组放电电极22的多个放电电极均电性连接第2可编程直流电源32的阴极，第3组放电电极23的多个放电电极均电性连接第3可编程直流电源33的阴极；第1可编程直流电源31、第2可编程直流电源32、第3可编程直流电源33的阳极通过一共用引线电性连接约束电极1。

本实施例中，第1可编程直流电源31、第2可编程直流电源32、第3可编程直流电源33均为具有自恢复和自保护功能。根据每组放电电极距离燃烧火焰表面的最短距离可以设置各可编程直流电源的输出电压，每毫米距离对应的电压为0.7-1.6千伏。

本实施例实施时，燃烧的火焰4与约束电极1接触，开启第1可编程直流电源31、第2可编程直流电源32和第3可编程直流电源33，第1可编程直流电源给第1组放电电极21与约束电极1之间施加电压，至少部分燃烧的火焰4位于第1组放电电极21与约束电极1之间且与约束电极1接触，燃烧的火焰与约束电极1具有相同的电势，在第1组放电电极21与燃烧的火焰4表面之间建立第1电场100，电场将空气中氧气等物气体电离，形成离子流，该离子流与从火焰中逃逸出来的未燃尽的颗粒物结合，使颗粒物荷电带负电，荷电的颗粒物受到约束电极的吸引作用而向燃烧火焰和约束电极1方向移动，部分带电颗粒物又回到火焰中重新燃烧，使燃烧更充分，最终燃烧产生的颗粒物减少。

在具体实施过程中，由于燃料组分不同等导致燃烧的火焰的形状和大小会不稳定，例如燃烧的火焰会时不时向上或向下抖动，当火焰向下抖动导致燃烧的火焰表面与所述放电电极之间的距离变大，第1电场100的电流减小，当电流减小至接近起晕点的电流时，第1可编程直流电源检测到电流信号达到第二电流设定值，然后启动自保护功能升高电压至第二电压设定值(大于起始起晕电压)，以使第1组放电电极21与燃烧的火焰4表面之间始终存在电场力，保持电场内气体不断被电离；当火焰向上抖动导致燃烧的火焰4表面与第1组放电电极21之间的距离变小，第1电场100的电流增大，当电流增大至接近起辉点的电流时，第1可编程直流电源31检测到电流信号达到第一电流设定值后，启动自保护功能降低电压至第一电压设定值(小于起始起辉电压)，以使第1组放电电极21与所述燃烧的火焰4表面始终存在电场力，保持电场内气体不断被电离；当火焰向上窜动至与第1组放电电极21接触，导致第1组放电电极21与约束电极1导通，第1电场100失效，第1可编程直流电源31自动断开，第1电场100失效，在第2组放电电极22与燃烧的火焰4表面之间形成第2电场200开始实现对燃烧的约束作用，当燃烧的火焰4向上或向下抖动时，同样第2可编程直流电源32的自保护功能会将第2组放电电极22与约束电极1之间施加的电压控制在使第2电场200内始终存在电场力，第2电场200内气体被电离；当燃烧的火焰4向上窜动至与第2组放电电极22接触，导致第2组放电电极22与约束电极1导通，第2可编程直流电源32自动断开，第2电场200失效，在第3组放电电极23与燃烧的火焰4表面之间形成第3电场300开始实现对燃烧的约束作用。以此类推，可设置多组与所述约束电极的距离不同的放电电极，以克服燃烧的火焰由于形状和体积变化而易与放电电极接触导致电场失效的缺陷。

实施例4

参见图4，本实施例提供的电场约束垃圾焚烧发电装置包括：焚烧组件，包括电场约束燃烧装置和焚烧炉，所述焚烧炉设有焚烧腔1；所述电场约束燃烧装置包括1个放电电极2、3个设有多个通孔301的约束电极3和1个电源4，3个约束电极3的形状呈板状、3个约束电极3相互连接构成U字形结构，约束电极3设于焚烧腔1内，与焚烧腔1的外壳101固定连接；放电电极2的形状呈针状，放电电极2的一端插入焚烧腔1内，位于约束电极U字形结构的凹槽内，另一端外包覆绝缘材料201穿过焚烧腔1的外壳101与电源4的阴极电性连接。电源4的阳极与约束电极3电性连接，电源4为放电电极2和约束电极3之间施加电压。

本实施例将待焚烧处理的垃圾通过旋转上料机5输送到焚烧腔1内焚烧，焚烧的火焰100与约束电极3接触并通过约束电极3上开设的通孔301进入放电电极2与约束电极3之间形成的空间。火焰100是等离子导电体与约束电极3形成相同的电势，火焰100表面与放电电极2之间形成电场，火焰100表面与放电电极2之间气体中的氧气等物质被电离，形成离子流，该离子流与从火焰中逃逸出来的未燃尽的颗粒物结合，使颗粒物荷电带负电，荷电的颗粒物受到约束的吸引作用而向约束电极3和火焰100方向移动，部分带电颗粒物又回到火焰中重新燃烧，使燃烧更充分，最终燃烧产生的颗粒物减少。带电颗粒物向约束电极和燃烧火焰方向移动过程中，燃烧的火焰形状转变为扁平状，体积变小，燃烧被约束在约束电极3附近，污染物排放量减少。

本实施例中电源4为放电电极2和约束电极3之间施加足够的电压，确保火焰表面与放电电极2之间始终存在电场力。

本实施例中，电源4可选用可编程直流电源，电源4的输出电压可依据焚烧的火焰100与放电电极2之间的最短距离而设置，每毫米距离对应的电压为0.7-1.6千伏。

本实施例中焚烧组件基于电场约束焚烧垃圾，生成焚烧尾气。

本实施例中，焚烧组件还包括臭氧发生器6、空气预热器7；空气预热器7设置于焚烧腔1内，空气预热器7的进口701与焚烧腔1的混合气进口102连通，空气预热器7的出口702靠近火焰100附近也可插入火焰100中；空气预热器温度可根据实际需要设置。

本实施例中，焚烧腔1设有混合气进口102，该混合气进口12供臭氧和空气的混合气通入焚烧腔1，所述混合气进口102连接一文丘里管8的出口端。臭氧发生器6的臭氧出口连通文丘里管8的低压管段，文丘里管8的入口端连接一风机9，通过风机9将空气通入文丘里管8，利用文丘里原理，在文丘里管8的低压管段产生低压将臭氧发生器6产生的臭氧吸入文丘里管8，空气和臭氧的混合气体再通过焚烧腔1混合气进口102及空气预热器7的进口701进入空气预热器7加热，加热可将混合气中臭氧转变为氧气，提高氧气含量，对垃圾焚烧进行富氧燃烧提高燃烧效率，适应垃圾热解燃烧复杂性，高效环保，还可以节省能源。

本实施例中还包括发电组件，与所述焚烧组件相连，用于基于所述焚烧尾气进行发电。该发电组件包括一个斯特林发电机10，该斯特林发电机10的感热部插入焚烧腔1内，将焚烧腔1内焚烧尾气的热量转化机械能，机械能再转化为电能。本实施例还包括储能电池11，与斯特林发电机10相连，用于存储斯特林发电机10产生的电能。

本实施例中还包括尾气净化组件，该尾气净化组件包括静电除尘装置12，现有静电除尘装置均可适用。本实施例中静电除尘装置与焚烧腔相连，用于对焚烧尾气进行净化，净化后的气体排入空气，减少环境污染。

实施例5

参见图5，本实施例提供的电场约束垃圾焚烧发电装置包括焚烧组件，焚烧组件包括电场约束燃烧装置和焚烧炉，所述焚烧炉设有焚烧腔1；还包括发电组件和尾气净化组件。除电场约束燃烧装置不同，其他同实施例4。

本实施例电场约束燃烧装置包括三组放电电极、3个设有多个通孔301的约束电极3和3个电源，3个约束电极3的形状呈板状、3个约束电极3相互连接构成U字形结构，3组约束电极设于焚烧腔1内，与焚烧腔1的外壳101直接固定连接；三组放电电极均包括多个针状放电电极，设置于焚烧腔1内，对应约束电极U字形结构的凹槽内，包括第1组放电电极21、第2组放电电极22和第3组放电电极23；第1组放电电极21、第2组放电电极22和第3组放电电极23分别按照到约束电极3的距离由近到远的顺序在火焰的上方依次设置；3个电源包括第1电源41、第2电源42、第3电源43。第1组放电电极21的多个放电电极均电性连接第1电源41的阴极，第2组放电电极22的多个放电电极均电性连接第2电源42的阴极，第3组放电电极23的多个放电电极均电性连接第3电源43的阴极；第1电源41、第2电源42、第3电源43的阳极通过一共用接线电性连接约束电极3；第1电源41为第1组放电电极21和约束电极3之间施加电压，第2电源42为第2组放电电极22和约束电极3之间施加电压，第3电源43为第3组放电电极23和约束电极3之间施加电压。

本实施例中实施时，电场约束燃烧装置对燃烧火焰100的工作过程及约束作用同实施例3。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (44)

1.一种电场约束燃烧装置，其特征在于，包括至少一个放电电极、至少一个约束电极，所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生电场；所述燃烧的火焰至少一部分位于所述电场内，所述电场对燃烧有约束作用。

2.根据权利要求1所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述燃烧的火焰与所述至少一个约束电极接触。

3.根据权利要求1或2所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极之间的电压大于起始起晕电压、小于起始起辉电压。

4.根据权利要求3所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述放电电极和所述约束电极之间的电压为0.1kv/mm-2.4kv/mm，优选的，电压为0.7kv/mm-1.6kv/mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述电场约束燃烧装置还包括至少一个电源，所述电源为所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极之间提供电压。

6.根据权利要求5所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述至少一个放电电极与所述电源的阴极电性连接，所述至少一个约束电极均与所述电源的阳极电性连接。

7.根据权利要求5所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述至少一个放电电极与电源的阳极电性连接，所述至少一个约束电极均与电源的阴极电性连接。

8.根据权利要求5-7任一项所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述电源为可编程直流电源，用于提供并控制所述至少一个放电电极和所述至少一个约束电极之间的电压大于起始起晕电压、小于起始起辉电压。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述燃烧的火焰表面与所述约束电极等电势，所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间产生所述电场。

10.根据权利要求8或9所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述可编程直流电源提供的电压随所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间距离的变化而调整，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间保持电场力存在。

11.根据权利要求10所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变小，所述电场的电流增大，当所述可编程直流电源检测到该电流增大至第一电流设定值，启动自保护功能降低输出电压至第一电压设定值，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

12.根据权利要求11所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述第一电流设定值小于起始起辉电流，所述第一电压设定值小于起始起辉电压。

13.根据权利要求10所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，当燃烧的火焰表面与所述至少一个放电电极之间的距离变大，所述电离电场的电流减小，当所述可编程直流电源检测到电流减少至第二电流设定值，启动自保护功能升高电压至第二电压设定值，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

14.根据权利要求13所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述第二电流设定值大于起始起晕电流，所述第二电压设定值大于起始起晕电压。

15.根据权利要求1-14任一项所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述至少一个放电电极包括至少两组放电电极，每组放电电极包括至少一个放电电极，每组放电电极到所述约束电极的距离不同，同一组放电电极到所述约束电极的距离相同。

16.根据权利要求15所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序在燃烧的火焰附近依次设置。

17.根据权利要求15或16所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，所述可编程直流电源有多个，所述可编程直流电源的个数与所述放电电极的组数对应，一组放电电极对应电性连接一个可编程直流电源的一个电极，所述至少一个约束电极共同连接所有可编程直流电源的另一电极。

18.根据权利要求15-17任一项所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，在燃烧过程中火焰窜动至与所述至少一个放电电极中一组放电电极接触，该组放电电极与所述至少一个约束电极形成的电场失效；与该组放电电极相比，距离所述至少一个约束电极更远的一组放电电极与火焰表面之间形成所述电场。

19.根据权利要求1-18任一项所述的电场约束燃烧装置，其特征在于，还包括绝缘结构，用于实现所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间的绝缘。

20.如权利要求1-19任一项所述的电场约束燃烧装置在控制垃圾焚烧、发电燃煤、燃油、化工反应或燃油发动机中产生颗粒物的燃烧反应中的应用。

21.一种电场约束燃烧的方法，包括如下步骤：

选择至少一个放电电极、至少一个约束电极，至少一个约束电极与所述燃烧的火焰接触；通过在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压，在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生电场；

将所述燃烧的火焰至少一部分位于所述电场内，所述电场对燃烧有约束作用。

22.根据权利要求21所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，选择通过在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压的电压值大于起始起晕电压、小于起始起辉电压。

23.根据权利要求21或22所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，所述通过施加电压包括控制电源在所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间施加电压，以使至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间产生所述电场。

24.根据权利要求23所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，将所述电源的一个电极与所述至少一个放电电极电性连接，所述电源的另一个电极与所述约束电极电性连接。

25.根据权利要求24所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，将所述至少一个放电电极与电源的阴极电性连接，经所述至少一个约束电极均与电源的阳极电性连接。

26.根据权利要求24所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，将所述至少一个放电电极与电源的阳极电性连接，将所述至少一个约束电极均与电源的阴极电性连接。

27.根据权利要求21-26所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，还包括：所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间产生电场。

28.根据权利要求21-26所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，所述电源为可编程直流电源。

29.根据权利要求21-27所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，通过施加电压包括所述可编程直流电源提供的电压随所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间距离的变化而调整，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

30.根据权利要求29所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，当燃烧的火焰表面与所述放电电极之间的距离变小，所述电场的电流增大，当所述可编程直流电源检测到该电流增大至第一电流设定值，启动自保护功能降低输出电压至第一电压设定值，以使所述至少一个放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

31.根据权利要求30所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，选择所述第一电流设定值小于起始起辉电流，选择所述第一电压设定值小于起始起辉电压。

32.根据权利要求29所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，当燃烧的火焰表面与所述放电电极之间的距离变大，所述电离电场的电流减小，当所述可编程直流电源检测到电流减少至第二电流设定值，启动自保护功能升高电压至第二电压设定值，以使放电电极与所述燃烧的火焰表面之间始终保持电场力存在。

33.根据权利要求32所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，选择所述第二电流设定值大于起始起晕电流，选择所述第二电压设定值大于起始起晕电压。

34.根据权利要求21-32任一项所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，选择所述至少一个放电电极包括至少两组放电电极，每组放电电极包括至少一个放电电极，每组放电电极与所述约束电极的距离不同；同一组放电电极到所述约束电极的距离相同。

35.根据权利要求34所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，将不同组放电电极按照到所述约束电极的距离由近到远的顺序在燃烧的火焰附近依次设置。

36.根据权利要求21-35任一项所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，在燃烧过程中火焰窜动至与所述至少一个放电电极中一组放电电极接触，该组放电电极与所述至少一个约束电极形成的电场失效，与该组放电电极相比，距离所述至少一个约束电极更远的一组放电电极与燃烧的火焰表面之间形成所述电场。

37.根据权利要求21-36任一项所述的电场约束燃烧方法，其特征在于，将所述至少一个放电电极与所述至少一个约束电极之间进行绝缘隔离。

38.一种电场约束垃圾焚烧发电装置，包括：焚烧组件，用于基于电场约束焚烧垃圾，生成焚烧尾气；其中，所述焚烧组件包括权利要求1至19任一项所述的电场约束燃烧装置。

39.根据权利要求38所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其特征在于，所述焚烧组件包括焚烧腔，所述电场约束燃烧装置的所述放电电极的至少一部分和所述约束电极位于焚烧炉内，所述放电电极与所述约束电极之间产生的电场位于所述焚烧炉内。

40.根据权利要求38或39所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其特征在于，所述焚烧腔设有供臭氧和空气的混合气通入焚烧腔的混合气进口，所述混合气进口连接一文丘里管的出口端。

41.根据权利要求38-40任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其特征在于，还包括臭氧发生器；所述臭氧发生器设有臭氧出口，该臭氧出口连通所述文丘里管的低压区，利用文丘里原理将臭氧发生器产生的臭氧吸入到文丘里管内。

42.根据权利要求38-41任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其特征在于，还包括风机；所述风机的出口与所述文丘里管的入口端连通，用于将空气通入文丘里管。

43.根据权利要求38-42任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其特征在于，还包括空气预热器，设置于所述焚烧腔内，用于将通入焚烧腔的空气与臭氧的混合气加热；所述空气预热器的进口与焚烧腔上设的混合气进口连通。

44.根据权利要求38-43任一项所述的电场约束垃圾焚烧发电装置，其特征在于，还包括发电组件和尾气净化组件；所述发电组件与所述焚烧组件相连，用于基于所述焚烧尾气进行发电；所述尾气净化组件与所述发电组件相连，用于对焚烧尾气和/或经过所述发电组件的焚烧尾气进行净化。

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