燃燒系統(tǒng)中的電驅(qū)動顆粒附聚的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了技術(shù)，所述技術(shù)用于將電能施加到燃燒反應(yīng)以產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒。例如，系統(tǒng)可包括：一個或多個電極，所述一個或多個電極被配置為將電能施加到燃燒反應(yīng)；燃燒區(qū)，所述燃燒區(qū)被配置為支持燃料源處的燃料的所述燃燒反應(yīng)；和電源，所述電源可操作地耦合到所述一個或多個電極并且被配置為將電能施加到所述燃燒反應(yīng)?？刂扑鋈紵磻?yīng)以產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的分布，所述附聚的燃燒顆粒的分布通過平均顆粒直徑或平均顆粒質(zhì)量中的至少一者的增加來表征。
【專利說明】燃燒系統(tǒng)中的電驅(qū)動顆粒附聚
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求提交于2012年3月27日、名稱為“MULTIPLE FUEL COMBUST1NSYSTEM AND METHOD”(多燃料燃燒系統(tǒng)和方法)的美國臨時專利申請N0.61/616，223 ;以及提交于 2012 年 8 月 28 日、名稱為 “ELECTRICALLY-DRIVEN PARTICULATE AGGLOMERAT1NIN A COMBUST1N SYSTEM”(燃燒系統(tǒng)中的電驅(qū)動顆粒附聚)的美國臨時專利申請N0.61/694，212的優(yōu)先權(quán)；所述在某種程度上與本文所公開內(nèi)容不相抵觸的兩個專利以引用方式并入。

【背景技術(shù)】
[0003]燃燒反應(yīng)可產(chǎn)生多種燃燒產(chǎn)物，包括顆粒產(chǎn)物。政府法規(guī)對可釋放到大氣環(huán)境中的顆粒污染物的量作出了強行限制。因此，可能有必要控制在燃燒反應(yīng)中產(chǎn)生的顆粒的量和/或在釋放燃燒廢氣流之前從燃燒廢氣流中去除顆粒的某些部分。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個實施例中，系統(tǒng)被配置為將電能施加到燃燒反應(yīng)以產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒。系統(tǒng)包括至少一個電極，并且可包括多個電極。電極被配置為將電能施加到燃燒反應(yīng)。系統(tǒng)包括燃燒區(qū)。燃燒區(qū)被配置為支持燃料源處或其附近的燃料的燃燒反應(yīng)。燃燒反應(yīng)產(chǎn)生燃燒顆粒的分布。燃燒顆粒的分布可通過平均顆粒直徑或平均顆粒質(zhì)量來表征。系統(tǒng)還包括電源。電源可操作地耦合到電極。電源被配置為通過電極將電能施加到燃燒反應(yīng)。通過電極施加到燃燒反應(yīng)的電能被控制為足以引起燃燒顆粒的平均顆粒直徑或平均顆粒質(zhì)量的增加。燃燒顆粒的平均顆粒直徑或平均顆粒質(zhì)量的增加產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)分布。
[0005]根據(jù)一個實施例，系統(tǒng)包括第一電極和第二電極，并且被配置為通過燃燒反應(yīng)形成電路。
[0006]根據(jù)一個實施例，提供了在燃燒反應(yīng)中附聚顆粒的方法。該方法包括使燃燒區(qū)中的燃料與氧化劑接觸以支持燃燒反應(yīng)，這產(chǎn)生燃燒顆粒的分布。該方法還包括將電能施加到燃燒反應(yīng)以足以引起燃燒顆粒的附聚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為根據(jù)一個實施例的系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)被配置為將電能施加到燃燒反應(yīng)以產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒。
[0008]圖2為根據(jù)一個實施例的概念性示意圖，示出了通過平均顆粒直徑表征的燃燒顆粒的分布和通過改進(jìn)的平均顆粒直徑表征的附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)分布。
[0009]圖3為根據(jù)一個實施例的電路的概念性示意圖，所述電路包括第一電極、第二電極、電源和燃燒反應(yīng)。
[0010]圖4為根據(jù)一個實施例的被配置為將電能施加到燃燒反應(yīng)以產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)還包括顆粒分離裝置。
[0011]圖5為根據(jù)一個實施例的在燃燒反應(yīng)中附聚顆粒的方法的流程圖。
[0012]圖6為根據(jù)一個實施例的被配置為將電能施加到燃燒反應(yīng)以產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)還包括外殼。

【具體實施方式】
[0013]在以下【具體實施方式】中，參考形成本文一部分的附圖。除非在上下文中另外指明，否則在附圖中類似的符號通常表示類似的部件。在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的前提下，可采用其他實施例和/或可進(jìn)行其他更改。
[0014]本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，可能難以將顆粒從燃燒廢氣流中移除。許多粒子的尺寸較小，使得通過過濾或其他顆粒收集方法來收集粒子變得不期望的困難、昂貴、低效等。根據(jù)各種實施例，提供了這樣的系統(tǒng)和方法，其中使在燃燒反應(yīng)中產(chǎn)生的燃燒顆粒附聚成較大的集群，即，附聚的顆粒。根據(jù)一些實施例，較大的附聚顆?？梢愿菀椎貜膹U氣流中移除，并且比典型的燃燒顆?；ㄙM更少。根據(jù)其他實施例，可使用更低的壓降(例如，表示為降低的背壓)、更高的移除效率、和/或降低的熱力學(xué)效率損失將附聚的顆粒從廢氣流中移除。此外，由于其更大和更重，因此可留在廢氣流中的附聚的顆粒更快速地從大氣中掉落，從而對空氣質(zhì)量的影響較低。
[0015]在測試中，據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用電源為燃燒反應(yīng)供能時，可使燃燒粒子附聚。具體地講，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可施加多種不同類型的信號來促進(jìn)附聚。對于直流型信號而言，施加到燃燒反應(yīng)的正極性信號可比負(fù)極性信號更加有效。對于周期性信號而言，可使用交替極性的信號，也可以使用不改變極性的信號，即，具有直流偏移的信號。一般來講，介于約50Hz和1000Hz之間的頻率是有效的，其中在介于約200Hz和300Hz之間的頻率處實現(xiàn)最強附聚。更高信號電壓電平處的結(jié)果也更強。另一方面，電流電平以及由此的功率消耗非常低。通常，信號電壓應(yīng)高于1000V，并且可超過40，000V。
[0016]這些值可根據(jù)各種因素變化，諸如類型、尺寸和燃燒反應(yīng)的溫度、進(jìn)行燃燒的空間的構(gòu)造、燃料和氧化劑的配制、環(huán)境溫度、濕度等。
[0017]從理論上講，附聚是通過響應(yīng)于電場中帶電粒子的加速而使有效粒子直徑增加造成的。帶電和不帶電的粒子之間的碰撞可加速不帶電的粒子。有效直徑的增加提高了其將與其他此類顆粒接觸的可能性。當(dāng)合適類型的顆粒彼此接觸時，它們趨于附著，從而形成附聚的粒子。
[0018]圖1為根據(jù)一個實施例的系統(tǒng)101的框圖，該系統(tǒng)被配置為將電能施加到燃燒反應(yīng)104以產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒。系統(tǒng)101包括一個或多個電極102。一個或多個電極102被配置為將電能施加到燃燒反應(yīng)104。系統(tǒng)101還包括燃燒區(qū)106。燃燒區(qū)106被配置為支持由燃料源110提供的燃料108的燃燒反應(yīng)104。燃燒反應(yīng)104能夠產(chǎn)生燃燒顆粒114的分布112。燃燒顆粒114的分布112可通過平均顆粒直徑202 (參見圖2)或平均顆粒質(zhì)量中的至少一者來表征。系統(tǒng)101還包括電源116。電源116可操作地耦合到一個或多個電極102。電源116被配置為通過一個或多個電極102將電能施加到燃燒反應(yīng)104。通過一個或多個電極102施加到燃燒反應(yīng)104的電能足以引起燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒直徑202或平均顆粒質(zhì)量中的至少一者的增加。燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒直徑202或平均顆粒質(zhì)量中的至少一者的增加產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212 (參見圖2)。
[0019]圖2為概念性示意圖201，示出了燃燒顆粒114的分布112和平均顆粒直徑202。圖2也示出了附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212和改進(jìn)的平均顆粒直徑204。
[0020]再次參見圖1，在一個實施例中，系統(tǒng)101還包括燃料源110。燃料源110被配置為遞送氣體、液體、固體或粉末狀固體中的一種或多種形式的燃料108。除此之外或作為另外一種選擇，燃燒反應(yīng)104可包括火焰。除此之外或作為另外一種選擇，燃燒反應(yīng)108可至少間歇地產(chǎn)生燃燒顆粒114的分布112。除此之外或作為另外一種選擇，燃燒顆粒114的分布112對于人眼而言可為可見的或不可見的。
[0021]在一個實施例中，電源116被配置為通過一個或多個電極102將電能施加到燃燒反應(yīng)104，以足以引起燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒直徑202的至少約50%的增加。燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒直徑202的至少約50%的增加產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212的改進(jìn)的平均顆粒直徑204。除此之外或作為另外一種選擇，也可增加燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒直徑202，使得改進(jìn)的平均顆粒直徑204在介于約I微米和約I毫米之間的范圍內(nèi)。
[0022]在一個實施例中，電源116被配置為通過一個或多個電極102將電能施加到燃燒反應(yīng)104，以足以引起燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒質(zhì)量的至少約50%的增加。燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒質(zhì)量的至少約50%的增加產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212的改進(jìn)的平均顆粒質(zhì)量。除此之外或作為另外一種選擇，可增加燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒質(zhì)量，使得改進(jìn)的平均顆粒質(zhì)量在介于約0.1微克和約I毫克之間的范圍內(nèi)。
[0023]在一個實施例中，系統(tǒng)101包括控制器118?？刂破?18可操作地耦合到電源116?？刂破?18通過機器可執(zhí)行指令進(jìn)行配置。該機器可執(zhí)行指令可使得控制器118自動控制電源116。電源116被自動控制為通過一個或多個電極102將電能施加到燃燒反應(yīng)104。電能足以引起燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒直徑202或平均顆粒質(zhì)量中的至少一者的增加，以產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212。
[0024]在一個實施例中，系統(tǒng)101可包括至少一個傳感器120。該至少一個傳感器可操作地耦合到控制器118?？刂破?18被配置為檢測至少一個傳感器120的傳感器值，例如，至少部分地根據(jù)機器可執(zhí)行指令進(jìn)行配置。除此之外或作為另外一種選擇，控制器118可自動控制電源116以至少部分地響應(yīng)于來自至少一個傳感器120的傳感器值通過一個或多個電極102將電能施加到燃燒反應(yīng)104。
[0025]在各種實施例中，控制器118和至少一個傳感器120被配置為檢測對應(yīng)于以下值中的一者或多者的傳感器值。傳感器值可對應(yīng)于燃料流速。傳感器值可對應(yīng)于溫度。傳感器值可對應(yīng)于氧氣含量。傳感器值可對應(yīng)于電壓。傳感器值可對應(yīng)于電荷。傳感器值可對應(yīng)于電容。傳感器值可對應(yīng)于電流。傳感器值可對應(yīng)于時變的電信號。傳感器值可對應(yīng)于周期性電信號的頻率。傳感器值可對應(yīng)于與平均顆粒直徑相關(guān)的觀測值。傳感器值可對應(yīng)于與平均顆粒質(zhì)量相關(guān)的觀測值。傳感器值可對應(yīng)于與顆粒的分布密度相關(guān)的觀測值。傳感器值可對應(yīng)于電磁散射值，例如，紅外光、可見光或紫外光的散射。傳感器值可對應(yīng)于電磁吸收值，例如，紅外光、可見光或紫外光的吸收。傳感器值可對應(yīng)于電磁輻射值，例如，紅外光、可見光或紫外光的輻射。
[0026]在一個實施例中，電源116被配置為通過一個或多個電極102提供電荷、電壓或電場而將電能施加到燃燒反應(yīng)104。例如，電源116被配置為通過一個或多個電極102時將電能作為靜電信號施加到燃燒反應(yīng)104。電源116被配置為在介于約+50，000千伏和約-50，000千伏之間的電壓范圍內(nèi)將電能施加到一個或多個電極102。除此之外或作為另外一種選擇，電源116被配置為通過一個或多個電極102時將電能作為時變的電信號施加到燃燒反應(yīng)104。時變的電信號可包括周期分量。例如，時變的電信號可包括通過在介于約I赫茲和約10，000赫茲之間范圍內(nèi)的一個或多個頻率來表征的周期分量。除此之外或作為另外一種選擇，時變的電信號可包括交流電。
[0027]在一個實施例中，系統(tǒng)101包括可操作地耦合到電源116的多個電極102。電源116被配置為以類似于上文結(jié)合圖1所述的方式來驅(qū)動多個電極102。采用多個電極的系統(tǒng)的另一個例子在下文結(jié)合圖4
[0028]進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖3為電路301的概念性示意圖。在一個實施例中，電路301由例如第一電極102A、第二電極102B、電源116和燃燒反應(yīng)104配置而成。電源116被配置為電驅(qū)動電路301。燃燒反應(yīng)104在電路301中至少間歇地用作電阻器、電容器或電感器中的一者或多者。
[0029]圖4為系統(tǒng)401的框圖。在一個實施例中，系統(tǒng)401被配置為將電能施加到燃燒反應(yīng)104以產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒。
[0030]系統(tǒng)401包括第一電極102A和第二電極102B。電源116被配置為驅(qū)動第一電極102A和第二電極102B。在所示例子中，電源116被配置為驅(qū)動第一電極102A和第二電極102B，其中時變的電信號在約I赫茲和約1200赫茲之間的范圍內(nèi)。電源116被配置為驅(qū)動第一電極102A和第二電極102B，其中電壓在約+15,000伏和約-15,000伏之間的范圍內(nèi)。
[0031]系統(tǒng)401被配置為形成閉合電路。在操作過程中，電源116驅(qū)動電路，從而產(chǎn)生流過第一電極102A、燃燒反應(yīng)104和第二電極102B的電流。在一些實施例中，在火焰的作用下，例如打開和閉合電路，電路可以是間歇的。
[0032]電源116和控制器118可被配置為自動控制施加到燃燒過程的能量的參數(shù)，以獲得所需結(jié)果。例如，在期望附聚燃燒顆粒214以產(chǎn)生較少數(shù)量的相對較大顆粒的情況下，電源116和控制器118可被配置為控制信號頻率和電壓以引起顆粒214的附聚，從而使用來自傳感器120的反饋來確定最佳值。
[0033]系統(tǒng)401可包括顆粒分離裝置402。顆粒分離裝置402被配置為收集附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212的一部分。除此之外或作為另外一種選擇，顆粒分離裝置402被配置為收集燃燒顆粒114的分布112的一部分。除此之外或作為另外一種選擇，顆粒分離裝置402被配置為與燃燒顆粒114的分布112相比，優(yōu)先地或選擇性地收集附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212。例如，根據(jù)燃燒顆粒114的分布112的平均顆粒直徑202或平均顆粒質(zhì)量的增加用顆粒分離裝置402來收集附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212的一部分。根據(jù)附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212的改進(jìn)的平均顆粒直徑204或改進(jìn)的平均顆粒質(zhì)量用顆粒分離裝置402來收集附聚的燃燒顆粒214的改進(jìn)的分布212的一部分。顆粒分離裝置402包括以下中的一者或多者:過濾器、袋式除塵器、旋風(fēng)分離器、擋板式分離器、濕式除塵器或靜電除塵器。
[0034]圖5為在燃燒反應(yīng)中附聚顆粒的方法501的流程圖。在一個實施例中，方法501包括使燃燒區(qū)中的燃料與氧化劑接觸以支持燃燒反應(yīng)的操作502。方法501還包括在燃燒反應(yīng)中使燃料與氧化劑發(fā)生反應(yīng)以至少間歇地產(chǎn)生燃燒顆粒的分布的操作504。燃燒顆粒的分布通過平均顆粒直徑或平均顆粒質(zhì)量中的至少一者來表征。方法501還包括將電能施加到燃燒反應(yīng)以足以引起燃燒顆粒的分布的平均顆粒直徑或平均顆粒質(zhì)量中的至少一者的增加，從而產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的操作506。施加電能的操作506由電源執(zhí)行。電源被配置為通過一個或多個電極施加電能。該一個或多個電極被配置為將電能從電源施加到燃燒反應(yīng)。
[0035]在一個實施例中，方法501包括提供氣體、液體、固體或粉末狀固體中的一種或多種形式的燃料。除此之外或作為另外一種選擇，方法501包括使燃燒區(qū)中的燃料與氧化劑接觸以支持火焰。除此之外或作為另外一種選擇，在方法501中，燃燒顆粒的分布對于人眼而言是可見的或不可見的。
[0036]在一個實施例中，方法501包括將電能施加到燃燒反應(yīng)以足以引起燃燒顆粒的分布的平均顆粒直徑的至少約50%的增加。平均顆粒直徑的至少約50%的增加產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的改進(jìn)的平均顆粒直徑。方法501還包括增加燃燒顆粒的分布的平均顆粒直徑，使得改進(jìn)的平均顆粒直徑在介于約I微米和約I毫米的范圍內(nèi)。
[0037]在一個實施例中，方法501包括將電能施加到燃燒反應(yīng)以足以引起燃燒顆粒的分布的平均顆粒質(zhì)量的至少約50%的增加。平均顆粒質(zhì)量的至少約50%的增加產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的改進(jìn)的平均顆粒質(zhì)量。方法501還包括增加燃燒顆粒的分布的平均顆粒質(zhì)量，使得改進(jìn)的平均顆粒質(zhì)量在介于約0.1微克和約I毫克的范圍內(nèi)。
[0038]在一個實施例中，方法501包括自動將電能施加到燃燒反應(yīng)以足以引起燃燒顆粒的分布的平均顆粒直徑或平均顆粒質(zhì)量中的至少一者的增加，從而產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布。自動施加能量由通過一個或多個機器可執(zhí)行指令配置的自動控制器來完成。機器可執(zhí)行指令通常由非暫態(tài)計算機可讀介質(zhì)來承載。控制器可控制電源以根據(jù)機器可執(zhí)行指令施加電能。機器可執(zhí)行指令被配置為執(zhí)行本文所述的一個或多個操作、動作或步驟。
[0039]在一個實施例中，方法501包括檢測與燃燒反應(yīng)相關(guān)聯(lián)的傳感器值。除此之外或作為另外一種選擇，方法501還包括至少部分地響應(yīng)于傳感器值自動將電能施加到燃燒反應(yīng)。機器可執(zhí)行指令被配置為操作控制器以自動檢測與燃燒反應(yīng)相關(guān)聯(lián)的傳感器值。
[0040]在各種實施例中，傳感器值對應(yīng)于以下值中的一者或多者。傳感器值可對應(yīng)于燃料流速。傳感器值可對應(yīng)于溫度。傳感器值可對應(yīng)于氧氣含量。傳感器值可對應(yīng)于電壓。傳感器值可對應(yīng)于電荷。傳感器值可對應(yīng)于電容。傳感器值可對應(yīng)于電流。傳感器值可對應(yīng)于時變的電信號。傳感器值可對應(yīng)于周期性電信號的頻率。傳感器值可對應(yīng)于與平均顆粒直徑相關(guān)的觀測值。傳感器值可對應(yīng)于與平均顆粒質(zhì)量相關(guān)的觀測值。傳感器值可對應(yīng)于與顆粒的分布密度相關(guān)的觀測值。傳感器值可對應(yīng)于電磁散射值，例如，紅外光、可見光或紫外光的散射。傳感器值可對應(yīng)于電磁吸收值，例如，紅外光、可見光或紫外光的吸收。傳感器值可對應(yīng)于電磁輻射值，例如，紅外光、可見光或紫外光的輻射。
[0041]在一個實施例中，方法501包括通過將電荷、電壓或電場提供給燃燒反應(yīng)來施加電能。方法501包括將電能作為靜電信號施加到燃燒反應(yīng)。例如,方法501可包括以介于約+50，000千伏和約-50，000千伏之間的電壓范圍而將電能施加到燃燒反應(yīng)。方法501可包括以介于約+15，000千伏和約-15，000千伏之間的電壓范圍而將電能施加到燃燒反應(yīng)。在一個實施例中，方法501包括將電能作為時變的電信號施加到燃燒反應(yīng)。時變的電信號可包括例如交流電。時變的電信號可包括周期分量。例如，時變的電信號可包括通過在介于約I赫茲和約10，000赫茲之間范圍內(nèi)的一個或多個頻率來表征的周期分量。在一些實施例中，時變的電信號包括通過在介于約I赫茲和約1200赫茲之間范圍內(nèi)的一個或多個頻率來表征的周期分量。
[0042]在一個實施例中，方法501包括施加電能以通過燃燒反應(yīng)形成電路。施加電能以電驅(qū)動電路。電能可電驅(qū)動電路，使得燃燒反應(yīng)在電路中至少間歇地用作電阻器、電容器或電感器中的一者或多者。電路還可包括例如一個或多個電極，例如第一電極和第二電極；和電源，其可操作地耦合到一個或多個電極；其全部與燃燒反應(yīng)配置在一起以至少間歇地形成電路。
[0043]在一個實施例中，方法501包括例如通過顆粒分離來收集附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的一部分的操作508。可至少部分地根據(jù)平均顆粒直徑或平均顆粒質(zhì)量的增加來繼續(xù)進(jìn)行收集附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的一部分的操作。除此之外或作為另外一種選擇，方法501包括收集燃燒顆粒的分布的一部分。除此之外或作為另外一種選擇，與收集燃燒顆粒的分布的一部分相比，可優(yōu)先地或選擇性地來繼續(xù)進(jìn)行收集附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的一部分的操作508。例如，根據(jù)燃燒顆粒的分布的平均顆粒直徑或平均顆粒質(zhì)量的增加通過顆粒分離來收集附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的一部分。除此之外或作為另外一種選擇，根據(jù)附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的改進(jìn)的平均顆粒直徑或改進(jìn)的平均顆粒質(zhì)量通過顆粒分離來收集附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的一部分。在一個實施例中，方法501包括通過以下中的一者或多者來收集附聚的燃燒顆粒的改進(jìn)的分布的一部分:過濾、袋式除塵器收集、旋風(fēng)分離、擋板式慣性分離、濕式除塵或靜電除塵。
[0044]圖6為系統(tǒng)601的框圖。系統(tǒng)601包括限定燃燒區(qū)橫向尺寸的圓柱形外殼602,燃燒反應(yīng)于該圓柱形外殼內(nèi)發(fā)生。根據(jù)一個實施例，外殼602的至少一部分是導(dǎo)電的,并且用作第一電極。第二電極604定位在外殼602的內(nèi)部,并且與外殼電隔離。電源116稱合到外殼602和第二電極604，并且被配置為基本上如上所述(具體地講，結(jié)合圖4的實施例)將電能施加到燃燒反應(yīng)104。
[0045]雖然本文已經(jīng)公開了各個方面和實施例，但也可設(shè)想其他方面和實施例。本文所公開的各個方面和實施例出于說明性目的，而并非旨在進(jìn)行限制，其具有由以下權(quán)利要求書所指示的真實范圍和精神。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 燃燒區(qū)，所述燃燒區(qū)被配置為可操作地耦合到燃料源并且支持來自所述燃料源的燃料的燃燒反應(yīng)； 第一電極和第二電極，每個被配置為將電能施加到所述燃燒反應(yīng)；以及 電源，所述電源: 可操作地耦合到所述第一電極和所述第二電極，并且 被配置為驅(qū)動由所述第一電極、所述燃燒反應(yīng)和所述第二電極形成的電路，并將電能施加到所述燃燒反應(yīng)以足以引起由所述燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的燃燒顆粒的附聚，從而形成附聚的燃燒顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二電極包括限定所述燃燒區(qū)的橫向邊界的夕卜殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為將電能施加到所述燃燒反應(yīng)以足以產(chǎn)生相比于不存在所述電能時由所述燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的燃燒顆粒的平均顆粒質(zhì)量具有增加的平均顆粒質(zhì)量的附聚的燃燒顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述燃燒反應(yīng)包括火焰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為將電能施加到所述燃燒反應(yīng)以足以產(chǎn)生具有平均顆粒直徑的附聚的燃燒顆粒，所述平均顆粒直徑比不存在所述電能時由所述燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的燃燒顆粒的平均顆粒直徑大至少約50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為將電能施加到所述燃燒反應(yīng)以足以產(chǎn)生具有平均顆粒直徑的附聚的燃燒顆粒，所述平均顆粒直徑在介于約I微米和約I毫米之間的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為將電能施加到所述燃燒反應(yīng)以足以產(chǎn)生具有平均顆粒質(zhì)量的附聚的燃燒顆粒，所述平均顆粒質(zhì)量比不存在所述電能時由所述燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的燃燒顆粒的平均顆粒質(zhì)量大至少約50%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為將電能施加到所述燃燒反應(yīng)以足以產(chǎn)生具有平均顆粒質(zhì)量的附聚的燃燒顆粒，所述平均顆粒質(zhì)量在介于約0.1微克和約I毫克之間的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括可操作地耦合到所述電源的控制器，所述控制器被配置為自動控制所述電源以將所述電能施加到所述燃燒反應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為通過機器可執(zhí)行指令自動控制所述電源。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括可操作地耦合到所述控制器的傳感器，其中所述控制器被配置為: 檢測來自所述傳感器的傳感器值；以及 自動控制所述電源以至少部分地響應(yīng)于所述傳感器值來施加所述電能。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器被配置為產(chǎn)生對應(yīng)于以下中的一者或多者的所述傳感器值:燃料流速；溫度；氧氣含量；電壓；電荷；電容；電流；所述附聚的燃燒顆粒的平均顆粒直徑；所述附聚的燃燒顆粒的平均顆粒質(zhì)量；所述附聚的燃燒顆粒的分布的密度；電磁散射值；電磁吸收值；或電磁輻射值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為通過提供電荷、電壓或電場中的任一者而將所述電能施加到所述燃燒反應(yīng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為將所述電能作為靜電信號施加到所述燃燒反應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為以在介于約+50，000千伏和約-50，000千伏之間的電壓范圍將所述電能施加到所述燃燒反應(yīng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為將電能作為時變的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述時變的電信號包括周期分量。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述時變的電信號包括周期分量，所述周期分量具有在介于約I赫茲和約10，000赫茲之間的范圍內(nèi)的頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述時變的電信號包括周期分量，所述周期分量具有在介于約50赫茲和約1000赫茲之間的范圍內(nèi)的頻率。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述時變的電信號包括周期分量，所述周期分量具有在介于約200赫茲和約300赫茲之間的范圍內(nèi)的頻率。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述時變的電信號包括交流電分量。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為通過具有時變的電信號的所述第一電極和所述第二電極將電能施加到所述燃燒反應(yīng)，所述時變的電信號在介于約I赫茲和約1200赫茲之間的范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電源被配置為通過具有電壓的所述第一電極和所述第二電極將電能施加到所述燃燒反應(yīng)，所述電壓在介于約+15，000伏和約-15,000伏之間的范圍內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一電極、所述第二電極、所述電源和所述燃燒反應(yīng)一起形成電路； 其中所述電源被配置為電驅(qū)動所述電路；并且 其中所述燃燒反應(yīng)在所述電路中至少間歇地用作電阻器、電容器或電感器中的一者或多者。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括顆粒分離裝置，所述顆粒分離裝置被配置為收集所述附聚的燃燒顆粒的一部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述顆粒分離裝置包括以下中的一者或多者:過濾器、袋式除塵器、旋風(fēng)分離器、擋板式分離器、濕式除塵器或靜電除塵器。
27.—種方法,包括: 通過使燃燒區(qū)中的燃料與氧化劑接觸來支持燃燒反應(yīng)； 通過在所述燃燒反應(yīng)中使所述燃料與所述氧化劑反應(yīng)來產(chǎn)生燃燒顆粒；以及 通過將電能施加到所述燃燒反應(yīng)以足以引起由所述燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的所述燃燒顆粒的附聚來產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中將電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括將電能施加到所述燃燒反應(yīng)，以足以引起相比于由所述燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的所述燃燒顆粒的平均顆粒直徑，所述附聚的燃燒顆粒的平均顆粒直徑的至少約50%的增加。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的步驟包括產(chǎn)生具有平均顆粒直徑的附聚的燃燒顆粒，所述平均顆粒直徑在介于約I微米和約I毫米之間的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中將電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括將電能施加到所述燃燒反應(yīng)，以足以引起相比于由所述燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的所述燃燒顆粒的平均顆粒質(zhì)量，所述附聚的燃燒顆粒的平均顆粒質(zhì)量的至少約50%的增加。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述產(chǎn)生附聚的燃燒顆粒的步驟包括產(chǎn)生具有平均顆粒質(zhì)量的附聚的燃燒顆粒，所述平均顆粒質(zhì)量在介于約0.1微克和約I毫克之間的范圍內(nèi)。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述將電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括自動將所述電能施加到所述燃燒反應(yīng)以足以引起由所述燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的所述燃燒顆粒的附聚。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括: 檢測與所述燃燒反應(yīng)相關(guān)聯(lián)的傳感器值；并且 其中所述自動將所述電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括至少部分地響應(yīng)于所述傳感器值自動將所述電能施加到所述燃燒反應(yīng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述檢測傳感器值的步驟包括檢測對應(yīng)于以下中的一者或多者的傳感器值:燃料流速；溫度；氧氣含量；電壓；電荷；電容；電流；平均顆粒直徑；平均顆粒質(zhì)量；顆粒的分布的密度；電磁散射值；電磁吸收值；或電磁輻射值。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述將電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括通過將電荷、電壓或電場中的至少一者提供給所述燃燒反應(yīng)來施加電能。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述將電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括將電能作為基本上恒定的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述將電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括以在介于約+50，000千伏和約-50，000千伏之間的電壓范圍將電能施加到所述燃燒反應(yīng)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的在燃燒反應(yīng)中附聚顆粒的方法，其中所述將電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括以在介于約+15，000千伏和約-15，000千伏之間的電壓范圍將電能施加到所述燃燒反應(yīng)。
39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述將電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括將電能作為時變的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述將電能作為時變的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括將電能作為交流電施加到所述燃燒反應(yīng)。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述將電能作為時變的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括將電能作為具有周期分量的時變的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述將電能作為時變的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括將電能作為具有周期分量的時變的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)，所述周期分量具有在介于約I赫茲和約10，000赫茲之間的范圍內(nèi)的頻率。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述將電能作為時變的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括將電能作為具有周期分量的時變的電信號施加到所述燃燒反應(yīng)，所述周期分量具有在介于約I赫茲和約1200赫茲之間的范圍內(nèi)的頻率。
44.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述將電能施加到所述燃燒反應(yīng)的步驟包括通過所述燃燒反應(yīng)形成電路以及將電能施加到所述電路。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述將電能施加到所述電路的步驟包括將電能施加到所述電路，使得所述燃燒反應(yīng)在所述電路中至少間歇地用作電阻器、電容器或電感器中的一者或多者。
46.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括收集所述附聚的燃燒顆粒的一部分。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中所述收集所述附聚的燃燒顆粒的一部分的步驟包括通過以下中的至少一者來收集所述附聚的燃燒顆粒的部分:過濾、袋式除塵器收集、旋風(fēng)分離、擋板式慣性分離、濕式除塵或靜電除塵。
【文檔編號】F23D99/00GK104204665SQ201380015900
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】大衛(wèi)·B·古德森 申請人:克利爾賽恩燃燒公司