基于光學(xué)診斷型攜帶流反應(yīng)器的煤粉著火及燃燒特性研究.pdf

1、研究不同氣流條件和煤粉條件下的煤粉著火及燃燒特性，對于闡明煤粉著火機(jī)理及指導(dǎo)燃燒器設(shè)計(jì)、電站運(yùn)行等工業(yè)實(shí)踐都具有重要的意義。由于各研究者使用試驗(yàn)系統(tǒng)的差異，對不同條件下煤粉著火及燃燒機(jī)理仍然沒有得到普遍一致的結(jié)論。缺乏先進(jìn)光學(xué)診斷技術(shù)的運(yùn)用制約著煤粉著火及燃燒研究領(lǐng)域發(fā)展。
　　在文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上，針對目前在煤粉著火及燃燒領(lǐng)域研究上存在的問題和承擔(dān)課題的需求，自主設(shè)計(jì)搭建了光學(xué)診斷型攜帶流煤粉反應(yīng)器系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)最大程度上模擬煤粉鍋爐

2、內(nèi)燃燒環(huán)境，可運(yùn)用各種光學(xué)診斷手段對煤粉著火及燃燒特性進(jìn)行深入研究，并且可通過收集焦炭從焦炭側(cè)輔助研究。構(gòu)建了基于ICCD相機(jī)、單反相機(jī)等設(shè)備的煤粉火焰自發(fā)輻射測量系統(tǒng)，開發(fā)了一套圖像處理方法，實(shí)現(xiàn)了對煤粉射流火焰著火延遲時(shí)間及主燃燒段長度的定量計(jì)算分析。
　　通過實(shí)際測量和數(shù)值模擬兩種方式說明試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，并通過調(diào)試改進(jìn)使試驗(yàn)系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)。通過模擬要開展的兩種類型試驗(yàn)煤粉燃燒所處的環(huán)境，說明試驗(yàn)方案的合理性。<

3、br>　　在光學(xué)診斷型攜帶流煤粉反應(yīng)器系統(tǒng)上開展高溫流動條件下煤粉著火及燃燒特性的研究，通過煤粉射流火焰總光強(qiáng)（全波段范圍內(nèi)黑體輻射）分布曲線和OH基自發(fā)輻射分布曲線獲得總著火點(diǎn)和總?cè)紵伍L度及揮發(fā)分著火點(diǎn)和揮發(fā)分燃燒長度，考察對煤粉燃燒影響最重要的幾個(gè)參數(shù)——環(huán)境溫度、環(huán)境氧濃度、煤種及粒徑對煤粉著火延遲時(shí)間及主燃燒長度的影響。并提出通過煤粉總著火延遲時(shí)間和揮發(fā)分著火延遲時(shí)間的對比，間接判斷煤粉著火模式的方法。
　　研究結(jié)果表明

4、：隨著環(huán)境氧濃度的提高不同條件下煤粉總著火延遲時(shí)間幾乎都線性下降，總主燃燒段長度都變短；中粒徑煙煤在10％氧濃度下為聯(lián)合著火，在20%和30%氧濃度下為異相著火；中粒徑褐煤在10%和20%氧濃度下為聯(lián)合著火，在30%氧濃度下為異相著火；大粒徑煙煤在10%和20%氧濃度下為均相著火，在30%氧濃度下為聯(lián)合著火。在1600K-1800K范圍內(nèi)，溫度改變影響比較小，溫度的提高能使煤粉著火延遲時(shí)間略微變短。中粒徑神華煙煤氣流先發(fā)生單顆粒著火而后

5、煤粉氣流發(fā)生“群燃”，準(zhǔn)東煙煤和神華煙煤著火及燃燒特性比較接近，而褐煤與之相比著火延遲時(shí)間更長，但主燃燒段更短。
　　為了使得研究結(jié)果更能指導(dǎo)工業(yè)實(shí)踐，通過安排一次風(fēng)空氣攜帶煤粉和外側(cè)二次風(fēng)空氣裹挾實(shí)現(xiàn)煤粉燃燒的局部氣氛初期為空氣，后向煙氣氣氛漸變，使得光學(xué)診斷型攜帶流煤粉反應(yīng)器系統(tǒng)能最大程度上模擬煤粉鍋爐爐內(nèi)燃燒環(huán)境，開展近爐內(nèi)燃燒條件下煤粉著火及燃特性的試驗(yàn)。研究結(jié)果表明：近爐內(nèi)燃燒條件下，中粒徑神華煙煤和準(zhǔn)東煙煤的著火模式都

6、為聯(lián)合著火，它們的著火及燃燒特征和環(huán)境氧濃度為10%-20%氣氛條件下相似，準(zhǔn)東煙煤和神華煙煤著火及燃燒特性比較接近，而褐煤與之相比著火延遲時(shí)間更長，但主燃燒段更短。在1600K-1800K范圍內(nèi)，溫度改變影響比較小，溫度的提高能使煤粉著火延遲時(shí)間略微變短。
　　通過對收集到的焦炭做壓汞分析、電鏡掃描分析和工業(yè)分析等多種分析測試，發(fā)現(xiàn)煤粉經(jīng)過長時(shí)間的燃燒反應(yīng)和高溫停留之后的煤焦已經(jīng)軟化、孔的崩塌以及灰的熔化等現(xiàn)象，煤焦的比表面積和