不同湍流强度下煤粉颗粒群着火及燃烧特性的光学诊断研究

摘要：

利用Hencken型平面火焰燃烧器搭建携带流反应系统,研究了不同湍流强度下煤粉颗粒群的着火及燃烧特性.煤粉被一次风送入温度、氧含量(本文所称"氧含量"是指氧的摩尔分数,mole fraction)可调节的高温烟气中形成稳定的射流火焰,利用OH平面激光诱导荧光技术(OH-Planar Laser-Induced Fluorescence,OH-PLIF)观测煤粉射流火焰着火、群燃等阶段的瞬态结构,基于对火焰图像的处理探究煤粉颗粒群的着火及燃烧特性.OH-PLIF的测量结果表明,在煤粉射流火焰的上游,射流外围区域的煤粉首先发生脱挥发分并着火,外围已燃的煤粉释放出大量热量并不断向射流内部传递,促进了射流内部区域煤粉颗粒群挥发分的析出.在高速一次风的卷吸及扰动作用下,析出的挥发分与氧之间不断扩散、混合,燃烧的OH锋面逐渐向射流中心区域延伸并连接成片,出现挥发分群燃火焰.实验结果表明:层流状态下,煤粉射流火焰窄而明亮;随着一次风湍流强度的增强,射流中煤粉颗粒的扩散运动变得剧烈,火焰形态发生变化,着火距离显著缩短.本文定量地研究了不同湍流强度下背景烟气温度(1200～1700 K)、烟气氧含量(10％～30％)以及一次风氧含量(5％～45％)对煤粉颗粒群着火延迟的影响规律.随着背景烟气温度、送风氧含量的升高,着火延迟时间逐渐缩短,但存在阈值现象,一旦背景烟气温度或送风氧含量超出某一阈值,其对煤粉颗粒群着火延迟的影响变弱,控制煤粉颗粒群着火行为的主导因素随之发生改变.

关键词：煤粉颗粒群、着火、燃烧、湍流火焰结构、OH-PLIF

所属期刊栏目：34

分类号：TK16(热力工程、热机)

资助基金：国家自然科学基金51876192,51776185,51621005

在线出版日期：2020-07-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：61-69