采用先进激光诊断技术研究气体助燃煤粉燃烧室中的颗粒动力学

摘要： 煤的燃烧过程受到气相湍流、颗粒动力学及化学反应三者相互作用的显著影响。为深入理解这些耦合过程，需要在受控进气与边界条件下开展实验，以获取非侵入式多参数测量数据。基于此，本研究在光学可视燃烧室内（含旋流燃烧器组件的石英玻璃喷口）对功率高达40 kWth的气助煤火焰展开研究。首次将两相粒子图像/跟踪测速技术(PIV-PTV)应用于煤燃烧领域，同步测量大小颗粒的速度。通过利用研磨煤粉的宽粒径分布特性，小颗?？勺魑魇咀偌?，同时采用粒子跟踪测速(PTV)技术测量大颗粒速度。单台相机通过米氏散射成像实现该功能，后处理阶段根据各颗粒的表观尺寸和信号强度区分大小颗粒。通过准同步测量煤颗粒脱挥发分过程中释放的中间烃类激光诱导荧光，确定了剧烈热解区域。对比研究了空气与富氧环境下不同煤种及热功率工况的火焰特性，并结合煤燃烧实际讨论了测量技术的优势与局限。