煤粉颗粒燃烧过程可视化研究

彭 梁，周 骛，郑榕根，戴 雯，蔡小舒

（1.上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093；2.上海理工大学 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093）

引 言

煤的燃烧特性是设计燃煤设备时的重要参考数据，同时影响着锅炉等燃烧设备的安全高效运行。对煤粉燃烧过程的理解和对煤粉燃烧特性的深入研究，在燃煤技术的改善、燃煤设备优化设计、污染物排放控制及为煤燃烧模型提供基础数据等方面都有重要作用。

煤粉燃烧的研究始于19世纪，当时煤已经被广泛用于发电。1979年，Juntgen 等[1]用电加热栅网的方法，提出了著名的着火模式图谱，将煤粉着火方式同煤颗粒直径、加热速率联系起来。1981年，McLean等[2]第一次用显微镜和高速相机直接观察到烟煤颗粒燃烧时的显微照片和连续阴影图。近年来，随着图像传感器硬件的升级和数字图像处理技术的应用，图像法在实验室研究以及工业测量中受到重视并开始广泛应用。Kim等[3]在层流燃烧器（LFR）系统中用双色高温计和相机记录煤粉燃烧时的温度和火焰长度。Shaddix等[4-5]研究了携带流反应器（EER）在不同浓度CO2、O2及N2下对煤颗粒着火方式的影响。2016年，Levendis 等[6]用高速相机在电热滴管炉（DTF）中观察不同等级煤粉颗粒的燃烧现象。2017年，Sarroza等[7]将VDTF测试与图像分析技术相结合，用于生物质燃烧的实验研究。国内许多科研院所[8-11]都对煤粉或煤粉群的燃烧过程尤其是着火过程进行了广泛而深入的研究，其中对煤粉着火机理的研究综述可参见文献[12-13]。……