无烟煤荷电煤粉流燃烧实验研究.pdf

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1、第36卷第1期煤炭转化Vo1．36No．12013年1月C0ALCONVERS10NJan．2013无烟煤荷电煤粉流燃烧实验研究刘伟军D张书华南柏乐。赵宇函’摘要基于煤粉燃烧高效与低污染的综合考虑，出于对“电晕荷电煤粉流的强化着火与燃烧”理论进行验证的目的，进行了荷电无烟煤煤粉流燃烧实验研究．采用气动一螺旋微量给粉器进行煤粉供给与输送，利用电旋风荷电器实现煤粉颗粒荷电，连接于可视滴管炉完成煤粉流着火燃烧，利用高分辨率数码摄影记录其着火与燃烧状态，借助专用软件进行图像分析，通过燃烧残余物取样热分析方法分析其燃尽程度．实验结果表明，荷电无烟煤煤粉流与无荷电无烟煤煤粉流相比，着火距离和着火

2、时间至少分别提前约5和6，燃烧掉的可燃物质至少增加约21；荷电煤粉流燃烧具有较好强化着火与燃烧的效果．关键词电晕荷电，煤粉流，燃烧特性，热重分析，视频分析中图分类号TQ534转动速度来获得不同的给粉量．空气压缩机连接浮0引言子流量计，在实验操作中可以选定合适、稳定的气体围绕提高煤粉燃烧效率和降低污染，研究者展流量，并能实现方便调节和测定．开了多方面研究．尽管目前应用了各种新型的燃烧方式，包括热回流技术、高浓度煤粉燃烧和有限空间内初期燃烧强化等，但结果仍未令人满意．人们还在不断寻找高效燃烧方案，如高温燃烧、脉动燃烧、催化燃烧和超细煤粉燃烧等．[1近年来，本课题组提出了一种煤粉高效燃烧新

3、方案“荷电煤粉燃烧”，即通过高压静电场对煤粉颗粒的荷电作用，使颗粒表面图1荷电煤粉流燃烧实验系统带有一定量的电荷，导致颗粒处于不稳定的高能状Fig．1Schematicwithcombustionexperimentsystem态，增强其表面活性，最终使加快煤粒燃烧反应速度forchargingpulverizedcoalflow成为可能．_2本研究在煤粉颗粒荷电成功的基础上，高压荷电系统由一个自制的荷电瓶和高压电源进一步开展了荷电煤粉流的燃烧实验研究．组成，采用正直流电晕荷电方式．荷电瓶采用玻璃圆筒制成，筒内正中挂有一条合金钢丝电晕线，电晕线1实验部分接正直流高压．筒外紧紧地包裹着

4、一层导电金属软网，筒外电极接地．高压直流电源可实现0kV～1．I实验装置6OkV之间连续调节．自制的煤粉流荷电燃烧实验装置系统见图1，燃烧控制观测系统由温度控制台、可视电阻炉主要由给粉系统、高压荷电系统和燃烧控制观测系和测温热电偶及其显示仪表组成．温度控制台可以统三部分组成．设定电阻炉内3个不同距离的加热温度，同时使电给粉系统采用垂直螺旋气动微量给粉器实现，阻炉内3个不同区域分别加热到其设定值温度．在借助于空气压缩机产生气流压力，将煤粉吹进荷电煤粉流燃烧过程中，测温热电偶可实时测出指定点瓶和电阻燃烧炉．给粉器配备档位调节器，调节档位的温度．电阻炉下方配有颗粒物收集器，可用于收集有1档

5、～1O档，通过采用不同档位调节给粉器螺旋煤粉流燃烧后的颗粒物，以便进行其他分析．*国家自然科学基金资助项目(50476077)．1)博士、教授；3)博士、副教授；4)本科生，上海工程技术大学机械工程学院；2)博士、讲师，上海工程技术大学化学化工学院，201620上海收稿日期：2012—07—06；修回日期：2012-10—2974煤炭转化式中：。为煤粉流喷射气流初速度，m／s．是在某一温度下同时发生并瞬间完成的，其中的可煤粉流燃烧实验所测定的着火距离与计算的着燃物质只有在到达一定的温度下才开始发生燃烧反火时间见表2．经计算分析得出，在炉内设定温度为应，因此，热重曲线的形状不直接呈“L

6、”倾斜状，而加m6420655℃和747oC时，带荷电煤粉流与不带荷电煤粉是形成带有过渡和倾斜区∞段∞的∞∞曲∞线∞．∞而∞过∞∞渡∞曲∞线∞∞与流相比，着火距离缩短分别约9．01和5．46，着倾斜曲线两条切线的交点所对应的温度则为试样内火时间分别缩短约7．35和6．49．可燃物质开始燃烧损耗时的温度(见图3中的n和表2测算着火距离与着火时间比较b两点)．在此温度下，通过不断升温，试样燃烧开始Table2Valueofmeasuredignitiondistanceandcalculated释放大量热量直至试样质量不再变化并趋于稳定．ignitiondelaybycomparison

7、在这一温度区间段，所减少的质量分数即为试样内Measuredvalueofignitiondistance／mmCalculatedvalueofignitiondelay／sBurningarea‘‘。‘。‘。‘。‘。。‘。‘’’‘。‘。‘。’。’。’。‘‘’。’‘。’。‘’。’’’。’。’——’。。。’’。’’。’’。’。’。’。’。’。’。’。。’。’。’。’。’。’。——可燃物的含量．而在此温度区问段，图3中曲线1和tem．℃PulverizedC