低氧稀释下煤粉燃烧反应区结构实验与模拟研究

在平面扩散火焰燃烧系统上采用CMOS相机获得了不同协流温度(1473~1873 K)和氧气体积分数(5%~20%)下煤粉火焰图像和光强分布,并在数值模拟中导入详细化学反应机理对比了单步、双竞争和CPD等不同脱挥发分模型以及焦炭反应模型的影响,对比已有实验结果提出了煤粉燃烧最佳模型组合。基于该模型数值模拟结果分别得到了煤粉和焦炭燃烧的OH自由基分布,与光强信号对照分析了煤粉燃烧反应区结构特性,定量地把整个煤粉燃烧过程划分为(Ⅰ)预热阶段、(Ⅱ)挥发分燃烧阶段和(Ⅲ)焦炭燃烧阶段,分阶段获得了挥发分和焦炭的燃烧特性。发现在5%低氧稀释条件下,随着协流温度由1473 K提高到1873 K,预热阶段和挥发分燃烧阶段分别缩短了0.70 cm和1.24 cm。