基于小波变换的气化燃烧状态诊断试验研究

提出了一种通过压力信号分析气流床气化炉火焰气化燃烧状态的有效方法,该方法运用尺度分解法分析炉膛压力时域信号。研究结果发现:在点火前冷态,没有特征频率存在;在点火和灭火状态下,压力信号有一阶跃变化,信号在0 Hz处有一较大的冲击;火焰剧烈波动时,存在2 Hz左右的特征频率;火焰稳定燃烧时,存在着一个40 Hz左右的特征频率。这个现象表明,压力信号在一定频段内的分布与气化炉内火焰燃烧的状态密切相关,随着火焰燃烧稳定性加强,压力信号向高频方向移动。

应用炉膛压力诊断气流床气化炉的火焰状态

气化炉是煤气化技术中的关键设备 .气化炉内火焰燃烧稳定性下降 ,会出现燃烧噪音增加、气化燃烧效率降低及熄火等现象 ,对安全性和经济性产生严重的影响 .对气流床气化炉内不同气化燃烧状态下的火焰压力信号进行了小波分析 .结果表明 ,压力信号在一定频段内的分布与气化炉内火焰燃烧的状态密切相关 ,发现随着火焰燃烧稳定性加强 ,气化炉内压力信号向高频方向移动 ,以此可以建立气流床气化炉燃烧诊断模型 .

气化炉内柴油火焰光谱辐射特性及CH~*二维辐射特性研究

火焰的自发辐射光谱与火焰的结构、温度分布等燃烧特征参数密切相关。对激发态自由基辐射的辐射强度与二维分布进行研究,可清晰地反映火焰燃烧状态而不对火焰产生扰动。基于多喷嘴对置式气流床气化实验平台,利用光纤光谱仪和配置CCD相机的高温内窥镜,对柴油扩散火焰的辐射光谱及CH^*辐射二维分布特性进行研究。考察了当量比和撞击作用对火焰辐射光谱和CH^*辐射分布的影响。结果表明,柴油火焰在306.47及309.12nm处存在OH^*辐射特征峰,在431.42nm处存在CH^*辐射特征峰,且存在明显的碱金属原子Na^*(589.45nm),K^*(766.91和770.06nm)发射光谱。此外,由于柴油不完全燃烧生成大量碳黑,在辐射光谱的可见光波段产生了强烈的连续黑体辐射。火焰中的黑体辐射对CH^*辐射特征峰的检测存在干扰,且当量比越低时背景辐射越强,对自由基特征峰检测干扰越大。基于普朗克定律利用插值法可扣除430nm附近波段背景辐射。柴油火焰中CH^*辐射峰值随当量比的增加单调减小,CH^*辐射等值线沿火焰发展方向依次出现三峰状、双峰状及单峰状,最终收缩为以反应核心区为中心的圆核。随着当量比的提高,出现各个形状的CH^*辐射强度阈值不断降低,火焰主反应区面积减小且向下游移动,当量比增加到1.0附近时,理论上柴油完全燃烧,CH^*辐射强度显著降低,贫燃火焰的CH^*辐射强度及分布区域几乎稳定不变。利用CH^*辐射强度值判定火焰举升长度,对于单喷嘴射流火焰,火焰举升长度随当量比的增加经历了显著增加后小幅下降的过程。相同当量比时两喷嘴撞击火焰CH^*辐射强度峰值始终高于单喷嘴射流火焰对应值;火焰举升长度随当量比的增加小幅增加。火焰撞击的约束作用使得火焰举升长度不易随着当量比变化发生较大波动,燃烧更加稳定。这为定量判断火焰燃烧状态提供了一种直观、有效的方法,同时为柴油燃烧的化学动力学研究提供了实验依据。