【摘要】：等離子體點火技術(shù)可以利用電弧直接點燃煤粉,不但節(jié)約了點火用油,還降低污染物排放量,近年來工業(yè)上已得到了廣泛應(yīng)用,但該技術(shù)在點燃貧煤時效率較低,且存在電極壽命較短等問題,這限制了該技術(shù)的進一步工業(yè)應(yīng)用。本文主要就煤粉顆粒等離子體輔助點火以及直接點火的機理進行研究,初步區(qū)分了等離子體熱效應(yīng)以及化學效應(yīng)對煤粉點火過程的影響,并分析了煤粉揮發(fā)分含量對等離子體點火效率的影響規(guī)律,最后開展了等離子體對煤粉顆粒表面溫度影響的實驗研究。首先在多元擴散平焰燃燒器(Hencken burner)上搭建等離子體發(fā)生裝置,完成不同能量等離子體輔助點火實驗,當電源電壓為3kV時,由于擊穿頻率僅900赫茲,等離子體以電暈放電的形式存在,其輸入能量較小,此時點火延遲時間的驟降(1.4ms)是由于等離子體的化學效應(yīng),當電源電壓為20kV時,由于擊穿頻率達到16000赫茲,等離子體以準輝光放電形式存在,輸入能量較大,等離子體熱效應(yīng)提高了環(huán)境溫度使得點火延遲時間進一步下降了(1.2ms)。同時不同氧氣濃度下的等離子體點火實驗結(jié)果也表明氧氣濃度越高,等離子體的化學效應(yīng)越明顯。在600K低溫工況下開展我國典型煤種(呼倫貝爾褐煤、新疆準東煤、神華煙煤和半焦)的等離子體直接點火實驗,研究揮發(fā)分含量對等離子體點火效率的影響。揮發(fā)分火焰使得褐煤以及煙煤的等離子體點火信號曲線出現(xiàn)雙峰,而揮發(fā)分含量在5%以下的焦炭顆粒,其等離子體點火信號曲線僅在電弧位置附近存在單峰,并且信號強度不斷下降。采用11.05W的等離子體電弧可以將褐煤完全點燃,燃功比為1:6.0,半焦顆粒僅被部分點燃,燃功比約為1:1.2。開展等離子體對煤粉揮發(fā)分析出以及表面溫度影響的研究。利用ICCD拍攝前置430nm濾光鏡后的煤粉顆粒點火信號,當煤粉停留時間為12ms時CH*信號逐漸上升,停留時間為22ms時,CH*信號達到峰值,與相同煙氣溫度未采取等離子體電弧相比,CH*信號顯著增強,高能量的電弧等離子體(11W)提高了煤粉的熱解速率,1200K的低溫工況下,等離子體電弧使得煤粉點火模式從非均相點火逐漸向非均相-均相聯(lián)合點火模式轉(zhuǎn)變。利用RGB測溫方法得到經(jīng)過等離子體電弧后煤粉顆粒表面溫度從900K直接躍升穩(wěn)定燃燒階段的2200K以上,煤粉到達穩(wěn)燃階段的停留時間減少10ms(27ms減至17ms),煤粉顆粒表面溫度的提高是等離子體輔助煤粉流點火,并大幅下降其點火延遲時間的原因之一。
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ534
【圖文】：

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本文編號：2759148