【摘要】：等離子體點(diǎn)火技術(shù)可以利用電弧直接點(diǎn)燃煤粉,不但節(jié)約了點(diǎn)火用油,還降低污染物排放量,近年來(lái)工業(yè)上已得到了廣泛應(yīng)用,但該技術(shù)在點(diǎn)燃貧煤時(shí)效率較低,且存在電極壽命較短等問(wèn)題,這限制了該技術(shù)的進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用。本文主要就煤粉顆粒等離子體輔助點(diǎn)火以及直接點(diǎn)火的機(jī)理進(jìn)行研究,初步區(qū)分了等離子體熱效應(yīng)以及化學(xué)效應(yīng)對(duì)煤粉點(diǎn)火過(guò)程的影響,并分析了煤粉揮發(fā)分含量對(duì)等離子體點(diǎn)火效率的影響規(guī)律,最后開(kāi)展了等離子體對(duì)煤粉顆粒表面溫度影響的實(shí)驗(yàn)研究。首先在多元擴(kuò)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(diǎn)火實(shí)驗(yàn),當(dāng)電源電壓為3kV時(shí),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(shí)點(diǎn)火延遲時(shí)間的驟降(1.4ms)是由于等離子體的化學(xué)效應(yīng),當(dāng)電源電壓為20kV時(shí),由于擊穿頻率達(dá)到16000赫茲,等離子體以準(zhǔn)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(diǎn)火延遲時(shí)間進(jìn)一步下降了(1.2ms)。同時(shí)不同氧氣濃度下的等離子體點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明氧氣濃度越高,等離子體的化學(xué)效應(yīng)越明顯。在600K低溫工況下開(kāi)展我國(guó)典型煤種(呼倫貝爾褐煤、新疆準(zhǔn)東煤、神華煙煤和半焦)的等離子體直接點(diǎn)火實(shí)驗(yàn),研究揮發(fā)分含量對(duì)等離子體點(diǎn)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(diǎn)火信號(hào)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(diǎn)火信號(hào)曲線僅在電弧位置附近存在單峰,并且信號(hào)強(qiáng)度不斷下降。采用11.05W的等離子體電弧可以將褐煤完全點(diǎn)燃,燃功比為1:6.0,半焦顆粒僅被部分點(diǎn)燃,燃功比約為1:1.2。開(kāi)展等離子體對(duì)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(diǎn)火信號(hào),當(dāng)煤粉停留時(shí)間為12ms時(shí)CH*信號(hào)逐漸上升,停留時(shí)間為22ms時(shí),CH*信號(hào)達(dá)到峰值,與相同煙氣溫度未采取等離子體電弧相比,CH*信號(hào)顯著增強(qiáng),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(diǎn)火模式從非均相點(diǎn)火逐漸向非均相-均相聯(lián)合點(diǎn)火模式轉(zhuǎn)變。利用RGB測(cè)溫方法得到經(jīng)過(guò)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(dá)穩(wěn)燃階段的停留時(shí)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(diǎn)火,并大幅下降其點(diǎn)火延遲時(shí)間的原因之一。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ534
【圖文】：

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本文編號(hào)：2759148