气流床撞击流水煤浆气化火焰光谱辐射特性实验研究

• 作者: 于广锁 宋旭东 白永辉 苏暐光 郭庆华 龚岩
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 物理学
• 关键词: 光谱辐射 气流床气化炉 化学激发 热激发 燃烧诊断
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 页码范围: 465-471
• 页数: 7页
• 分类号: O433.5
• 字数: 3771字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)02-0465-07

摘要

火焰光谱检测技术应用于气化炉有效监控,能实时反映气化炉工况,保障气化炉稳定运行.采用实验室规模的气流床撞击水煤浆气化装置,利用光纤光谱仪通过对气化炉不同部位进行探测,研究了水煤浆气化火焰在距离撞击平面不同轴向位置L处的光谱辐射特性,并利用不同自由基强度及分布对气化炉内各反应区进行表征,为气化炉运行工况提供依据.结果表明:在300～800 nm范围内可检测到明显的O H*(306.7和309.8 nm),H2*(382 nm),CH*(314.5和387 nm),Na*(589 nm),Ar(671 nm)和K*(404,768和770 nm)特征峰,而各种粒子激发方式及分布方式不同,可用于实现火焰宏观特征的表征.从紫外至可见光区域.水煤浆气化火焰中存在强烈的背景辐射,主要包括颗粒在高温下产生的黑体辐射及CO2*受热激发产生的350～600 nm的连续旋转辐射,强烈的背景辐射对自由基强度辐射测定形成干扰,需通过计算扣除背景辐射.利用检测到的各自由基强度分布可对气化火焰进行表征,O H*分布可表征火焰反应区域,而C H*存在范围相对较窄,仅存在于-10 cm<L<10 cm反应剧烈区域.在0.9≤O/C≤1.1时,O H*与C H*峰值强度最大值出现在撞击平面附近,随O/C增加,C H*峰值强度最大值分布范围向向上流股中偏移.不同平面处OH*/CH*强度比值随O/C的变化不同,OH*/CH*强度反映了自由基激发路径的变化,OH*/C H*强度在撞击平面处最低,化学激发占主导.化学激发主要发生区域在-10 cm≤L≤10 cm范围内.撞击平面附近Na*强度较大,而随着|L|增大,Na*强度有所减小,其中向上流股中Na*强度高于向下流股中强度,而K*在-20 cm≤L≤20 cm范围内强度变化比较无序.由于碱金属粒子激发方式为热激发,因此可利用其分布判断火焰高温区域.由于煤中Na和K粒子含量较少,且存在形式多样,利用Na*和K*表征O/C会出现较大误差.由于碱金属强度受到背景辐射影响较小,可用于表征火焰频率,并可反映气化效果.Na*自发辐射强度随火焰撞击过程中可产生脉动而呈现峰谷分布.随着O/C增加Na*峰谷频率越高,说明随着氧气气速逐渐增加,火焰脉动剧烈.且Na*强度逐渐增加,说明剧烈的撞击有助于反应的进行.煤中挥发分在撞击区内析出,而挥发分中大部分的H反应并产生H2*辐射,H2*强度可表征煤中挥发分的反应程度.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	郭庆华	华东理工大学煤气化及能源化工教育部重点实验室	47	248	10.0	13.0
2	龚岩	华东理工大学煤气化及能源化工教育部重点实验室	25	91	5.0	9.0
3	宋旭东	宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室	5	5	2.0	2.0
4	苏暐光	宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室	10	20	3.0	4.0
5	白永辉	宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室	5	2	1.0	1.0