自由基的化学发光特性在火焰光谱诊断的应用综述

• 作者: 于广锁 周莹 姚敏 宋旭东 王焦飞 白永辉 苏暐光
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 物理学
• 关键词: 光谱诊断 自由基辐射 化学发光 燃烧中间产物
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 页码范围: 3358-3364
• 页数: 7页
• 分类号: O433.5
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)11-00-07

摘要

火焰诊断技术是指运用光谱、图像、噪声等传感手段,获得火焰状态的信息,通过所获取的信息分析火焰的燃烧和气化状态.发展燃烧过程诊断和优化火焰诊断方法是燃烧工业面临的挑战之一,燃烧诊断技术的提升可以更好地监测不同燃料的效率、可靠性和灵活性.火焰光谱诊断可以确定火焰的位置、当量比等宏观性质,也可以探究火焰自身的特征,如瞬间产生的物质等.通过光谱诊断的方法可以更加全面地了解燃烧的过程.由于激光诊断方法具有系统复杂、环境要求严格等缺点,基于火焰自发化学发光的检测方法越来越受到人们的重视.阐述火焰光谱诊断技术的研究进展和发展趋势,主要介绍了化学发光信号的产生机理,光谱诊断燃烧中间产物(O H*,C H*和C2*)的化学发光反应机理模型和主要产生路径.总结了火焰光谱诊断技术在对燃烧中间产物研究中的应用进展,包括采用化学发光表征热释放速率、化学发光峰值强度与当量比的关系、化学发光强度峰值位置对火焰温度峰值位置的表征、用化学发光图像确定射流火焰的推举高度和基于光谱图像处理的火焰结构表征.并探讨了实际应用中化学发光作为诊断工具在包含额外背景辐射的火焰中受到影响,C H*化学发光的测量被环境中碳烟的黑体辐射遮蔽的问题.进一步展望了火焰光谱诊断技术在未来的应用前景.未来光谱诊断的发展将会呈现使用更详细的燃烧机理来提升火焰光谱诊断的准确性、减小湍流对局部燃烧的影响、减小不均匀的碳烟对火焰图像的准确性造成影响、提升摄像机和光谱仪的精度等发展趋势.化学发光光谱和图像在线测量方法及技术对于推动与燃烧和流动相关领域研究具有重要的科学发展意义和广阔的工程指导意义.