【摘 要】
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加压富氧燃烧技术是在传统常压富氧燃烧的基础上提出来的新一代低能耗、低成本碳捕集技术，具有更好的经济性。相比于常压富氧燃烧，加压富氧条件下的煤粉着火燃烧特性具有显著区别，但直到目前为止，相关的认识与研究仍十分缺乏。因此，针对煤粉加压富氧着火与燃烧特性开展原位光学诊断实验研究，具有重要的理论和工程应用价值。 本文设计搭建了加压可视化平面火焰携带流反应系统，采用自行开发的激光辅助显微高速摄像光学诊断方
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加压富氧燃烧技术是在传统常压富氧燃烧的基础上提出来的新一代低能耗、低成本碳捕集技术，具有更好的经济性。相比于常压富氧燃烧，加压富氧条件下的煤粉着火燃烧特性具有显著区别，但直到目前为止，相关的认识与研究仍十分缺乏。因此，针对煤粉加压富氧着火与燃烧特性开展原位光学诊断实验研究，具有重要的理论和工程应用价值。
本文设计搭建了加压可视化平面火焰携带流反应系统，采用自行开发的激光辅助显微高速摄像光学诊断方法，结合颗粒追踪算法与长曝光拍摄，辅以双色测温法和挥发分火焰重建算法，对环境温度1400K、氧浓度20%、1-10bar压力范围的微米级单颗粒煤粉着火燃烧过程的着火延迟特性和微观温度及碳烟浓度分布进行了研究。
本文首先分析了加压富氧条件下的神华烟煤着火燃烧特性，研究结果表明：随着环境压力的上升，氧分压显著提高，促进了着火的发生，使得氧化反应更加剧烈，但同时压力的上升也导致颗粒升温速率下降，挥发分的析出和扩散受到阻碍。由此导致了，随着压力的升高，神华烟煤着火延迟时间和挥发分火焰平均碳烟浓度呈现先增大后减小的趋势，同时挥发分火焰尺寸单调减小，而燃烧持续时间单调增加。
在此基础上，本文进一步分析了煤阶对煤粉地加压着火燃烧特性的影响。研究表明：在所有压力下，亚烟煤和烟煤着火方式为均相着火，存在典型挥发分燃烧阶段，而无烟煤的着火方式为异相着火，以异相氧化反应为主；且由于烟煤热解速率高于亚烟煤，烟煤热解成分中甲烷等轻质气体占比更大，这导致亚烟煤挥发分火焰燃烧时长和碳烟浓度峰值大于烟煤，而烟煤的挥发分火焰平均温度则高于亚烟煤。随着煤阶的增加，煤粉热解难度增大，在常压下着火延迟时间随着煤阶的增加而增加；但随着压力的上升，烟煤的热解温度降低幅度大于亚烟煤，导致在高压下出现烟煤的着火延迟时间更小的现象。
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