气流床撞击火焰声学特性及热氧火焰噪声实验研究

• 作 者: 顾彧
• 机 构: 华东理工大学
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 气流床 撞击火焰 火焰噪声 声学特性 热氧火焰燃烧特性

基于多喷嘴对置式水煤浆气化炉热模试验平台，对封闭空间内撞击火焰噪声进行了实验研究。结合声学理论及实验数据，对封闭空间内撞击火焰噪声进行成分识别，分析不同工况下的撞击火焰噪声频谱，研究撞击火焰声学特性。结合火焰图像、火焰噪声及压力波动，对封闭空间内火焰噪声影响因素进行了实验研究。最后分析单喷嘴热氧-水煤浆气化火焰噪声，对热氧火焰燃烧特性进行初步的研究。本文的主要结论如下:　　
1.封闭空间内撞击火焰噪声主要由射流火焰噪声、喷流噪声及撞击区火焰噪声组成。通过分析火焰噪声频谱及压力波动，证实撞击区火焰噪声的存在。对不等气速撞击火焰噪声进行实验研究，结果显示等气速撞击火焰更加稳定。对四喷嘴撞击火焰噪声进行频谱分析，得出四喷嘴工况的噪声幅值大于两喷嘴工况，且稳定性更高。　　
2.通过水煤浆气化实验，对气化炉内火焰噪声影响因素进行了实验研究。结果表明，火焰噪声与火焰脉动及周围的压力场存在着相互关联。在低氧碳比下，火焰由于组分浓度不均而产生不稳定传热，引发较高频率的涡旋脱落过程，从而诱发火焰振荡，产生高幅值的压力波动和火焰噪声。氧气流速上升，火焰脉动频率及火焰噪声降低，火焰整体趋于稳定。随着氧气速度的进一步上升，高速气流对火焰的剪切作用加强，从而使火焰发生形变，继而引起高频高幅值的火焰脉动，此时炉内压力波动和噪声得到加强。　　
3.敞开空间的单喷嘴热氧火焰噪声频谱图具有显著的频峰。随着氧碳比的上升，火焰内部稳定性加强，噪声频谱图中特殊峰的幅值下降，火焰噪声降低。燃料流量的上升会加速火焰趋于稳定的过程，促进水煤浆气化进程。封闭空间内单喷嘴热氧火焰噪声幅值随气速的增加单调上升，燃烧变得更剧烈。对于热氧气化火焰，可以通过分析火焰噪声特定频率的幅值变化来对热氧气化反应进程及火焰状态进行诊断。