第
３
６
卷
第
１
期
２０１３
年
１
月
煤
炭 转 化
Ｃ
ＯＡＬ
ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ
Ｖｏｌ．３６
Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１３
＊
国家自然科学基金资助项目
（
５０４７６０７７
）
．
１
）
博
士
、
教授
；
３
）
博士
、
副教授
；
４
）
本科生
，
上海工程技术大学机械工程学院
；
２
）
博士
、
讲师
，
上海工程技术大学化学化工学院
，
２
０１６２０
上
海
收稿日期
：
２
０１２
－
０
７
－
０
６
；
修
回日期
：
２
０１２
－
１
０
－
２
９
无烟煤荷电煤粉流燃烧实验研究
＊
刘伟军
１
）
张书华
２
）
南柏
乐
３
）
赵宇
函
４
）
摘
要
基于煤粉燃烧高效 与
低 污染 的 综合考 虑
，
出于对
“
电晕荷 电 煤粉流 的 强化 着 火 与燃
烧
”
理论进行验证的目的
，
进行了荷电无烟煤煤粉流燃烧实验研究
．
采用气动
－
螺
旋微量 给粉器进行
煤粉供给与输送
，
利用电旋风荷电器实现煤粉颗粒荷电
，
连接于可视滴管炉完成煤粉流 着火 燃烧
，
利用高分辨率数码摄影记录其着火与燃烧状态
，
借助专用软件进行图像分析
，
通过燃烧残余物取样
热分析方法分析其燃尽程度
．
实验结果表明
，
荷电无烟煤煤粉流与无荷电无烟煤煤粉 流相 比
，
着火
距离和着火时间至少分别提前约
５
％
和
６％
，
燃烧
掉的可燃物质至 少增加约
２
１％
；
荷电
煤粉流燃烧
具有较好强化着火与燃烧的效果
．
关键词
电晕荷电
，
煤粉流
，
燃烧特性
，
热重分析
，
视频分析
中图分类号
Ｔ
Ｑ５３４
０
引
言
围
绕提高煤粉燃烧效率和降低污染
，
研究者展
开了多方面研究
．
尽管目前应用了各种新型的燃烧
方式
，
包括热回流技术
、
高浓度煤粉燃烧和有限空间
内初期燃烧强化等
，
但结果仍未令人满意
．
人们还在
不断寻找高效燃烧方案
，
如高温燃烧
、
脉动燃烧
、
催
化燃烧和超细煤粉燃烧等
．
［
１
］
近
年来
，
本课题组提出
了一种煤粉高效燃烧新方案
“
荷电煤粉燃烧
”
，
即
通
过高压静电场对煤粉颗粒的荷电作用
，
使颗粒表面
带有一定量的电荷
，
导致颗粒处于不稳定的高能状
态
，
增强其表面活性
，
最终使加快煤粒燃烧反应速度
成为可能
．
［
２
］
本
研究在煤粉颗粒荷电成功的基础上
，
进一步开展了荷电煤粉流的燃烧实验研究
．
１
实
验部分
１．１
实
验装置
自制的煤粉流荷电燃烧实验装置系统见图
１
，
主要由给粉系统
、
高压荷电系统和燃烧控制观测系
统三部分组成
．
给粉系统采用垂直螺旋气动微量给粉器实现
，
借助于空气压缩机产生气流压力
，
将煤粉吹进荷电
瓶和电阻燃烧炉
．
给粉器配备档位调节器
，
调节档位
有
１
档
～
１
０
档
，
通
过采用不同档位调节给粉器螺旋
转动速度来获得不同的给粉量
．
空气压缩机连接浮
子流量计
，
在实验操作中可以选定合适
、
稳定的气体
流量
，
并能实现方便调节和测定
．
Temperatur
e controller
of furnace
Compressor
Flowmeter
Charged
equipment
Digital video
camera
Micro
-
feeding
powder
Hi
gh voltage
power
Thermocouples
Visual
resistance furnace
Window
and scale
图
１
荷电煤粉流燃烧实验系统
Ｆ
ｉ
ｇ
．１
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ
ｗｉｔｈ
ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ
ｅｘ
ｐ
ｅｒｉｍｅｎｔ
ｓ
ｙ
ｓｔｅｍ
ｆｏｒ
ｃｈａｒ
ｇ
ｉｎ
ｇ
ｐ
ｕｌｖｅｒｉｚｅｄ
ｃｏａｌ
ｆｌｏｗ
高压荷电系统由一个自
制的荷电瓶和高压电源
组成
，
采用正直流电晕荷电方式
．
荷电瓶采用玻璃圆
筒制成
，
筒内正中挂有一条合金钢丝电晕线
，
电晕线
接正直流高压
．
筒外紧紧地包裹着一层导电金属软
网
，
筒外 电 极 接地
．
高 压 直 流 电 源 可 实 现
０
ｋＶ
～
６０ｋＶ
之
间连续调节
．
燃烧控制观测系统由温度控制台
、
可视电阻炉
和测温热电偶及其显示仪表组成
．
温度控制台可以
设定电阻炉内
３
个不同距离的加热温度
，
同时使电
阻炉内
３
个不同区域分别加热到其设定值温度
．
在
煤粉流燃烧过程中
，
测温热电偶可实时测出指定点
的温度
．
电阻炉下方配有颗粒物收集器
，
可用于收集
煤粉流燃烧后的颗粒物
，
以便进行其他分析
．
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