基于挥发份详细化学反应的煤粉火焰烟黑数值模拟

煤粉火焰中，烟黑不仅对火焰辐射传热和NOx生成有很大影响，还是飞灰未燃尽碳的主要组成部分和环境污染及伤害人体健康的污染物来源之一。本项目采用理论建模模拟和试验验证相结合的研究方法，开展煤粉火焰烟黑模拟和试验验证研究。主要内容包括：1)采用先进的脱挥发份模型预测煤的挥发份热解成份和产量，基于挥发份详细化学反应与简单双方程烟黑模型，模拟与挥发份反应耦合的烟黑成核、生长和氧化，同时求解煤焦油、烟黑质量分数和颗粒数密度输运方程；2)基于与烟黑质量分数的经验关系计算烟黑辐射特性，采用统计窄带相关-K基带模型计算气体辐射特性，并深入研究烟黑对煤粉燃烧过程和火焰辐射传热的影响；3)基于燃烧温度场可视化监测系统，采用解耦重建算法获得煤粉燃烧温度场和颗粒辐射特性，进行模拟验证。本项目研究成果可从数值模拟的角度，深化煤粉火焰烟黑对炉内燃烧过程和辐射传热影响的认识，以及指导先进高效低污染煤粉燃烧技术的研发。