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煤炭燃烧产生大量的碳排放,世界各国的研究机构致力于碳排放控制与碳捕集技术探索,富氧燃烧是前景广阔的碳捕集技术之一。本文在气氛可控的微量煤粉燃烧实验台上研究了不同气氛、氧浓度和燃烧温度下的煤粉颗粒着火和燃烧特性,并采用傅立叶变换红外光谱发射-透射测温技术(FTIR E-T)测量不同气氛下的煤粉颗粒温度。 首先设计搭建了燃烧气氛可控的透光式微量煤粉燃烧实验台,研究了不同气氛和氧浓度下的煤粉燃烧特性。氧气浓度相同时,相比于空气气氛,富氧气氛下煤粉着火延迟,火焰亮度变暗。富氧气氛下氧气浓度提高时,煤粉着火距离缩短,火焰燃烧更为剧烈。 其次,获得了傅立叶变换红外光谱仪响应函数曲线,采用FTIR E-T测温技术联机测量了酒精灯火焰与蜡烛火焰的光谱特性和温度。实验测得酒精灯火焰与蜡烛火焰的温度,与常规方法对比后的测量差值在2%左右。响应函数值随温度的升高而减小,在高于1000K时,温度对响应函数的影响减弱。双点法与单点法的校准误差均在1%左右。 最后,将FTIR E-T测温技术应用于透光式微量煤粉燃烧实验台,不仅能获得不同气氛和氧浓度下的煤粉颗粒温度,还可以通过光谱反映火焰燃烧特性。研究表明,颗粒温度随着炉温的增加而增加。随着出口高度的增加,颗粒温度呈先增加后减小的趋势,火焰轴向沿程气体温度最大值在颗粒温度最大值之后出现。FTIR温度测量技术平均相对误差为2.5%,不同工况下的温度拟合误差具有一致性,是一种稳定的温度测量手段。