基于光譜診斷的烴類火焰碳煙形成機理研究綜述

吳潤民，謝 非，宋旭東*，白永輝，王焦飛，蘇暐光，于廣鎖, 2

1.寧夏大學省部共建煤炭高效利用與綠色化工國家重點實驗室，寧夏 銀川 750021 2.華東理工大學潔凈煤技術研究所，上海 200237

引 言

烴類燃料是運輸、發電、航空以及大量工業和家庭應用設備的主要動力來源。由于反應不完全，燃燒過程通常會導致碳煙生成，進而導致嚴重的健康和環境問題[1]，故需要深入了解碳煙顆粒的形成過程，以能夠研發出更清潔的燃燒體系，從而降低碳煙的含量，提高燃料的燃燒效率。

由于光學診斷無損、高效、測量精確等特性，可為碳煙生成過程中的碳煙含量、粒子組成、溫度、精細結構等的測量提供有力支撐。目前已知的烴類火焰碳煙的光學測試手段包括激光誘導擊穿光譜(LIBS)、化學發光、碳煙光譜發射(SSE)、激光誘導白熾光(LII)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、視線衰減(LOSA)、雙色法、激光誘導熒光(LIF)技術等。激光診斷方法的系統復雜并且對環境要求嚴格，所以為實現碳煙的生成機理和演化過程準確描述，提高光譜診斷方法精度和優化反應環境尤為重要。

由于碳氫化合物火焰的高度復雜性，燃燒過程中形成碳煙的化學和物理機制的細節仍然不確定。烴類化合物燃燒發生不完全氧化導致自由基物種形成和產生碳煙。在火焰的氣相區域中產生較大量的烴自由基和多環芳烴(PAHs)等前驅物，這些前驅物在碳煙形成過程中起著重要作用，隨后多環芳烴通過氣固成核機制轉化為初生碳粒，這是整個過程的關鍵步驟[2]。……