等离子体助燃技术是实现高效清洁燃烧技术的新途径,对于解决电力和钢铁行业的污染问题,保证经济的可持续发展具有重要意义。将钢铁行业中产生的低热值煤气高效利用,不仅节能而且还可有效减少污染物的排放。本文采用实验研究的方法,以不同气体作为放电工质,研究等离子体射流放电电学特性、发射光谱特性、助燃特性及冷态流场及相互间内在联系,并分析总结等离子体射流助燃低热值气体燃料的强化机制。主要研究内容如下:(1)分别以空气、氮气以及氮/氢混合物作为等离子体射流发生器的放电工质,在不同流量、不同含氢量设定条件下,研究放电的电学参数、以及生成活性粒子的光谱变化规律。研究结果表明,当采用不同放电工质以及不同流量设定时,放电的功率、发射光谱均有区别,同时过高流量设定不仅造成放电波形震荡,还抑制平均放电功率。(2)分别以空气、氮气作为放电工质,研究不同放电工质流量下稀态熄火极限变化规律;以空气作为放电工质,研究在等离子体射流助燃前后,不同成份浓度低热值合成气熄火极限的变化规律。研究结果进一步验证等离子体助燃的机理主要为化学效应,揭示利用等离子体射流助燃存在最佳流量值,过高的流量甚至将抑制燃烧。(3)结合PIV(粒子图像测速法)以及LDV(激光多普勒测速法)两种速度测量技术各自的优点,从流场的流线、轴向速度分量、径向速度分量以及切向速度分量这几个方面,深入分析研究在等离子体射流发生器放电前后冷态速度场的变化规律。研究结果表明,等离子体射流助燃机理不局限于提供链式反应的活性粒子,还通过改变区域流场影响燃烧反应。