煤加熱氧化試驗法
為模擬研究煤火燃燒污染物產出特徵與燃燒工況的內在關聯特性，設計並構建了一種煤加熱氧化綜合實驗系統 。
實驗系統構成
煤加熱氧化綜合實驗系統由爐體、熱源裝置、空壓機(供氧)、流量計、壓差計及溫度巡檢系統等組成。
（1）爐體結構
實驗系統爐體由硬質殼體與聚氨酯保溫隔熱材料構成。爐體一側沿高度方向均勻布置10個熱電偶溫度檢測孔，另一側沿高度方向均勻布置4個煤樣採樣孔，爐體中部布置2個加熱器線纜孔，底部布置空氣分布器使供氧截面氣流均勻。爐體上、下分別設有外蓋，外蓋與爐體採用螺栓、石棉墊密封連線。蓋體中部分別連線三通，用於供氣、出氣及流量、壓差測量。
（2）熱源裝置
實驗系統熱源裝置由電加熱絲構成，考慮加熱效果、絕緣等因素選用陶瓷履帶式加熱器作為加熱熱源。加熱功率為2.5kW，供電電壓為55V，以硬質鋼絲網固定放置於爐體中部。
（3）供氧系統及煙氣分析
採用空氣壓縮機給實驗系統供氧，空氣壓縮機與爐體間採用軟膠管連線，供氧速率根據實驗需要確定。採用煙氣分析儀及色譜分析儀分析爐體排除煙氣的成分，採集的爐體內煤樣可用X射線衍射儀、原子吸收分光光度計、原子螢光光度計等儀器，分析其物質成分及痕量重金屬元素的變化。
（4）參數線上巡檢系統
該實驗系統主要監測的參數有:爐體內溫度場分布、空氣供給流量、煙氣排出流量、熱源加熱功率、爐體上下端流體壓差。這些參數用於模擬研究爐體內煤樣反應熱量生成、熱量傳遞等過程，是實驗系統的重要組成部分。該巡檢系統基於WebAccess開發。參數巡檢系統的功能主要有:動態畫面、歷史趨勢、實時趨勢、報警摘要、報表查詢、系統介紹、退出功能等。動態畫面:動態畫面可顯示20路溫度(實際安裝了10路)、2路流量、1路壓差值。在常態下字型為綠色顯示，在達到設定報警值時字型為紅色顯示。歷史趨勢:分為4個圖，分別顯示23路感測器數據的粗略歷史走勢，數據記錄是以時間為標準進行數據記錄的(X軸為時間)，一個數據記錄趨勢群組顯示10個點。
實驗原理
該實驗系統主要用於模擬研究煤氧化燃燒過程巨觀熱量傳遞、燃燒產物、痕量元素富集與煤氧化燃燒工況的動態演化過程。實驗時首先將煤樣裝入爐體內，密封;開啟參數巡檢系統，開啟熱源加熱裝置，開啟空氣壓縮機，連續監測記錄溫度、功率、流量、壓差等參數至爐體內實驗溫度達到最高值。實驗過程中，根據需要可在不同溫度段採集爐體內不同位置煤樣(記錄該處溫度)，分析其痕量元素的富集情況。採用煙氣分析儀實時分析煙氣成分及濃度。根據煙氣溫度、流量、成分、組分，空氣流量、組分，爐體溫度場、加熱熱量等參數數據，基於能量守恆、質量守恆原理，結合前期煤火燃燒系統熱動力特性相關模型，模擬研究煤火熱動力演化過程及其污染物產出規律。
爐體溫度場數值模擬
基於實際實驗條件，在給定熱源功率條件下，模擬研究不同供氣流量爐體內溫度場分布。
邊界條件中設定上下蓋為絕熱條件，無熱量釋放;爐壁設定為一定熱通量，有部分熱量釋放;爐體下部空氣入口與上蓋煙氣出口間設定一定壓差以提供空氣流動的動力。不考慮進、出氣區域流速，爐體內溫度分布總體呈上部區域溫度大於下部區域溫度，上部區域流速高於下部區域流速。在入口壓力100、200、300Pa條件下，爐體內能達到的最高溫度分別為1126、959、852℃，即隨入口壓力(流量)增加，爐體內最高溫度降低，而達到最高溫度的時間縮短。通過模擬，可初步了解給定壓差(即給定流量)條件下爐體內溫度場、流場分布情況，可為了解實際實驗過程爐體內溫度場、流場分布提供一定依據 。
