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郑宗明教授等:生物质规模化储存大型堆垛自热过程数值模拟

更新时间:作者:小小条

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郑宗明教授等:生物质规模化储存大型堆垛自热过程数值模拟

《农业工程学报》2025年第41卷第19期刊载了华北电力大学等单位赵婷婷、周一凡、黄志濠、陈月锋、杨晓、肖显斌、覃吴与郑宗明的论文——“生物质规模化储存大型堆垛自热过程数值模拟”。该研究由国家自然科学基金项目(项目号:32171915)资助。

引文信息:赵婷婷,周一凡,黄志濠,等. 生物质规模化储存大型堆垛自热过程数值模拟[J]. 农业工程学报,2025,41(19):235-244.

DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202401143

生物质能产业发展要求规模化收集、储存和运输生物质,但其长期储存容易发生自热,导致燃料品质降低,还可能引发热失控甚至自燃,带来安全风险。为深入研究大型生物质堆垛热累积机理,该研究建立了耦合湍流,传热,水分输运等多个物理场的堆垛和外部环境的双流域模型,加密划分网格,验证模型有效性,开展自热过程数值模拟,系统分析环境温度、生物质堆垛初始温度、湿度、风速、孔隙率和化学组分等因素对生物质堆垛自热的影响。

结果表明,随着环境风速增大,堆垛边界湍动效应增强,高湿度和低温条件抑制生物质水分蒸发;堆垛初始温度从37增加到47 ℃,达到堆垛最高温度减少8 d,最高温度降低了3 ℃;堆垛孔隙率由0.7降为0.3储存40 d,堆垛最高温度降低了10 ℃;生物质原料中化学反应活性物质(如抽提物、半纤维素),堆垛自热过程发展更快自燃,当温度超过80 ℃时,堆垛热累积加快,自燃风险加剧,研究结果可为生物质大规模安全储存提供理论探索和技术支持。

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