近日，国际能源与燃料领域期刊《Fuel》发表了一项由太原理工大学土木工程学院研究团队完成的“Optimization of biomass devolatilization stage component prediction models and their impact on civil boiler simulations”研究成果。

该研究课题针对现有生物质燃烧模拟中挥发分预测模型的局限性，提出了一种基于动态碳-氢-氧守恒的新型预测框架，并成功通过实验与模拟验证了其优越的预测精度与更广的适用性，为生物质锅炉清洁燃烧系统的优化设计提供了关键理论支撑。

生物质燃烧过程涉及干燥、热解（脱挥发分）和焦炭氧化等多个复杂耦合阶段，精确模拟是提升效率、降低排放的关键。现有模型通常假设挥发分中氢气（H₂）含量为0，且仅适用于热解温度高于600 K的情况，这限制了模型的准确性和普适性。

为解决上述问题，王浩伟、张兴惠等研究人员选取热解温度为589.4 K的木屑颗粒燃料，构建了包含H₂O、H₂、CO、CO₂、CH₄和C6H6六种组分的挥发分预测新模型。该模型的核心创新在于：首先修正了C元素动态平衡关系，明确了挥发分中C的来源；其次直接采用燃料元素分析数据，摒弃了H₂含量为0的假设；第三引入了等效热值方程和温度依赖的速率比参数（Ω₁, Ω₂），建立了更严谨的热力学约束。

该研究提出的修正模型，不仅显著提升了生物质热解挥发分预测的准确性，突破了传统模型的温度限制，而且通过精确刻画关键组分（如CO、CO₂、H₂O）的释放动态，为优化生物质锅炉运行参数、实现高效稳定燃烧提供了理论工具和模拟基础。

点击查看原文