木材等生物質(zhì)的燃燒過程包括揮發(fā)分的明火燃燒和殘留焦炭（殘?zhí)浚┑臒肴?。相對于明火燃燒，殘?zhí)康臒肴寄軌蛟跇O度欠氧條件下維持，有反應(yīng)溫和、持續(xù)時間長的特點，且在通風條件良好時能夠再次引發(fā)劇烈的明火燃燒。殘?zhí)繜肴紮C理的研究對生物質(zhì)的高效清潔燃燒，以及森林火災(zāi)、木質(zhì)建筑火災(zāi)的預(yù)警和撲救有指導(dǎo)意義。

近年來，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所熱能工程研究組與澳大利亞西澳大學(xué)能源研究中心、日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)能源工程實驗室合作，針對上述問題開展系列研究工作。研究人員選取活性炭顆粒作為生物質(zhì)殘?zhí)康哪Ｐ臀铮霉潭ù卜磻?yīng)器在可控邊界條件下開展實驗，成功捕捉熾燃鋒面的準穩(wěn)態(tài)蔓延過程，考察殘?zhí)课镄詤?shù)和環(huán)境參數(shù)對于熾燃特性的影響規(guī)律。通過計算流體力學(xué)模擬，研究人員對熾燃過程中的傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)過程進行數(shù)學(xué)解析，再現(xiàn)熾燃鋒面的蔓延過程，預(yù)測熾燃鋒面的熱化學(xué)結(jié)構(gòu)，揭示生物質(zhì)殘?zhí)康臒肴紮C理。該研究表明，一氧化碳等氣相組分的氧化釋熱在一些條件下已超越固定碳的表面氧化成為主導(dǎo)因素。該發(fā)現(xiàn)完善和發(fā)展了關(guān)于熾燃過程由異相表面氧化反應(yīng)主導(dǎo)的論斷。

相關(guān)成果發(fā)表在燃燒領(lǐng)域期刊Proceedings of the Combustion Institute上，并被第38屆國際燃燒會議接收為口頭報告。基于上述成果，香港理工大學(xué)博士黃鑫炎、青島能源所博士高健在Fire Safety Journal上發(fā)表綜述文章A review of near-limit opposed fire spread，進一步闡述熾燃現(xiàn)象的燃燒機理，并對明火、熾燃、陰燃等燃燒現(xiàn)象進行較為明確的區(qū)分。研究得到國家自然科學(xué)基金委、青島能源所研究組啟動經(jīng)費的支持。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0379711219306940?via%3Dihub

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1540748920300894?via%3Dihub

熾燃鋒面的蔓延：（a）實驗現(xiàn)象、（b）模擬結(jié)果