石炭燃焼場及びその脱硝過程におけるNO_XのN_2Oへの転換機構とその抑制

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03452128
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 大竹 一友 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (80016427)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 成瀬 一郎 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (80218065) ; 吉川 典彦 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60135423) ; 岡崎 健 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (20124729)
• Keywords: 微粉炭燃焼 / 気泡流動層石炭燃焼 / 1酸化窒素・亜酸化窒素反応機構 / アンモニア無触媒脱硝

Research Abstract

石炭燃焼場から生成されるN_2Oは、比較的低温燃焼である気泡流動層石炭燃焼場から高濃度で排出されることが、前年度までの研究で明らかとなった。
そこで、本年度では、前年度に引き続いて気泡流動層石炭燃焼実験を行い、石炭供給方式の影響を検討するとともに、流動層内に存在する各種固体粒子(流動媒体ならびに脱硫剤など)によるN_2O分解実験を充填層反応器を用いて行った。さらに、チャーからのN_2O生成特性についても単一層チャー充填反応器を用いて検討した。また、揮発分燃焼場でのN_2O生成・消滅特性を理論的に説明するために気相反応の化学動力学計算を行い、温度、空気比および揮発分から放出される窒素含有化学種の差異の影響ならびに基本的なN_2O生成・消滅経路についても明らかにした。
得られた結果として、石炭の供給方式の影響は、上込め供給の場合、フリーボード部でNOおよびN_2Oの主たる生成が起こり、一方、下込め供給の場合、NOおよびN_2Oは主として層内で生じる。充填層反応器によるN_2O分解実験により各粒子の分解反応速度定数を求めたところ、チャー、CaOおよび酸化したステンレスがN_2Oの分解に強く寄与するが、石炭灰ならびに流動媒体である硅砂は流動層燃焼温度領域でほとんどN_2Oを分解しない。また、単一チャー粒子層燃焼実験より、チャーからのN_2O生成特性も揮発分燃焼と同様な傾向を示す。
揮発分燃焼の数値解析結果より、N_2O濃度は、実験で得られた傾向と同様、層温度の低下および空気比の増加とともに増加する。放出揮発分中に含有される窒素化学種の影響は、HCNの方がNH_3より寄与が大きい。一方、消滅反応にはCOの燃焼によって生じるHラジカルが貢献する。

Research Products

• [Publications] Ichiro Naruse: "Formation Characteristics of N_2O in Bubbling Fluidized Bed Coal Combustion" Proceeding of the 2nd International Symposium on Coal Combution. 523-530 (1991)
• [Publications] Jian-Wei Yuan: "Evolution of Nitrogen Compounds in Coal Particles and NO and N_2O Formation in Pulverized Coal Combustion" Proceeding of the 2nd International Symposium on Coal Combution. 261-268 (1991)
• [Publications] Ichiro Naruse: "Study on N_2O Formation/Destruction Characteristics in Coal Combustion over Wide Temperature Range" The 24th Symposium (International)on Combustion,. (1993)