窒素コロナ放電による活性窒素の生成と燃焼排ガス浄化への適用に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650267
• Research Institution: Shonan Institute of Technology
• Principal Investigator: 森棟 隆昭 湘南工科大学, 工学部, 助教授 (90094284)
• Keywords: 燃焼 / 排ガス浄化 / 窒素酸化物 / コロナ放電 / 活性窒素

Research Abstract

本研究では、コロナ放電プラズマにより気体を活性化して生成した電子、イオン、励起原子・分子などの活性化学種を燃焼装置排出ガスと混合し、排気ガス中の化学反応を促進させて、NOx,SOxなどの有害成分を防除をはかることを目的としている。実験においては、コロナ放電管からなるプラズマ発生装置を設計・製作し、放電管に排ガスを直接流入して活性化する従来の方式とともに、脱硝に直接関連する窒素のみを放電管に流入して活性窒素原子を生成させ、これを排気ガス中のNOと反応せて窒素酸化物を除去する窒素コロナ放電方式の可能性を考察した。
(1)放電管への燃焼排ガス流入方式による排ガス処理
放電管内に、模擬排ガスやディーゼルの実排ガスを流入させ、排ガス中の酸素、炭酸ガス水分が放電特性や排ガスの浄化率に及ぼす影響について検討し以下の結果を得た。
(a)-コロナでは排ガス中の絶対湿度、酸素濃度、放電入力の増大によりNOx減少率は増加した。
(b)NOxの減少はNO_2とOHからの硝酸ミストの生成によることを定量的に確認した。
(c)排ガス中のCO_2が含まれる場合、COが発生する。
(2)窒素コロナ放電プラズマ方式による燃焼排ガスの浄化
放電管内にN_2を注入し、生成された窒素ラジカルは放電管を出た後にアスピレータにて模擬排ガス(N_2+O_2+CO_2+H_2O+NO)と混合した後、NOx,CO,CO_2などの濃度が測定される。排気ガス中のNOはN+NO→N_2+Oにより除去される。また、ラジカルと排ガスとの混合までの距離すなわち滞留時間を変化させた実験を行い、NOx減少率からラジカル残存特性を考察して以下の結果を得た。
(a)排ガス中のNOxは窒素ラジカルとの反応により30W入力で約10%減少する。
(b)従来方式における排ガス中の酸素、水分の影響は本方式には見られない。
(c)本方式は排ガス中のCO_2が含まれる場合もCOの発生はないという特長をもつ。

Research Products

• [Publications] T.Morimune: "Removal of NOx from Exhaust Gas by N_2 Arc plasma Injection" Experimental Thermal and Fluid science. 8. 175-180 (1994)
• [Publications] 森棟,刑部,塚越: "排ガス直通コロナ放電によるディーゼル排ガスの浄化" 日本機械学会講演論文集. No.940-23. 185-187 (1994)
• [Publications] 森棟,刑部,塚越: "コロナ放電によるディーゼル排ガス浄化に関する研究" 日本機械学会講演論文集. No.940-30. 371-373 (1994)
• [Publications] 森棟,塚越: "窒素コロナ放電による燃焼排ガス中の窒素酸化物の除去" 日本機械学会論文集B編. 60-576. 2931-2936 (1994)
• [Publications] T.Morimune,T.Tsukakosi: "Reduction of NOx from Combustion Gas by N_2 Corona Discharge" Proceedings of 2nd Asia-Pacific Conf.plasma Science. 2. 357-360 (1994)
• [Publications] T.Morimune,Y.Ejiri: "Removal of NOx contained in Combustion Gas by N_2 plasma Injection" JSME International Journal. 37-4. 945-950 (1994)