触媒反応安定化燃焼器の高負荷燃焼に関する基礎研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650261
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小野 信輔 九州大学, 工学部, 教授 (80037738)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川野 英昭 九州大学, 工学部, 助手 (30037915) ; 花田 邦彦 九州大学, 工学部, 助手 (30037915) ; 平山 義則 九州大学, 工学部, 講師 (40253504) ; 村瀬 英一 九州大学, 工学部, 助教授 (60150504)
• Keywords: 触媒燃焼 / 均一気相反応 / 希薄燃焼 / 無炎燃焼 / ガスタービン / 燃焼器 / 低NOx / 耐熱性

Research Abstract

ガスタービン入り口温度が1400°C前後であれば、触媒燃焼器での作動最高温度が火炎温度部を生じないため、低公害の燃焼器として注目を集めているが、触媒耐熱温度は、触媒、担体とも高熱負荷および温度変動に対する耐熱性に対して十分なものが得られていない。触媒の耐熱温度を低く保ちながら燃焼ガス温度の上昇を図る方策として、燃料付加による再燃焼技術があり、この研究では、航空機用ジェットエンジン燃焼器に適していると考えられる予混合低NOx燃焼器とは異なる、触媒燃焼によって安定供給される高温燃焼ガスとの混合熟反応による低NOx燃焼器の実現とその燃焼特性を調べた。その結果、触媒の耐熱性を考慮すると、1000°C程度であれば触媒による安定燃焼が可能であり、火炎伝播限界以下の濃度、あるいはblow-off以上の速度で触媒燃焼ガスに急速混合して低温燃焼させ昇温できることを明らかにした。付加燃料による二次燃焼特性を解明するため、加熱空気を用いたモデル試験装置によって混合熱反応が可能な燃焼条件について調査し、大気圧下での二次燃焼開始を確認した。ついで触媒燃焼ガスを一次燃焼ガスとするシステムにおいて、1〜4atmの比較的低圧力下での二次燃焼開始の条件について検討した結果、ある程度以上の加圧下では、比較的小規模の燃焼体積でも容易に混合熱反応を安定持続させることが可能なことを明らかにした。また、2次混合気による火炎形成を避ける混合方式も可能であり、低NOx燃焼による昇温が可能なことを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 小野信輔他4名: "触媒安定化方式による熱反応器の基礎研究" 第14回内燃機関シンポジウム講演論文集. 211-216 (1997)
• [Publications] 小野信輔他5名: "熱発生過程の制御によるNOx生成制御に関する研究" 第14回内燃機関シンポジウム講演論文集. 349-354 (1997)
• [Publications] 小野信輔他4名: "触媒安定化無炎燃焼器の基礎研究" 九州大学工学集報. 70・1. 51-56 (1997)
• [Publications] 村瀬英一他4名: "Radical Emission Measurements of Combustion in a Closed Vessel" Proc.16th ICDERS. 62-65 (1997)
• [Publications] 村瀬英一他5名: "PILF法による定容容器内燃焼におけるラジカル蛍光計測" 第35回燃焼シンポジウム講演論文集. (1997)
• [Publications] 小野信輔他: "多重点火とスワール流による燃焼制御の火炎挙動と燃焼特性" 自動車技術会論文集. 29・1. 5-10 (1998)