バリア放電方式によるディーゼル発電機用小型排ガス処理装置の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555084
• Research Institution: IWATE UNIVERSITY
• Principal Investigator: 藤原 民也 岩手大学, 工学部, 教授 (70042207)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 和夫 日立エンジニアリング, サービス・電力システム部, 主任技師 ; 山田 弘 岩手大学, 工学部, 教授 (60125482) ; 高木 浩一 岩手大学, 工学部, 助手 (00216615) ; 菅野 淳 岩手県公害センター, 大気科, 上席専門研究員
• Keywords: 排ガス処理 / NOx処理 / バリア放電 / 無声放電 / 非熱平衡プラズマ / 低温プラズマ / 放電化学 / 大気環境浄化

Research Abstract

本研究の目的は、50kVA級のディーゼル発電機の排ガスを、高効率で処理するコンパクトなシステムを実現することである。研究目的を実現するため、(1)剣山型電極型バリア放電方式リアクターの基礎特性の把握、物理、化学反応の把握、(2)電源開発、(3)実用化のための検討、と大きく3つに分けて遂行してきた。(1)では、主にマルチポイントバリア放電の特性、およびそれがNOx処理に与える影響について調べた。得られた成果は以下のようになる。ストリーマの極性に関して、平行平板バリア放電が正ストリーマのみであるのに対して、マルチポイントバリア放電の場合、印加電圧の極性で正負両極性のストリーマが発生することが明らかになった。また、バリア放電で発生するマイクロ放電で流れる電流は、平行平板型の方が大きいことも明らかになった。この二者を用いてNOx除去の電気的な効率を求めた場合、マルチポイントバリア放電のほうが高くなった。(2)の電源開発では、IGBTとパルストランスを組み合わせたパルスモジュレータを試作した。仕様は、一次定格電圧AC100V、二次出力電圧±10kV、周波数2,500ppsである。(3)の実証試験は、セラミック+触媒・パーティクルフィルタを通した定格20kVAのディーゼル発電機の排ガスを用いて行った。放電リアクターは、耐熱性の高い金属とセラミック、耐熱ガラスのみで作成した。壁面で結露しないように、リアクターを二重構造として壁面温度が下がらないようにした。これにより、12時間程度の長時間運転でNOxを低減できることを確認した。また、フィルタのメンテナンスは、1ヶ月に一回ほど高温にさらし、付着物を焼き落とすことで行う。得られた処理量は35ppmであり、これは全負荷時の濃度(約350ppm)に対して10%低減に相当する。ガス流量と投入エネルギーは、それぞれ1.2m^3/min.および9J/Lである。

Research Products

• [Publications] Koichi Takaki: "Simple and inexpensive interferometry of shock wave developments from pulsed high-current discharge"Review of Scientific Instruments. 71・3. 1548-1551 (2000)
• [Publications] 北村 大介: "大電流パルスグロー放電の特性"電気学会論文誌. 112A・2. 225-230 (2000)
• [Publications] Koichi Takaki: "Flue Gas Treatment by Dielectric Barrier Discharge"Proc.of 17th Symposium of Plasma Processing. 447-450 (2000)
• [Publications] Muaffaq A.Jani: "Streamer polarity dependence of NOx removal by dielectric barrier discharge with a multipoint-to-plane geometry"Journal of Physics D: Applied Physics. 32. 2560-2567 (1999)
• [Publications] Koichi Takaki: "Removal of Nitric Oxide in Flue Gases by Multipoint to Plane Dielectric Barrier Discharge"IEEE Transactions on Plasma Science. 27・4. 1137-1145 (1999)
• [Publications] Koichi Takaki: "Oxidation and reduction of NOx in diesel-engine exhaust by dielectric barrier discharge"Proc.of 12th IEEE International Pulsed Power Conference. 1. 1480-1483 (1999)