微細空気泡の吹き込みによる低揮発性液体燃料の予混合燃焼に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650196
• Research Institution: IWATE UNIVERSITY
• Principal Investigator: 北野 三千雄 岩手大学, 工学部, 教授 (30005467)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柳岡 英樹 弘前大学, 理工学部, 助教授 (40281951)
• Keywords: 液体燃料 / 予混合燃焼 / 空気吹き込み / 気泡層 / 熱循環

Research Abstract

微細空気泡を利用する新しい液体燃料燃焼法を重油のような低揮発性燃料に適用することを試みた.火炎の熱を積極的に上流にフィードバックさせ燃料の蒸発を促進するため,気泡層下流に発泡セラミック板を置き,これを保炎板兼熱循環器とした.保炎板の空孔率および厚さ,燃料(重油)の予熱,供給空気・燃料流量(当量比)などによる燃焼状態への影響および排気特性(CO/CO_2,UHC)を調べ,次のような結果を得た.
1.発泡セラミック保炎板の厚さ(10〜30mm),空孔率(80〜88%)による燃焼状態への影響は大きくはない.ただし,保炎板が厚いと,また空隙率が小さいと整流や熱循環の性能が良くなる反面,内部を通過する燃料の熱分解を促進する効果も大きく,長時間の使用に対しては空隙部での煤の堆積(目詰まり)が問題となる.
2.低揮発性燃料を用いたときの保炎板への燃料の供給は,燃料蒸気としてよりも,気泡層先端部での気泡の破裂が作り出す飛散小液滴による方が主であり,保炎板はこれら小液滴に対する蒸発器として働く.
3.重油のような高い粘度を有する燃料では,保炎板内部での燃料流動を容易にさせ火炎の安定性を高めるために,適度な予熱を行って燃料の粘性を低減する必要がある.予熱は蒸発促進にも効果がある.
4.重油に対して,ほぼ保炎板全面が赤熱状態となる燃焼が比較的広い空気流量範囲(燃焼負荷範囲)で実現できた.また,空気流量によっては,当量比=0.5といったかなり希薄な領域でも安定に燃焼させることができ,熱循環による燃焼促進の効果が確認された.
5.排気特性に関しては,CO/CO_2は希薄側では低レベルに抑えることが可能であり,また,UHCは広い負荷範囲で室内環境基準(10ppm)を達成できた.