多孔質固体の容量効果を利用した流動層燃焼装置からの未燃ガスとN_2O排出低減

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11218204
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 清水 忠明 新潟大学, 工学部, 助手 (10211286)
• Keywords: 石炭 / 流動層燃焼装置 / 炭化水素 / 亜酸化窒素 / 窒素酸化物 / 多孔質固体 / 容量効果 / 熱分解

Research Abstract

本研究は未燃炭化水素ならびに温暖化ガスであるN_2Oの流動層石炭燃焼からの排出低減を目的としている。無機多孔質粒子には比較的高温で炭化水素を細孔内に保持する、いわゆる「容量効果」があること、ならびにN_2O分解の触媒作用があることを本研究で明らかにした。このような粒子を流動媒体として流動層燃焼した時に実際に未燃炭化水素が減少するかどうかを明らかにするとともに、N_2OならびにNOx生成に及ぼす影響を明らかにすることを目的として実験を行った。
小型流動層燃焼装置で各種の燃料を燃焼し、N_2O、NOx排出に及ぼす流動媒体粒子種類の影響を定量的に評価した。NOx、N_2O生成メカニズムを明らかにするために、炉内における火炎形成状況を目視観察するとともに、吸引ガス温度計を用いて火炎近傍のガス温度を測定した。また供給するガスをアルゴン希釈酸素にすることで空気中N_2からのNOx生成がおきない条件での実験を行った。その結果、従来の流動媒体である石英砂を用いた場合では揮発分のフリーボードでの火炎燃焼が顕著におき、その結果高温場が形成されて空気中N_2に由来するいわゆるサーマルNOxが生成すること、流動媒体粒子を揮発分保持効果のある多孔質粒子にすることで揮発分のフリーボード燃焼を抑制できてサーマルNOx生成を抑制できることを明らかにした。
燃料中に含まれるNの酸化挙動を明らかにするために、炉内に揮発分中Nを模擬したNH_3を吹き込みNOx生成を観察した。石英砂流動媒体ではNOx生成が多かったが、多孔質流動媒体ではNOx生成が少ないことがわかった。これにより含窒素燃料を燃焼した場合のNOx生成特性が一部説明できた。

Research Products

• [Publications] H.-Jurgen Franke,Tadaaki Shimizu, 他5名: "Proceeings of 3rd European Conference on Fluidization(Toulouse,France,29-31 May 2000)"Societe Francaise de Genie des Procedes. 8 (2000)
• [Publications] H.-Jurgen Franke,Tadaaki Shimizu, 他5名: "Proc.of 16th International Conference on Fluidized Bed Combustion(Reno,NV,USA.12-16,May,2001"American Society of Mechanical Engineers (印刷中). (2001)