高温低酸素酸化剤中におけるメタン水素ハイブリッド乱流燃焼特性

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560193
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 矢作 裕司 芝浦工業大学, 工学部, 助教授 (60265973)
• Keywords: 拡散燃焼 / 希薄燃焼 / 酸化剤予熱 / 低濃度酸化剤 / 混合燃料 / CO_2 / NO_x / 乱流燃焼

Research Abstract

次世代エネルギー供給源に要求されるCO_2排出量の削減と低NO_x化を実現する技術として着目されている高温低酸素濃度中での燃焼がについて検討加えるために,本研究では,高温低酸素濃度の酸化剤と不活性ガスで希釈した燃料あるいは超過濃予混合気を衝突させた乱流対向流拡散火炎をモデルに選定し,酸化剤の酸素濃度低下と加熱の影響が消炎と構造にどのような役割を及ぼすかについて詳細に検討を加え,次世代ガスタービンのNO_xとCO_2の排出量を著しく削減するために必要な燃焼基礎データーを提供することを目的とする.2005年度は、異なる乱れの相互作用および希薄予混合火炎と希薄拡散火炎の相互作用を中心に検討を加えた.その結果、以下の点が明らかと成った.
(1)乱れの異なる衝突流乱流燃焼場の境界面の特性は双方の反応特性に強く依存していることが明らかとなった.乱流側の乱れは高温ガス帯を通過することにより減衰する.この減衰効果は,反応面から衝突面までの高温ガス帯の厚さに強く影響を受ける.
(2)希薄予混合火炎の当量比が0.5〜0.678の範囲では,消炎限界近傍の条件でも、拡散火炎と予混合火炎の2枚の火炎が観察できる.
(3)希薄可燃限界以下の超希薄な条件の予混合ガスでも、拡散火炎を窒素で希薄し、安定に燃焼させるために有効である.ただし、乱流と層流を比較すると乱流では、火炎安定領域が著しく減少する.その傾向は、予混合ガスの希薄化が進行するに従い顕著に現れる.