2006 Fiscal Year Annual Research Report
世界初の高温予混合燃焼の実現とその詳細火炎構造の解明
Project/Area Number |
18860047
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
安 鐵朱 大阪大学, 大学院工学研究科, 特任研究員 (90432525)
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Keywords | 高温予混合燃焼 / 急速混合 / 準予混合火炎 / 乱流火炎低窒素 / 酸化物排出燃焼 |
Research Abstract |
化石燃料の使用量の削減とエネルギーの有効利用は,エネルギー問題および環境問題の解決に向けて,極めて現実的な技術課題である.近年,燃焼排気ガスの廃熱を回収し,燃焼用空気を燃料の自着火温度以上の高温に予熱する高温空気燃焼技術が注目を集めており,30%の燃料消費量低減とそれに伴う二酸化炭素排出量の低減を実現している.このように燃焼用空気の温度が燃料の自着火温度以上である場合は,通常の方法では混合室を設けて予混合気を形成し,燃焼器に供給することが不可能であるために,燃料と空気を別々に供給する拡散(非予混合)燃焼を採用していることが現状である.このような背景のなか,高温かつ希薄な予混合気を形成し燃焼させる高温予混合燃焼が実現すれば,すすおよび窒素酸化物(NO_x)排出が大幅に抑えられるため,環境負荷低減のために極めて重要な技術課題である. そこで本研究においては,高温予熱空気および高温燃料を燃焼器に供給する前に完全に予混合して高温予混合乱流燃焼を実現させることを目指し,燃料と空気を着火遅れ時間内に急速に予混合させる急速混合ノズルを開発した.まず,常温から高温の空気を用いて,急速混合ノズルによる準予混合火炎と完全予混合火炎を形成し,その火炎構造を観察した結果,以下の結論を得た. (1)急速混合ノズルは数ms程度の短時間で予混合することができ,完全予混合火炎と同程度の極めて低いNO_x排出を示すなど,近似的に予混合火炎とみなすことができる. (2)その結果,今まで不可能であった自着火温度異常の高温条件(空気温度:900℃,燃料:メタン)においても予混合気を形成することに成功した. また,上記の急速混合ノズルを用いる高温予混合燃焼バーナーを用いて,様々な燃料の自着火特性,可燃限界を調べ,以下の結論を得た. (3)都市ガスのような多成分燃料の自着火温度は,各成分燃料中もっとも低い自着火温度をもつ燃料成分の自着火温度に支配される. (4)混合気温度の上昇に伴い,低酸素濃度,低当量比での燃焼が可能で,超希薄燃焼が可能になる.
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Research Products
(1 results)