2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of ammonia burner for simultaneous high-intensity combustion and NOx reduction
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19K04219
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
奥村 幸彦 香川大学, 創造工学部, 教授 (80262971)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アンモニア / CO2フリー燃焼 / 同軸噴流拡散火炎 / 低NOxバーナー / 窒素酸化物 / 乱流火炎 / 水素キャリア / 水素保炎 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アンモニアはCO2 を排出しない，すなわち地球温暖化ガスゼロ排出の燃料である．しかしながら，アンモニアの火炎伝播速度は0.06 m/s以下であり，従来の炭化水素燃料（石油系燃料）と比較すると極端に低いため安定燃焼が困難であり，かつ強制燃焼させると大量のNOxを生成する．そこで本研究では，水素保炎によりアンモニアを安定燃焼させる新規バーナー（３重管構造）を製作した．バーナー中心から燃料流（１重管からNH3噴出，および２重管からH2噴出）を3m/sで，３重管からの可変空気流（高速空気流の噴出）を3.0m/s以上～11.0 m/sとした．特に高速空気流が8.0m/sの条件を乱流燃焼場における代表的な３重噴流拡散火炎と位置づける．本研究では，難燃性のアンモニアを高速気流中でも安定に燃焼させるバーナーを開発し，同時に還元域配置により低NOx化を達成する.以下は本年度の主たる研究成果である。
（1） Okafor スキーム使用による計算結果（ NOｘおよび火炎構造）が実験値とよく一致した．
（2） Thermal NOxは，リム近傍の水素火炎付近でのみ発生し，Fuel NOxに比べて排出量が十分に小さい．（Fuel NOx生成が大半を占めることがわかった．）
（3）乱流混合によりOH，Hラジカルが供給されることでNO生成が促進されるが，同時にNOとアンモニアの混合およびそれに伴う還元反応が促進され，NOは窒素へと還元される．燃料に炭素成分が含まれないため，NO→CNまたはNO→HCNへの還元経路がないにもかかわらず，NOは十分にN2へと還元できる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型コロナウィルス起因の行動制約上，実験に関してはやや遅れている．計算においては，順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
実験及び大型計算により以下の項目について研究推進をはかる．
・H2/NH3混合燃料による燃焼不安定性の研究（Le数による整理）
・最も適切な詳細化学反応スキームの決定
・NOx低減と高負荷燃焼の同時機能を目指したアンモニアバーナーの最適設計，燃料および空気流速の決定
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスによる行動制限のため、出張が出来なかった。
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Research Products
(6 results)
