2023 Fiscal Year Annual Research 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 / 窒素酸化物 / サーマルNOx / フュエルNOx / オフガス / 燃焼速度 / 水素キャリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CO2 排出量実質ゼロを実現するためカーボンフリーな燃料としてアンモニア（NH3）と水素（H2）が注目されている．加えて，これら2 つの燃料は日本で成長が期待される14 の重要な分野に国策指定されている．H2 は常圧下で極低温（-253℃）にしなければ液化不可能であるため輸送・貯蔵が困難である．それと比較して，NH3 はLPG とほぼ同等の条件で液化可能である．また，化学原料や肥料としても世界中で利用されているため社会インフラが既に整っていること，H2よりも低コストであることはNH3 の強みである．NH3 バーナー開発における課題は，（1）燃焼速度が0.07[m/s]以下と遅いこと，（2）炭化水素燃料と比較すると発熱量が低いことに加えて，（3）有害物質である窒素酸化物（NOx）が大量に発生することである．一般的に，低燃焼性を解決する方法として挙げられるのは，反応性の良い燃料（例えばH2）との混焼がある．しかし，H2 はプラントにてNH3 を分解して得ることを想定しているため，余分なエネルギーを消費する．加えて，NH3 とH2 の混焼で発生する排気ガス中のNOx 濃度は，燃料中のH2割合が高いほど増加することが明らかとなっており，NOx の観点から見てもH2 の添加は抑えたい．今回は，上記の課題を解決するために旋回－絞り構造バーナーを開発し，NH3/Air の専焼による低NOx 化の実現を目指した．加えて，炭化水素燃料に代わる燃料としてNH3を利用するならば，炭化水素燃料と同等の熱量を投入できる必要がある．そこで，NH3を高負荷燃焼（高速吹き込み）することで単位時間当たりにおける発熱量の向上を目指した．
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| Remarks |
富岳百景、Vol.15、2024
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