Influence of Aromatic Components in Low Sulpher Fuels on Soot Emission and Wall Heat Loss

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K04522
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 今井 康雄 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 上席研究員 (40426218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川内 智詞 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (20549993) ; 高木 正英 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 海上技術安全研究所, 研究員 (50371092)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 低硫黄燃料油 / 芳香族分 / 化学発光 / すすの生成と酸化 / 熱損失

Outline of Annual Research Achievements

2020年１月から施行された一般海域における舶用燃料油の硫黄分規制強化に対し，芳香族分が多い分解軽油の混合利用の増加が見込まれる．芳香族分が多くなると排出ガス中にすすが多くなることが予想される．また燃焼中のすすは黒体放射による輻射熱を放出し，その一部は燃焼室壁面を通過して外部へと放出される．したがって燃料油中の芳香族分によって燃焼中のすすの生成が異なれば，排出ガス特性や壁面熱損失へ影響を及ぼすことが考えられる．そこで本研究では，燃料油中の芳香族分による排出ガス特性と壁面熱損失特性を評価するために，すすの生成および酸化に寄与する化学種であるC2およびOHラジカルの時空間分布と，燃焼解析および熱流束解析を組み合わせた解析手法を考案し，異なる芳香族分を含んだ試験燃料に適用した．壁面間距離100mmの燃焼室を有する急速圧縮装置を用い，単環の芳香族であるトルエンと二環の1-メチルナフタレンを，それぞれ60vol%を含んだ2種類の試験燃料を評価した．その結果，壁面に火炎が衝突する条件では，C2およびOHラジカルの積算輝度の最大値からの減衰は，それぞれ熱発生率および熱流束算出結果と関係があることが示された．また，本実験の範囲では，芳香族の違いによりすすの排出量に違いが見られ，壁面熱流束には違いが見られなかった．C2およびOHラジカル発光強度の壁面間の分布を調べた結果，すすの生成量の違いは火炎上流側，すなわち空気導入量が少ない領域でのC2ラジカルの生成量の違いであり，熱流束に試験燃料の差異が見られなかったのは，熱発生率および熱流束と関係のあるC2およびOHの自発光強度の差異が，壁面近傍でほとんど見られなかったためである．