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逆転思考のケミカル火炎に基づく高温ガスタービン開発

研究課題

研究課題/領域番号 07505008
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 化学工学一般
研究機関名古屋大学

研究代表者

新井 紀男  名古屋大学, 高温エネルギー変換研究センター, 教授 (40089842)

研究分担者 堤 香津雄  川崎重工業(株), 粉体技術研究所, 研究員
小林 敏幸 (小林 敬幸)  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (90242883)
古畑 朋彦  名古屋大学, 高温エネルギー変換研究センター, 助手 (80261585)
北川 邦行  名古屋大学, 高温エネルギー変換研究センター, 助教授 (00093021)
三浦 隆利  東北大学, 工学研究科, 教授 (60111259)
研究期間 (年度) 1995 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
92,300千円 (直接経費: 92,300千円)
1997年度: 22,600千円 (直接経費: 22,600千円)
1996年度: 22,600千円 (直接経費: 22,600千円)
1995年度: 47,100千円 (直接経費: 47,100千円)
キーワードケミカル火炎 / ガスタービン / コンバインドサイクル / 過濃燃焼 / ケミカルガスタービン / ケミカル火災
研究概要

タービン入口温度が1000℃以上あればその総合発電効率はそのレベルに殆ど影響されず60%以上となるという、世界で初めての次世代ガスタービンである、燃料過濃火炎(ケミカル火炎)を採用する新しいガスタービンシステム(ケミカルガスタービンシステム)を提案している。本システムは従来法と全く発想が逆転した手法であり、これを構成することにより熱力学的に熱の利用効率の大幅な向上を図ることができる。
そこで、本ケミカル燃焼方式を用いた新高温ガスタービン発電法の実証試験およびその解析を行うことを目的とし、本研究では、特にこれまで全く研究が行われていない第一段ガスタービンを試作し、その運転試験・解析を行うことを最終目的として、種々の検討を行い以下の成果を得た。
1.平成8年度に試作した2.6kW小型ケミカルガスタービンのケミカル燃焼器部の作動実験を実施し、燃料過濃燃焼を伴うガスタービン発電に関する一連の作動特性を得た。
4.150kW級高温・高圧モデル燃焼器(圧力1〜2Mpa)を用いて、ケミカル燃焼(燃料過濃燃焼)の火炎構造を測定・解析し、高圧燃焼の火炎特性に及ぼす圧力と当量比(空気比)の依存性を明らかにした。特に、燃料過濃条件と希薄条件における火炎構造の相違について、明らかにした。
5.平成8年度に開発した、単純円筒形状を対象とする同軸噴流式(出力約150kW)ケミカル燃焼器のシミュレーションコードを用いて、種々の条件における高圧燃焼シミュレーションを実施し、高圧モデル燃焼器を用いる実験結果と比較検討した。

報告書

(4件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (25件)

  • [文献書誌] N. Arai et. al: "Effect of Pressure on Fuel-Rich Combustion of Methane-Air under High Pressure" Energy Conversion and Management. Vol.38 No.10. 1093-1100 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Arai et. al: "Evaluation of High Temperature Oxidation Behavior of Carbon-Carbon Composites Exposed in the Field of Combustion by Using Raman Spectroscopy" J. Chemical Engineering,Japan. Vol.30 No.3. 580-582 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Arai et. al: "Oxidation Resistance of C/C Composites Coated by SiC in Premixed Methane-Air Combustion" Kagaku Kogaku Ronbunshu. Vol.23 No.4. 928-933 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Arai et. al: "Fuel-Rich Hydrogen-Air Combustion for A Gas Turbine System without CO Emission." Energy. Vol.22. 189-197 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Arai et. al: "NOx Emission Characteristics of Fuel-Rich Pressurized Combustion of Methane-Air" Transport Phenomena in Combustion. Vol.2. 1221-1229 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N. Arai et. al: "Parametric studies on heat transfer performance of a heat recalculating ceramic burner" Journal of Chemical Engineering,Japan. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yamamoto, T., N.Kobayashi, N.Arai, T.Tanaka: "Effect of Pressure on Fuel-Rich Combustion of Methane-Air under High Pressure" Energy Conversion and Management. 38. 1093-1100 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fushitani, K., N.Kobayashi, N.Arai: "Evaluation of High Temperature Oxidation Behavior of Carbon-Carbon Composites Exposed in the Field of Combustion by Using Raman Spectroscopy" J.Chemical Engineering, Japan. 30 (3). 580-582 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kachi, T., N.Kobayashi, N.Arai, Y.Kato, K.Kakamu, Y.Hironaka: "Oxidation Resistance of C/C Composites Coated by SiC in Premixed Methane-Air Combustion" Kagaku Kogaku Ronbunshu. 23. 928-933 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kobayashi, N., T.Mano, N.Arai: "Fuel-Rich Hydrogen-Air Combustion for A Gas Turbine System without CO_2 Emission" Energy. 22. 189-197 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Arai, N., N.Kobayashi, S.Morimine, T.Yamamoto, T.Tanaka: "NO_x Emission Characteristics of Fuel-Rich Pressurized Combustion of Methane-Air" Transport Phenomena in Combustion. 2. 1221-1229 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shinoda, M., R.Maihara, N.Kobayashi, N.Arai, S.W.Churchill: "Parametric studies on heat transfer performance of a heat recalculating ceramic burner" J.Chemical Engineering, Japan. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Arai et.al: "Effect of Pressure on Fuel-Rich Combustion of Methane-Air under High Pressure" Energy Conversion and Management. Vol.38 No.10. 1093-1100 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Arai et.al: "Improvement of High-Temperature Endurance of C/C Composites by Double Coating with SiC and Glass Materials" J.of Chem.Eng.Japan. Vol.29 No.4. 669-674 (1996)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 新井紀男ら: "メタン-空気過濃燃焼ガス中におけるC/Cコンポジットの劣化特性" 化学工学論文集. Vol.22,No.2. 234-240 (1995)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 新井紀男ら: "水蒸気注入ガスタービン・システムの最適化について" 流体熱工学研究. (in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Arai et al.: "Parametric studies on heat transfer performance of a heat recirculating ceramic burner" Journal of Chemical Engineering,Japan. (in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Arai et al.: "The Characteristics of a Heat-Recirculating Ceramic Burner" Chem.Eng.Journal. (in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Kobayashiら: "Fuel-Rich Hydrogen-Air Combustion for A Gas Turbine System with No Emission of Carbon Dioxide" Energy. Vol.22. 189-197 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] N.Araiら: "Effects of Pressure on Fuel-Rich Combustion of Methane-Air under High Pressure" Journal of Energy Conversion and Management. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 新井紀男ら: "メタン-空気高圧燃料過濃燃焼器の燃焼基礎特性と火炎構造" 流体熱工学研究. Vol.31. 49-58 (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] Noriyuki Kobayashiら: "Fuel-Rich Hydrogen-Air Combustion For A Gas Turbine System with No Emission of Carbon Dioxide" Energy-The International Journal. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Noriyuki Kobayashiら: "Fundamental Characteristics of Fuel-Rich Pressuized Combustion of Methane-Air" Journal of Chemical Engineering,Japan. (投稿中).

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Takamitsu Manoら: "Fundamental Characteristics of Fuel-Rich Hydrogen-Air Combustion for Development of A New Gas Turbine Combustor with No Emission of Carbon Dioxide" Proc.of Int.Conf.on Advanced Energy Conversion System and Related Technologies. 453-460 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Tsuyoshi Yamamotoら: "Effects of Pressure on Fuel-Rich Combustion of Methane-Air under High Pressure" Proc.of Int.Conf.on Advanced Energy Conversion System and Related Technologies. 479-484 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1995-04-01   更新日: 2016-04-21  

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