| 研究課題/領域番号 |
19K04219
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 香川大学 |
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研究代表者 |
奥村 幸彦 香川大学, 創造工学部, 教授 (80262971)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 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 / 同軸噴流拡散火炎 / 低NOxバーナー / 乱流火炎 / 水素保炎 / 温暖化防止 / NOx 低減 / 乱流燃焼 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アンモニア（NH3）はカロリーベースの高い燃料(383 kJ/mol-NH3)でありながら，その燃焼速度が低いために燃料としての利用度は低い．加えて，従来の石油系由来の炭化水素系ガス燃料と比較して，燃焼機構は今なお不明な部分が多い．本研究では，新規燃料かつ難燃性であることを克服し，新しい構想下でのバーナー開発に取り組んでおり，アンモニアの高負荷燃焼（単位体積当たりの発熱量の増加）およびクリーン燃焼を実現化する．高負荷燃焼により，ボイラーのコンパクト化がはかれるとともに，燃焼設備の最小化，伝熱効率の増加，および省エネ技術に直接的に貢献したい．
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| 研究実績の概要 |
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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