低カロリーバイオガス燃料用マイクロガスタービン燃焼器の開発とその燃焼特性の解明

• 研究課題/領域番号: 25420159
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 野田 進 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60124054)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: バイオガス燃料 / マイクロガスタービン / 燃焼器 / 安定燃焼 / 低NOx / 緩慢燃焼 / バイオマス燃料 / 燃焼 / NOx / 水素

研究成果の概要

低カロリーバイオガス燃料を使用するマイクロガスタービン燃焼器（出力5kW）の開発とその燃焼特性の解明が本研究の目的である．下水汚泥由来のバイオガス燃料の適用を検討した．下水汚泥バイオガス燃料は窒素を多く含み，さらに発熱量がメタンのおよそ10分の1程度となる．したがって，低NOx燃焼技術と安定燃焼技術の両者が同時に求められる．安定性の高い旋回噴流燃焼器のマイクロガスタービン燃焼器への適用を検討した．その結果、平均発熱量（3400kJ/Nm3）の場合，一次噴流燃料流量，一次旋回燃料流量，二次旋回燃料流量の比を1:3:1とすることで，安定な低NOx燃焼が実現できることを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] Combustion and Flame, Liftoff heights of turbulent non-premixed flames in co-flows diluted by CO2/N2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Nada, Y. Matsumoto, K., Noda, S.
  • 雑誌名: Combustion and Flame 巻: 161 ページ: 2890-2903
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characteristics of H₂/air annular jet flames using multiple shear coaxial injectors (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyagi, W., Miki, T., Matsuoka, T., Noda, S.
  • 雑誌名: Journal of Fluid Science and Technology 巻: 9 号: 3 ページ: JFST0039-JFST0039
  • DOI: 10.1299/jfst.2014jfst0039
  • NAID: 130004695308
  • ISSN: 1880-5558
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 動的接触角に与える接触線加速度運動の影響の実験的解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤高啓,蛭田将司,志村亮太,加藤健司,脇本辰郎,山本恭史,野田進
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 80 号: 809 ページ: FE0004-FE0004
  • DOI: 10.1299/transjsme.2014fe0004
  • NAID: 130005004853
  • ISSN: 2187-9761
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NOx Reduction of Non-Premixed Flames by Combustion of Burner and Furnaces (2013)
  • 著者名/発表者名: K.D. Kunkuma A. Somarathne, I Gede Parwatha, Shoichiro Oguri, Yuzuru Nada, Takahiro Ito, and S. Noda
  • 雑誌名: J. Environmental and Engineering 巻: Vol. 8, No.1 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Evaluation of the Effect of Global Equivalence Ratio on Confined Turbulent Non-Premixedd Flames (2013)
  • 著者名/発表者名: K.D. Kunkuma A. Somarathne and S. Noda
  • 雑誌名: J. Environmental and Engineering 巻: Vol. 8, No. 1 ページ: 11-26
  • 査読あり
• [学会発表] 壁面熱流束を考慮した小型円筒燃焼器の炉内燃焼解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤洋一、松岡常吉、野田進
  • 学会等名: 機械学会東海支部第65期総会・講演会
  • 発表場所: 愛知工業大学
  • 年月日: 2016-03-17
• [学会発表] 酸化剤二平行衝突噴流の相互作用が固体燃料の局所後退速度に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松岡常吉、亀井恭平、吉澤愛子、中村祐二、永田晴紀、野田進
  • 学会等名: 第53回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] 厚い個体で構成される狭流路内での火炎燃え拡がり現象の限界挙動に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島健太郎、松岡常吉、中村祐二、野田進
  • 学会等名: 第53回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 愛知工業大学
  • 年月日: 2015-11-16
• [学会発表] Experimental Study on Flame Spread in Cylindrical and Rectangular Gap of Solid Combustibles (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuoka, K. Nakashima, T. Yamazaki, Y. Nakamura, S. Noda
  • 学会等名: ATEM'15: International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015
  • 発表場所: Toyphashi, Japan
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] Regression behavior of PMMA Burning with Twin GOX Impinging Jets (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuoka, K. Kamei,Y. Nakamura, H. Nagata, S. Noda
  • 学会等名: International Symposium on Physical Sciences in Space (ISPS)
  • 発表場所: Doshisya University
  • 年月日: 2015-09-14
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Oxidizer Dilution on Impinging Propane/Air Premixed Flames (2015)
  • 著者名/発表者名: Ito, T., Nakao, Y., Ishikawa, T., Noda, S.
  • 学会等名: The Tenth Asis-Pacific Conference on Combustion
  • 発表場所: Beijin, China
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Analysis of Confined Hydrogen Jet as a Coupled heat transfer Ploblem between Reactiong Flow and Solid Wall (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Miyagi, W., Miki, S., Noda, S.
  • 学会等名: Ninth Mediterranean combustion Symposium
  • 発表場所: Rhodes, Greece
  • 年月日: 2015-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] 平板間に形成される狭流路での火炎燃え拡がり限界の観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山崎 拓也，松岡 常吉，中村 祐二，野田 進
  • 学会等名: 第52回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] 非予混合マイクロフレームの火炎位置におよぼす温度と酸素濃度の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中條 雄，松岡 常吉，中村 祐二，野田進
  • 学会等名: 第52回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] 旋回噴流燃焼器によって実現される水素火炎の燃焼特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 原田 親志，松岡 常吉，中村 祐二，野田 進
  • 学会等名: 第52回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] 高圧下における水素噴流正逆拡散火炎の燃焼特性の実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口 玄，松岡 常吉，中村 祐二，野田 進
  • 学会等名: 第52回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] Determination of the Entrainment and Dilution Characteristics in Confined Flames on NOx Emission (2014)
  • 著者名/発表者名: Kapuruge Don Kunkuma Amila Somarathne, S. Noda
  • 学会等名: 第52回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] 壁面衝突プロパン・空気予混合火炎特性への燃料希釈の影響の数値的解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 拓弥，松岡 常吉，中村 祐二，野田 進
  • 学会等名: 第25回内燃機関シンポジウム
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-28
• [学会発表] Experimental Study on Flame Spread in Parallel Plates (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamazaki, T. Matsuoka, Y. Nakamura, S. Noda
  • 学会等名: The 11th International Conference on Fluid dynamics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2014-10-08 – 2014-10-10
• [学会発表] Experimental Study on Regression Rate of Solid Combustibles by Double Impinging Jets (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kamei, T. Matsuoka, S. Noda, H. Nagata
  • 学会等名: The 11th International Conference on Fluid dynamics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2014-10-08 – 2014-10-10
• [学会発表] Realization of a Low-Nox Combustion System by Combinations of Burner and Furnaces (2014)
  • 著者名/発表者名: K. D. K. A. Somarathne , S. Noda
  • 学会等名: The 11th International Conference on Fluid dynamics
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2014-10-08 – 2014-10-10
• [学会発表] Realization of the Effect of Self-dilution Characteristics in Confined Flames on NOx Abatement (2014)
  • 著者名/発表者名: K.D.K.A. Somarathne and S. Noda
  • 学会等名: The 35th International Symposium on Combustion
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-08
• [学会発表] Effect of Air Temperature on Flame Base Position of Miniature Jet Flames (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Chujo, T. Matsuoka, S. Noda, T. Hirasawa, Y. Nakamura
  • 学会等名: The 35th International Symposium on Combustion
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-08
• [学会発表] Effect of distance between double two-dimensional impinging oxidizer jets on burning rate of solid combustibles (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuoka, K. Kamei, S. Noda, H. Nagata
  • 学会等名: The 35th International Symposium on Combustion
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-08
• [学会発表] 可燃性固体の空隙を燃え拡がる火炎の混合分率の解析解：平板間隔または円筒内径が火炎先端位置におよぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松岡常吉，中村祐二，野田進
  • 学会等名: 第51回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-23
• [学会発表] STABILIZATION AND STRUCTURE OF HYDROGEN FLAME USING CYCLONE- JET BURNER (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Goto, Tomoaki Oku, Tsuneyoshi Matsuoka, Susumu Noda
  • 学会等名: 15th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery (ISROMAC-15)
  • 発表場所: アメリカ，ホノルル市
• [学会発表] バイオガス燃料に対応するマイクロガスタービン燃焼器の開発とその燃焼特性の実験的解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田邉淳一，松岡常吉，野田進
  • 学会等名: 第63回日本機械学会東海支部総会・講演会，大同大学，2014-3．
  • 発表場所: 大同大学
• [学会発表] Numerical Study of NOx Reduction of Turbulent Non-Premixed Flames by Combination of Burner and Furnace (2013)
  • 著者名/発表者名: K. D. Kunkuma Amila Somarathne and Susumu Noda
  • 学会等名: The 9th Asia-Pacific Conference on Combustion (ASPACC9)
  • 発表場所: 韓国，慶州市
• [学会発表] Blowout Process of High Temperature Air Spray Combustion (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuzuru Nada, Hiroki Maegawa, Susumu Noda
  • 学会等名: The 9th Asia-Pacific Conference on Combustion (ASPACC9)
  • 発表場所: 韓国，慶州市
• [学会発表] Numerical Investigation of the Effect of Self-Dilution in Confined Turbulent Non-Premixed Flames on NOx Reduction (2013)
  • 著者名/発表者名: K.D.Kunkuma Amila Somarathne, Susumu Noda
  • 学会等名: The 24th international Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems (ICDERS 2013)
  • 発表場所: 台湾，台北市
• [学会発表] Numerical Study of the NOx Characteristics in the Confined Turbulent Diffusion flames (2013)
  • 著者名/発表者名: K. D. Kunkuma Amila Somarathne and Susumu Noda
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2013 (ISETS ’13)
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 旋回噴流燃焼器による水素火炎の燃焼特性の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 後藤亮介，奥友晃，松岡常吉，野田進
  • 学会等名: 第51回燃焼シンポジウム，2013，Dec．，東京．
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Evaluation of the Effect of Self-Dilution Characteristics in Confined Flames on NOx-Abatement (2013)
  • 著者名/発表者名: K. D. Kunkuima Amila Somarathne, 松岡常吉，野田進
  • 学会等名: 第51回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 東京