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本研究はダイオキシン前駆体である未燃炭化水素ならびに温暖化ガスであるN_2Oの流動層石炭燃焼からの排出低減を目的としている。無機多孔質粒子には比較的高温で炭化水素を細孔内に保持する、いわゆる「容量効果」があること、ならびにN_2O分解の触媒作用があることを本研究で明らかにした。このような粒子を流動媒体としてプラスチック、石炭等を流動層燃焼した時に、ダイオキシン・未燃炭素・炭化水素、N_2OならびにNOx生成に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。
揮発分の挙動を模擬するためにプラスチックを燃料として1種類の無機多孔質流動媒体を用いて燃焼し、緻密質である砂粒子の場合と未燃分の発生を比較した。多孔質粒子は炉内で揮発分を保持すること、その結果多孔質粒子は未燃分ならびにダイオキシン排出を低減することを明らかにした。
2種類の無機多孔質流動媒体を用いて石炭を燃焼し、N_2O分解効果およびNOxの生成を従来のものを用いた場合および不活性な石英砂を用いた場合と比較した。その結果、前年度に用いたものと同程度のN_2O低減効果があったが、前年度の試料ではNOxを低減したのに対して本年度用いたものはNOxを増加させた。この窒素酸化物の生成の違いの原因を明らかにするために、固定層実験装置を用いて、これらの多孔質流動媒体が燃料から放出される揮発分中の窒素化合物の反応に及ぼす触媒効果を調べた。
また、未燃ガスを低減するための容量効果について、固定層反応装置を用いて揮発分の捕集速度および捕集された炭素分の燃焼速度を幅広い温度範囲で評価した。この実験により、流動媒体によって炭素捕集の温度依存性が異なること、捕集された炭素の燃焼速度および燃焼反応の酸素濃度依存性が異なることを明らかにした。また、燃焼速度の定式化を行った。
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