| 研究概要 |
本研究は, 燃焼学的に未だ知られていない高温高圧環境における一酸化炭素(CO)を主成分とする予混合乱流燃焼機構を明らかにし, 極限環境乱流燃焼の学理構築を図ると共に, 環境・エネルギー問題において重要性が益々高まっている高温高圧下の燃料改質ガス(シンガス)生産および燃焼システムの設計と制御に対する燃焼学的根拠に基づく指針を提示することを目的とする.
本年度は高圧容器から一部排出される一酸化炭素を安全に処理する安全対策に主眼を置いた実験装置改良をはじめに行った. 当初アフターバーナを設置すること予定したが, バーナ制御に困難があるため, 検討の結果CO選択酸化触媒をサイレンサー上流に設置した. これにより排出ガス中のCO濃度をほぼゼロにできることを確認した.
続いて, 0.5MPaにおけるCO-H2-N2-空気予混合気に対する燃焼実験を行った. 濃度条件は石炭改質高カロリーガスを模擬したCO/H2モル比1.36の混合燃料を中心に, CO/H2モル比5.42および0.71の計3条件に対して総当量比約0.5の場合の火炎安定化に成功した. また, 火炎の直接撮影, 新たに購入した高感度検出器を装着した分光器を用いて発光スペクトルを解析し, COモル濃度が高いほど短波長側の連続スペクトル強度が増し, 火炎が白色光を発することが確認できた.
さらに,数値計算によって広い濃度・圧力・総当量比条件に対する層流燃焼速度を計算し, 以前の研究で見出している乱流燃焼速度推算式から火炎安定可能な実験条件を予測した. CO燃焼では最大層流燃焼速度がメタン火炎などに比較して約2倍の大きさをもち, かつ燃焼速度が最大となる当量比が1よりも大きく, 当量比2近くになることも乱流予混合火炎の特性を明らかにする上で重要な要素であることがわかった.
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