| 研究概要 |
本年度は,O_2/CO_2石炭燃焼の特徴である高濃度CO_2が燃焼反応および固体燃料の熱分解に及ぼす影響について検討を行った.まずCH_4平面火炎リアクターを用いた実験に加えて,新たにドロップチューブ反応炉を製作し,O_2/CO_2と空気雰囲気下における微粉炭燃焼特性の比較を行った.微粉炭燃焼実験では,電気炉により外熱を供給することで,燃焼時のガス温度をO_2/CO_2および空気燃焼でほぼ等しくすることができ,気相反応におけるCO_2の反応性の影響をより明らかにすることができた.CH_4平面火炎および微粉炭燃焼実験,両方において,O_2/CO_2燃焼の方が,CH_4およびH2の濃度が低く,かつCO濃度が非常に高くなることが示された.これは,O_2/CO_2燃焼の特徴である高濃度CO_2により,CO_2+H→CO+OHの反応が促進されたためである.つまり,この反応により多量のCOと,OHラジカルが生成され,多量のOHラジカルによりCH_4やH_2の分解反応が促進されている.O_2/CO_2雰囲気では,CO_2の反応性のため,H_2/CO生成比が空気雰囲気と異なることが示された.次に,Ar雰囲気下とCO_2雰囲気下における固体燃料の熱分解プロセスを比較し,CO_2が熱分解に及ぼす影響について検討を行った.ArおよびCO_2雰囲気下によらず,灰分の少ない微粉炭は同じ熱分解挙動を示したが,灰分,とくにNaを多く含むLigninにおいては,CO_2雰囲気下で熱分解することで,生成するチャーの重量が増加した.FT-IRによりチャーの官能基を分析したところ,CO_2雰囲気下で得られたチャーには,Ar雰囲気下で得られたチャーにはない官能基や炭酸塩の強いピークが見られ,炭酸塩の生成とともに,異なるチャーが生成されていることが明らかになった.このことから,灰分とCO_2の相互作用により,熱分解プロセスが変化する可能性が示唆された.
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