2013 Fiscal Year Annual Research Report
油水急速混合機構を用いた高負荷燃焼による難燃性燃料バーナ燃焼のＣＯ２低減
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23560234
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
木戸口 善行 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (70294717)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
名田 譲 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 講師 (50383485)
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| Keywords | 燃焼 |
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| Research Abstract |
本研究では，重質油や廃油，バイオマス燃料などの難燃性燃料に対して，低汚染バーナ燃焼を確立することを目的に，油水急速混合機構を適用してバーナ燃焼場に水を導入することを検討した．このために，油水急速混合噴霧ノズルを製作した．このノズルでは，燃料と水を別々にノズル内に導入し，微粒化用空気ともに容量3.9ccの混合室内で三流体を急速混合した後，直径1mmの8つの噴孔から保炎器内の燃焼場に噴霧させる．研究では，燃焼中に自由に三流体それぞれの流量を変化させながら，このノズルによるバーナ燃焼実験を行い，大豆油の油水急速混合燃焼による排気低減効果を明らかにした．さらに，排気低減による熱収支の改善効果を示した．
燃焼試験の結果より，油水急速混合噴霧によるバーナ燃焼では，輝炎がほとんどみられない無煙燃焼となり，当量比0.8以上の高負荷でも微粒子はほとんど排出されず，高負荷燃焼に有効であることを示した．また，水による二次微粒化で燃料の微粒化特性が向上し，水導入割合の増加により，NOxが低減するとともにPMの排出量は大きく低下した．これらの排気改善の結果，本ノズルで油水急速混合を行った場合，水割合を50vol%にすれば，難燃性燃料の燃焼に対して当量比1.4近くまで高負荷燃焼範囲を拡大できた．
さらに，燃焼炉下流に熱交換器を設置して熱交換特性を調べた．熱交換器による熱回収割合は，水を導入しても大きく変化しない．さらに，当量比の高い高負荷燃焼を行うと，排気ガス温度が高くなるために，壁面からの熱損失割合は大きくなるが，排気ガス流量が低減できる効果により排ガス損失割合を低くできることが示された．
このように，水管ボイラーにおける高負荷燃焼を実現したことで，同一量の燃料を少ない空気量で燃焼できた．これは高温の排出ガス量を減らして排気損失を低減することにつながり，ボイラー効率向上に有効となる．
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