水素過濃燃焼を用いたCO_2フリーガスタービンの開発研究

富氢燃烧无CO_2燃气轮机的研制

• 批准号: 06246212
• 负责人: 新井 紀男
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06246212/
• 关键词: 水素; CO_2フリー; ガスタービン; 過濃燃焼; C; Cコンポジット

天然ガスあるいは将来的には石炭ガス化ガスを燃料とする新しい概念に基づいたケミカルガスタービンシステムを提案している。そこで、本研究では、燃料として水素をこのケミカルガスタービンに適用することを考え、そのシステム構成について検討するとともに、燃焼器、耐熱材料の要素技術についてそれぞれ検討した。燃料過濃燃焼によって作られる高温還元雰囲気中におけるC/Cコンポジットの劣化特性と劣化の抑制効果に関して実験的検討をした。そこで、燃料過濃なメタン/空気予混合燃焼を行い、その燃焼場中におけるC/Cコンポジットの重量変化の測定および、SEMによる表面観察を行い、その劣化特性についての基礎的検討を行った。実験は、メタン/空気予混合燃焼によって作られる高温還元性雰囲気中にC/Cコンポジットを設置し、所定の時間経過後、試料重量変化の測定およびSEMによる試料表面の状態の観察を行った。高温還元雰囲気における、C/Cコンポジットおよび黒鉛の単位表面積・単位時間あたりの重量減少に対する温度の影響について検討した結果、C/Cコンポジット,黒鉛ともに温度の上昇に伴いその劣化速度は増加していることがわかった。1330K以下では、C/Cコンポジット,黒鉛の両者共に当量比が大きいほど劣化速度が小さくなることがわかった。一方、高圧過濃燃焼器の開発のための基礎として、石英製常圧同軸流拡散燃焼の基礎特性について実験的に検討した。燃焼ガス温度は、径0.1mmのRタイプの熱電対を燃焼器上部から挿入し測定した。また、燃焼ガスは燃焼器上部から石英製水冷プローブ(外径10mm)を挿入し吸引サンプリングした後、TCDガスクロマトグラフグラフおよびNOxメーターで、ガス組成を分析した。また、紫外光対応のイメージインテンシファイヤー付き高速度ビデオ(Kodak,model UVX,感度波長域160〜740nm(対ピーク感度10%))を用いて、燃焼中の火炎形状を直接観察した。過濃燃焼中におけるガス温度分布およびNOx分布の測定結果、温度分布より等量比を変化させると、過濃燃焼特有の上開き火炎を徐々にはっきりと形成するようになることがわかった。また、NOx分布分布の傾向は温度分布と良く対応していた。当量比1.2の場合、軸を中心としてNOxが多く生成しているのに対し、当量比が大きくなるに従い半径方向にほぼ均一に生成することがわかった。高速度ビデオを用いて過濃燃焼火炎中のOHラジカル挙動(観察波長域306.4±10nm)を観察した結果、当量比が増大するにつれて、軸方向に対する火炎縁の傾きが大きくなることがわかった。

Natural ガ ス あ る い は future に は carboniferous ガ ス change ガ ス を fuel と す る new し い concept に base づ い た ケ ミ カ ル ガ ス タ ー ビ ン シ ス テ ム を proposal し て い る. そ こ で, this study で は, fuel と し て water element を こ の ケ ミ カ ル ガ ス タ ー ビ ン に applicable す る こ と を え test, そ の シ ス テ ム constitute に つ い て beg す 検 る と と も に の elements, burning 焼, heat-resisting material technology に つ い て そ れ ぞ れ beg し 検 た. Fuel over-strong combustion 焼 に よ っ て as ら れ る heat yuan 雰 囲 気 in に お け る C/C コ ン ポ ジ ッ ト の degradation characteristics と degradation の inhibition of unseen fruit に masato し て be of 験 検 を し た. そ こ で, fuel over-strong な メ タ ン / empty 気 to mixed burning 焼 を い, そ の 焼 field in に お け る C/C コ ン ポ ジ ッ ト の determination of weight - turn の お よ び, SEM に よ る surface 観 を line い, そ の degradation characteristics に つ い て の basic line beg を 検 っ た. Be 験 は, メ タ ン / empty 気 to mixed burning 焼 に よ っ て as ら れ る heat yuan sex 雰 囲 気 に C/C コ ン ポ ジ ッ ト を set し, の prescribed time, sample weight - の determination after 経 お よ び SEM に よ る state of sample surface の の 観 examine を line っ た. High temperature also yuan 雰 囲 気 に お け る, C/C コ ン ポ ジ ッ ト お よ び black lead の 単 bit surface area · 単 bit time あ た り の weight reducing に す seaborne る temperature の に つ い て beg し 検 コ た results, C/C ン ポ ジ ッ ト, black lead と も に temperature rising の に with い そ の degradation speed は raised し て い る こ と が わ か っ た. Below 1330 k で は, C/C コ ン ポ ジ ッ ト, black lead の struck the total に equivalent is bigger than が き い ほ ど degradation speed が small さ く な る こ と が わ か っ た. Side, high 圧 too thick burning 焼 の open 発 の た め の based と し て, stone English often 圧 coaxial flow company, scattered burning 焼 の based feature に つ い て be 験 of に beg し 検 た. The 焼ガス temperature of the gas is 焼ガス, and a 0.1mm diameter <s:1> Rタ プ プ プ <s:1> thermoelectric is used to conduct an <s:1> ら insert into the upper part of the を gas 焼 device to measure the <s:1> た. ま た, burning 焼 ガ ス 焼 は combustion apparatus upper か ら stone imperial water-cooled プ ロ ー ブ 10 mm (diameter) を scions into し attract サ ン プ リ ン グ し た, TCD ガ ス ク ロ マ ト グ ラ フ グ ラ フ お よ び NOx メ ー タ ー で, ガ ス composition analysis を し た. ま た, ultraviolet 応 seaborne の イ メ ー ジ イ ン テ ン シ フ ァ イ ヤ ー pay き high speed ビ デ オ (Kodak, model UVX, sensitivity of 160 ~ 740 nm wavelength domain (ピ seaborne ー ク sensitivity 10%)) を with い て, burning 焼 の fire inflammation shape を 観 directly examine し た. Too thick in the burning 焼 に お け る ガ ス temperature distribution お よ び NOx の determination result, the temperature distribution よ り amount than を variations change さ せ る と, too thick on combustion characteristic の 焼 き fire inflammation を xu 々 に は っ き り と form す る よ う に な る こ と が わ か っ た. Youdaoplaceholder0, NOx distribution distribution また tendency temperature distribution と good く for 応 て て た た た. Than 1.2 の occasions, shaft を center と し て NOx が く generated more し て い る の に し seaborne, equivalent is bigger than が き く な る に 従 い radius direction に ほ ぼ uniform に generated す る こ と が わ か っ た. High speed ビ デ オ を with い て too thick in the fire burning 焼 inflammation の OH ラ ジ カ ル 挙 move (観 was 306.4 + / - 10 nm) wavelength domain を 観 examine し た results, equivalent is bigger than が raised す る に つ れ て, axis に す seaborne る fire inflammation try の pour き が big き く な る こ と が わ か っ た.