微粉炭燃焼系から生成するエアロゾル粒子の生成機構と性状

本研究では、微粉炭燃焼に伴なって生成する有害なエアロゾル粒子の排出特性を明らかにするとともに、エアロゾル排出防止技術の確立のための基礎的知見を得ることを目的として、昨年行なったサブミクロンフライアッシュ(以下S.F.A.)の生成機構の解明に引き続いて、本年はS.F.A.粒子の炉内後流部に於ける凝集機構を明らかにすると共に、S.F.A.粒子の排出抑止条件を明確にすることを試みた。 まず、微粉炭燃焼炉内に於けるS.F.A.の挙動を明らかにするため、炉中心軸上に於けるS.F.A.の濃度分布を測定した。 実験に使用した燃焼炉は、既設の内径300mm、炉長2180mmの微粉炭乱流燃焼炉であり、燃焼条件は火力発電所ボイラーに近い条件が選ばれた。 測定の結果、S.F.A.は、揮発分燃焼領域で生成してピークに達した後、急速に減衰することがわかった。 この原因として、中心の噴流が、周囲ガスを同伴することによる濃度希釈効果の可能性を検討するために1次空気にヘリウムトレーサーを混入してその濃度減衰を調べたところ S.F.A.の減衰はHeトレーサーの減衰より大きくなっており、S.F.A.の減衰は濃度希釈効果だけではなく、S.F.A.同士による凝集、付着に基づく減衰が生じていることが明らかになった。 そこで、S.F.A.の凝集機構を検討するため、2種類のモデルによる計算機シミュレーションを行った。 第一のモデルは、S.F.A.同士およびS.F.A.とチャー粒子のみの凝集モデルであり、第二のモデルは、S.F.A.とサブミクロン未燃カーボンの凝集を考慮したモデルであり。 その結果、第2のモデルにより実測減衰結果が説明できることが明らかになり、サブミクロン未燃カーボンがS.F.A.の一種の凝集促進剤の役割を果たしていることが明らかになった。

本研究では、微粉炭燃焼に伴なって生成する有害なエアロゾル粒子の排出特性を明らかにするとともに、エアロゾル排出防止技術の確立のための基礎的知見を得ることを目的として、昨年行なったサブミクロンフライアッシュ(以下S.F.A.)の生成機構の解明に引き続いて、本年はS.F.A.粒子の炉内後流部に於ける凝集機構を明らかにすると共に、S.F.A.粒子の排出抑止条件を明確にすることを試みた。 まず、微粉炭燃焼炉内に於けるS.F.A.の挙動を明らかにするため、炉中心軸上に於けるS.F.A.の濃度分布を測定した。 実験に使用した燃焼炉は、既設の内径300mm、炉長2180mmの微粉炭乱流燃焼炉であり、燃焼条件は火力発電所ボイラーに近い条件が選ばれた。 測定の結果、S.F.A.は、揮発分燃焼領域で生成してピークに達した後、急速に減衰することがわかった。 この原因として、中心の噴流が、周囲ガスを同伴することによる濃度希釈効果の可能性を検討するために1次空気にヘリウムトレーサーを混入してその濃度減衰を調べたところ S.F.A.の減衰はHeトレーサーの減衰より大きくなっており、S.F.A.の減衰は濃度希釈効果だけではなく、S.F.A.同士による凝集、付着に基づく減衰が生じていることが明らかになった。 そこで、S.F.A.の凝集機構を検討するため、2種類のモデルによる計算機シミュレーションを行った。 第一のモデルは、S.F.A.同士およびS.F.A.とチャー粒子のみの凝集モデルであり、第二のモデルは、S.F.A.とサブミクロン未燃カーボンの凝集を考慮したモデルであり。 その結果、第2のモデルにより実測減衰結果が説明できることが明らかになり、サブミクロン未燃カーボンがS.F.A.の一種の凝集促進剤の役割を果たしていることが明らかになった。