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クリーンエネルギーシステムの基盤となる高圧下における改質ガス乱流燃焼の基礎的研究

高压重整气湍流燃烧基础研究，清洁能源系统基础

基本信息

批准号：
10F00063
负责人：
小林秀昭
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00063/
关键词：
高圧燃焼乱流燃焼酸素燃焼燃焼速度石炭改質ガス素反応機構 IGCC CCS

项目摘要

本研究は,環境・エネルギー技術の中核である燃焼技術において,パワープラントで高い熱効率が得られるクリーンエネルギーシステムとして将来重要な役割を果たすと期待される,石炭改質ガス複合サイクル(IGCC)におけるガスタービン燃焼に注目する.そのガスタービンの高温高圧環境を模擬した燃焼場における一酸化炭素および水素を主成分とする層流および乱流燃焼機構を解明し,純酸素燃焼によって二酸化炭素回収と貯蔵(CCS)への展開も見据えた基礎研究を実施する.本年度は,はじめに昨年度実施した層流燃焼速度に関する数値解析結果に基づいて高圧乱流燃焼実験の条件設定を行った.高圧乱流燃焼実験では圧力を0.5MPaおよび1.0MPaとし,石炭改質ガスを模擬してCO_2:65%,H_2:35%の混合燃料に純酸素を混合し当量比を1.0とした.さらに再循環ガスを模擬したCO_2で希釈して所定の層流燃焼速度となる予混合気を用いた.乱流燃焼実験の主な計測内容はOH-PLIF計測であって,取得した火炎断面画像から乱流燃焼速度,火炎面密度の空間分布などを求めた.その結果,石炭改質模擬ガスによる乱流予混合火炎の構造は,従来のメタン・空気乱流予混合火炎に比較して,局所火炎の凹凸の微細化が顕著であり,一方で乱流火炎領域の体積が小さいことがわかった.このことは,IGCCシステムの中核であるガスタービンが予混合燃焼モードで使用される場合,燃焼振動を起こしやすい特性をもつことを意味している.火炎領域の微細化は予混合ガスの熱物性特性や層流燃焼速度,およびWang氏が来日前に本国で行った層流燃焼の予備実験とも一致する結果であり,今後共同研究を進める共通のテーマとなる.

This study focuses on the combustion technology of the environment and technology, and high thermal efficiency is expected to be achieved in the future. It is expected that the IGCC combustion technology will be improved. The simulation of combustion field in high temperature and high pressure environment of pure acid combustion was carried out, and the basic research of pure acid combustion was carried out. This year, the numerical analysis results of laminar combustion velocity related to the implementation of the previous year are based on the setting of conditions for high pressure turbulent combustion. High pressure turbulent combustion pressure is 0.5 MPa to 1.0 MPa, carbon modification is simulated, CO_2: 65%, H_2:35%, pure acid is mixed, equivalence ratio is 1.0%. The simulation of the recirculation process is carried out to determine the laminar combustion velocity of CO_2. The main measurement contents of turbulent combustion are OH-PLIF measurement to obtain cross section image of flame, turbulent combustion velocity and spatial distribution of flame density. As a result, the structure of mixed flame is simulated by carbon-modified simulation, and the volume of turbulent flame field is reduced. In this case,IGCC system is used for mixed combustion, and combustion vibration is generated. The thermal properties and laminar combustion velocity of the micro-mixing system in the combustion field are consistent with those of Wang's research in the future.