高圧パルス噴霧燃焼による超低ＮＯＸ燃焼技術の確立

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ボイラなどの定置型燃焼器におけるNOX排出は，国内の総排出量の約4割を占めるため低減しなければならない．既往の定置型燃焼器で使用されている定常噴霧燃焼では燃料濃度の空間的な偏りが現れる．高圧パルス噴霧燃焼では噴射圧力，噴射間隔および噴射時間の制御による燃料の断続噴射により，定常噴霧燃焼と比較して燃料の分散を高度に制御可能である．本研究のこれまでの成果により，高圧パルス噴霧燃焼を行うことにより，一般的な噴霧燃焼手法と比較してNOX排出量を低減可能であることがわかった．また，層流パルス噴流におけるNOX低減メカニズムが明らかになった．そこで，今年度は，高圧パルス噴霧燃焼の数値解析を行うことによって，高圧パルス噴霧燃焼におけるNOX低減メカニズムの解明に取り組んだ．燃焼反応解析においては，詳細な化学反応を考慮可能かつ乱流解析と連成可能なFlamelet generated manifolsモデルを導入した．数値解析結果によって噴射間隔の増加および噴射速度の増加にともないEINOが減少することを示された．まず，噴射間隔について，噴射停止期間中に既燃ガスが未燃ガスと混合し，既燃ガス中のNOが還元されることが重要であることを示唆した．次に，噴射速度について，噴射速度の増加にともない乱流強度を増大し，乱流拡散により既燃ガスと未燃ガスとの混合が促進されることおよび高温の反応領域が早期に少なくなることにより，NOが低減することを示唆した．