同軸噴流バーナ上に形成される微粉炭火炎中のすす生成特性

摘要

微粉炭燃焼を用いた燃焼器では，火炎中で生成されるすすからの輻射による周囲気体および炉壁への熱移動によって炉内の温度分布が影響を受ける．そのためこれまでに，微粉炭燃焼を対象とした実験的，解析的研究が数多く行われている［例えば，1-5］．しかしながら，微粉炭燃焼は混相燃焼場であり，接触法による計測では正確な実験データを得ることが困難であるため，数値解析の検証に資するデータや微粉炭火炎中のすす生成過程に関する知見が限定的となっているのが現状である．本研究では，微粉炭火炎の一次燃焼領域に対して非接触計測法であるレーザー誘起赤熱(Laser Induced Incandescence; LII）法を適用することで，微粉炭火炎中のすす生成過程の解明に資する知見を得ることを目的としている．ここで，一般的にすす粒子は，気相において多環芳香族炭化水素(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons; PAHs）を経た後に生成されることから，微粉炭火炎中におけるすす生成過程に対する詳細な知見を得るためには，微粉炭粒子と揮発分からPAHsが生成される過程，PAHsからすすへと重合される過程をそれぞれ明らかにする必要がある．そのため，本研究ではすすに対するLII法（Soot-LII）に加えて，微粉炭粒子自身の空間的な分布を計測するためのMie散乱法（Coal-Mie），すすへと至るPAHsの空間的な分布を計測するためのレーザー誘起蛍光(Laser Induced Fluorescence; LIF）法（PAHs-LIF）を合わせて行い，微粉炭火炎中のすす生成過程について考察を加えた．