逆拡散火炎のメカニズム解明とバイオマスガス改質への応用

反向扩散火焰机理阐明及其在生物质气体重整中的应用

基本信息

批准号：
09J00752
负责人：
中塚記章
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

1.レーザー誘起赤熱法によるすすの体積分率の二次元分布と,レーザー誘起蛍光法による多環芳香族炭化水素(PAH)の二次元分布の計測を同時に適用することで,すすとPAHの生成領域を非接触で可視化し,逆拡散火炎近傍のすすの体積分率が低下すると,すすによるPAHの捕捉が緩慢になることを明らかにした.2.反応領域の下流が高温の燃料雰囲気となる部分燃焼方式のガス改質器においてすすの生成を制御するためには火炎帯での化学反応を制御する必要があると考えて,酸化剤中にすすの前駆物質であるPAHの重合反応において重要な因子となる水素を添加した.その結果,酸化剤への水素添加が微量(発生炉ガスの発熱量基準で0.5%)であっても,高分子量のPAHやすすに代表される炭素含有成分の低減に対して効果があり,主に一酸化炭素が増加したことにより炭素転換率が大きく向上することを明らかにした.3.逆拡散火炎の火炎帯における化学反応は物質拡散の影響を受けることから,火炎帯中の活性化学種(ラジカル)のモル分率の空間分布を考慮できる対向流拡散火炎モデルを用いた反応動力学計算を適用して,酸化剤への水素添加の影響を火炎帯における化学反応の観点から考察した.158化学種872素反応式から成る気相反応機構によってタールの重合挙動を解析し,酸化剤への水素添加によってPAHの重合反応が抑制された結果,タールからすすへの成長が抑制されることを明らかにした.4.部分燃焼過程において形成される逆拡散火炎の火炎形態及び火炎帯における化学反応素過程における変化が,タールを起源とする多環芳香族炭化水素(PAH)の重合と,すすの生成挙動に影響を及ぼすことが明らかとなり,不可逆性を伴って進行する非平衡な素反応の起こる火炎帯において燃焼形態及び化学反応素過程を適切に制御することがガス改質器内におけるすす生成の抑制及び制御につながると言える.

1. 通过激光诱导辉光法同时测量烟灰体积分数的二维分布和激光诱导荧光法测量多环芳烃（PAH）的二维分布，可以研究烟尘的形成无需接触即可可视化和反向放大区域。结果表明，随着散射火焰附近碳烟体积分数的降低，碳烟对PAHs的捕获速度变慢。2．在反应区下游为高温燃料气氛的部分燃烧型气体重整炉中，控制碳烟。生产、火灾考虑到控制火焰区化学反应的需要，我们在氧化剂中添加了氢气，氢气是烟灰前体PAH聚合反应的重要因素。结果发现，氧化剂中氢气的添加量为微量（以发生炉煤气热值计0.5） %)，对减少高分子量PAHs和烟灰等含碳成分有效，显然碳转化率大幅提高主要是由于一氧化碳的增加。 3.反向扩散火焰的形成。火焰区由于化学反应受到材料扩散的影响，我们使用逆流扩散火焰模型进行反应动力学计算，该模型可以考虑火焰区域中活性化学物质（自由基）的摩尔分数的空间分布以及氢化对试剂的影响。在火焰区我们使用由 158 个化学物质的 872 个基本反应方程组成的气相反应机理分析了焦油的聚合行为。通过向氧化剂中添加氢气来抑制 PAH 的聚合反应，从而消除了焦油生长中的烟灰。被压制4. 部分燃烧过程和火焰区化学反应基本过程中形成的反向扩散火焰的火焰形态的变化导致焦油来源的多环芳烃(PAH)的聚合并影响烟灰的产生。行为。已经清楚的是，可以抑制气体重整器中的烟尘产生，并且可以适当地控制非平衡基元反应不可逆地进行的火焰区域中的燃烧形式和化学反应基元过程。控制。