報告書番号

M11020

タイトル（和文）

微粉炭燃焼時における硫化水素生成特性の評価 －数値シミュレーションモデルの構築と実燃焼場への適用性－

タイトル（英文）

Evaluation of Characteristics of Hydorgen Sulfide Formation on Pulverized Coal Combustion -Development of Numerical Method and Application to Actual Combustion Field-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

数値解析により、高H2S濃度領域の評価を可能とするため、硫黄分分配モデル、硫黄分揮発モデル、気相反応モデル、固気反応モデル微粉炭燃焼場H2Sモデルを構築した。硫黄分分配モデルでは、硫黄分の形態割合により、揮発性硫黄とチャー残留硫黄の割合を決定する。気相反応モデルでは、硫黄分に関する気相反応の内、主要な2本の反応を選択し、それらの半の速度を、予め詳細反応解析により作成した反応速度データベースを参照することで、精度の高い反応計算を行えるようにした。さらに、構築したモデルを用いて、当所燃焼試験炉を対象とした数値解析を実施した。その結果、燃焼場でのH2Sを始めとする硫黄分の挙動を、石炭性状によらず、定性的に良く捉えることができることがわかった。さらに、炉内のH2Sの生成は、石炭からの揮発が支配的であること、H2S濃度のピーク位置は、流れ場の影響を強く受けることを明らかにした。

概要 （英文）

In this study, numerical model to evaluate H2S concentration in a pulverized coal combustion field was developed. H2S formation model consist of four sub-model, sulfur distribution model, sulfur devolatilize model, gaseous reaction model and gas-solid reaction model. Sulfur distribution model classified sulfur which devolatilize to gaseous phase and remain chat in pyrolysis process in accordance with the rate of sulfur form, namely, organic sulfur, purytic sulfur and sulfate sulfur. For gaseous reaction, two main reactions were selected. Reaction rate of these reactions were calculated by detailed chemical reaction and reaction rate database was constructed. In combustion simulation, reaction rate in each calculation cell was determined from the database in accordance with gaseous temperature and mass fraction of each species. Furthermore, numerical simulation was performed for coal combustion test furnace with H2S formation model. Results show that the predicted profile of H2S is qualitatively in good agreement with the experimental result. Moreover, H2S is mainly formed in devolatilization process and has a peak value near the burner region. In downward region, H2S is transferred under the strong effect of by swirling flow and decomposed by gaseous reaction. H2S concentration distribution can be explained by accounting for these phenomena.

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