報告書番号

M10003

タイトル（和文）

微粉炭燃焼場の数値シミュレーション -多炭種に対応可能なTDPモデルの開発および亜瀝青炭混炭燃焼シミュレーションへの適用-

タイトル（英文）

Numerical Simulation of a Pulverized Coal Combustion - Development of the TDP model for various kinds of solid fuels and its application to mixing combustion of sub-bituminous and bituminous coals

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本研究では、当所で開発した微粉炭燃焼場を対象とした数値シミュレーション用の揮発分放出挙動詳細モデル（TDPモデル）を拡張し、様々な炭種の取り扱いができるTDPモデルを開発した。開発した新しいTDPモデルを用いて当所保有の石炭燃焼試験炉を対象に、亜瀝青炭と瀝青炭の専焼および混炭燃焼数値シミュレーションを行い、計算精度を検証すると共に、亜瀝青炭粒子の炉内での挙動や、亜瀝青炭混炭率が炭種毎の未燃焼率に与える影響等を検討した。その結果、数値シミュレーション結果の大まかな傾向は実験結果と一致することが分かった。また、混炭時にそれぞれの炭種の専焼時よりも未燃焼率が増加するのは、亜瀝青炭混炭率の増加と共に瀝青炭粒子の未燃焼率が大きく増加するためであることが確認できた。亜瀝青炭混炭率の増加に伴う瀝青炭粒子の未燃焼率の増加は、火炎温度の低下による微粉炭粒子の高温における滞留時間の減少および粒子昇温速度の低下による可燃分中の固定炭素割合の増加が原因であると考えられる。

概要 （英文）

In this research, the model employing tabulated devolatilization process (TDP model), which has been developed by CRIEPI, was modified to enable a numerical simulation for various kinds of solid fuels. Employing the new TDP model, numerical simulations for mixing combustion of sub-bituminous and bituminous coals were performed and its computational accuracies were validated. In addition to that, the behavior of sub-bituminous coal particles and the effect of sub-bituminous coal mixing ratio on unburned fraction of each coal were examined. As a result, the general tendency of simulation results well agreed with that of experimental results. The reason for that entire unburned fraction for mixing combustion is higher than that for individual combustion of each coal is considered to be the increase in unburned fraction of bituminous coal particle with the increase in sub-bituminous coal mixing ratio. The increase in unburned fraction of bituminous coal particle with the increase in sub-bituminous coal mixing ratio is considered to be caused by the decrease in particle residence time with high particle temperature owing to the decrease in flame temperature and the increase in the ratio of fixed carbon in all of combustible material owing to the decrease in particle heating rate.

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