Study on Mass Transfer of Ash during Bamboo Powder Combustion

抄録

本研究では，平面火炎における竹粉燃焼時の灰の物質移動について実験および化学平衡計算を用いて調査を行った。竹粉の燃焼は，揮発分の放出，揮発分の燃焼，チャーの形成，チャーの燃焼，そして最後に灰の形成から構成された。発生した灰の量は，生の竹粉の約3 wt％であった。平面火炎の当量比が増加するにつれて，生成する灰の質量が減少した。融解した灰の一部はインコネルメッシュに付着し，残りは竹の粉末をボトムアッシュとして包みこみ，メッシュを通過する。このことにより，生成する灰の質量は減少する。また，インコネルメッシュに付着した質量は当量比Φに強く依存した。大気中で酸化された灰の溶融時の観察結果は，Liuの標準的な竹灰溶融試験の結果と定性的に一致した。一方，本研究によって局所的に灰の溶融が開始することが分かったため，大気中の酸化灰の金属酸化物の濃度は均一ではないことが示唆された。600 °Cで大気中で酸化された灰では，K₂Si₂O₅，KAlSiO₄，Na₂CaP₂O₇，Mg₂SiO₄，K₂SO₄，およびFe₂O₃が主要な共晶物であることが推算された。このとき，1120 °Cでは，Fe₂O₃のみが残り，灰の約95％が液体に変化することがわかった。一方，1260 °CでのΦ = 0.85およびΦ = 1.0の燃焼灰の主な共晶物は，それぞれMgOおよびFe₂O₃であった。そのため，燃焼時に金属酸化物成分の一部が溶融・消失することで，燃焼灰の共晶物は大気中で酸化された灰の共晶物と比べて大きく異なることが分かった。