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日本機械学会論文集(B編) 論文 No.86-04B
52 巻 483 号 ( 昭 61-1 1) 電極を覆う石炭スラグ層の通電現象とアーク放電特性*
大竹一友ぺ小西忠司***荒谷克彦申判事 Cur:entCondlctingaIDldlArcDischar:geCharacter:istics
th:rI01UlghCmnlSlagLayersover:Electrodes KazutomoOHTAKE，TaclashiKONISHI，andKatsuhikoARAYA
Thecurentconductingandthearcdischargecharacteristicsthroughcoalslaglayersoverthe electrodesareexperimentalystudied.ThemoltenslagsofTaiheiyocoal(origina，)l 5%ofFe20a adedtotheoriginalinordertochangetheelectronconductivenes，5and10% ofK2S04aded simulatingthesedrnaterialstobeabsorbed，aretested.Theelect10chemicalreactionbetwenslag andanodeandthesegregationsofrnetalsinthecathodeslaglayer，whichhavelargeionization tendenciesocurinrathershorttirnefrom10to30seconds.Thesephenomenagivetheincreaseof resistivityattheanode，whilethedecreaseatthecathodeandthedi妊erentbehaviorstothearcson therespectiveelectrodes.Thecurentdensityatthearcspotsthernselvesonthecathodearedecided frornthesynchronizeddataofcurentandTVirnages.Theorderof10to50A/cm2areobtained dependingontheslagmaterials.
J(eyWords: Power，ThermalEnginering，ElectricalDischarge，ArcCurentDensity，CoalSlag- gingMHDElectrodes，Segregation，Polarization
1.緒
Eコ
本研究は，このような背景にある電極を覆う石炭ス ラグの通電現象とアーク放電現象に関し，石炭フライ アッシュより製作したスラグと，これに K2S04や 3 Fe203を加えて性状を変化させたスラグで電極を覆 い，これと対向する電極聞に燃焼ガスプラズマを流し て放電を行い，電極降下，放電の形態，アークの特性， スラグ中に生じる分極現象などに関し，実験的に研究 を行い，スラグを通して通電することにより生じる
種々の現象を検討した.
2. 測 定 結 果
本研究では，これまで燃焼ガスプラズマとして， COMを燃料としたり，灯油燃焼ガスに石炭フライア ッシュを加えるなどの方法で，ガス流に溶融あるいは 気化したスラグを搬送させて，これに接する電極上に スラグ層を形成させる手法で研究を行ってきたが，ス ラク。が下流へと流れるため，スラグ層が次々と更新さ れること，厚さが均一に付着しないことなどから，基 礎的な研究には不向きな条件が重なった.このため本 研究では，図 1に示すように灯油と KOHのプチルセ ルソルプ飽和溶液を混合し，カリウムの質量分率を 0.5%にした燃料を 41vol%に酸素富化した空気によ り燃焼させた 2600Kの燃焼ガスプラズマを作動流体
石炭燃焼開放形 MHD発電では，溶融石炭スラグ， あるいは高温のため蒸発した気相スラグ・シード剤な どが， MHD発電機の低温金属電極上に付着する.こ のため，主流中で発生した電力は，電極上に堆積した スラグ層を通して，外部に取り出されることになり， 発電性能を検討する上で，スラグ層の通電現象とアー ク放電特性を明らかにしておくことは，極めて重要で、 ある.これまでも，スラグをるつぽ内で溶融させて， 挿入電極聞に通電した研究(1)-(3) 石炭燃焼ガスプラズ マを小形の発電チャネルに流し電極聞に電圧を印加 して放電を行い，スラグ層内における金属成分の偏析 と，それに伴う隣接電極間短絡現象の解除に関する研 究(4)などが報告されているが，発電機の動作条件とな るアーク放電領域においてスラグ表面に生じるアー クスポットからの放電特性に関する定量的知見は，現
在のところ不十分である.
e 昭和 61年 8月 26日 北陸信越支部信越地方(長野)講演会 に お い て 講 演 ， 原 稿 受 付 昭 和 61 年 1 月 6 日 .
帥正員，豊橋技術科学大学工学部 (@.40豊橋市天伯町字雲雀 ヶ丘 1-1)•
M 学生員，豊橋技術科学大学大学院. 材料学生員，豊橋技術科学大学.