（1）技術課題

　低NOx化の方法として水または蒸気を注入する湿式もあるが、清水を多量に要するので舶用には適さないため、乾式低NOx燃焼器を採用した。従来の拡散燃焼方式に変えて、”希薄予混合・予蒸発燃焼＋追焚き燃焼方式”による液体燃料（A重油）焚き低NOx燃焼器を研究開発する。

（2）要素試験

　良好な噴霧の微粒化等を評価するための噴霧試験、予混合・予蒸発部だけを取り出して評価を行うバーナ部試験、燃焼器ライナや尾筒内部の流れを最適化するための流れ試験を行い、それらの成果を反映して燃焼器単体での燃焼試験を実施して改良を行った。この結果、燃焼試験においてA重油焚きでNOx目標値1g／kWh以下を達成し、実験機においても目標を達成する目処を得ることができた。

（3）陸上試験用燃焼器供試体

　要素試験等の成果を反映した陸上試験用燃焼器供試体の設計および製作を行った。図1.1−1に陸上試験用燃焼器概略を示す。本燃焼器は、希薄予混合・予蒸発燃焼＋追焚き燃焼方式を採用している。実験機には本燃焼器が4つ搭載される。

　図1.1−2に燃焼器ライナを示す。材料にはCo合金を使用し、火炎にさらされる内面にはT.B.C.が施されている。

　図1.1−3は尾筒である。燃焼器内で発生した燃焼ガスは尾筒内を流れてタービンに導かれる。エンジンには4つの燃焼器が搭載されるので、尾筒も4つ搭載される。写真（a）上側の尾筒入口の形状は円であり、燃焼器ライナからの燃焼ガスが流入する。写真（a）下側（写真（b）下側）の尾筒出口は4分割されたドーナツ型の形状をしており、タービン・ノズルが取り付けられる。ライナと同様、材料にはCo合金を使用し、内面にはT.B.C.が施されている。

　図1.1−4に実験機に組み付けられた燃焼器を示す。写真はエンジンをガスジェネレータ側および横から見たものであり、4個の燃焼器が軸に対してX方向に配置される。着火用点火栓および着火・失火を検知する火炎検知器は4つの燃焼器それぞれに取り付けられている。また、ライナ、尾筒には壁温監視用の熱電対を取付けてある。

　陸上試験における燃料制御は、エンジン制御装置によって行われる。エンジン制御装置からの指令は燃料制御ユニット（図1.1−5）に送られ、燃料流量調節、遮断等を行う。エンジンでの燃料系統概略を図1.1−6に示す。運転負荷に必要な総燃料流量はガバニング・バルブで調節され、起動・低負荷運転用のパイロット（P）、希薄予混合用のメイン（M）、追焚き用のSの3系統に分配される。低NOx運転時のM、Sの流量配分は特に重要であり、エンジン制御装置によって最適な流量となるよう分配弁開度が制御される。流量調節された各系統の燃料は、それぞれのマニホールドを経て4つの燃焼器に供給される。今回の陸上試験では、燃焼器各バーナーの運転状況を正確に把握するため、各燃料系統の流量、燃料圧力等の計測も行っている。

（4）陸上試験

　陸上試験用燃焼器を搭載したエンジンで定格出力まで運転を行い、希薄予混合燃焼と追焚き燃焼による低NOx運転で、本プロジェクトの目標であるNOxlg／kWh以下を達成した。

　図1.1−7に燃焼器内燃焼状態を、図1.1−8に負荷に対するパイロット（P1、P2）、メイン（M）、追い焚き（S）の各系統への燃料配分を示す。着火・起動を経て低NOx運転が可能になる負荷までは、P1とP2による拡散燃焼運転を行う。拡散燃焼運転から低NOx運転への切替手順は以下のように行う。

　低NOx運転時のP1、M、Sの燃料配分は、各負荷において低NOxかつ安定燃焼となるよう行う。基本的には、負荷が上昇するにつれ燃料流量を増やす。

　図1.1−9には、低NOx運転時の負荷に対するNOx排出量を示した。2,587kW（定格出力）におけるNOxは0.97g／kWhであり、本プロジェクトの目標である1g／kWh以下を達成した。また今回は約1,800kWから2,587kWの負荷においてNOx排出量1g／kWh以下で安定した運転を行えることを確認できた。

　図1.1−10に低NOx運転時の負荷に対するNOx排出濃度を示す。出力約1,800kWから2,587kW（定格出力）の間において、要素研究時に目安としたNOx＝200ppm（O₂＝0％）以下をクリアした。

　運転中、ライナおよび尾筒壁温は問題となるような高温にならなかった。また、図1.1−11は運転後のライナ内面であるが、損傷等はみられず健全性を確認することができた。