(57)【要約】【課題】各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮することができる微粉炭燃焼シミュレーション方法を提供する。【解決手段】各微粉炭粒子の揮発成分放出速度をアレニウス型の揮発成分放出速度方程式を用いてそれぞれ算出すると共に微粉炭粒子の揮発成分放出速度に基づいて微粉炭粒子の燃焼をシミュレーションするＣＦＤ計算工程と、ＣＦＤ計算工程によって得られた微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、その微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子のアレニウス型の揮発成分放出速度方程式の変数を抽出する変数抽出工程と、ＣＦＤ計算工程により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているか否かを判定する判定工程とを具備し、終了条件を満たすと判定されるまで、ＣＦＤ計算工程、変数抽出工程及び判定工程を繰り返し実行する。【選択図】図２
2008268377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭バーナにおける複数の微粉炭粒子の燃焼を計算流体力学に基づいてシミュレーションする微粉炭燃焼シミュレーション方法において、
各微粉炭粒子の揮発成分放出速度をアレニウス型の揮発成分放出速度方程式を用いてそれぞれ算出すると共に当該各微粉炭粒子の揮発成分放出速度に基づいて各微粉炭粒子の燃焼をシミュレーションして各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するＣＦＤ計算工程と、
該ＣＦＤ計算工程によって得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、前記揮発成分放出速度方程式の変数が設定された複数の参照微粉炭粒子の中から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子を特定し、且つその参照微粉炭粒子の前記揮発成分放出速度方程式の変数をそれぞれ抽出する変数抽出工程と、
前記ＣＦＤ計算工程により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているか否かを判定する判定工程とを具備し、
前記判定工程により前記シミュレーション結果が前記終了条件を満たさないと判定された場合に、以後前記終了条件を満たすと判定されるまで、前記変数抽出工程により各微粉炭粒子ごとに抽出された前記揮発成分放出速度方程式の変数及び前記ＣＦＤ計算工程により得られた前記シミュレーション結果を前記ＣＦＤ計算工程における設定値として、前記ＣＦＤ計算工程、変数抽出工程及び判定工程を繰り返し実行することを特徴とする微粉炭燃焼シミュレーション方法。
【請求項２】
前記アレニウス型の揮発成分放出速度方程式は、
【数１】
2008268377.tif 000011
（式中、Ｖ*は微粉炭粒子中の全揮発成分量、Ｖは微粉炭粒子から放出された揮発成分量を示す）
【数２】
2008268377.tif 000012
（式中、Ｋvは揮発成分放出速度係数、Ａvは頻度因子、Ｅvは活性化エネルギー、Ｒは気体定数、Ｔjは時刻ｔjにおける微粉炭粒子の温度を示す）
で表され、
前記揮発成分放出速度方程式の変数は、Ｖ*、Ａv及びＥvであることを特徴とする請求項１に記載の微粉炭燃焼シミュレーション方法。
【請求項３】
前記変数抽出工程は、
ＣＦＤ計算工程により得られた各微粉炭粒子の温度経過情報ごとに、すべての参照微粉炭粒子の温度経過情報に対して、
【数３】
2008268377.tif 000013
（式中、Ｔjは微粉炭粒子の時刻ｔjにおける温度を示し、Ｔri,jは変数データベースに格納されているｉ番目の参照微粉炭粒子の時刻ｔjにおける温度を示す）
を算出し、
算出された各微粉炭粒子に対するerroriの中で最も小さな値となる参照微粉炭粒子を前記微粉炭粒子ごとに特定し、それらの参照微粉炭粒子の前記揮発成分放出速度方程式の変数を抽出することを特徴とする請求項１又は２に記載の微粉炭燃焼シミュレーション方法。
【請求項４】
微粉炭バーナにおける複数の微粉炭の燃焼を計算流体力学に基づいてシミュレーションする微粉炭燃焼シミュレーション装置において、
各微粉炭粒子の揮発成分放出速度をアレニウス型の揮発成分放出速度方程式を用いてそれぞれ算出すると共に当該微粉炭粒子の揮発成分放出速度に基づいて各微粉炭粒子の燃焼をシミュレーションして各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するＣＦＤ計算手段と、
複数の参照微粉炭粒子に対する温度経過情報と前記アレニウス型の揮発成分放出速度方程式の変数とがそれぞれ格納された変数データベースと、
該ＣＦＤ計算工程によって得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、前記変数データベースに格納された参照微粉炭粒子の中から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子を特定し、且つその参照微粉炭粒子の前記揮発成分放出速度方程式の変数をそれぞれ抽出する変数抽出手段と、
前記ＣＦＤ計算工程により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているか否かを判定する判定手段と
を具備することを特徴とする微粉炭燃焼シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭燃焼バーナ近傍などの微粉炭燃焼場の数値シミュレーションに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の汎用熱流体解析ソフトウェアを用いた３次元数値シミュレーション技術の発展は目覚しく、様々な工業分野において、構造設計や現象解析などへの利用が進みつつある。そして、微粉炭燃焼の分野においても、３次元数値シミュレーションを用いて、実験炉や実用炉を対象とした現象解析が行われている。具体的には、図３に示すように、まず計算流体力学（ＣＦＤ〔Computational Fluid Dynamics〕）に基づく計算（ＣＦＤ計算）を行うために必要となる初期値を設定し（Ｓ２−１）、その初期値に基づいてＣＦＤ計算を行う（Ｓ２−２）。次いで、得られた結果が終了条件を満たすか否かの判断を行う（Ｓ２−３）。そして、終了条件を満たさない場合には、得られた結果をＣＦＤ計算の設定値として再設定し（Ｓ２−４）、再度ＣＦＤ計算を行う。そして、このような計算を終了条件が満たされるまで繰り返し行い、終了条件を満たしたものを解としている。
【０００３】
しかしながら、上述したような実験炉や実用炉などの火炉内では複雑に絡み合った様々な現象が起こっており、火炉全体のシミュレーションを行う場合にはそれらのすべての現象を関連させつつシミュレーションしなければならず、膨大な計算を行う必要がある。そこで、実際に使用されている３次元熱流体解析ソフトウェアでは、火炉内の現象について計算量を削減するために大幅に簡略化されたモデルが用いられている。
【０００４】
特に、従来の微粉炭燃焼シミュレーションでは、工業分析で得られる微粉炭粒子の揮発分割合にＱファクターと呼ばれる定数を乗じて算出された数値を、微粉炭燃焼場における微粉炭粒子の揮発分放出割合と仮定することによって、その計算量を削減している。詳説すると、微粉炭粒子の燃焼成分のうち、揮発成分として放出されるものの割合とその放出速度は、微粉炭粒子の昇温速度によって大きく異なっており、図４及び図５に示すように、微粉炭粒子の昇温速度が大きくなるにつれて微粉炭粒子から放出される揮発成分の割合が多くなると共に、微粉炭粒子の温度が高くなるにつれてその放出速度が大きくなること（図５では、横軸が温度の逆数となっている）が知られている。したがって、実際の微粉炭燃焼場において微粉炭粒子から放出される揮発成分の割合は、通常、工業分析（ＪＩＳＭ８８１２に基づく工業分析法）で得られる揮発成分の割合より大きいことになる。そこで、従来の微粉炭燃焼シミュレーションでは、上述したＱファクターを工業分析で得られる微粉炭粒子の揮発成分の割合に乗ずることにより、工業分析で得られる揮発成分の割合から微粉炭燃焼場で微粉炭粒子から放出される揮発成分の割合を算出するようにしている。なお、Ｑファクターとしては、微粉炭の種類や昇温速度に依存することなく、通常１．２〜１．５の固定値が用いられる。
【０００５】
このような方法の１つとして、例えば、石炭を揮発分、チャー、水分、灰分などに分けて考慮し、かつ揮発成分の組成式を（ＣＨxＯy）という擬似成分として仮定し、石炭ガス化プロセス又は燃焼プロセスのシミュレーション及びガス化炉や燃焼炉内の諸現象を数値流体解析により予測、評価するシミュレーション方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、このような方法を用いて得られた微粉炭燃焼シミュレーション結果は、火炉内の現象の大まかな傾向と一致するが、火炉の一部を構成するバーナ近傍の火炎形状が実際に観察される火炎形状と大きく異なることが知られている。したがって、従来の微粉炭燃焼シミュレーションを用いて得られたバーナ近傍における微粉炭粒子の挙動は、実際の火炉内での微粉炭粒子の挙動と大きく異なると考えられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３５６６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
微粉炭燃焼場に投入される微粉炭粒子の昇温速度は、その種類及び粒子径やその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置によって異なるので、微粉炭燃焼場における微粉炭粒子から放出される揮発成分の割合は各微粉炭粒子の種類及び粒子径やその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置によって異なることになる。しかしながら、従来の微粉炭燃焼シミュレーションでは、上述したように微粉炭粒子の昇温速度などに依存しないＱファクターを用いて微粉炭粒子中の揮発成分の割合を算出しているので、各微粉炭粒子の粒子径やその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置（投入位置に応じて微粉炭粒子の温度が異なる）を考慮することができず、常に同一の揮発成分の割合が用いられるという問題があった。すなわち、従来の微粉炭燃焼の数値シミュレーションでは、各微粉炭粒子の温度経過情報（昇温履歴）を考慮してシミュレーションすることができないという問題があった。
【０００９】
また、微粉炭燃焼場における微粉炭粒子から放出される揮発成分の割合は、各微粉炭粒子の種類（炭種）に応じて異なる。しかしながら、従来の微粉炭燃焼の数値シミュレーションでは、各微粉炭粒子の種類に関わらず同一のＱファクターを用いて揮発成分の割合を算出しているので、各微粉炭粒子の種類を考慮してシミュレーションすることができないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑み、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮することができる微粉炭燃焼シミュレーション方法及び微粉炭燃焼シミュレーション装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、微粉炭バーナにおける複数の微粉炭粒子の燃焼を計算流体力学に基づいてシミュレーションする微粉炭燃焼シミュレーション方法において、各微粉炭粒子の揮発成分放出速度をアレニウス型の揮発成分放出速度方程式を用いてそれぞれ算出すると共に当該各微粉炭粒子の揮発成分放出速度に基づいて各微粉炭粒子の燃焼をシミュレーションして各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するＣＦＤ計算工程と、該ＣＦＤ計算工程によって得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、前記揮発成分放出速度方程式の変数が設定された複数の参照微粉炭粒子の中から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子を特定し、且つその参照微粉炭粒子の前記揮発成分放出速度方程式の変数をそれぞれ抽出する変数抽出工程と、前記ＣＦＤ計算工程により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているか否かを判定する判定工程とを具備し、前記判定工程により前記シミュレーション結果が前記終了条件を満たさないと判定された場合に、以後前記終了条件を満たすと判定されるまで、前記変数抽出工程により各微粉炭粒子ごとに抽出された前記揮発成分放出速度方程式の変数及び前記ＣＦＤ計算工程により得られた前記シミュレーション結果を前記ＣＦＤ計算工程における設定値として、前記ＣＦＤ計算工程、変数抽出工程及び判定工程を繰り返し実行することを特徴とする微粉炭燃焼シミュレーション方法にある。
【００１２】
かかる第１の態様では、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮した各微粉炭粒子の揮発成分放出速度を算出することができるので、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮した微粉炭燃焼シミュレーションを行うことができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、前記アレニウス型の揮発成分放出速度方程式は、
【００１４】
【数１】
2008268377.tif 000003
（式中、Ｖ*は微粉炭粒子中の全揮発成分量、Ｖは微粉炭粒子から放出された揮発成分量を示す）
【００１５】
【数２】
2008268377.tif 000004
（式中、Ｋvは揮発成分放出速度係数、Ａvは頻度因子、Ｅvは活性化エネルギー、Ｒは気体定数、Ｔjは時刻ｔjにおける微粉炭粒子の温度を示す）
で表され、前記揮発成分放出速度方程式の変数は、Ｖ*、Ａv及びＥvであることを特徴とする第１の態様に記載の微粉炭燃焼シミュレーション方法にある。
【００１６】
かかる第２の態様では、各微粉炭粒子の揮発成分放出速度を容易に算出することができる。
【００１７】
本発明の第３の態様は、前記変数抽出工程は、ＣＦＤ計算工程により得られた各微粉炭粒子の温度経過情報ごとに、すべての参照微粉炭粒子の温度経過情報に対して、
【００１８】
【数３】
2008268377.tif 000005
（式中、Ｔjは微粉炭粒子の時刻ｔjにおける温度を示し、Ｔri,jは変数データベースに格納されているｉ番目の参照微粉炭粒子の時刻ｔjにおける温度を示す）
を算出し、算出された各微粉炭粒子に対するerroriの中で最も小さな値となる参照微粉炭粒子を前記微粉炭粒子ごとに特定し、その参照微粉炭粒子の前記揮発成分放出速度方程式の変数を抽出することを特徴とする第１又は２の態様に記載の微粉炭燃焼シミュレーション方法にある。
【００１９】
かかる第３の態様では、揮発成分放出速度方程式の変数を容易に抽出することができる。
【００２０】
本発明の第４の態様は、微粉炭バーナにおける複数の微粉炭の燃焼を計算流体力学に基づいてシミュレーションする微粉炭燃焼シミュレーション装置において、各微粉炭粒子の揮発成分放出速度をアレニウス型の揮発成分放出速度方程式を用いてそれぞれ算出すると共に当該微粉炭粒子の揮発成分放出速度に基づいて各微粉炭粒子の燃焼をシミュレーションして各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するＣＦＤ計算手段と、複数の参照微粉炭粒子に対する温度経過情報と前記アレニウス型の揮発成分放出速度方程式の変数とがそれぞれ格納された変数データベースと、該ＣＦＤ計算工程によって得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、前記変数データベースに格納された参照微粉炭粒子の中から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子を特定し、且つその参照微粉炭粒子の前記揮発成分放出速度方程式の変数をそれぞれ抽出する変数抽出手段と、前記ＣＦＤ計算工程により得られたシミュレーション結果が所定の終了条件を満たしているか否かを判定する判定手段とを具備することを特徴とする微粉炭燃焼シミュレーション装置にある。
【００２１】
かかる第４の態様では、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮した各微粉炭粒子の揮発成分放出速度を算出することができるので、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮した微粉炭燃焼シミュレーションを行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る微粉炭燃焼シミュレーション方法及び微粉炭燃焼シミュレーション装置によれば、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮した微粉炭燃焼シミュレーションを行うことができる。その結果、微粉炭燃焼を精度よくシミュレートすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００２４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る微粉炭燃焼シミュレーション装置を示す概略図である。同図に示すように、本実施形態に係る微粉炭燃焼シミュレーション装置１は、ＣＦＤ計算手段１０と、変数データベース２０と、変数抽出手段３０と、判定手段４０とを具備している。
【００２５】
ＣＦＤ計算手段１０は、ＣＦＤ計算に必要となるすべての変数に所定の初期値を設定し、計算流体力学に基づいて複数の微粉炭粒子の燃焼の数値シミュレーションを行って、各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出するように機能する。ここで、微粉炭粒子の温度経過情報とは、所定の時刻ｔj（０≦ｊ≦ｎ，ｊ及びｎは正の整数）における微粉炭粒子の温度Ｔjの集合からなり、微粉炭粒子の温度が時間の経過に従ってどのように変化したかを示す情報をいう。
【００２６】
なお、ＣＦＤ計算手段１０は、STAR-CD（登録商標）、FLUENT（登録商標）、CFX（登録商標）などの汎用熱流体解析ソフトウェアを用いて実現することができる。なお、ＣＦＤ計算手段１０により行われる具体的な計算方法については、参考文献１（保原充・大宮司久明編，数値流体力学−基礎と応用，東京大学出版会（1992年））、及び参考文献２（大宮司久明・三宅裕・吉沢徴編，乱流の数値流体力学−モデルと計算方法，東京大学出版会（1998年））を参照することができる。
【００２７】
ここで、本実施形態では、微粉炭粒子から放出される揮発成分の放出速度（揮発成分放出速度ｄＶ／ｄｔ）は、下記の式１及び式２（アレニウス型の揮発成分放出速度方程式）により算出される。
【００２８】
【数４】
2008268377.tif 000006
（式中、Ｖ*は微粉炭粒子中の全揮発成分量、Ｖは微粉炭粒子から放出された揮発成分量を示す）
【００２９】
【数５】
2008268377.tif 000007
（式中、Ｋvは揮発成分放出速度係数、Ａvは頻度因子、Ｅvは活性化エネルギー、Ｒは気体定数、Ｔjは時刻ｔjにおける微粉炭粒子の温度を示す）
【００３０】
すなわち、時刻ｔjにおける微粉炭粒子の温度Ｔjを式２に代入することにより、温度Ｔjにおける微粉炭粒子の揮発成分放出速度係数Ｋvを算出する。次いで、得られたＫvを式１に代入することにより、時刻ｔjにおける微粉炭粒子の揮発成分放出速度ｄＶ／ｄｔを算出することができる。
【００３１】
ここで、式１における微粉炭粒子中の全揮発成分量Ｖ*は、各微粉炭粒子の温度経過情報に応じて異なる値を用いる。すなわち、本実施形態の微粉炭燃焼シミュレーションでは、詳細は後述するが、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置に応じて変化する温度経過情報に基づいてＶ*、ＡvおよびＥvを算出しているので、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮した各微粉炭粒子の揮発成分放出速度ｄＶ／ｄｔを算出することができる。
【００３２】
これに対して、従来の微粉炭燃焼シミュレーション方法では、各微粉炭粒子に対する微粉炭粒子中の全揮発成分量Ｖ*は下記の式３により算出されている。なお、Ｑファクター（下記の式３中のＱ）は、上述したように微粉炭粒子の温度経過情報に依存しない固定値である。
【００３３】
【数６】
2008268377.tif 000008
（式中、ｍは微粉炭粒子の質量、ｘは微粉炭粒子中の揮発成分の質量割合〔工業分析で得られる揮発成分割合〕を示す）
【００３４】
すなわち、従来の微粉炭燃焼シミュレーション方法では、微粉炭粒子中の全揮発成分量Ｖ*はその微粉炭粒子の質量にのみ依存し、その微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置に依存しない値を用いている。したがって、従来の微粉炭燃焼シミュレーションでは、微粉炭粒子の揮発成分放出速度ｄＶ／ｄｔを算出する際に、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮することができないという問題があったが、本実施形態に係る微粉炭燃焼シミュレーションではそのような問題はない。
【００３５】
次に、変数データベース２０について説明する。変数データベース２０とは、複数の参照微粉炭粒子に対する温度経過情報と、全揮発成分量Ｖ*rと、頻度因子Ａvrと、活性化エネルギーＥvrとが格納されたデータベースである。ここで、参照微粉炭粒子とは、ＣＦＤ計算手段１０により算出される微粉炭粒子と比較する際に用いられる微粉炭粒子であり、温度経過情報と、全揮発成分量Ｖ*rと、頻度因子Ａvrと、活性化エネルギーＥvrとが予め設定されているものである。なお、変数データベース２０に格納されているこれらのデータは、実際に実験して得られたデータであってもよいし、たとえばPC Coal Lab（登録商標）などのようなＦＬＡＳＨＣＨＡＩＮモデルに基づく熱分解シミュレーションソフトウェアを用いて算出されたデータであってもよい。
【００３６】
変数抽出手段３０は、ＣＦＤ計算手段１０により得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、変数データベース２０に格納されている参照微粉炭粒子の中から各微粉炭粒子に対して最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子の全揮発成分量Ｖ*rと、頻度因子Ａvrと、活性化エネルギーＥvrをそれぞれ抽出するように機能する。
【００３７】
具体的には、ＣＦＤ計算手段１０により得られた各微粉炭粒子の温度経過情報ごとに、変数データベース２０に格納されているすべての参照微粉炭粒子の温度経過情報に対して、下記の式４に示される数値erroriを算出する。
【００３８】
【数７】
2008268377.tif 000009
（式中、Ｔjは微粉炭粒子の時刻ｔjにおける温度を示し、Ｔri,jは変数データベースに格納されているｉ番目の参照微粉炭粒子の時刻ｔjにおける温度を示す）
【００３９】
そして、得られたすべてのerroriの中で最も小さな値となる参照微粉炭粒子を各微粉炭粒子ごとに特定し、それらの参照微粉炭粒子の全揮発成分量Ｖ*rと、頻度因子Ａvrと、活性化エネルギーＥvrとを抽出する。その結果、各微粉炭粒子に対して最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子の全揮発成分量Ｖ*rと、頻度因子Ａvrと、活性化エネルギーＥvrをそれぞれ抽出することができる。
【００４０】
さらに、判定手段４０について説明する。判定手段４０は、ＣＦＤ計算手段１０により得られたシミュレーション結果が所定の条件を満たしているかを判定するように機能する。具体的には、上述した汎用熱流体解析ソフトウェアに組み込まれている終了条件をそのまま用いている。
【００４１】
以上説明したように微粉炭燃焼シミュレーション装置を構成することにより、各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮した微粉炭燃焼シミュレーションを行うことができる。
【００４２】
次に、本実施形態に係る微粉炭燃焼シミュレーション装置１の動作について説明する。図２は、微粉炭燃焼シミュレーション装置１の動作フローチャートである。同図に示すように、まずＣＦＤ計算に用いられるすべての変数に初期値を設定する（Ｓ１−１）。ここで、設定される初期値には、各微粉炭粒子に対する全揮発成分量Ｖ*、頻度因子Ａv及び活性化エネルギーＥvがそれぞれ含まれている。
【００４３】
次いで、微粉炭燃焼シミュレーションのＣＦＤ計算をＣＦＤ計算手段１０により行う（ＣＦＤ計算工程：Ｓ１−２）。具体的には、上述したようにして各微粉炭粒子の種類や粒子径及びその微粉炭粒子が投入される火炉内の投入位置を考慮した揮発成分放出速度ｄＶ／ｄｔを算出すること以外は、従来の方法と同様にしてＣＦＤ計算を行い、各微粉炭粒子の温度経過情報を含むシミュレーション結果を算出する。
【００４４】
その後、得られたシミュレーション結果が終了条件を満たすか否かの判定を判定手段４０により行う（判定工程：Ｓ１−３）。
【００４５】
そして、シミュレーション結果が終了条件を満たさない場合には、ＣＦＤ計算工程により得られた各微粉炭粒子の温度経過情報に基づいて、上述したようにして変数データベース２０から各微粉炭粒子の温度経過情報に最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子の全揮発成分量Ｖ*rと、頻度因子Ａvrと、活性化エネルギーＥvrとを変数抽出手段３０によりそれぞれ抽出する（変数抽出工程：Ｓ１−４）。
【００４６】
その後、抽出されたそれらの変数と、微粉炭粒子の物性情報（例えば、大きさ、位置、速度、比熱、密度、反射率、吸収率、透過率、灰分含有率など）を除いたシミュレーション結果とをＣＦＤ計算工程の設定値として再設定し（Ｓ１−５）、ＣＦＤ計算工程を再度行う。そして、シミュレーション結果が上述した終了条件を満たすと判定されるまで、これらの工程を繰り返す。
【００４７】
（他の実施形態）
実施形態１では、各微粉炭粒子に対して上述したerroriを算出することにより、各微粉炭粒子に対して最も近い温度経過情報を有する参照微粉炭粒子の全揮発成分量Ｖ*rと、頻度因子Ａvrと、活性化エネルギーＥvrとを抽出したが、これらの変数を抽出することができるのであれば抽出方法は特に限定されない。
【００４８】
さらに、実施形態１では、上述したアレニウス型の揮発成分放出速度方程式を用いて各微粉炭粒子の揮発成分速度を算出していたが、本発明に用いることができるアレニウス型の揮発成分放出速度方程式はこれに限定されない。たとえば、揮発成分放出速度方程式として、複数のアレニウス型の揮発成分放出速度方程式を組み合わせたものを用いてもよい。
【００４９】
また、実施形態１では、上述したように、ＣＦＤ計算工程により得られた微粉炭粒子の温度経過情報をそのまま用いて、全揮発成分量Ｖ*rと、頻度因子Ａvrと、活性化エネルギーＥvrとを抽出したが、ＣＦＤ計算工程により得られる微粉炭粒子の温度経過情報は離散的に得られるので、ＣＦＤ計算工程により得られる微粉炭粒子の温度経過情報の時刻ｔjと、変数データベース２０に格納されている参照微粉炭粒子の温度経過情報の時刻ｔjとが異なる場合がある。この場合には、下記の式６を用いて参照微粉炭粒子の時刻ｔjにおける微粉炭粒子の温度Ｔjを補完し、それらを用いて揮発成分放出速度ｄＶ／ｄｔを算出することができる。
【００５０】
【数８】
2008268377.tif 000010
（式中、ｔmはＣＦＤ計算工程により得られた時刻のうち、時刻ｔjよりも早く、かつ時刻ｔjに一番近い時刻を示し、Ｔmは時刻ｔmにおける微粉炭粒子の温度を示す。また、ｔm+1はＣＦＤ計算工程により得られた時刻のうち、時刻ｔjよりも遅く、かつ時刻ｔjに一番近い時刻を示し、Ｔm+1は時刻ｔm+1における微粉炭粒子の温度を示す。）
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施形態１に係る微粉炭燃焼シミュレーション装置の概略図である。
【図２】実施形態２に係る微粉炭燃焼シミュレーション装置のフローチャートである。
【図３】従来の微粉炭燃焼シミュレーション装置のフローチャートである。
【図４】微粉炭粒子の昇温速度と揮発分増加割合との関係を示すグラフである。
【図５】微粉炭粒子の温度と揮発分放出速度定数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１  微粉炭燃焼シミュレーション装置
１０  ＣＦＤ計算手段
２０  変数データベース
３０  変数抽出手段
４０  判定手段
【図１】
2008268377.tif 000014
【図２】
2008268377.tif 000015
【図３】
2008268377.tif 000016
【図４】
2008268377.tif 000017
【図５】
2008268377.tif 000018