ドライアッシュ式ジェット噴流層石炭ガス化装置の開発に関する基礎研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01603501
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 上牧 修 北海道大学, 工学部, 助教授 (50001285)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻 俊郎 北海道大学, 工学部, 助手 (30163794) ; 柴田 俊春 北海道大学, 工学部, 助手 (40001284) ; 山口 賢司 北海道大学, 工学部, 教授 (10087463)
• Keywords: 石炭ガス化装置 / ジェット噴流層 / ドライアッシュ法 / 二段粒子層方式 / ガス化反応モデル / 粒子の偏析現象

Research Abstract

本研究は、毎時約7kgの岩石が処理可能なベンチスケ-ルのガス化装置を用いて、酸素-水蒸気をガス化剤とする部分酸化法で太平洋炭のガス化を行い、ガス化成績に及ぼす操作条件の影響を明らかにするとともにガス化炉の性能を推定するための反応モデルを開発し、以下の研究成果を得た。
1.ガス化炉の上、下段の分割供給する酸素量のガス化温度に対する厳密な調節と上段粒子層にバッフルを付置することにりより、クリンカ-トラブル無しに、1200℃の高温ガス化を可能にする技術を確立した。
2.高温ガス化の適用により炭素転化率96%、冷ガス効率78%の高ガス化成績を達成した。この値はドライアッシュ法の炉としては最高であり、また水素約40%、一酸化炭素約38%を含む高品位のガスを得た。
3.サイクロンに捕集した未反応炭素は粒径0.05-0.3mmで、ガス化炉で高温の熱履歴を受けているにもかかわらずにその反応性(反応速度およびガスへの転化率)は供給炭とほぼ同程度でガスへの転化率は97%に達することを、固定層装置による反応速度測定実験で認めた。従って未反応炭素の再循環ガス化操作の適用により、本ガス化装置のガス化成績をさらに向上させ得ることが期待できることを確認した。
4.粒子層における粒子の偏析現象の測定結果より、粒径差が密度差より偏析におおきな影響を及ぼすことを明らかにし、ガス化炉からの灰の選択的排出を容易にする条件を与えるダイアグラムを作成した。
5.ガス化炉を高効率で運転するために、反応モデルを開発してシミュレ-ションでガス化成績に及ぼす操作条件の影響を詳細にしらべた。その結果上段酸素供給速度および石炭処理速度の影響が本ガス化炉では顕著であることを明らかにし高効率ガス化の操作条件決定にこのモデルが極めて有効であるとの結論を得た。

Research Products

• [Publications] 上牧修: "ジェット噴流層における粒子の偏析現象" 化学工学会第54年会講演要旨集. 442 (1989)
• [Publications] 上牧修: "石炭チャ-のガス化反応速度-ガス化剤の影響" 日本化学会北海道支部夏期研究発表会講演要旨集. 37 (1989)
• [Publications] 上牧修: "ドライアッシュ式ジェット噴流層石炭ガス化装置の開発" 化学工学会第22秋季大会講演要旨集. 374 (1989)
• [Publications] Tsuji Toshiro: "Mathematical Modeling of Spouted Bed Coal Gasification" Proceedings of 1989 Int.conf.on Coal Science. 1. 457-460 (1989)
• [Publications] Uemaki Osamu: "Motion of Solids in Jet-spouted Beds" Proceedings of Second Asian Conf.on Fluidized Bed. 1. 53-60 (1990)
• [Publications] Tsuhi Toshiro: "Mathematic Modeling of Spouted Bed Coal Gasification" Canadian Journa of Chemical Engineering.