流動層石炭ガス化炉内の局所的反応の解析と制御

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03203252
• Research Institution: Seikei University
• Principal Investigator: 小島 紀徳 成蹊大学, 工学部, 助教授 (10150286)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松方 正彦 大阪大学, 工礎工学部, 助手 (00219411)
• Keywords: 石炭 / ガス化 / 流動層反応器 / 水性ガスシフト反応 / 燃焼

Research Abstract

ジェッテイング流動層石炭ガス化炉は、ガス化助剤(酸素または空気)をノズルからジェット状で局所的に高温に達せしめ、装置全体のガス化効率を高めるとともに、灰の凝集を器壁から離れた場所で行なうことを特徴とする。このようなガス化炉ではガス送入部(グリッド部)の構造が層全体のガス化性能に大きく影響するため、グリッド部におけるガスと粒子の挙動や化学反応の局所的な進行を解析することが肝要である。そこで、小型バッチ式流動層を用いて局所的温度分布とガス濃度分布を実測し反応の進行を検討するとともに、グリッド部内のガスおよび粒子の挙動モデル解析するための基礎的検討を行なった。
太平洋炭の乾留チャ-のガス化において、生成ガス組成およびグリッド部近傍における反応の進行に対するノズルから送入した酸素とコ-ン型分散板から送入した水蒸気の寄与を、それぞれ単独に送入した結果と比較することにより検討した。1173Kではジェット周辺部に(アニュラス部)で生成した水素の一部はノズルから送入された酸素により酸化され再び水蒸気となること、水性ガス化反応あるいはシフト反応により二酸化炭素は生成するが発生炉ガス化反応により消費されるため二酸化炭素の層内での濃度変化は比較的小さいことが明らかとなった。また、層温度の影響を1073ー1273Kで検討した結果、層温度が低いときにはジェット近傍では完全酸化反応が主として起こるが、層温度が高くなるにつれ部分酸化が支配的に起こるようになり、アニュラス部の下部における水性ガス化反応が速やかに進行することが確められた。
さらに、コ-ルドモデル実験により得られたガスおよび粒子の挙動に関する知見をもとに、グリッドゾ-ンモデルを構築した。流動層のアニュラス部におけるガス混合速度は、固定層のそれと比較してかなり大きいと推測した。

Research Products

• [Publications] M.Matsukata: "Determination of Progress of Chemical Reactors in the Grid Zone of a Fluidized Bed Gasifier of Coal Char" Proc.Int.Cont.Coal.Sci.416 (1991)
• [Publications] T.Kojima: "Modeling of Jetting Fluidized Bed Grid Zone for a Local Behavior of Gas and Solids" Proc.7th.Conf.on Fluidization. (1992)
• [Publications] T.Kimura: "Numerical Model for Reactions in a Jetting Fluidized Bed Coal Gasifier" Chem.Eng.Sci.(1992)