高温高圧電気集塵システムにおける熱電気現象の解明と高効率化

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455092
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 岡崎 健 東京工業大学, 炭素循環素材研究センター, 教授 (20124729)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平井 秀一郎 東京工業大学, 炭素循環素材研究センター, 助教授 (10173204)
• Keywords: 石炭燃焼 / 電気集塵器 / 石炭ガス化 / コロナ放電 / 高温集塵 / 複合発電 / 高温高圧電気集塵

Research Abstract

石炭ガス化複合発電をはじめとする次世代高効率石炭利用システムの最大の課題の一つは、高温ガスからの灰粒子の高効率除去であり、一般にはセラミックスフィルターが考えられている。これに対し本研究では、比較的低温場では技術的に確立している電気集塵器を高温高圧下で使用することの可能性を検討するために、高温高圧電気集塵システムにおける種々の熱電気現象や集塵特性に及ぼす温度、圧力、あるいは電極様式などの影響を明らかにし、高効率な高温高圧電気集塵を実現するための基礎的な知見を得ることを目的としている。
そこで、円筒型電極(内径50mm,測定部長さ200mm)と中心軸上の細線電極(0.1mmφ)からなる一次元高温高圧(仕様:5気圧、700℃)用の電気集塵器を設計製作し、まず、昇温だけ、加圧だけ、および両者を合わせた場合の放電特性や集塵特性の変化について実験的に検討した。
本研究により得られた主な結果は以下の通りである。
(1)常圧下で等しい印加電圧のもとでは、温度の上昇とともに電流値が急増し電力消費が増大する。また、常温下で等しい印加電圧のもとでは、圧力の上昇により電流値が減少する。
(2)理論的検討の結果、(1)の現象は、平均自由行程の温度・圧力依存性によって良く説明でき、高温電気集塵で高電圧印加・微小電流値のコロナ放電を維持するためには、高圧化が極めて有効であることが明かとなった。
(3)常圧下で等しい電流値のもとでは、温度の上昇とともに集塵効率が低下する。この現象を、グロー放電化に伴う中心細線近傍の電界低下によるイオン発生量の減少、粒子荷電速度の減少、粘性係数の増加による粒子の移動速度の低下により理論的に説明することを試みたが、定性的には傾向を説明できるものの、定量的には今のところ十分満足のいく結果に至っていない。
(4)高温高圧電気集塵特性に関する基礎的な特性を把握することができた。

Research Products

• [Publications] 石丸和博、岡崎健: "方形波無声放電による非平衡プラズマの形成機構とその特性" 日本機械学会論文集. 63,606(掲載予定). (1997)
• [Publications] 岡崎健、安田真一、平井秀一郎: "高電圧極短パルスプラズマの構造形成過程の解析" 日本機械学会論文集. (掲載予定). (1997)