高温極限雰囲気下での粉体表面構造と表面間相互作用評価システムの構築

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555262
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 神谷 秀博 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 助教授 (20183783)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 豊和 ホソカワミクロン株式会社, 粉体工学研究所, 所長 ; 内藤 牧男 財団法人 ファインセラミックセンター, テクノインフラ推進室, 室長 ; 堀尾 正靭 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 教授 (40109301)
• Keywords: 石灰高効率発電 / 灰 / シリカ / 付着凝集 / 燃結 / 表面水酸基 / 脱塵 / 粒子間力

Research Abstract

石炭高効率発電などを想定した高温下での灰などの無機系微粒子の付着性と表面状態や接触点の状態変化など表面間相互作用の変化機構を評価するため、昨年度試作した粉体層法および一個粒子法により、各種灰の高温付着力評価を行った。粉体層法では、3種類の加圧流動層燃焼発電(PFBC)でのセラミックスフィルター捕集灰、および2種類の微粉炭燃焼灰について高温付着性を測定した。また、付着性増加機構を解析するために、高純度シリカ粒子にNa、Kなどアルカリ金属を灰に含まれているのと同程度塗布し、熱処理したモデル灰を高温下で引張り試験を行った。その結果、モデル粒子は灰と同様に800℃付近から急激に付着性が増加し、灰の高温付着挙動をほぼ模擬した。したがって、灰の高温での付着性増加現象は、尿中のアモルファスシリカ成分とNa,Kなどのアルカリ金属成分が原因であることが示唆された。一個粒子法は、昨年度試作した分子レベルまで変位を制御できる駆動モーターと精密天秤を用いた一個粒子間付着力測定システムに、スポット加熱が可能な赤外線集光システムを取り付け、急速昇温加熱下での一個粒子間の高温表面間力の測定を可能とした。今年度は、モデル系として粒子径数百μmlのソーダガラスビーズとソーダガラス平板を用い、高温場での付着性に及ぼす温度、負荷荷重、荷重負荷,引張り速度の依存性を測定した。その結果、600℃付近から圧縮荷重に比例して増加する付着力と破断変位の急増現象が観察されされた。熱機械特性評価装置(TMA)により600℃以上で焼結等によると考えられる粒子層の収縮が観察され、粒子接触点での液相生成などにより粒子間付着力が増加することが示唆された。

Research Products

• [Publications] H.Kamiya, K.Deguchi, J.Gotoh, M.Horio: "Analysis of Increasing Phenomena of Pressure Drop during Dust Removal Using Rigid Ceramic Filter at High Temperatures"High Temperature Gas Cleaning. Volume11. 111-118 (1999)
• [Publications] H.Kamiya, A.Kimura, M.Horio, J.SEVILLE, E.Kauppienen: "Diametal Compression Characteristics of Cohesive Ash Power Pellets at High Temperatures"Journal of the Chemical Engineering Japan. 発表予定. (2000)