酸化・還元反応を利用するディーゼルエンジン排ガスの高度浄化と熱回収システムの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550734
• Research Institution: TOYAMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 山崎 量平 富山大学, 工学部, 教授 (10023277)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 健市 富山大学, 工学部, 教授 (60174786)
• Keywords: 酸化 / 還元 / 排ガス / 浄化 / 脱硝 / 熱回収 / 造粒 / 強化

Research Abstract

1.触媒粒子の作成とその性状評価:脱硝触媒粒子の作成を目的として、申請者らが開発したバインダレス造粒法により酸化チタン超微粒子の造粒を行った。具体的にはテーパ付き流動層造粒器内に酸化チタン原料粉末10gを供給して所望のガス流速で流動化させた。その結果、平均粒径が150〜800μmの球状の顆粒が得られる、原料粉体を篩を用いて篩うと得られる顆粒の粒度をコントロールできる、操作時間とともに、また造粒器への供給空気の流速とともに平均粒径が増大する、空気流速が大きい場合、2分布になる、などの知見が得られた。また、これらの結果から、本造粒法における造粒機構としては原料粉体中に存在する凝集体がテーパ部壁面上で会合する凝集体生長過程と凝集体が転動作用により球状化(shaping)する過程が競合して造粒が進行すると示唆された。また、顆粒の強化については、上記の造粒器とほぼ同様のテーパ付き流動層内でバインダレス造粒で得られた顆粒を流動化させ、これにPVA水溶液を噴霧し、乾燥することによって、顆粒の強化試験を行った。尚、顆粒の圧壊強度の評価には粒子硬度測定装置を用いた。その結果、顆粒の強度は液の噴霧時間とともに増大し、FCC粒子と同程度の強度になる、特に粗粒部分の強度の増大が著しいなど、有用な知見が得られた。
2.流動化特性に関する試験:希薄流動層内の脱硝特性と密接な関係を有する流動層内フリーボード粒子の流動化特性、特に粒子ホールドアップと粒子飛び出し速度の測定を模擬粒子(FCC粒子とチャー粒子)を用いて行い、飛び出しは同一ガス流速では粒子によらない、ホールドアップは粒子によって著しく異なることが明らかになった。
3.脱硝特性に関する試験:現時点では、酸化チタンの顆粒を流動層脱硝装置に利用できる程度に大量に作成できないため、酸化チタン原料粉末を篩により造粒し、これを装置に供給して脱硝試験を行った。その結果、層がチャネリング傾向を示して層が不安定であるにも拘らず、フリーボード部には比較的濃厚な希薄流動層が出現し、紫外光照謝(ブラックライト、出力8w)下で、100ppmの層入口濃度に対して出口濃度が85ppm程度にまで低減し、かつこの状態が数分間持続することを確認した。フリーボード内粒子濃度の増大や紫外光源の能力アップを図れば、脱硝率90%は容易に達成されると示唆される。