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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Control and reduction of tar emission in coal pyrolysis using a novel downer reactor

Research Project

Project/Area Number 16F16077
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

伏見 千尋  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50451886)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) THANGAVEL SIVASAKTHIVEL  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Keywords石炭 / 熱分解 / 流動層 / ダウナー
Outline of Annual Research Achievements

火力発電は現在の主要な発電方法であり、その方法の一つとして石炭をガス化したガスでガスタービンを駆動しその排熱で水蒸気を生成し蒸気タービンを駆動して発電する石炭ガス化複合サイクル発電(IGCC)が開発されている。更なる高効率化のためには、1000℃以下での石炭熱分解とガス化反応を行うことが必須である。
この研究では、粒子・ガス下降流(ダウナー)型反応器にて、900℃で予熱した熱媒体粒(ケイ砂)と水蒸気をともに供給した時のオーストラリア産の石炭の熱分解実験を実施した。生成する気体燃料(主に水素、一酸化炭素、二酸化炭素など)とタールや固体燃料(チャー)の生成量を測定した。
900℃に予熱したケイ砂の供給量を増やすことにより、ほぼ全量のタールを迅速にケイ砂の表面に固体炭素として付着して回収できることを明らかにした。これにより、従来で問題となっていた熱分解炉からのタールの放出を大幅に削減することができた。さらに、付着した炭素の解析を行い、重質タールの組成と類似していることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

・ダウナー型反応器を用いて、900℃で予熱したケイ砂を石炭とともに供給した際の、熱分解反応の生成物分布を測定することができた。
・粒子の滞留時間(1秒未満)にもかかわらず、タールが迅速にケイ砂に付着して、タールの排出量が大幅に削減することができた。
・ケイ砂に付着した炭素の化学組成を明らかにし、重質タールと成分が類似していることを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

・化学組成、細孔分布、金属分含有量の異なる、複数の熱媒体粒子を用いて熱分解をお行う。熱分解直後の反応性について調べる。
・タールの排出量が多い条件と少ない条件を見出し、タールの排出量を意図的に増減できる熱分解条件を見出す。
・実験条件を踏まえて、石炭火力発電や石炭からの化学品生産システムの熱効率について算出し、最適化を行う。

Remarks

・C. Fushimi, S. Okuyama, M. Kobayashi, M. Koyama, H.Tanimura, H.Fukushima, S. Thangavel, K. Matsuoka, Fuel Processing Technology (submitted)  ・小林 美穂 第22回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム「優秀ポスター賞」受賞

  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016 Other

All Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] ダウナー型石炭熱分解炉での熱媒体粒子表面の付着炭素の解析2017

    • Author(s)
      小山 雅代, 小林 美穂, Sivasakthivel T., 伏見 千尋, 松岡 浩一
    • Organizer
      第82回化学工学会年
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学(東京都江東区)
    • Year and Date
      2017-03-06 – 2017-03-08
  • [Presentation] 水性ガスシフト膜反応器を用いた石炭ガス化複合サイクル発電システムの新規開発2017

    • Author(s)
      與那嶺 航・Sivasakthivel Thangavel・伏見 千尋
    • Organizer
      第82回化学工学会年会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学(東京都江東区)
    • Year and Date
      2017-03-06 – 2017-03-08
  • [Presentation] Investigation of reactivity of coal in a downer pyrolyzer with heat carrying particles and steam2016

    • Author(s)
      Miho Kobayashi, Masayo Koyama, Sivasakthivel Thangavel, Chihiro Fushimi*, and Koichi Matsuoka
    • Organizer
      第22回 流動化・粒子プロセッシングシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学 生産技術研究所(東京都目黒区)
    • Year and Date
      2016-12-08 – 2016-12-09
  • [Presentation] Investigation of reactivity of coal in a downer pyrolyzer with heat carrying particles and steam2016

    • Author(s)
      *Miho Kobayashi, Hayabusa Tanimura, Hisako Fukushima, Chihiro Fushimi, Koichi Matsuoka
    • Organizer
      5th Asian Conference on Innovative Energy & Environmental Chemical Engineering (ASCON-IEEChE) 2016
    • Place of Presentation
      横浜ホテルニューグランド(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-11-13 – 2016-11-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 次世代石炭ガス化複合発電:三塔式循環流動層ガス化炉+ダウナー熱分解炉の開発2016

    • Author(s)
      伏見千尋
    • Organizer
      化学工学会 秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学(徳島県徳島市)
    • Year and Date
      2016-09-05
    • Invited
  • [Book] Encyclopedia of Sustainable Technologies: Chapter 101042017

    • Author(s)
      Chihiro Fushimi, Guoqing Guan
    • Total Pages
      17
    • Publisher
      Elsevier
  • [Remarks] 東京農工大学 工学部 化学システム工学科 伏見研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~cfushimi/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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