2018 Fiscal Year Annual Research Report
Ash Particle Behaviors during Combustion or Gasification of Coke at High Temperature
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16K21089
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
植木 保昭 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (90552654)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | コークス / 燃焼 / ガス化 / 灰粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コークスの燃焼およびガス化反応挙動を基礎的に検討するために、コークスの燃焼およびガス化実験を実施した。粒径10～20mmのコークスを白金製の試料ホルダーに入れて、1400℃に昇温したN2ガス雰囲気の縦型管状電気炉の反応管内に降下させた。反応を開始させるために雰囲気ガスを、燃焼実験の場合は空気、ガス化実験の場合は組成の異なるCO-CO2混合ガスに切り替え、反応率80％の反応中断試料を作製した。実験後、反応中断試料および実験前のコークス試料をエポキシ樹脂により樹脂埋めし、真空引きを行い、樹脂の固化後、切断・研磨した。SEMおよびデジタルマイクロスコープにより得られた観察画像から画像処理ソフトにより個々の灰粒子の粒子径および各試料の気孔率を測定した。
その結果、原コークスと比較し、燃焼後のコークスでは粒径の大きな灰粒子の割合が大幅に増加した。CO:CO2=75:25でのガス化後のコークスは原コークスと同じ傾向を示したが、CO-CO2混合ガス中のCO2割合が増加するとともに、原コークスと比較して粒径の大きな灰粒子の割合が増加した。また、原コークスおよび燃焼後コークス試料の気孔率は約30％で変化しなかったが、ガス化後のコークス試料の気孔率は約40％と原コークスと比較して若干ではあるが増加した。さらに、実験前後の試料径を測定することで収縮率を算出したところ、燃焼では約46％であったが、CO:CO2=50:50でのガス化では約18％に止まった。同じ反応率、つまり、固定炭素の消費量が同じにもかかわらず、試料の収縮率が異なることから、燃焼ではコークス表面で炭素質が消費され、ガス化ではコークス表面のみならずコークス内部の炭素質も消費されることで、燃焼の収縮率がガス化よりも大きくなる。このような燃焼反応およびガス化反応における炭素質の消費のされ方の相違が灰粒子挙動の差異に起因することを見出した。
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