2007 Fiscal Year Annual Research Report
回転容器内で運動する木質バイオマスの熱分解中における重力逆偏析メカニズムの解明
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19560174
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
西村 龍夫 Yamaguchi University, 大学院・理工学研究科, 教授 (90136135)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田之上 健一郎 山口大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (70293892)
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| Keywords | 木質バイオマス / CO_2排出抑制 / 重力逆偏析 / 固気混相流 / 不均一熱分解反応 |
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| Research Abstract |
数mmクラス、100gの木質バイオマスを用いて、熱分解中に生じる移動現象について実験的に検討を行い、以下の結論が得られた。
【低速熱分解】400℃/hrで装置壁面温度を上昇させ、バイオマス層内の温度変化をみることにより、ガス化の際の熱移動は、水分蒸発による熱移動、熱伝導のみならず、化学反応熱による熱移動が無視できないことがわかった。バイオマス層の温度変化(実測)と化学反応、水分蒸発の影響を無視したシミュレーションによる温度変化とを比較することにより、バイオマスのガス化反応について、反応熱による熱移動は、それぞれ2つの発熱反応域に分類できることがわかった。バイオマスのチップ径力が1.1mm<D_p、50(mean particle size)<11mmの範囲では、熱伝達、熱分解ともに大きな変化はみられなかった。バイオマスへの水分添加量によって化学反応機構、熱伝達機構は大きく変化した。水分添加量が少ない場合(+0wt%)は、反応は2段階の発熱反応となった。一方、水分添加量が多い場合(+60wt%)は、装置壁面温度が上昇しても、バイオマス層の温度は上昇しにくかった。さらに、化学反応は1段階となった。
【急速熱分解】予め所定の温度に設定した試験炉内に、バイオマスを充填したかごを投入して実験を行った。熱分解過程は設定温度によって大きく変化し、i)水分蒸発域、ii)セルロースの熱分解領域、iii)発生したタールの2次分解領域、のおよそ3つの領域に分類できることがわかった。また、バイオマス層の昇温速度を考慮した物質収支モデルによって、チャー、タール、発生ガスのいずれの成分も、2段階で反応が進行することが明らかとなった。
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