2023 Fiscal Year Annual Research Report
低品位炭の有効利用に向けた石炭地下ガス化におけるAE発生メカニズムの解明
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21K14575
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
濱中 晃弘 九州大学, 工学研究院, 助教 (20758601)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 石炭地下ガス化 / UCG / AE計測 / 低品位炭 / 水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究計画通り，小規模UCG模型実験を高品位炭と低品位炭を用いて実施した。本実験では， 200 mm×200 mm×250 mmの石炭ブロックを直径300 mm，高さ350 mmのペール缶内で耐熱セメントにより固定することで，UCG模型試料を作製した。また，UCG模型実験中の石炭の温度および破壊音（Acoustic Emission: AE）を計測するため，熱電対および加速度計を取り付けた。
一連の実験より，低品位炭においても高品位炭と同様に石炭試料内で可燃性ガスの生成に必要な550℃以上の高温領域の形成が確認され，高品位炭における高温領域の拡大は緩やかであることに対して，低品位炭においては高温領域が大きく拡大することが認められた。高品位炭と低品位炭におけるAEイベント数と生成ガス流量の結果では，高品位炭と比較して低品位炭のAEイベント数が多く計測されており，生成ガス流量も多かった。これは，低品位炭の非粘結性によって石炭の温度上昇に伴い多数のき裂が発生し，反応領域が拡大した結果、広範囲でガス化反応が促進されたため生成ガス量が増大したためと考えられる。また，高品位炭と低品位炭における実験後の石炭試料を切断した断面観察の結果においても，低品位炭では大きなき裂の生成が認められ，ガス化領域が広範囲に拡大していた。一方，高品位炭においては，石炭の軟化溶融により反応領域の拡大が制限されていた。さらに，生成ガス成分として，水素の生成量を比較した結果，低品位炭においても高品位炭と同程度に水素を生成できる可能性があることが示された。
したがって，低品位炭においても高品位炭と同様にガス化に必要な高温環境を形成することができ，非粘結性によって反応領域が高品位炭と比較して拡大しやすい傾向があることが明らかになった。
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