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ガス切替で炭酸ガスを捕集する燃焼器の研究

研究課題

研究課題/領域番号 11450298
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 反応・分離工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

石田 愈  東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (10016735)

研究分担者 山本 昌志  東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (10262320)
研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
2000年度: 4,600千円 (直接経費: 4,600千円)
1999年度: 8,900千円 (直接経費: 8,900千円)
キーワードCO_2回収 / 高効率発電 / ケミカルループ燃焼法 / ガス切替型装置
研究概要

本研究は、ケミカルループ燃焼法を固定層で行い、入口ガスを切替えることで、酸化・還元反応を交互に行わせることにより、ガスタービンへ高温のガスを供給し、発電する。粒子の運動が伴わないことから粒子の機械的破壊および飛び出し粒子が皆無となり、しかも高濃度のCO_2が特別なエネルギーを加えることなく回収できるのが特長である。本研究では、当初2本の反応器間でのガス切替を考えていたのに対して、1本のみの反応器を利用する新しいコンセプトを提案した。これにより、反応器及びタービン設備が半分で済み、価格競争力を兼ね備えたシステムとなった。
まず、熱天秤(TG)を使用して空気による酸化速度と各種燃料(水素、メタン、石炭ガス化ガス)による還元速度を測定し、金属にはニッケルとコバルトが適当であり、良好な反応速度を確保するためには、反応に関与しないアルミナやYSZを重量比で60%添加することが有効であった。燃料には、天然ガスと、次世代資源の石炭ガス化ガスについて検討し、これらはいずれも固体金属上に炭素が析出して、金属固体の劣化を招くが、水蒸気添加でこの炭素析出は防止できた。しかし、天然ガスの場合には、添加水蒸気を発生させる熱源を自前では提供できず、このシステムでは、石炭ガス化ガスを燃料にする方がよいことが分かった。この方が、還元の切替時間を3.3倍取れるため、操作面からも優れていた。
さらに、石炭ガス化ガスに対して、固定層でのケミカルループ燃焼テストを行った。その結果、出口ガス温度を一定に保つには、切替時間の適切な選択が重要因子であった。これらの結果から、装置長5m、ガス空塔速度1m/s、還元時間80s、酸化時間270sが可能な条件といえた。

報告書

(3件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (15件)

  • [文献書誌] Hongguang Jin: "Development of a Novel Chemical-Looping Combustion : Synthesis of a Solid Looping Material of NiO-NiAl_2O_4"Industrial & Engineering Chemistry Research. 38・1. 126-132 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Carbon Dioxide Recovery in a Power Plant with Chemical-Looping Combustion"Technology. 7・S1. 3-12 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Experimental Works on Innovative Chemical-Looping Combustor"Energy Conversion and Management. (in press). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Experimental Results of Chemical-Looping Combustion with NiO/NiAl_2O_4 Particle Circulation of 1200℃"Energy Conversion and Management. (in press). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hongguang Jin: "Development of a Novel Chemical-Looping Combustion : Synthesis of a Solid Looping Material of NiO/NiAl_2O_4"Industrial & Engineering Chemistry Research. 38, (1). 126-132 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Carbon Dioxide Recovery in a Power Plant with Chemical-Looping Combustion"Technology. 7, (S1). 3-12 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Experimental Works on Innovative Chemical-Looping Combustor"Energy Conversion and Management. (in press). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Experimental Results of Chemical-Looping Combustion with NiO/NiAl_2O_4 Particle Circulation of 1200℃"Energy Conversion and Management. (in press). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hongguang Jin: "Development of a Novel Chemical-Looping Combustion : Synthesis of a Solid Looping Material of NiO-NiAl_2O_4"Industrial & Engineering Chemistry Research. 38・1. 126-132 (1999)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Carbon Dioxide Recovery in a Power Plant with Chemical-Looping Combustion"Technology. 7・S1. 3-12 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Experimental Works on Innovative Chemical-Looping Combustor"Energy Conversion and Management. (in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Experimental Results of Chemical-Looping Combustion with NiO/NiAl_2O_4 Particle Circulation of 1200℃"Energy Conversion and Management. (in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hongguang Jin: "Development of a Novel Chemical-Looping Combustion: Synthesis of a Solid Looping Material of NiO-NiAl204"Industrial & Engineering Chemistry Research. 38・1. 126-132 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Experimental Works on Innovative Chemical-Looping Combustor"Proc of Efficiency, Costs, Optimization, Simulation and Environmental Aspects of Energy Systems (ECOS'99). 306-310 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Masaru Ishida: "Experimental Results of Chemical-Looping Combustion with NiO/NiAl204 Particle Circulation of 1200℃"Energy Conversion and Management. (in press). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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