| 研究課題/領域番号 |
17H03451
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
反応工学・プロセスシステム
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
伏見 千尋 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50451886)
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| 研究分担者 |
酒井 幹夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00391342)
官 国清 弘前大学, 地域戦略研究所, 教授 (90573618)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
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| キーワード | ガス化炉 / 流動層 / 高効率ガス化 / ダウナー / 反応速度 / 気固分離 / ガス化 / 高効率発電 / 流動層反応器 / 金属触媒 / 気固分離器 / 石炭 |
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| 研究成果の概要 |
石英製ダウナー（気固下降流）型熱分解炉の上部から、900Cに加熱した活性炭または黒鉛粒子を供給し石炭の熱分解・水蒸気ガス化実験した。加熱粒子にタールが迅速吸着し問題であるタールの放出を抑制できた。
三塔式循環流動層ガス化炉モデルを構築した。熱収支計算から冷ガス効率は800-900Cで85.0%、82.7%、80.9%となった。冷ガス効率とガス化炉体積と熱媒体粒子循環量がトレードオフにあり、850Cを低温ガス化の最適温度とした。CFDを用いて高速に粒子循環しているダウナー内での粒子の詳細な流動特性を明らかにした。DEMと粗視化モデルを導入して循環流動層の流動モデルを構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
炭素系資源のガス化によるガス燃料（主にH2とCO）の生成効率指標として冷ガス効率があるが、これまで熱力学的に低温で効率が上がることが示唆されていた。本研究では、熱収支から冷ガス効率の熱力学的な理論最大値と、ガス化反応速度と反応時間および流動層内の粒子循環速度から実機の反応器大きさを明らかにした。
熱分解ガス化で問題であるタールをガスに変換するためにチャー（熱分解後の固体残渣）を用いた研究は多い。本研究では熱分解時に反応温度まで加熱した粒子を供給し、初期のタールの粒子への付着挙動やその付着炭素のガス化反応特性を初めて明らかにした。この得られた知見はバイオマスの低温ガス化にもそのまま適用可能である。
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