研究課題/領域番号 |
21K14575
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研究種目 |
若手研究
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配分区分 | 基金 |
審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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研究機関 | 九州大学 |
研究代表者 |
濱中 晃弘 九州大学, 工学研究院, 助教 (20758601)
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研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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キーワード | 石炭地下ガス化 / UCG / AE計測 / 低品位炭 / 水素 |
研究開始時の研究の概要 |
本研究は、石炭のガス化(UCG: Underground Coal Gasification)におけるモニタリング可視化システムとして、微小破壊を計測するAE計測の適用を検討する。特に、低品位炭に関するUCG中のAEの発生を調べ、石炭の品位とUCG中に発生するAEの因果関係を明らかにすることを目的とする。
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研究実績の概要 |
本年度は,前年度の九州大学において石炭供試体の温度上昇によるAE計測実験で得られた,低品位炭の褐炭の方が石炭加熱によるAEが発生しやすいという結果に対する考察を行うため,石炭加熱に伴う生成ガス成分の分析および重量変化を調べた。その結果,高品位炭および低品位炭のどちらにおいても,400~500℃で石炭ガス化による可燃性ガスの割合が増加しており,この温度帯でのAE発生も顕著であった。したがって,石炭のガス化に伴い石炭試料中で破壊活動が生じ,AEが発生すると考えられる。また,重量変化の結果より,100~200℃の温度条件において,低品位炭において重量減少が顕著であり,同温度帯でのAEも発生していた。また,生成ガス成分に関しても,低品位炭の方では100~200℃の条件下でも可燃性ガスの生成が確認された。すなわち,低品位炭においては,石炭に多く含有されている水分の蒸発による水蒸気の発生や低温における生成ガスの発生により,高品位炭よりAEの発生数が大きくなったと考えられる。以上のように,低品位炭におけるUCG中のAE 発生メカニズムに関して一定の知見を得た。 また,本年度においては,小規模UCG模型実験を高品位炭と低品位炭で2回ずつ実施した。その結果は現在,データ整理などを行っている段階であるが,低品位炭においてもUCG実験中のAEが多数発生しており,反応温度も1,000℃以上示すことが分かった。高品位炭と比較して低品位炭の方から生成するガス成分の可燃性成分が少ないが,生成ガス量は同程度であった。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の目的は,石炭の品位がUCG中に発生するAEとどのような因果関係にあるのかを明らかにすることを目的としている。本年度は,前年度で得られた高品位炭と比較して低品位炭からのAE発生が顕著であった原因を追究するために,石炭加熱に伴う生成ガス成分の分析および重量変化を計測した。 その結果,AEが多く計測された温度帯は100~200 ℃及び400~500℃であり,100~200 ℃では石炭に含有される水分が水蒸気になるときの影響が大きく,400~500℃では石炭のガス化に伴う生成ガスの発生の影響が大きいことが明らかとなった。これらの結果は,石炭からAEが発生する原因を検討できた結果であり,石炭の含有水分量や加熱に伴う生成ガス発生量とAEの発生数の関連性を明らかにしており,石炭の品位が異なる場合における加熱時のAE発生に関する理解が進んだと考えられる。また,低品位炭および高品位炭を用いた小規模UCG模型実験も始めており,最終年度に向けた実験およびデータ整理が進んでいる。以上を総合すると,概ね順調に研究が進んでいると判断される。
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今後の研究の推進方策 |
本研究の目的である,石炭の品位とUCG中に発生する破壊音(AE: Acoustic Emission)にどのような因果関係があるのかに関して,これまで収集してきたデータ整理および追加実験を実施する予定である。具体的には,計測機器の設定条件を変えた石炭加熱実験,注入剤の条件を変えた小規模UCG模型実験を実施し,これまで得られた知見の再検証とUCGプロセスにおける低品位炭および高品位炭から発生するAEの違いを確認する。
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