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石炭燃焼に伴う微量有害金属のPM2.5への濃縮・凝縮機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26420163
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関香川大学 (2018)
舞鶴工業高等専門学校 (2014-2017)

研究代表者

奥村 幸彦  香川大学, 創造工学部, 教授 (80262971)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード灰 / 粒子状浮遊物質 / 炭種 / コークス / 多環芳香族 / バイオマス / アルカリ金属 / 微量金属(灰) / PM2.5 / 揮発分 / チャー / ガス化 / 燃焼 / 環境負荷低減 / 石炭燃焼 / 昇温速度 / 溶融・合体 / 焼結鉱
研究成果の概要

性状(灰融点,灰分量,粘結塊化性)の異なるコークス粉を得た.それらを層状に配置,燃焼させて,PM生成に及ぼす諸因子の影響を抽出した.その結果,
(1)1000℃以下の低温燃焼下においてPM2.5灰が発生しやすい.(2)低融点灰(1230℃付近)を含有するコークス粉の燃焼においては,PM2.5灰の生成量が大きく減少する.これは,灰粒子の溶融・合体による大粒子化が高融点灰(1450℃付近)を含有するコークスと比較して顕著であるためである.(3)層状燃焼場におけるPM2.5灰の発生は,粘結性を有する炭種あるいは低融点灰含有のコークス粉を混焼することより抑制できる.

研究成果の学術的意義や社会的意義

健康被害を抑えるためにも,大気中への飛散を低減するためにも,燃焼から発生する微粒子(PM2.5)の生成機構および石炭燃焼におけるPM灰への微量有害元素の濃縮・凝縮現象の解明が必須である.本研究においては,近接する層状のコークス粉の燃焼から発生するPMの生成機構を調査するために基礎的な実験を実施した.調査項目は,(i) PM生成に及ぼす温度の影響,(ii) PM生成に及ぼすコークス内の灰性状(灰融点,灰分量)の影響,(iii) PM生成に及ぼすコークス性状(粘結塊化性)の影響である.
加えて,石炭揮発分中の多環芳香族炭化水素(PAHs)を起源とするPM生成についても調査した.

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Dispersion State of Catalytic Metal Supported on Bio-Char Elucidated Using Energy Dispersive X-ray Spectroscopy: Effects of Catalyst Type and Heating Process2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki HANAOKA,Yukihiko OKUMURA
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 96 号: 3 ページ: 73-85

    • DOI

      10.3775/jie.96.73

    • NAID

      130005519405

    • ISSN
      0916-8753, 1882-6121
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of heating rate and coal type on the yield of functional tar components2017

    • 著者名/発表者名
      Yukihiko Okumura
    • 雑誌名

      Proceedings of the Combustion Institute

      巻: 36 号: 2 ページ: 2075-2082

    • DOI

      10.1016/j.proci.2016.09.020

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Prediction of the First Pyrolysis Product and Yield in Biomass Gasifier2014

    • 著者名/発表者名
      Yukihiko OKUMURA, Takuya OKADA, Ken OKAZAKI
    • 雑誌名

      Proc. The Fifteenth International Heat Transfer Conference

      巻: IHTC15-8963/RNE-C1-323 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1615/ihtc15.rne.008963

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Gasification mechanism of woody biomass-derived char with supported Fe catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Yukihiko Okumura
    • 学会等名
      The 16thINTERNATIONAL HEAT TRANSFER CONFERENCE
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 環境保全を目指したバイオマス/石炭の高度利用2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      中四国熱科学・工学研究会(日本伝熱学会中四国支部主催,徳島大学理工学部)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 炭素転換率に伴うバイオマスチャー構造に関する研究 - ガス化剤の影響 -2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      第56回燃焼シンポジウム講演論文集(日本燃焼学会主催)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バイオマスからの一次揮発タール成分の詳細分析2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      第55回石炭科学会議(日本エネルギー学会主催)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Gasifying Agents on the Gasification Rate of Biomass-Derived Char2017

    • 著者名/発表者名
      Yukihiko Okumura, Shuhei Ohtani
    • 学会等名
      The Ninth JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fe 触媒担持下におけるチャーのガス化機構2017

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      第54回石炭科学会議論文集(日本エネルギー学会主催,秋田ビューホテル)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ガス化の進行に伴うバイオマスチャー細孔の発達機構2017

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦,大谷 周平,田中 裕也
    • 学会等名
      第26回日本エネルギー学会大会講演論文集(日本エネルギー学会主催,ウィンクあいち)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 触媒担持によるバイオマスチャーのガス化速度向上機構に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      第27回環境工学総合シンポジウム2017講演論文集(日本機械学会主催,アクトシティ浜松)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱分解タール成分およびPAH生成に及ぼす炭種の影響2016

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      第54回燃焼シンポジウム (日本燃焼学会主催)
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] MECHANISM OF GASIFICATION RATE-ENHANCEMENT ELUCIDATED BY CROSS-SECTIONAL ANALYSIS OF CATALYST-SUPPORTING BIOCHARS2016

    • 著者名/発表者名
      Yukihiko Okumura
    • 学会等名
      4th International Forum on Heat Transfer
    • 発表場所
      Sendai International Center
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高機能性タールの高収率化2016

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      第53回石炭科学会議論文集(日本エネルギー学会主催)
    • 発表場所
      福山市生涯学習プラザ
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオマスの一次熱分解タール成分に及ぼす構成成分の影響2016

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      第25回日本エネルギー学会大会(日本エネルギー学会主催)
    • 発表場所
      工学院大学
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A high-yield method for producing functional coal-tar component for use in advanced chemical applications2016

    • 著者名/発表者名
      Yukihiko Okumura
    • 学会等名
      36th International Symposium on Combustion
    • 発表場所
      COEX, Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-07-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微粉コークス燃焼からのPM2.5生成とその抑制法 -焼結鉱製造に伴うPM生成-2015

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦,朝日 貴哉
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム講演論文集(日本燃焼学会主催)
    • 発表場所
      つくば国際会館
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 微粉炭コークスの層状燃焼場におけるPM生成とその抑制法2015

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      第52回石炭科学会議論文集(日本エネルギー学会主催)
    • 発表場所
      伊勢市観光文化会館
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 微粉炭コークスの層状燃焼場におけるPM生成2015

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦、朝日 貴哉、國本 祐介
    • 学会等名
      第24回日本エネルギー学会大会講演論文集(日本エネルギー学会主催)
    • 発表場所
      北海道コンベンションセンター
    • 年月日
      2015-08-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] A HIGH-YIELD METHOD FOR PRODUCING FUNCTIONAL COAL TAR FOR USE IN ADVANCED APPLICATIONS2015

    • 著者名/発表者名
      Yukihiko OKUMURA
    • 学会等名
      The 10th Asia Pacific Conference on Sustainable Energy & Environmental Technologies
    • 発表場所
      University of Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微粉炭燃焼におけるPM生成 - 燃焼温度,昇温速度,炭種の影響 -2014

    • 著者名/発表者名
      朝日 貴哉,國本 祐介,今川 賢信,奥村 幸彦
    • 学会等名
      第52回燃焼シンポジウム講演論文集、(日本燃焼学会)
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of heating rate on first-tar component in coal pyrolysis2014

    • 著者名/発表者名
      Yukihiko OKUMURA
    • 学会等名
      Proc. The 25th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Krabi, Thailand
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次熱分解タール・PAH生成に及ぼす炭種の影響2014

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦,朝日 貴哉
    • 学会等名
      第51回石炭科学会議論文集 (日本エネルギー学会)
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2014-10-22 – 2014-10-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオマスの一次熱分解タール成分に及ぼす昇温速度の影響2014

    • 著者名/発表者名
      奥村 幸彦
    • 学会等名
      第23回日本エネルギー学会大会講演論文集 (日本エネルギー学会)
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 環境エネルギー工学研究室

    • URL

      http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~okumura/index0.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 環境エネルギー工学研究室

    • URL

      http://www.maizuru-ct.ac.jp/control/okumura/index0.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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