高発電効率とCO_2回収の両者を同時に可能にする発電方式の開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555243
• 研究種目: 試験研究(B)
• 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) ; 金 紅光 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手
• キーワード: 化学ループ燃焼器 / エクセルギー / 発電システム / NOx / 炭素析出 / 気固反応 / CO2

研究概要

本年度は主に、発電システムの理論的研究とケミカルループ燃焼器の応用面から、NOxと炭素析出問題を調べた。
1.NOx発生量測定
粒子集合群を利用する化学ループ燃焼の酸化塔内での、NOx発生量の測定を行った。この実験では、NOxメータを利用して、600℃で還元後、酸化反応(1200℃)でのNOx濃度の測定を行った。測定結果で、この燃焼器ではNOxが発生しないことを確認した。化学ループ燃焼では、酸化反応塔中には燃焼が入らないので、フューエルNOxの生成はなく、また酸化反応は従来の燃焼器と違って火炎の生成がないため、温度に比例して増加するサーマルNOxは発生しないためであろう。以上からNOx問題に対して、この燃焼器を採用することで、従来のNOx削減対策より抜本的な解決ができることになる。
2.炭素析出の回避
天然ガスや石炭ガスを燃料とする場合には、炭素が析出すると活性劣化や粒子の寿命の短縮などを引き起こすため、実用化に向けての重要な研究課題の一つとなっている。
そこで、CH4とCOを燃料として、YSZ添加量、還元、酸化反応、温度、燃料ガス加湿率などとの影響を調べた。これに対して、CH4ガスとCOガスともに、加湿して水蒸気の割合を10%以上にすると炭素の析出を抑制できることが確認できた。

研究成果

• [文献書誌] Masaru Ishida: "A New Kind of Material for Chemical-looping Combustion" J.of Energy and Fuel. (in printing). (1996)
• [文献書誌] Masaru Ishida: "A Novel Chemical-looping Combustor without NOx Formation" J.of Ind.End.Chem.Res.(in printing). (1996)
• [文献書誌] Masaru Ishida: "Graphical Exergy Analysis of an IGCC System with Hot Gas Cleanup Process" Proc.of Second Law Analysis of Energy Systems:Towards the 21st Century,Roma,Italy. 251-260 (1995)
• [文献書誌] Hongguang Jin: "Exergy Analysis of a New Type of IGCC with Saturated Air" Proc.of the Int.Conf.,Efficiency,Costs,Optimization,Simulation and Envirormental Impact of Energy Systems,ECOS'95 Istanbul,Turkey. 121-126 (1995)
• [文献書誌] Bengt Koren: "Improvement of a Gas Turbine Cycle without Exhaust Gases Based on Graphical Exergy Analysis" Proc.of the Int.Conf.,Efficiency,Costs,Optimization,Simulation and Envirormental Impact of Energy Systems,ECOS'95 Istanbul,Turkey. 127-132 (1995)