多孔質固体の容量効果を利用した流動層燃焼装置からの未燃ガスとN_2Oの排出低減

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11218204
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 清水 忠明 新潟大学, 工学部, 助手 (10211286)
• キーワード: 石炭 / 流動層燃焼装置 / 亜酸化窒素 / 窒素酸化物 / 多孔質固体 / 容量効果 / 熱分解 / ダイオキシン

研究概要

本研究はダイオキシン前駆体である未燃炭化水素ならびに温暖化ガスであるN_2Oの流動層石炭燃焼からの排出低減を目的としている。無機多孔質粒子には比較的高温で炭化水素を細孔内に保持する、いわゆる「容量効果」があること、ならびにN_2O分解の触媒作用があることを本研究で明らかにした。このような粒子を流動媒体として石炭等を流動層燃焼した時に、未燃炭素・炭化水素、N_2OならびにNOx生成に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。
前年度までの研究で用いたものと異なる無機多孔質流動媒体を用いて石炭を燃焼し、N_2O分解効果およびNOxの生成を従来のものを用いた場合および不活性な石英砂を用いた場合と比較した。その結果、前年度に用いたものと同程度のN_2O低減効果があったが、前年度の試料ではNOxを低減したのに対して本年度用いたものはNOxを増加させた。この窒素酸化物の生成の違いの原因を明らかにするために、固定層実験装置を用いて、これらの多孔質流動媒体が燃料から放出される揮発分中の窒素化合物の反応に及ぼす触媒効果を調べた。
また、未燃ガスを低減するための容量効果について、固定層反応装置を用いて揮発分の捕集速度および捕集された炭素分の燃焼速度を幅広い温度範囲で評価した。この実験により、流動媒体によって炭素捕集の温度依存性が異なること、捕集された炭素の燃焼速度および燃焼反応の酸素濃度依存性が異なることを明らかにした。また、燃焼速度の定式化を行った。

研究成果

• [文献書誌] 清水 忠明, Mirko Peglow, 山際 和明, 田中 真人: "加圧流動層燃焼条件下での磨耗を伴う石灰石単一粒子による脱硫のモデル"日本エネルギー学会誌. 80巻,3号. 206-215 (2002)
• [文献書誌] T.Shimizu, M.Peglow, K.Yamagiwa, M.Tanaka, S.Sakuno, N.Misawa, N.Suzuki, H.Ueda, H.Sasatsu, H.Gotou: "A simplified model of SO_2 capture by limestone in a 71 MWe pressurized fluidized bed combustor"Chemical Engineering Science. 57巻,19号. 4117-4128 (2002)
• [文献書誌] T.Shimizu, J.Asazuma, M.Shinkai, S.Matsunaga, K.Yamagiwa, N.Fujiwara: "Simultaneous reduction of NOx、N_2O、SO_2 emissions from a fluidized bed coal combustor using alternative bed material"Journal of Chemical Engineering, Japan. Vol.36(印刷中). (2003)
• [文献書誌] T.Shimizu, M.Satoh, T.Fujikawa, K.Sato, M.Tonsho, M.Inagaki: "Proc. 7th Int. Conf. on Circulating Fluidized Beds (Niagara Falls, Canada)"Canadian Society for Chemical Engineering. 8 (2002)