バイオマス資源による劣質炭の環境調和型利用技術の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11218205
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 成瀬 一郎 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (80218065)
• キーワード: 劣質炭 / バイオマス / 混焼 / 窒素酸化物 / 灰粒子 / 微粉炭燃焼 / 石炭ガス化 / 溶融塩

研究概要

発展途上国で利用せざるを得ない劣質炭を環境に調和させながらしかも高効率に有効利用するためには、劣質炭とバイオマスとの混焼技術や、環境調和型高効率石炭利用技術の一つである石炭ガス化システムの低温ガス精製プロセスにおける負荷を極力低減できる石炭ガス化技術の開発等が期待されている。そこで、本研究では、劣質炭とバイオマスとの混焼技術に関して、バイオブリケットの燃焼および微粉炭と微粉バイオマスとの混焼実験を行った。また、石炭ガス化技術に関しては、溶融アルカリ炭酸塩によるCO_2石炭ガス化の基礎実験をそれぞれ実施した。主な成果として、バイオブリケット燃焼に関しては、脱硫効率をさらに向上させるためにバイオブリケット本体の外側に脱硫剤の層を新たに設けた2重構造の新形式バイオブリケットを試作し、Ca/Sが低い条件であっても、脱硫率を向上させることができること等を明らかにした。微粉炭と微粉バイオマスとの混焼・環境特性に関しては、バイオマスを添加することにより劣質炭の燃焼性、N_2Oを含むNOx排出特性および灰の生成特性がどのように変化するかを検討した。混焼することにより、劣質炭の着火を容易にさせ、燃焼促進に寄与していることがわかった。しかし、NOxの挙動は、混焼の結果が石炭単独燃焼の結果に近くなった。なお、本結果を理論的見地から説明するために、揮発分燃焼のみの反応速度論解析も実施した。溶融アルカリ炭酸塩によるCO_2石炭ガス化の基礎特性に関しては、まず、実験条件に基づいた化学平衡計算を行い反応温度および溶融塩による脱硫特性等を把握した上で、ガス化実験を行い、得られるガス化ガスの主成分がCOおよびH_2であることを明らかにした。また、生成した硫黄化合物であるH_2SおよびCOSは、化学平衡計算結果よりもそれぞれ減少および一致し、溶融炭酸塩が脱硫反応に寄与することも明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] I.Naruse, K.Nishikawa, K.Morishita: "Fundamentals on co-combustion characteristics of low-grade coal with biomass"Proc. of the 225^<th> American Chemical Society National Meeting in Fuel Symposia. (2003)
• [文献書誌] K.Sugiura, I.Naruse: "Feasibility study of the co-generation system with direct internal reforming-molten carbonate fuel cell (DIR-MCFC) for residential use"Journal of Power Sources. 106. 51-59 (2002)
• [文献書誌] I.Naruse, A.Gani, K.Morishita: "Fundamental Characteristics on Co-combustion of Low-rank Coal with Biomass"Proc. of the 18th Annual International Pittsburgh Coal Conference. Session4 (2001)
• [文献書誌] H.Kim, G.Lu, I.Naruse, J.Yuan, K.Ohtake: "Modeling on Combustion Characteristics of Biocoalbriquttes"Journal of Energy Resources Technology. 123. 27-31 (2001)
• [文献書誌] 杉浦公彦, 成瀬一郎: "DIR-MCFCにおける触媒活性と気相汚染度との関係(気相汚染触媒の再生法)"日本機械学会論文集(B編). 66・641. 249-255 (2000)
• [文献書誌] 王青躍, 成瀬一郎他8名: "石灰バイオブリケットの燃焼特性と硫黄固定効果に関する研究"エアロゾル研究. 15・4. 364-371 (2000)
• [文献書誌] G.Lu, I.Naruse他7名: "Experimental study on combustion and pollutant control of biobriquette"Energy & Fuels. 14・6. 1133-1138 (2000)
• [文献書誌] 杉浦公彦, 成瀬一郎, 大竹一友: "直接内部改質式溶融炭酸塩型燃料電池における改質触媒の活性劣化(気相炭酸塩付着の影響)"日本機械学会論文集(B編). 65・629. 330-336 (1999)