研究課題
火力発電は現在の主要な発電方法であり、その方法の一つとして石炭をガス化したガスでガスタービンを駆動しその排熱で水蒸気を生成し蒸気タービンを駆動して発電する石炭ガス化複合サイクル発電（IGCC）が開発されている。更なる高効率化のためには、1000℃以下での石炭熱分解とガス化反応を行うことが必須である。この研究では、粒子・ガス下降流（ダウナー）型反応器にて、900℃で予熱した熱媒体粒(ケイ砂）と水蒸気をともに供給した時のオーストラリア産の石炭の熱分解実験を実施した。生成する気体燃料(主に水素、一酸化炭素、二酸化炭素など）とタールや固体燃料（チャー）の生成量を測定した。900℃に予熱したケイ砂の供給量を増やすことにより、ほぼ全量のタールを迅速にケイ砂の表面に固体炭素として付着して回収できることを明らかにした。これにより、従来で問題となっていた熱分解炉からのタールの放出を大幅に削減することができた。さらに、付着した炭素の解析を行い、重質タールの組成と類似していることを明らかにした。
2: おおむね順調に進展している
・ダウナー型反応器を用いて、900℃で予熱したケイ砂を石炭とともに供給した際の、熱分解反応の生成物分布を測定することができた。・粒子の滞留時間(1秒未満）にもかかわらず、タールが迅速にケイ砂に付着して、タールの排出量が大幅に削減することができた。・ケイ砂に付着した炭素の化学組成を明らかにし、重質タールと成分が類似していることを明らかにした。
・化学組成、細孔分布、金属分含有量の異なる、複数の熱媒体粒子を用いて熱分解をお行う。熱分解直後の反応性について調べる。・タールの排出量が多い条件と少ない条件を見出し、タールの排出量を意図的に増減できる熱分解条件を見出す。・実験条件を踏まえて、石炭火力発電や石炭からの化学品生産システムの熱効率について算出し、最適化を行う。
・C. Fushimi, S. Okuyama, M. Kobayashi, M. Koyama, H.Tanimura, H.Fukushima, S. Thangavel, K. Matsuoka, Fuel Processing Technology (submitted) ・小林 美穂 第22回流動化・粒子プロセッシングシンポジウム「優秀ポスター賞」受賞
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