2022 Fiscal Year Research-status Report
低品位炭の有効利用に向けた石炭地下ガス化におけるAE発生メカニズムの解明
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21K14575
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
濱中 晃弘 九州大学, 工学研究院, 助教 (20758601)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 石炭地下ガス化 / UCG / AE計測 / 低品位炭 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，前年度の九州大学において石炭供試体の温度上昇によるAE計測実験で得られた，低品位炭の褐炭の方が石炭加熱によるAEが発生しやすいという結果に対する考察を行うため，石炭加熱に伴う生成ガス成分の分析および重量変化を調べた。その結果，高品位炭および低品位炭のどちらにおいても，400～500℃で石炭ガス化による可燃性ガスの割合が増加しており，この温度帯でのAE発生も顕著であった。したがって，石炭のガス化に伴い石炭試料中で破壊活動が生じ，AEが発生すると考えられる。また，重量変化の結果より，100～200℃の温度条件において，低品位炭において重量減少が顕著であり，同温度帯でのAEも発生していた。また，生成ガス成分に関しても，低品位炭の方では100～200℃の条件下でも可燃性ガスの生成が確認された。すなわち，低品位炭においては，石炭に多く含有されている水分の蒸発による水蒸気の発生や低温における生成ガスの発生により，高品位炭よりAEの発生数が大きくなったと考えられる。以上のように，低品位炭におけるUCG中のAE 発生メカニズムに関して一定の知見を得た。 また，本年度においては，小規模UCG模型実験を高品位炭と低品位炭で2回ずつ実施した。その結果は現在，データ整理などを行っている段階であるが，低品位炭においてもUCG実験中のAEが多数発生しており，反応温度も1,000℃以上示すことが分かった。高品位炭と比較して低品位炭の方から生成するガス成分の可燃性成分が少ないが，生成ガス量は同程度であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は，石炭の品位がUCG中に発生するAEとどのような因果関係にあるのかを明らかにすることを目的としている。本年度は，前年度で得られた高品位炭と比較して低品位炭からのAE発生が顕著であった原因を追究するために，石炭加熱に伴う生成ガス成分の分析および重量変化を計測した。
その結果，AEが多く計測された温度帯は100～200 ℃及び400～500℃であり，100～200 ℃では石炭に含有される水分が水蒸気になるときの影響が大きく，400～500℃では石炭のガス化に伴う生成ガスの発生の影響が大きいことが明らかとなった。これらの結果は，石炭からAEが発生する原因を検討できた結果であり，石炭の含有水分量や加熱に伴う生成ガス発生量とAEの発生数の関連性を明らかにしており，石炭の品位が異なる場合における加熱時のAE発生に関する理解が進んだと考えられる。また，低品位炭および高品位炭を用いた小規模UCG模型実験も始めており，最終年度に向けた実験およびデータ整理が進んでいる。以上を総合すると，概ね順調に研究が進んでいると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的である，石炭の品位とUCG中に発生する破壊音（AE: Acoustic Emission）にどのような因果関係があるのかに関して，これまで収集してきたデータ整理および追加実験を実施する予定である。具体的には，計測機器の設定条件を変えた石炭加熱実験，注入剤の条件を変えた小規模UCG模型実験を実施し，これまで得られた知見の再検証とUCGプロセスにおける低品位炭および高品位炭から発生するAEの違いを確認する。
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| Causes of Carryover |
北海道の研究施設で実施する実験に向けた実験の消耗品の購入を検討していたが、新型ウイルス感染症の影響により、一部の出張の見合わせと消耗品の購入の見合わせをすることになった。次年度、準備が整った段階で直ちに予定している実験消耗品の購入を含めた北海道の実験施設での実験準備に取り掛かり、今年度使用できなかった経費を含めて使用していく予定である。また，論文投稿が間に合わなかったため，次年度投稿による論文投稿料を支出する予定である。
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