石炭コークス流動層の集光太陽熱ガス化による水素製造器の開発

【概要】本研究は、地球上でとりわけ日射の強い地域である"サンベルト"での集光太陽熱利用を想定した石炭ガス化システムの構築を目的とするものである。具体的には、反応物である石炭コークス流動層に直接高温の太陽集熱を照射するタイプのガス化反応器を試作し、その有用性を調査した。この反応器はステンレス(SUS-310S)製で、太陽集熱を採りこむ上部の窓部にのみ透明な石英製ガラス板を嵌め込むことで直接コークス層を加熱するため、容器壁部分の熱伝導過程が省かれ熱伝達速度の大幅な増加が見こまれる設計になっている点を特長とするものである。さらに、作製した反応器のうち1つには、円筒形の反応器の内部中央部に平行に小さなインコネル製の筒(ドラフト管)を固定した反応器を設けた。これは、その筒の内外で流れの方向の明確な区分をすることで、流動層温度がほぼ均一に保たれると同時に流動に必要なガス量を減少させうると期待しての試みである。【結果】石炭コークス(75〜710μm径)層予備加熱温度850℃,総照射エネルギー0.94kW(部分最大密度1.79MW/m^2)でコークス面に光照射した際、インコネル製ドラフト管を備えた反応器で、照射エネルギーの約12パーセントが生成物の化学的に保有するエンタルピーに転換した。これはチャコール等と違って炭素含率の低い石炭コークスとしては流動層反応における最大の効率であり、加えて反応器として現実的なステンレスでの結果であることも重要なポイントである。ただ、今回の一連の試験は、あらかじめ所定量のコークスを投入して回分式で行ったものであるため、実際の工業的なランニングで同様のものと評価することはできない。今後、未反応の灰分等の除去.反応物の導入など諸問題の解決が望まれる。

【概要】本研究は、地球上でとりわけ日射の強い地域である"サンベルト"での集光太陽熱利用を想定した石炭ガス化システムの構築を目的とするものである。具体的には、反応物である石炭コークス流動層に直接高温の太陽集熱を照射するタイプのガス化反応器を試作し、その有用性を調査した。この反応器はステンレス(SUS-310S)製で、太陽集熱を採りこむ上部の窓部にのみ透明な石英製ガラス板を嵌め込むことで直接コークス層を加熱するため、容器壁部分の熱伝導過程が省かれ熱伝達速度の大幅な増加が見こまれる設計になっている点を特長とするものである。さらに、作製した反応器のうち1つには、円筒形の反応器の内部中央部に平行に小さなインコネル製の筒(ドラフト管)を固定した反応器を設けた。これは、その筒の内外で流れの方向の明確な区分をすることで、流動層温度がほぼ均一に保たれると同時に流動に必要なガス量を減少させうると期待しての試みである。【結果】石炭コークス(75〜710μm径)層予備加熱温度850℃,総照射エネルギー0.94kW(部分最大密度1.79MW/m^2)でコークス面に光照射した際、インコネル製ドラフト管を備えた反応器で、照射エネルギーの約12パーセントが生成物の化学的に保有するエンタルピーに転換した。これはチャコール等と違って炭素含率の低い石炭コークスとしては流動層反応における最大の効率であり、加えて反応器として現実的なステンレスでの結果であることも重要なポイントである。ただ、今回の一連の試験は、あらかじめ所定量のコークスを投入して回分式で行ったものであるため、実際の工業的なランニングで同様のものと評価することはできない。今後、未反応の灰分等の除去.反応物の導入など諸問題の解決が望まれる。