バイオマスを基軸とした小規模分散型熱電併給を可能にする小型ガス化システムの開発

本研究は科学的根拠に基づいてガス化炉・ガス化原料を設計・開発することで、小型ガス化システムが抱える諸課題を解消し、小型ガス化熱電 併給システムの実現可能性について検討することを目的としている。先ず、固定床ダウンドラフト式ガス化炉を基本にした設計および開発を進める。原料投入はガス化炉上部から行われ、ガス化反応による原料の分解および上部からの原料の自重によって原料は下降していく。ガス化炉の設計にあたり最初に検討すべきはガス化炉の内径を決定することである。ガス化炉内径が大きくなるほど、原料の詰まるリスクが低くなり、ガス化炉の高さも低くなるため装置全体の省スペース化に寄与する。ただし内径長の増加は水平方向の均一な燃焼性と温度の均一性確保が難しくなる。また試料の閉塞リスクは原料や炉の物理性に関わるため、原料の物性を考慮した離散要素法を使い原料粒子挙動解析を適宜導入して原料の安定供給と安定燃焼を達成できる小型化と最適化を行う。この際、装置特有の数値ではなく、科学技術としてより普遍性を備えた最適化を目指す。また、ガス化炉径に加えて、効果的な燃焼による小型でも高温を維持可能な断熱性、空気口孔径など細かな技術的課題も含めて熱化学反応を考慮した数値計算によるモデルベース実験と試行を組み合わせて、断熱装置等を考慮した熱損失抑制を踏まえて開発することになる。これまでガス分析装置を購入し、ガス化炉の設計および開発を進め、計画通りに発注を予定していたが、国際情勢不安定の影響により、ガス化炉の部品調達ができず、2023年度に改めて発注し、ガス化炉性能試験を行うことになった。

本研究は科学的根拠に基づいてガス化炉・ガス化原料を設計・開発することで、小型ガス化システムが抱える諸課題を解消し、小型ガス化熱電 併給システムの実現可能性について検討することを目的としている。先ず、固定床ダウンドラフト式ガス化炉を基本にした設計および開発を進める。原料投入はガス化炉上部から行われ、ガス化反応による原料の分解および上部からの原料の自重によって原料は下降していく。ガス化炉の設計にあたり最初に検討すべきはガス化炉の内径を決定することである。ガス化炉内径が大きくなるほど、原料の詰まるリスクが低くなり、ガス化炉の高さも低くなるため装置全体の省スペース化に寄与する。ただし内径長の増加は水平方向の均一な燃焼性と温度の均一性確保が難しくなる。また試料の閉塞リスクは原料や炉の物理性に関わるため、原料の物性を考慮した離散要素法を使い原料粒子挙動解析を適宜導入して原料の安定供給と安定燃焼を達成できる小型化と最適化を行う。この際、装置特有の数値ではなく、科学技術としてより普遍性を備えた最適化を目指す。また、ガス化炉径に加えて、効果的な燃焼による小型でも高温を維持可能な断熱性、空気口孔径など細かな技術的課題も含めて熱化学反応を考慮した数値計算によるモデルベース実験と試行を組み合わせて、断熱装置等を考慮した熱損失抑制を踏まえて開発することになる。これまでガス分析装置を購入し、ガス化炉の設計および開発を進め、計画通りに発注を予定していたが、国際情勢不安定の影響により、ガス化炉の部品調達ができず、2023年度に改めて発注し、ガス化炉性能試験を行うことになった。