ドライアッシュ式ジェット噴流層石炭ガス化装置の開発に関する基礎研究

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本年度は, ベンチスケールの一塔二段粒子層方式のガス化装置を作成して酸素分割供給法で太平洋炭のガス化実験をおこない, 以下の成果を得た. 1.ジェット噴流層の流動特性を詳細にしらべ(1)噴流部における粒子の上昇速度はガス流速の増加によって顕著に増加するが, 環状部における粒子の下降速度の変化は比較的小さいこと, (2)粒子の質量流束(flux)はガス流速の増加とともに層半径方向へ広がった分布を示し, 層中心付近の上昇粒子の流束は減少すること, (3)粒子の質量循環速度はノズル径や静止時の粒子層高に依存せず, ガス流速に比例して増加すること, (4)層の空間率は噴流部の方がその外側の環状部の値より小さく, 通常型噴流層での結果とは逆の傾向を示すことなどを明らかにした.2.小型固定層装置でガス化速度に及ぼすCO_2とCOの分圧の影響をしらべ, 速度式は吸着項を含むL-H型速度式で精度よく表現できることを認めた.3.太平洋炭のガス化実験では, 従来のドライアッシュ方式のガス化炉で困難とされている1000°C以上の高温でも, 本方式のガス化炉はクリンカートラブルなしに操作が可能であることを確認した. ガス化成績に及ぼす操作条件の影響に関しては, ガス化温度900〜1180°Cの条件で炭素転化率75〜80%, 冷ガス熱効率70〜75%, 水蒸気分解率20〜30%を得, 酸素比がガス化成績に最も大きな影響を及ぼすことを明らかにした. 生成ガスの組成は水素38〜45%, 一酸化炭素25〜29%, 炭酸ガス22〜28%, メタン3%で, その総発熱量は11〔MJ/m^3〕であった.以上の結果より, 本研究で開発したガス化炉ではガス化反応の高温化によって炭素転化率と生成ガス品位の向上が達成できることおよびガス化炉フリーボード部の改良で未反応炭素の飛び出し量の低減をはかれば反応成績をさらに向上させ得るとの結論を得た.