石炭-水スラリーの内部構造生成機構の解明と安定性の評価方法の確立

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石炭に水を加えて流体化した燃料である石炭-水スラリー(CWM)は、その輸送や貯蔵時にしばしば石炭粒子が沈降し、様々なトラブルを引き起こしている。また、沈降層形成のメカニズムについての研究はほとんどなされていない。これに対し、本研究ではCWMタンクやタンカー内部の状態(流動状況、剪断応力分布、局所粘度)を解明し、CWMの安定化技術の確立や安定化のメカニズム解明に有益な情報を得ることを目的とした。本年度は、まずラボスケールのCWMタンク(試験容器)内の局所粘度を測定することを試みた。測定はCWMに棒を一定速度で貫入し、そのときの反力から粘度を求める方式とした。装置を試作し、試験容器の局所粘度が測定できることが確かめられたので、現在、この方法で様々なCWMを調製して測定を進めている。次にCWMタンク内の流動シミュレーションを行った。この結果、タンク内で大きな対流が起こっており、タンク底部に大きな剪断力が加わっていることが判った。この剪断力によりCWM中の内部構造が破壊され、石炭粒子の沈降が促進されていることが考えられた。また上記の剪断条件下でも有効な安定化能を示す安定化剤(天然多糖類系,S-194)を提案した。今後、本研究で考案した局所粘度測定装置を使って、試験容器と実際のタンク内部の粘度分布の対応をとる必要がある。