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潜熱蓄熱輸送によるコンビナートの再構築及び超広域熱輸送システムの開発

利用潜热储存和传输重建综合体并开发超广域热传输系统

基本信息

批准号：
10J02940
负责人：
能村貴宏
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

1)実現可能なコンビナートモデルの開発製鉄所内のシステム解析を検討した結果として、廃熱を有効利用可能な新規製鉄システムを提案し、その可能性を調査した。製鉄所では,コークス製造過程において、高温のタール含有COGが副産されるが、熱回収できず、冷却によりCOGとタールに分離している.一方、高品位炭、鉱石の枯渇が深刻であり、低品位鉱石の有効利用法確立が切望されている。本研究では、COGのタールを化学気相浸透法(CVI)により低品位多孔質鉱石細孔内へ析出させ,炭素含有部分還元鉱を製造するCVI製鉄法を提案し、熱・物質シミュレーションにより,CVI製鉄法を用いた場合の鉄鉱石還元に利用するコークス量(Reducing Agent Ratio : RAR, 単位 : kg-cokes/t-pig iron)削減効果及びシステム成立条件を調査した.本提案のCVI製鉄法はCOG廃熱を利用してタールを多孔質鉄鉱石に炭素として転換可能である.また,COG中に含まれる水素,一酸化炭素,メタン等の還元性ガスにより,鉄鉱石中の酸化鉄を部分的に還元する.従って,COG廃熱とタールの化学エネルギーを用いた炭素,鉄鉱石の複合材料が製造できる。解析の結果、本提案システムはRARを最大12%削減可能であった。2)潜熱熱蓄熱材の過冷却制御法の開発過剰な過冷却は、潜熱放熱時の放出潜熱量の低下を引き起こす。また、潜熱蓄熱材の蓄放熱温度は、使用材料に固有の物性値であり、幅広い温度域を持つ廃熱回収へ適用する場合、多数の潜熱蓄熱材が必要となる。本研究では、ナノオーダーの多孔質材料に潜熱蓄熱材を含浸担持させることで、潜熱蓄熱材の過冷却度及び相変化温度を制御可能であることを見出した。特に、細孔径を小さくするほど、潜熱蓄熱材の融点は低下し、多孔質材の細孔により、融点を自在に制御可能であった。

1) To investigate the possibility of using a new system in the development of iron production. Iron manufacturing plant, the production process of high-temperature products containing COG by-product, heat recovery, cooling, COG separation. The method of utilization of high-grade carbon and limestone is established. In this study, the CVI method for iron production was proposed to reduce the precipitation of low-grade porous iron in pores and to produce carbon containing partial reduction elements. The CVI method for iron production was used to investigate the Reducing Agent Ratio : RAR, unit: kg-cokes/t-pig iron. The proposed CVI iron making process utilizes COG heat and porous ferrite as carbon source. COG contains water element, acidified carbon, iron, etc. Carbon, ferrite and composite materials are produced in the middle of the production process. Analysis of the results, this proposal is a maximum of 12% reduction in RAR possible 2)Development of Supercooling Method for Latent Heat Storage Material and Reduction of Latent Heat Release The latent heat storage material is necessary in most cases when the heat storage temperature is different from the inherent physical properties of the material used, and the temperature range is suitable for heat recovery. This study shows that it is possible to control the supercooling degree and phase transition temperature of latent heat storage materials by impregnating them with porous materials. Special, small pore size, low melting point of latent heat storage material, porous material, melting point control is possible.