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

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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。