報告書番号

M11019

タイトル（和文）

3t/日石炭ガス化研究炉を用いたCO2富化ガス化特性の評価 -ガス化剤中CO2濃度の影響-

タイトル（英文）

Evaluation of CO2 Enriched Gasification Characteristics Using 3t/d Bench Scale Coal Gasifier -Influence of CO2 Concentration in Gasifying Agent-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

当研究所で開発中の「CO2回収型高効率IGCCシステム」では、排ガス中のCO2をガス化剤として活用する酸素-CO2吹きガス化炉を用いている。昨年度、3t/日石炭ガス化研究炉を用いてガス化剤中の窒素の一部をCO2に代えた試験を行い、CO2投入がチャーのガス化反応を促進することを明らかにした。一方、ガス化反応に影響の大きいコンバスタ温度が低下することも明らかになった。そこで、ガス化剤中の酸素濃度を高めてコンバスタ温度を一定とした試験を行い、コンバスタ温度一定でほぼ同じ酸素比のときに、ガス化剤中CO2濃度がガス化性能におよぼす影響について、以下の結果を得た。
・コンバスタにCO2を投入するとCO2分圧の増加により、コンバスタからディフューザ部にかけて、チャーのガス化反応が促進された。
・CO2濃度の増加に伴いリダクタでのガス化反応が促進され、リダクタ炭素転換率が上昇する傾向が見られた。これに伴い炉内炭素転換率も増加した。
・本実験範囲内でCO2濃度が最も高い34vol%では、リダクタバーナ近傍がコンバスタ出口のCO2濃度に対して十分なガス化反応を起こす温度にならず、25vol%よりもリダクタ炭素転換率が低くなった。これは、本装置が小型のため熱損失が大きく、リダクタバーナ近傍温度が低いためであり、実機では生じない問題と考えられる。
以上より、CO2投入はガス化効率の向上に有効であるが、リダクタでチャーのガス化反応を起こすのに十分な温度が必要であることが明らかとなった。

概要 （英文）

An innovative integrated coal gasification combined cycle power generating system (IGCC) with CO2 capture whose plant thermal efficiency is very high is developed in Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI). An oxygen-CO2 blown gasifier supplying CO2 in exhaust gas is adopted in this system. The gasification tests which replaced some nitrogen in the gasifying agent with CO2 using the 3t/day coal research gasifier were carried out in the last fiscal year. And it was shown clearly that CO2 supplying promotes the char gasification reaction. On the other hand, the fall of the combustor temperature which influences the gasification reaction also became clear. Then, the gasification tests which raised the oxygen concentration in the gasifying agent and set combustor temperature constant were carried out. And the following results were obtained about the influence which CO2 concentration in the gasifying agent has on gasification performances at the constant combustor temperature and the almost same oxygen ratio. When CO2 was supplied to combustor, the char gasification reaction was promoted by the increase in CO2 partial pressure in the diffuser part from the combustor. The gasification reaction in the reductor was promoted by the increase in CO2 concentration, and the tendency for the reductor carbon conversion efficiency to rise was seen. The gasifier carbon conversion efficiency also increased in connection with this. At 34vol% with CO2 highest concentration in the range of the tests, since near the reductor burners did not become high temperature which causes sufficient gasification reaction to CO2 concentration of a combustor exit, the reductor carbon conversion efficiency became low rather than 25vol%. This is because a heat loss is large since this facility is small, and the temperature near the reductor burners is low. This is considered to be a problem not arising at a commercial plant. As mentioned above, although the CO2 supplying was effective in improvement in gasification performance, it became clear that sufficient temperature to cause the char gasification reaction in the reductor is required.

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