報告書番号

W02021

タイトル（和文）

石炭ガス化反応のモデリング -石炭チャーのガス化反応速度と形状形態変化モデル-

タイトル（英文）

Modeling of Coal Gasification Reaction-Reaction Rate Model and Morphological Model of Coal Char-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

加圧式粒子落下型気流層管状炉（PDTF）と熱天秤(TG)を用いて瀝青炭４炭種のチャーを二酸化炭素および水蒸気で高温ガス化した。実験に用いたチャーは、DTFを用いて1400℃の窒素気流中で微粉炭を急速熱分解することにより調製したもので、一部の炭種については異なる粒径分布のチャー（平均粒径約40μmおよび同20μm）を準備した。ガス化実験条件は、空気吹き２段噴流床石炭ガス化炉の炉内条件を想定して決めた。実験結果から、反応律速領域では粒径による影響はないが、粒子内拡散律速過程では粒径が小さいほどガス化反応速度が大きくなることが分かった。この結果からチャーの細孔構造を解析し、粒子内拡散律速領域での細孔構造の影響を明らかにした。また、ガス化反応の進行とともに粒径分布などの形態変化の様子を明らかにし、チャーの収縮・分裂を表すモデルを提案した。

概要 （英文）

Four coal chars were gasified with carbon dioxide or steam using a Pressurized Drop Tube Furnace (PDTF) or thermogravimetry (TGA) at high temperature and pressurized conditions to simulate temperature and partial pressure of gasifying agent in an air-blown two-stage entrained flow coal gasifier. Chars were produced by rapid pyrolysis of pulverized bituminous coals using a DTF in a nitrogen gas flow at 1670 Kelvin. And chars, which has different particle size distribution and average size is 40 micrometers and 20 micrometers, were prepared for two coals. As a result, while particle size had no influence on the gasification reaction rate of chars at low temperate of reaction control zone, the larger particle size, the lower reaction rate at high temperature of pore diffusion zone. Estimating the pore structure in chars from this difference in reaction rate, influence of pore structure on gasification reactivity at high temperature was clarified. Furthermore, exchange of char particle morphology during gasification was clarified, and morphological model was suggested to explain shrink and fragmentation of char particle.

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