報告書番号

W97008

タイトル（和文）

石炭ガス化炉における灰の付着・成長と伝熱特性の検討－空隙率が高い付着層の有効熱伝導率に関する考察－

タイトル（英文）

GROWTH AND HEAT TRANSFER OF ASH DEPOSITS IN COAL GASIFIER -HEAT TRANSFER OF HIGH-POROSITY ASH DEPOSIT-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

石炭ガス化炉での灰の付着・成長現象の解明には，高温下での付着したスラグの形態，伝熱特性の検討を行う必要がある。ガス化炉内リダクタ壁に付着するスラグの伝熱特性はまだ測定されていない。その為，高空■率スラグの有効熱伝導率を予測する伝熱モデルが必要である。本報では，基礎実験を通して空■率と有効熱伝導率の関係を求め，伝熱モデルの検討を行い，以下の知見を得た。（１）２Ｔ／Ｄ炉リダクタ部と同様のスラグ付着層を得るため，断熱板，輻射シールドを設けた。その結果，作成したスラグは空■率が５０％以上と高く，内部まで通じる空孔を多く有しており，リダクタ部と同様の形態のスラグ層を得た。このスラグ層を用いて伝熱モデルの検討を実施した。（２）ディスク近傍のスラグ層の有効熱伝導率は，０．３～１．１（Ｗ／ｍＫ）にあり，従来の充■層有効熱伝導率式算出値よりも高いことが判った。これは本付着スラグ層の空■率が高く，内部まで通じる空孔が多いため，輻射熱がスラグ層の内部まで伝わったためと推察した。（３）輻射効果を考慮した伝熱モデルを用いて高空■率スラグの有効熱伝導率の試算を行った結果，実験データと概ね一致した。このことより，本モデルは空■率が高く，多くの空孔を持つスラグ層の伝熱特性を予測する手法として有効であると考えられる。

概要 （英文）

TO CLARIFY ASH DEPOSITION AND GROWTH IN A COAL GASIFIER, UNDERSTANDING THE MORPHOLOGY AND HEAT TRANSFER OF THE SLAGLAYER AT HIGH TEMPERATURES IS VERY IMPORTANT. THE HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS OF SLAG ADHERING TO THE REDUCTOR WALL IN A COAL GASIFIER HAS NOT BEEN SERIOUSLY INVESTIGATED SO FAR. THEREFORE, A HEAT TRANSFER MODEL TO ESTIMATE THE EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY OF HIGH-POROSITY SLAG IS REQUIRED. THIS REPORT INVESTIGATED THE RELATIONSHIP BETWEEN THE MORPHOLOGY AND EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY OF SLAG USING BASIC EXPERIMENTS, AND A HEAT TRANSFER MODEL TO ESTIMATE THE EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY OF HIGH-POROSITY SLAG. THE MAIN RESULTS ARE AS FOLLOWS: (1)TWO PARTS WERE INSTALLED IN EXPERIMENTAL EQUIPMENT TO PREPARE SLAG RESEMBLINGSLAG ON THE REDUCTOR WALL IN A 2 T/D COAL GASIFIER: AN ADIABATIC WALL TO FOR MOUNTAIN THE TEMPERATURE OF THE UPPER AND LOWER PARTS IN THE ELECTRIC FURNACE, AND A RADIANT HEAT SHIELD TO PREVENT RADIANT HEAT IN THEUPPER PART. SLAG FROM THE EXPERIMENTAL EQUIPMENT HAD A SIMILAR STRUCTURE TO 2 T/D REDUCTOR SLAG IN ROOMS OF POROSITY DISTRIBUTION AND PENETRATING-HOLE-STRUCTURE. A HEAT TRANSFER MODEL WAS STUDIED USING SLAG FROM THE EXPERIMENTAL EQUIPMENT. (2)THE EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY OF TEST SLAG ALONG THE PROBE DISK SURFACE IS IN THE RANGE OF 0.3 1.1 (W/MK). THESE DATA ARE LARGER THAN THE RESULTS OF FORMULA PROPOSED PREVIOUSLY TO CALCULATE THE EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY OF A PACKED BED, BECAUSE RADIANT HEAT PENETRATES SLAG WITH HIGH POROSITY AND PENETRATING HOLES. (3)THE EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY OF HIGH-POROSITY SLAG WAS ESTIMATED USING A HEAT TRANSFER MODEL INCLUDING THE EFFECT OF RADIANT HEAT. THE CALCULATED VALUES ARE SIMILAR TO THE MEASURED DATA, SHOWING THAT THE MODEL CAN CONTRIBUTE TO ESTIMATING OF THE EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY OF SLAG WITH HIGH POROSITY AND PENETRATING HOLES.

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