報告書番号

W98030

タイトル（和文）

２Ｔ／日石炭ガス化炉内現象の数値解析 -石炭ガス化反応を考慮した伝熱流動解析-

タイトル（英文）

Numerical Analysis of Heat and Mass Transfer with Coal Gasification Reaction in 2T/D Coal Gasifier

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

当研究所では、石炭ガス化ＩＧＣＣの実証機および商用機に対する設計・運転支援を目的とし、石炭ガス化炉内の諸現象を数値解析により予測・評価する技術の開発に取り組んでいる。本報告書では、前報で行った２Ｔ／日炉に対する固気二相流解析に、石炭ガス化反応を考慮した炉内伝熱流動解析を行い、２Ｔ／日炉の実験結果との比較・検討を行った。石炭ガス化反応としては、２つの可逆反応を含む５種類の気相反応と酸素、二酸化炭素および水蒸気によるチャーガス化反応を考慮した。炉内ガス温度分布および炉出口生成ガス組成は、実験値とおよその一致が得られ、解析手法および解析モデルの妥当性が確認されると共に、反応モデル検討の必要性が明らかとなった。コンバスタ灰捕集率、リダクタ粒子滞留時間、壁面への粒子衝突頻度の解析結果より、壁面付着モデルの必要性、粒子反応に伴う粒径変化の重要性等が課題として抽出された。

概要 （英文）

A numerical simulation of the 2T/D coal gasifier is carried out, in which the heat and mass transfer, particle transport and chemical reactions are considered. The aim of the numerical simulation is to support the design and operation of the IGCC demonstrate/commercial plants. In this paper, the results of the simulation of 2T/D coal gasifier were compared with the experimental results of 2T/D process development unit for coal gasification in CRIEPI. In this numerical simulation, the five simple global reactions are used to describe the gas phase chemistry, in which two reversible reactions are contained. As the oxidants of char, the oxygen, carbon-dioxide and steam are considered. As a result,1) The numerical simulation results of gas temperature profile and outlet gas composition show nearly agreement with the experimental results of 2T/D coal gasifier. 2) The differences between the simulation and experimental results of gas temperature and composition are caused by the reaction rate, so it is necessary to optimize the reaction rate of the gas phase reactions and char gasification reactions. 3) Since the particle diameter play the important role in the particle transportation, it is necessary to consider the change of the particle diameter with char gasification.

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