報告書番号

M09014

タイトル（和文）

O2-CO2吹きガス化炉におけるチャーガス化反応モデルの構築-CO2とH2Oの共存下におけるガス化反応モデルの提案と検証-

タイトル（英文）

Modeling of char gasification reaction for O2-CO2 blown gasifier -proposal and verification of char gasification model for coexistence of CO2 and H2O-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

当研究所が提案しているCO2回収型高効率IGCCシステムの中で用いられるO2-CO2吹きガス化炉は、CO2分圧が高くなるためガス化反応が促進され、炭素転換率の大幅な向上が期待される。当研究所では、ガス化炉の設計や運転の最適化に向け、CO2およびH2Oそれぞれに対するチャーのガス化反応モデルを構築してきた。O2-CO2吹きガス化炉ではCO2と共にH2Oの分圧も高いため、高分圧CO2条件かつCO2とH2Oのガス化反応が競合する条件で適用できるチャーガス化反応モデルを構築する必要がある。さらに、実際のガス化炉のように熱分解とチャーガス化反応が同時に起こる反応場に対するモデルの妥当性を検証する必要がある。本研究では高分圧CO2条件かつCO2ガス化とH2Oガス化が競合して進行する条件に適用可能なチャーガス化反応モデルを構築し、従来のモデルでは表現できない炭種のCO2とH2Oが共存する条件でのガス化反応速度についても、提案モデルにより表現できた。また、PDTFを用いて二室二段噴流床ガス化炉のリダクタを対象に、CO2による石炭の高温高圧ガス化実験を実施し、CO2分圧の上昇に伴い、炭素転換率が大幅に向上することを確認するとともに、チャーガス化反応モデルを適用することにより実験結果を精度良く表現できることが分かった。

概要 （英文）

CRIEPI proposed the high efficient IGCC system with CO2 capture. It has a O2-CO2 blown gasifier. The gasification reaction is promoted by high partial pressure CO2 in this gasifier and a great improvement of the carbon conversion ratio is expected. CRIEPI has constructed CO2 gasification and H2O gasification reaction model respectively aiming at the design and the optimization of running of gasifiers. It is necessary to construct the char gasification model that can be applied under high partial pressure CO2 condition and the condition where CO2 gasification competes with H2O gasification for the O2-CO2 blown gasifier, because partial pressure of CO2 and also H2O are high in that gasifier. In addition, it is necessary to verify the validity of the char gasification model to a reaction field where the coal pyrolysis and the char gasification reaction progress at the same time like an actual gasification furnace. In this study, the char gasification reaction model that is able to be applied under high partial pressure CO2 condition and CO2/H2O coexistence was constructed. The proposed model can express the gasification reaction rate in CO2/H2O coexistence of the coal type that was not expressed by past models. Moreover, coal gasification experiment was conducted by PDTF. High CO2 partial pressure caused high carbon conversion ratio. The char gasification reaction model expressed accurately the experimental result in a reactive field where the coal pyrolysis and the char gasification reaction progress at the same time.

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