成果報告書詳細
管理番号20090000000347
タイトル平成20年度成果報告書 環境汚染物質削減先導研究開発 石炭燃焼に伴って発生するPM2.5の排出抑制に関する研究開発
公開日2009/9/4
報告書年度2008 - 2008
委託先名出光興産株式会社
プロジェクト番号P08008
部署名環境技術開発部
和文要約1.実験炉によるPM2.5量低減効果の検討:石炭に添加剤を添加することにより燃焼段階で発生するPM2.5量を低減することについて、微粉炭燃焼試験設備(自燃式)及びドロップチューブファーネス(DTF)を用いて、実験的に検討した。A炭及びB炭を用いそれぞれにMg系、Fe系及びCa系の3種類の添加剤を添加した。微粉炭燃焼試験設備を用いた実験では、添加量は灰分に対し0.5%と5%、DTFの場合は添加量を灰分に対し5%で固定し、炉温度を1350℃及び1450℃とした。実験の結果、各添加剤の添加によって、PM2.5量の削減が認められた。DTF1450℃の燃焼実験において、Mg系及びFe系添加剤を用いた場合、PM2.5量の削減率(無添加の場合に対する比率)は、50%を超え、目標値を達成した。添加剤を添加することにより、粒子の合体が起こり、PM2.5量は減少すると考えられるが、約10000個の灰粒子試料の粒度・形状分布を測定することによって、添加剤による灰粒子の凝集効果を定量的に明らかにした。2.微粒子生成メカニズムの検討:石炭のCCSEM分析で得られた鉱物粒子の分布をもとに、Random Coalescence Fragmentation モデルを作成し、添加剤を加えた実験結果を予測できるか検討した。この結果、本モデルにより、添加剤を加えた実験結果の粒径分布をある程度の精度で予測できることを明らかにした。3.小型電気集塵器による電気集塵性の検討:添加剤を加えることによって電気集塵性が大きく変化しないことを確認するため、長さ約30cm、内径22mmの電気集塵器を作成し、乱流燃焼炉を用いて、添加剤添加前後の電気集塵性を比較した。A炭にMg系添加剤を添加した場合の集塵率は、添加しない場合の集塵率と比較して、ほとんど変化なく、添加剤の添加によって、電気集塵性に悪影響を及ぼさないことを確認した。4.脱硫装置における微粒子通過挙動の調査:脱硫装置を通過した煤塵中のPM2.5は50-80%になっているとの報告があり、微粒子は大きな粒子より脱硫装置を通過する割合が高い。燃焼過程でのPM2.5量削減が煙突からの煤塵濃度削減に大きく貢献する。ヒ素等微量元素によっては、脱硫装置通過後その濃度が上昇するものがあり、添加剤を添加した場合の微量元素の挙動(濃度の変化)は、今後の課題である。
英文要約1. Study on the effect of PM2.5 reduction by experimental furnace.; The reduction of PM2.5 generated during the coal combustion with additives was experimentally studied using an experimental pulverized coal combustor (turbulent flow furnace, TFF) and a drop tube furnace (DTF). Three types of additive were used for coal A and B respectively. The amount of additives and combustion temperature are as follows. The additive amounts are 0.5% and 5%(to amount of ash)in TFF combustion tests, and the combustion temperatures are 1623K and 1723K and the additive amounts is 5%(to amount of ash)in DTF combustion tests. The reduction of PM2.5 was found by the addition of additives. The reduction rate of PM2.5 (against to no addition) exceeded more than 50%, namely a target value, by DTF combustion at 1723K with Mg and Fe type additive. As the reduction of PM2.5 is thought to be occurred by the coalescence of particles by the addition of additive, the coagulation effect of ash particles by additive were quantitatively shown by measuring of the profile of particle size and shape on about 10,000 ash particles. 2. Study on the mechanism of fine particle formation; Random Coalescence Fragmentation model was developed using the mineral particle distribution by CCSEM analysis and compared with the experimental results. As a result, the particle size distribution by the combustion with additive can be estimated using this model. 3. Study on the electrostatic precipitability by a small scale EP; In order to confirm that the electrostatic precipitation efficiency is not considerably changed by addition of additives, the electrostatic precipitation efficiency are compared at combustion between with additive and no additive using a TFF with a small scale EP ( length : 30cm, inner diameter : 22mm) newly produced. The precipitation efficiency of coal A with Mg type additive was not almost changed in comparison with no additive, therefore it is confirmed that the addition of additive adversely affects on the electrostatic precipitation efficiency. 4. Investigation on the fine particle passing behavior at De-SOx process; The PM2.5 concentration in combustion gas after passing through the De-SOx process is reported to be reduced to 50-80% and the passing trough rate of fine particle is higher than large particles, therefore the PM2.5 reduction at combustion process considerably contributes to the reduction of dust concentration for a stack. The concentration of some trace element such as arsenic is increased after passing through the De-SOx process, then the behavior of trace element with additive should be studied in detail.
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