JP6107382B2 - Evaluation method of solid fuel - Google Patents

Evaluation method of solid fuel Download PDF

Info

Publication number
JP6107382B2
JP6107382B2 JP2013092817A JP2013092817A JP6107382B2 JP 6107382 B2 JP6107382 B2 JP 6107382B2 JP 2013092817 A JP2013092817 A JP 2013092817A JP 2013092817 A JP2013092817 A JP 2013092817A JP 6107382 B2 JP6107382 B2 JP 6107382B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
solid fuel
gas
temperature
mol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013092817A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014005535A (en
Inventor
康弘 藤部
康弘 藤部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2013092817A priority Critical patent/JP6107382B2/en
Publication of JP2014005535A publication Critical patent/JP2014005535A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6107382B2 publication Critical patent/JP6107382B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、固体燃料の評価方法に関し、特に固体燃料の燃焼性に関わる燃焼速度と燃焼効率と発熱量を、燃焼時に発生するガスの測定から、より正確、簡便に求めることを可能にする方法に関する。また、本発明は、固体燃料の評価方法に関し、特に固体燃料の燃焼性に関わる燃焼速度と、その燃焼速度を決定する固体燃料固有の化学反応に関する頻度因子と活性化エネルギー、ならびに、燃焼効率を、燃焼時に発生するガスの測定と数値流体力学の手法を組み合わせることにより、より精度よく定量的に求めることを可能にする方法に関する。   The present invention relates to a method for evaluating solid fuel, and more particularly, a method that makes it possible to more accurately and easily determine the combustion speed, combustion efficiency, and calorific value related to the combustibility of solid fuel from the measurement of gas generated during combustion. About. The present invention also relates to a method for evaluating solid fuel, in particular, the combustion rate related to the flammability of the solid fuel, the frequency factor and activation energy related to the chemical reaction specific to the solid fuel that determines the combustion rate, and the combustion efficiency. The present invention relates to a method that enables quantitative determination with higher accuracy by combining measurement of gas generated during combustion and a method of numerical fluid dynamics.

石炭やバイオマス及びそれらの乾留物であるチャーやコークスといった固体燃料の燃焼による熱エネルギーは、製鉄プロセスや発電、高温バーナー等の重要なエネルギー源として広く活用されている。これら固体燃料の燃焼性は種々のプロセスの条件において、生産性や効率に大きく影響することから、固体燃料を評価する方法は重要である。   Thermal energy from the combustion of solid fuels such as coal and biomass and their dry-distilled char and coke are widely used as important energy sources such as ironmaking processes, power generation, and high-temperature burners. Since the combustibility of these solid fuels greatly affects productivity and efficiency under various process conditions, a method for evaluating solid fuels is important.

従来、燃料の評価方法の一つとしてJISM8814に定められた発熱量の測定方法があるが、実際に運用するためには補正が必要(特許文献1、2)となることが開示されている。補正が必要となる理由は完全には明らかではないが、JISM8814に定められた発熱量の評価方法が完全燃焼による発熱量を求めているのに対し、実際にはしばしば不完全燃焼となるため、発熱量が減少することが挙げられている。   Conventionally, there is a calorific value measurement method defined in JIS M8814 as one of the fuel evaluation methods, but it is disclosed that correction is necessary for actual operation (Patent Documents 1 and 2). The reason why the correction is necessary is not completely clear, but the calorific value evaluation method defined in JISM8814 requires the calorific value due to complete combustion, but in fact often results in incomplete combustion. The calorific value is reduced.

このような不完全燃焼の度合いは燃焼効率として解析する方法があり、発生したガス中のCOとCO2の分率[CO],[CO2]から求めるηCO=[CO2]/([CO]+[CO2])で表される度合いによって変化する。 There is a method of analyzing the degree of such incomplete combustion as combustion efficiency, and ηCO = [CO 2 ] / ([CO obtained from the fraction [CO], [CO 2 ] of CO and CO 2 in the generated gas. ] + [CO 2 ]).

その他の燃料の評価方法としては、着火温度や燃焼速度を熱天秤を用いて求めることが複数提示されている。熱天秤による着火温度の評価や燃焼速度はプロセスの設計やモデル化において非常に重要な因子であり、熱天秤を用いた実験方法の改善方法も提案されている(非特許文献1)が、測定装置の制約により実際のプロセス内と同様の昇温速度は電熱による加熱で実現することは困難であり、さらに実プロセス同様の高速の気体の送風量下での燃焼は重量減少測定そのものに影響するため、実験には不適であった。   As other fuel evaluation methods, a plurality of methods for obtaining an ignition temperature and a combustion rate using a thermobalance have been proposed. Evaluation of ignition temperature and burning rate with a thermobalance are very important factors in process design and modeling, and an improvement method of an experimental method using a thermobalance has been proposed (Non-Patent Document 1). Due to equipment limitations, it is difficult to achieve the same heating rate as in an actual process by heating with electric heating, and combustion under a high-speed gas flow rate as in the actual process affects the weight loss measurement itself. Therefore, it was unsuitable for the experiment.

また、燃焼速度が速い場合には、単位時間あたりに反応炉や燃焼器、燃焼環境で燃焼させることが可能になる燃料量が多くなることで、エネルギーや生産効率が高まると考えられている。一方、燃焼速度が速い場合には燃料のガス化速度は速いが不完全燃焼を起こす可能性が高くなり、結果的に発熱量が低下する。このような条件で燃焼する場合の燃焼バーナーでは補助燃焼が必須であるが、焼結プロセス内での炭材の燃焼などでは補助燃焼が行えない燃焼環境も多い。また、固体燃料の実際の利用では、しばしば、着火温度に関係なく高温の反応炉や燃焼器、燃焼環境に投入されることで、非常に高い温度で燃焼することがある。   In addition, when the combustion speed is high, it is considered that the amount of fuel that can be burned in a reaction furnace, a combustor, or a combustion environment per unit time increases, thereby increasing energy and production efficiency. On the other hand, when the combustion rate is high, the gasification rate of the fuel is high, but the possibility of incomplete combustion increases, and as a result, the heat generation amount decreases. In the combustion burner when burning under such conditions, auxiliary combustion is essential, but there are many combustion environments in which auxiliary combustion cannot be performed by burning carbonaceous materials in the sintering process. Also, in actual use of solid fuel, it is often burned at a very high temperature by being put into a high-temperature reactor, combustor, or combustion environment regardless of the ignition temperature.

したがって、固体燃料を評価するにあたり、プロセスとは独立した、燃料自体の燃焼速度と燃焼効率および発熱量を求める必要がある。   Therefore, in evaluating a solid fuel, it is necessary to determine the combustion rate, combustion efficiency, and heat generation amount of the fuel itself independently of the process.

このような目的において、固体燃料の燃焼を燃焼によって発生したガスから解析する手法が提案されている(非特許文献2、3)。これらの手法では高温に均熱しておいた電気炉内に炭材を落下させて急速加熱を模擬することや、炭材を炉内に予め充填し、不活性ガス雰囲気下で加熱した後に酸素を送り込むことで着火する手法が取られている。これらの手法は、着火温度と無関係に設定した炉温による燃焼温度と燃焼速度の関係を求めることができるが、炭材の温度測定に課題があり、したがって発熱量を求めることは出来なかった。さらに、電気炉内で炭材が受ける真の気体の送風量を計測することは容易ではない。また、発生ガスが高温の電気炉を通る際に、過剰に二次反応を起こすことで炭材自体の燃焼とそのηCOの評価を行うことは容易ではなかった。   For such purposes, methods for analyzing combustion of solid fuel from gas generated by combustion have been proposed (Non-Patent Documents 2 and 3). In these methods, the carbon material is dropped into an electric furnace that has been soaked at a high temperature to simulate rapid heating, or the carbon material is prefilled in the furnace and heated in an inert gas atmosphere, and then oxygen is added. The technique of igniting by sending in is taken. Although these methods can determine the relationship between the combustion temperature and the combustion rate depending on the furnace temperature set regardless of the ignition temperature, there are problems in measuring the temperature of the carbonaceous material, and thus the calorific value cannot be determined. Furthermore, it is not easy to measure the amount of true gas blown by the charcoal in the electric furnace. Further, when the generated gas passes through a high-temperature electric furnace, it is not easy to burn the carbonaceous material itself and evaluate its ηCO by causing an excessive secondary reaction.

また、固体燃料の温度測定に課題があった。落下状態の固体燃料の燃焼温度を測定することは容易ではない。充填状態の固体燃料の燃焼温度測定を行った場合でも、燃焼に伴う固体燃料の減少とともに、温度が変化するために正確な温度測定は困難である。固体燃料の燃焼速度は燃焼の総括反応であるC+O→COの化学反応に支配され、その反応速度kは反応の頻度因子をA、固体燃料の活性化エネルギーをEa、燃焼温度をT、気体定数をRとした場合、k=Aexp(−Ea/RT)のアレニウス型で示される。このような反応は一般的に反応温度の大小に大きく影響を受ける。また、仮に、燃焼温度Tを求めることができた場合でも、反応の頻度因子Aには、固体燃料の化学反応の固有の頻度因子が含まれるほか、燃焼雰囲気の酸素分圧、ガス送風量の影響を受ける。したがって、新たな実験手法を含めて、一定の燃焼温度における燃焼速度kを測定できたとしても、固体燃料の本質的な頻度因子と活性化エネルギーを求めることはできず、特定の燃焼条件下の燃焼速度として理解することしかできなかった。さらに、燃焼速度にかかわる炭材の固有値として、頻度因子と活性化エネルギーのいずれが変化したために、燃焼速度に影響したのかといった、精度の高い解析は困難であった。 There was also a problem in measuring the temperature of the solid fuel. It is not easy to measure the combustion temperature of falling solid fuel. Even when the combustion temperature of the filled solid fuel is measured, it is difficult to accurately measure the temperature because the temperature changes as the solid fuel decreases with combustion. The combustion speed of the solid fuel is governed by the chemical reaction of C + O 2 → CO 2 , which is the overall reaction of combustion, and the reaction speed k is the reaction frequency factor A, the activation energy of the solid fuel Ea, the combustion temperature T, When the gas constant is R, it is represented by an Arrhenius type of k = Aexp (−Ea / RT). Such a reaction is generally greatly influenced by the magnitude of the reaction temperature. Even if the combustion temperature T can be obtained, the reaction frequency factor A includes the frequency factor inherent to the chemical reaction of the solid fuel, as well as the oxygen partial pressure of the combustion atmosphere and the gas blowing rate. to be influenced. Therefore, even if the combustion rate k at a constant combustion temperature can be measured including a new experimental method, the essential frequency factor and activation energy of the solid fuel cannot be obtained. It could only be understood as the burning rate. Furthermore, it has been difficult to analyze with high accuracy, such as whether the frequency factor or the activation energy has changed as the eigenvalue of the carbonaceous material related to the combustion rate, which has influenced the combustion rate.

特開平10−288301号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-288301 特開2010−96482号公報JP 2010-96482 A

鉄と鋼,72(1986)1537Iron and Steel, 72 (1986) 1537 Fuel,81(2002)727Fuel, 81 (2002) 727 化学工学会監修 「燃焼・ガス化技術の基礎と応用」(2009)Supervised by Chemical Society of Japan "Fundamentals and Applications of Combustion and Gasification Technology" (2009)

本発明は、固体燃料の評価を、必要な条件について模擬した燃焼実験を行い、燃焼速度と燃焼効率、発熱量をガス測定によって求め、実施する方法を提供する。   The present invention provides a method for performing evaluation of solid fuel by performing a combustion experiment simulating necessary conditions, obtaining a combustion speed, combustion efficiency, and calorific value by gas measurement.

また、固体燃料の評価を、必要な条件について模擬した燃焼実験を行い、燃焼速度と燃焼効率、発熱量をガス測定によって求め、燃焼速度の実験結果から、固体燃料固有の活性化エネルギーと頻度因子を決定するとともに、その精度を、数値流体力学の手法を用いて、高める方法を提供する。   In addition, we conducted a combustion experiment that simulates the necessary conditions for solid fuel evaluation, and obtained the combustion rate, combustion efficiency, and calorific value by gas measurement. And a method for enhancing the accuracy by using a method of computational fluid dynamics.

本発明者らは、固体燃料の評価を必要な燃焼条件下で行うための燃焼実験手法と、数値流体力学の手法について種々検討し、燃焼温度、酸素分圧、及び気体の送風量を制御可能で、燃焼速度、活性化エネルギー、頻度因子、燃焼効率、及び発熱量を測定可能な下記〔1〕〜〔13〕の特徴を持つ燃焼実験手法を開発した。   The present inventors have studied various combustion experimental methods and numerical fluid dynamics methods for evaluating solid fuel under the necessary combustion conditions, and can control the combustion temperature, oxygen partial pressure, and gas blowing rate Thus, a combustion experiment method having the following features [1] to [13] that can measure the combustion rate, activation energy, frequency factor, combustion efficiency, and calorific value has been developed.

本発明の要旨は以下〔1〕〜〔13〕のとおりである。
〔1〕製鉄プロセスに用いる炭素を主体とする固体燃料の評価方法であって、
前記固体燃料を、焼結機内の熱源として燃焼するときの燃焼条件のうち、固体燃料の燃焼温度をT(K)、酸素分圧をPO2(kPa)、固体燃料表面に送り込まれる燃焼に必要な雰囲気ガスの単位時間あたりの送風量をV(m3/s)として、燃焼温度T、酸素分圧PO2、送風量Vの少なくともいずれかを可変変数として、固体燃料の燃焼を模擬した燃焼実験を行う工程と、
前記固体燃料の燃焼実験によって発生し雰囲気ガス中に混合したガスの分率を測定する工程と、
前記固体燃料の燃焼実験により発生し雰囲気ガス中に混合したガスのうち、CO2の分率を[CO2]、COの分率を[CO]として、式(1)で定義される該固体燃料の燃焼の燃焼効率ηCOと、
ηCO=[CO2]/([CO]+[CO2]) (1)
単位時間あたりのCOとCO2の合計発生量([CO]+[CO2])×V(m3/s)とから、気体定数R(Pa m3-1mol-1)と、燃焼温度T(K)と、燃焼ガス圧力P(Pa)とを用いて、式(2)から求められる燃焼速度r(mol/s)と、
r=([CO]+[CO2])×V×P/RT (2)
を同時に求める工程と、
前記燃焼効率ηCOと前記燃焼速度rから前記固体燃料の燃焼性を評価する工程と、
からなることを特徴とする固体燃料の評価方法。
The gist of the present invention is as follows [1] to [13].
[1] A method for evaluating a solid fuel mainly composed of carbon used in an iron making process,
The solid fuel, of the combustion conditions for the combustion as a sintering machine of the heat source, the combustion temperature of the solid fuel T (K), P O2 ( kPa) oxygen partial pressure, required for combustion to be fed into the solid fuel surface Combustion that simulates the combustion of solid fuel using V (m 3 / s) as the blast volume per unit time of a simple atmospheric gas, and at least one of the combustion temperature T, oxygen partial pressure P O2 , and blast volume V as a variable variable Conducting the experiment,
Measuring the fraction of the gas generated by the solid fuel combustion experiment and mixed in the atmospheric gas;
Of the gas generated by the solid fuel combustion experiment and mixed in the atmospheric gas, the CO 2 fraction is [CO 2 ] and the CO fraction is [CO], which is defined by the formula (1). Combustion efficiency of fuel combustion ηCO,
ηCO = [CO 2 ] / ([CO] + [CO 2 ]) (1)
From the total amount of CO and CO 2 generated per unit time ([CO] + [CO 2 ]) × V (m 3 / s), the gas constant R (Pam 3 K −1 mol −1 ) and combustion Using the temperature T (K) and the combustion gas pressure P (Pa), the combustion rate r (mol / s) obtained from the equation (2),
r = ([CO] + [CO 2 ]) × V × P / RT (2)
The process of simultaneously seeking
Evaluating the combustibility of the solid fuel from the combustion efficiency ηCO and the combustion speed r;
A method for evaluating solid fuel, comprising:

〔2〕製鉄プロセスに用いる炭素を主体とする固体燃料の評価方法であって、
前記固体燃料を、焼結機内の熱源として燃焼するときの燃焼条件のうち、固体燃料の燃焼温度をT(K)、酸素分圧をPO2(kPa)、固体燃料表面に送り込まれる燃焼に必要な雰囲気ガスの単位時間あたりの送風量をV(m3/s)として、燃焼温度T、酸素分圧PO2、送風量Vの少なくともいずれかを可変変数として、固体燃料の燃焼を模擬した燃焼実験を行う工程と、
前記固体燃料の燃焼実験によって発生し雰囲気ガス中に混合したガスの分率を測定する工程と、
前記固体燃料の燃焼実験により発生し雰囲気ガス中に混合したガスのうち、COの分率を[CO]、COの分率を[CO]として、
式(1)で定義される該固体燃料の燃焼の燃焼効率ηCOと、
ηCO=[CO]/([CO]+[CO]) (1)
単位時間あたりのCOとCOの合計発生量([CO]+[CO])×V(m/s)、気体定数R(Pa m−1mol−1)、燃焼温度T(K)、燃焼ガス圧力P(Pa)を用いて、式(2)から求められる燃焼速度r(mol/s)と、
r=([CO]+[CO])×V×P/RT (2)
を同時に求める工程と、
前記燃焼速度rを前記固体燃料の表面積Sで除して単位面積当たりの燃焼速度K(mol/m/s)を求める工程と、
前記固体燃料の頻度因子A(mol/m/s)と活性化エネルギーEa(kJ/mol)を、単位面積当たりの燃焼速度K(mol/m/s)を燃焼温度T(K)の関数として定義した式(6)により、求める工程と、
K=Aexp(Ea/RT) (6)
前記求めた頻度因子Aと活性化エネルギーEaを用いて、前記燃焼実験の燃焼温度T、酸素分圧PO2水分圧P H2O 送風量V(m/s)を初期値として、数値流体力学の計算を行いCO、COの発生ガス量をそれぞれ[CO]Calと[COCalとして算出する工程と、
式(7)で定義される該固体燃料の燃焼の燃焼効率ηCOCalと、
ηCOCal=[COCal/([CO]Cal+[COCal) (7)
式(2)から求められる燃焼速度rCal(mol/s)と、
Cal=([CO]Cal+[COCal)×V×P/RT (8)
を同時に算出する工程と、
前記燃焼速度rCalを前記固体燃料の表面積Sで除して数値流体力学の計算により算出されたガスにより推定される単位面積当たりの燃焼速度KCal(mol/m/s)を算出する工程と、
燃焼実験で発生したCO、COガスの定量値[CO]、[CO]及び個体燃料の燃焼効率ηCO及び単位面積当たりの燃焼速度Kについて、数値流体力学の計算によって算出された[CO]Cal、[COCal、ηCOCal、及びKCalと、各々、比較する工程と、
からなることを特徴とする固体燃料の評価方法。
[2] A method for evaluating a solid fuel mainly composed of carbon used in an iron making process,
The solid fuel, of the combustion conditions for the combustion as a sintering machine of the heat source, the combustion temperature of the solid fuel T (K), P O2 ( kPa) oxygen partial pressure, required for combustion to be fed into the solid fuel surface Combustion that simulates the combustion of solid fuel using V (m 3 / s) as the blast volume per unit time of a simple atmospheric gas and at least one of the combustion temperature T, oxygen partial pressure P O2 , and blast volume V as a variable variable Conducting the experiment,
Measuring the fraction of the gas generated by the solid fuel combustion experiment and mixed in the atmospheric gas;
Of the gas generated by the solid fuel combustion experiment and mixed in the atmospheric gas, the CO 2 fraction is [CO 2 ] and the CO fraction is [CO].
Combustion efficiency ηCO of combustion of the solid fuel defined by the formula (1),
ηCO = [CO 2 ] / ([CO] + [CO 2 ]) (1)
Total amount of CO and CO 2 generated per unit time ([CO] + [CO 2 ]) × V (m 3 / s), gas constant R (Pam 3 K −1 mol −1 ), combustion temperature T ( K), using the combustion gas pressure P (Pa), the combustion rate r (mol / s) obtained from the equation (2),
r = ([CO] + [CO 2 ]) × V × P / RT (2)
The process of simultaneously seeking
Dividing the combustion rate r by the surface area S of the solid fuel to obtain a combustion rate K (mol / m 2 / s) per unit area;
The solid fuel frequency factor A (mol / m 2 / s) and the activation energy Ea (kJ / mol), the combustion rate K (mol / m 2 / s) per unit area of the combustion temperature T (K) By the equation (6) defined as a function,
K = Aexp (Ea / RT) (6)
Using the obtained frequency factor A and the activation energy Ea, the numerical value fluid with the combustion temperature T, the oxygen partial pressure P O2 , the water pressure P H2O , and the air flow rate V (m 3 / s) of the combustion experiment as initial values Calculating the dynamics of CO and CO 2 as gas amounts [CO] Cal and [CO 2 ] Cal , respectively,
Combustion efficiency ηCO Cal of combustion of the solid fuel defined by equation (7),
ηCO Cal = [CO 2 ] Cal / ([CO] Cal + [CO 2 ] Cal ) (7)
Combustion rate r Cal (mol / s) obtained from equation (2),
r Cal = ([CO] Cal + [CO 2 ] Cal ) × V × P / RT (8)
Simultaneously calculating
Dividing the combustion rate r Cal by the surface area S of the solid fuel to calculate a combustion rate K Cal (mol / m 2 / s) per unit area estimated by a gas calculated by computational fluid dynamics calculation When,
[CO] calculated by the calculation of numerical fluid dynamics about the quantitative values [CO] and [CO 2 ] of the CO and CO 2 gas generated in the combustion experiment, the combustion efficiency ηCO of the individual fuel, and the combustion speed K per unit area Comparing each of Cal , [CO 2 ] Cal , ηCO Cal , and K Cal ;
A method for evaluating solid fuel, comprising:

〔3〕前記比較した定量値と算出値の差が5%以内の場合、頻度因子A(mol/m/s)と活性化エネルギーEa(kJ/mol)の測定精度が十分であると判定することを特徴とする〔2〕に記載の固体燃料の評価方法。 [3] determined that the case was the difference between the quantitative value and the calculated value is within 5% compared, the measurement accuracy of the frequency factor A (mol / m 2 / s ) and the activation energy Ea (kJ / mol) is sufficient The method for evaluating a solid fuel according to [2], wherein:

〔4〕前記比較した定量値と算出値の差が1%以内の場合、頻度因子A(mol/m/s)と活性化エネルギーEa(kJ/mol)の測定精度が十分であると判定することを特徴とする〔2〕に記載の固体燃料の評価方法。 [4] The case difference quantitative value and the calculated value is within 1% of the comparison, determines the measurement accuracy of the frequency factor A (mol / m 2 / s ) and the activation energy Ea (kJ / mol) is to be sufficient The method for evaluating a solid fuel according to [2], wherein:

〔5〕前記固体燃料は炭材であり、前記燃焼実験により発生するガスは、該炭材から発生する熱による反応以外の外部加熱炉の炉壁温度の影響を受けないことを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 [5] The solid fuel is a carbon material, and the gas generated by the combustion experiment is not affected by the furnace wall temperature of the external heating furnace other than the reaction due to the heat generated from the carbon material. The solid fuel evaluation method according to any one of [1] to [4].

〔6〕前記燃焼は、不完全燃焼であることを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 [6] The method for evaluating a solid fuel according to any one of [1] to [5], wherein the combustion is incomplete combustion.

〔7〕前記燃焼効率ηCOと燃焼速度rを用いて、燃焼による発熱量を式(3)および式(4)の熱化学反応式
C+(1/2)O2→CO +110kJ/mol (3)
CO+(1/2)O2→CO2+282kJ/mol (4)
で示される炭素1mol当量あたりの熱化学反応から、単位時間あたりの発熱量Q(kJ/s)を以下の式(5)によりを求めることを特徴とする〔1〕〜〔6〕の何れか1項に記載の固体燃料の評価方法。
Q(kJ/s)=r×ηCO×282(kJ/mol)+r×(1−ηCO)×110(kJ/mol) (5)
[7] Using the combustion efficiency ηCO and the combustion speed r, the calorific value by combustion is expressed by the thermochemical reaction formula C + (1/2) O 2 → CO +110 kJ / mol of the formula (3) and the formula (4) (3)
CO + (1/2) O 2 → CO 2 +282 kJ / mol (4)
Any one of [1] to [6], wherein a calorific value Q (kJ / s) per unit time is obtained from a thermochemical reaction per 1 mol equivalent of carbon represented by the following formula (5): 2. The method for evaluating a solid fuel according to item 1.
Q (kJ / s) = r × ηCO × 282 (kJ / mol) + r × (1−ηCO) × 110 (kJ / mol) (5)

〔8〕固体燃料の燃焼を模擬した燃焼実験を行う装置が、外気と燃焼雰囲気を分割するための石英管と、ランプ加熱装置を用いて構成されていることを特徴とする〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 [8] A device for performing a combustion experiment simulating the combustion of solid fuel is composed of a quartz tube for dividing the outside air and the combustion atmosphere, and a lamp heating device. 7] The solid fuel evaluation method according to any one of [7].

〔9〕前記石英管は、両端部が密閉され、かつ雰囲気ガスの流通が可能な構成であることを特徴とする〔8〕に記載の固体燃料の評価方法。 [9] The method for evaluating a solid fuel according to [8], wherein the quartz tube has a structure in which both end portions are sealed and an atmosphere gas can be circulated.

〔10〕固体燃料に熱電対を埋設して固体燃料の温度を測定し、固体燃料の熱電対埋設位置の温度と表面の温度の差を補正して、固体燃料の燃焼温度を測定することを特徴とする〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 [10] The temperature of the solid fuel is measured by embedding a thermocouple in the solid fuel, and the difference between the temperature of the thermocouple embedding position of the solid fuel and the surface temperature is corrected, and the combustion temperature of the solid fuel is measured. The method for evaluating a solid fuel according to any one of [1] to [9], which is characterized in that it is characterized.

〔11〕固体燃料を前記石英管内の支持台上に載せて、固体燃料の上面が横向きにした反応管の中心に位置するようにすることを特徴とする〔8〕〜〔10〕のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 [11] Any one of [8] to [10], wherein the solid fuel is placed on a support base in the quartz tube so that the upper surface of the solid fuel is positioned on the central axis of the reaction tube that is turned sideways. The solid fuel evaluation method according to claim 1.

〔12〕石英管内の雰囲気ガスの酸素分圧を一旦ゼロにした後に、加熱装置によって固体燃料を所定の温度まで加熱してから、石英管内に所定の酸素分圧を有する雰囲気ガスを流通させて、燃焼を開始させ、燃焼実験を行うことを特徴とする〔7〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 [12] After the oxygen partial pressure of the atmospheric gas in the quartz tube is once reduced to zero, the solid fuel is heated to a predetermined temperature by a heating device, and then an atmospheric gas having a predetermined oxygen partial pressure is circulated in the quartz tube. The method for evaluating a solid fuel according to any one of [7] to [11], wherein combustion is started and a combustion experiment is performed.

〔13〕固体燃料の燃焼温度、流通ガスの酸素分圧及び単位時間当たりの送風量を制御し、これらを可変変数として、燃焼実験を行い、燃焼温度と、燃焼によって発生するCO,COの濃度(分率)及び酸素分圧の変化を測定し、燃焼効率ηCOと燃焼速度r(単位時間当たりのCO+CO発生のC当量)及び発熱量を求めて、固体燃料の評価を行うことを特徴とする〔12〕に記載の固体燃料の評価方法。 [13] Control the combustion temperature of the solid fuel, the oxygen partial pressure of the circulating gas, and the blast volume per unit time, and use these as variable variables to conduct a combustion experiment, and determine the combustion temperature and the CO and CO 2 generated by the combustion. Measures changes in concentration (fraction) and oxygen partial pressure, and determines solid fuel by calculating combustion efficiency ηCO, combustion speed r (CO equivalent of CO + CO 2 generation per unit time) and calorific value The method for evaluating a solid fuel according to [12].

〔14〕実際の燃焼実験により損耗した固体燃料の形状と、数値流体力学の手法によって推定される固体試料の損耗状態及びその形状を比較することを特徴とする〔2〕に記載の固体燃料の評価方法。 [14] Compare the shape of the solid fuel worn by the actual combustion experiment with the wear state and shape of the solid sample estimated by the computational fluid dynamics method. Evaluation method.

本発明は、固体燃料の評価を、実際の利用を想定した不完全燃焼まで含めた、燃焼条件下で行うことにより、より有効な燃焼速度、燃焼効率、及び発熱量を測定可能な方法を提供することが可能となり、石炭やその乾留物等を用いる発電や工業プロセスにおける固体燃料の有効活用が期待される。   The present invention provides a method capable of measuring a more effective combustion rate, combustion efficiency, and calorific value by performing evaluation of solid fuel under combustion conditions including incomplete combustion assuming actual use. Therefore, it is expected that solid fuel will be used effectively in power generation and industrial processes using coal and its dry distillation products.

本発明で用いる実験装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the experimental apparatus used by this invention. 燃焼実験にて得られる測定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement result obtained in a combustion experiment. 燃焼実験を行った実施例1の結果であり、それぞれ、(a)予熱温度800℃、(b)予熱温度1200℃、(C)予熱温度1400℃の場合を示す図である。It is a result of Example 1 which conducted the combustion experiment, and is a figure which shows the case of (a) preheating temperature 800 ° C, (b) preheating temperature 1200 ° C, and (C) preheating temperature 1400 ° C, respectively. 燃焼実験を行った実施例2における燃焼速度を示す図である。It is a figure which shows the combustion speed in Example 2 which performed the combustion experiment. 燃焼実験を行った実施例2におけるηCOを示す図である。It is a figure which shows (eta) CO in Example 2 which performed the combustion experiment. 燃焼実験を行った実施例2における発熱量を示す図である。It is a figure which shows the emitted-heat amount in Example 2 which conducted the combustion experiment. 無次元化した燃焼速度から活性化エネルギーを求めるための図である。It is a figure for calculating | requiring activation energy from the non-dimensional combustion speed. CFD燃焼モデルによる燃焼速度の予測を示す図である。It is a figure which shows the prediction of the combustion rate by a CFD combustion model. 燃焼実験によって確認された炭材の損耗を示す図である。It is a figure which shows wear and tear of the carbonaceous material confirmed by the combustion experiment.

本発明で用いる実験装置の構成を図1に示す。実験装置は、燃焼反応部1と燃焼によって発生したガスを測定するためのガス測定部2からなる。   The configuration of the experimental apparatus used in the present invention is shown in FIG. The experimental apparatus includes a combustion reaction unit 1 and a gas measurement unit 2 for measuring gas generated by combustion.

本発明で評価する固体燃料とは、炭素を主体とする物質で、燃焼によって熱エネルギーを提供する物のことであり、たとえば、石炭やバイオマス及びそれらの乾留物であるチャーやコークスなどをいう。   The solid fuel evaluated in the present invention is a substance mainly composed of carbon, which provides thermal energy by combustion, for example, coal, biomass, and char or coke, which are dry distillation products thereof.

固体燃料を評価する目的で、燃焼バーナーを用いて燃焼するとき、または焼結機内の熱源として燃焼するときの固体燃料の燃焼を模擬した燃焼実験を行うためには、燃焼条件のうち、固体燃料の燃焼温度と、酸素分圧及び、固体燃料表面に送り込まれる燃焼に必要な雰囲気ガスの単位時間あたりの送風量を制御する必要がある。したがって、本発明にて用いる実験装置の燃焼反応部は、燃焼条件としての燃焼温度T(K)と酸素分圧PO2(kPa)と燃焼に必要な気流の送風量V(m3/s)を制御できる構成となっている。 For the purpose of evaluating solid fuel, in order to conduct a combustion experiment that simulates combustion of solid fuel when burning using a combustion burner or as a heat source in a sintering machine, the solid fuel is one of the combustion conditions. It is necessary to control the combustion temperature, the oxygen partial pressure, and the blast volume per unit time of the atmospheric gas necessary for the combustion sent to the surface of the solid fuel. Therefore, the combustion reaction part of the experimental apparatus used in the present invention includes the combustion temperature T (K) as the combustion condition, the oxygen partial pressure P O2 (kPa), and the air flow rate V (m 3 / s) necessary for combustion. Can be controlled.

燃焼反応部1は、燃焼温度制御のための加熱装置3と、外気と燃焼雰囲気を分割するための反応管4が必要である。加熱装置による燃焼雰囲気の加熱の手法は限定されるものではないが、発明者らは、ランプ加熱装置と燃焼雰囲気を閉じ込める石英管とを用いて構成した。   The combustion reaction section 1 requires a heating device 3 for controlling the combustion temperature and a reaction tube 4 for dividing the outside air and the combustion atmosphere. Although the method of heating the combustion atmosphere by the heating device is not limited, the inventors configured the lamp heating device and a quartz tube that confines the combustion atmosphere.

加熱装置3として、ランプ加熱装置に限らず小型電気炉を用いることも可能であるが、ランプ加熱装置の方が定点に集光して固体燃料のみを加熱できることから、また急速加熱もできることから、燃焼効率の測定の精度を向上する上で望ましい。後述する実験手順に記している通り、燃焼温度を制御するために固体燃料を予熱する。一般的な小型電気炉を用いた場合には、1000℃まで予熱するために10〜20分程度必要であるが、ランプ加熱によれば高々1分程度で予熱が可能である。予熱中の雰囲気の変動等によって固体燃料の損耗が起きることは固体燃料の燃焼評価において望ましくないので、より短時間で予熱が可能であるランプ加熱装置の使用が有効である。   As the heating device 3, it is possible to use not only a lamp heating device but also a small electric furnace, but since the lamp heating device can focus only on a solid fuel by condensing at a fixed point, it can also be rapidly heated. It is desirable to improve the accuracy of measurement of combustion efficiency. As described in the experimental procedure described later, the solid fuel is preheated to control the combustion temperature. In the case of using a general small electric furnace, it takes about 10 to 20 minutes to preheat to 1000 ° C., but lamp heating can preheat in about 1 minute at most. Since it is not desirable in the combustion evaluation of solid fuel that the wear of the solid fuel occurs due to a change in atmosphere during preheating, it is effective to use a lamp heating device that can preheat in a shorter time.

固体燃料の燃焼効率は、燃焼によって発生したCOガスの二次燃焼(CO+(1/2)O2→CO2)と密接に関係する。小型電気炉を用いた場合には、電気炉が炉壁および炉壁を通じて雰囲気を加熱するため、炉壁や雰囲気温度が炭材の発熱量とは無関係に一定の温度となる。その結果、固体燃料の燃焼によって発生したCOガスの二次燃焼は、固体燃料自身の発熱以外の、炉壁や雰囲気温度による二次燃焼の効果が大きくなり、結果的に固体燃料の燃焼場における二次燃焼と電気炉の加熱による二次燃焼を分けて評価することが困難となる。 The combustion efficiency of solid fuel is closely related to the secondary combustion of CO gas generated by combustion (CO + (1/2) O 2 → CO 2 ). When a small electric furnace is used, the electric furnace heats the atmosphere through the furnace wall and the furnace wall, so that the furnace wall and the atmosphere temperature are constant regardless of the calorific value of the carbonaceous material. As a result, the secondary combustion of the CO gas generated by the combustion of the solid fuel has a larger effect of the secondary combustion due to the furnace wall and the atmospheric temperature other than the heat generation of the solid fuel itself. As a result, in the solid fuel combustion field It becomes difficult to separately evaluate the secondary combustion and the secondary combustion due to heating of the electric furnace.

ランプ加熱は、固体燃料をピンポイントで加熱可能である。ランプ加熱は、物質固有の光吸収率に従い、加熱対象の物質の種類により加熱の効率が異なる。極めて光吸収率の低い気体、雰囲気ガスは加熱されず、温度上昇は無視できる程度となる。また、燃焼雰囲気を分割するための反応管として、吸収率の低い石英管を用いることで、高温に加熱された固体燃料に対し、反応管を低温に保つことができる。用いる固体燃料と、構成する石英管と、導入される雰囲気ガス種とにより結果は異なることが考えられるが、発明者らは、一般的な出力2000W程度のランプ加熱装置を用い、グラファイトを固体燃料として、1400℃程度まで加熱できる強度で光を照射した場合でも、ランプ直下の石英管が200℃以下で、雰囲気ガスは100℃以下に保たれていることを確認した。このように、ランプ加熱により、燃焼実験により発生するガスが、固体燃料から発生する熱による反応以外の外部加熱炉の炉壁温度の影響を受けない状態で、燃焼実験が可能となる。   Lamp heating can heat solid fuel in a pinpoint manner. In lamp heating, the efficiency of heating varies depending on the type of substance to be heated, according to the light absorption rate specific to the substance. Gases with very low light absorption and atmospheric gases are not heated, and the temperature rise is negligible. Further, by using a quartz tube having a low absorption rate as a reaction tube for dividing the combustion atmosphere, the reaction tube can be kept at a low temperature with respect to the solid fuel heated to a high temperature. Although the results may differ depending on the solid fuel to be used, the quartz tube to be formed, and the atmospheric gas species to be introduced, the inventors used a general lamp heating device with an output of about 2000 W, and used graphite as the solid fuel. As a result, it was confirmed that the quartz tube directly under the lamp was kept at 200 ° C. or lower and the atmospheric gas was kept at 100 ° C. or lower even when irradiated with light at an intensity capable of heating to about 1400 ° C. As described above, by the lamp heating, the combustion experiment can be performed in a state where the gas generated by the combustion experiment is not affected by the furnace wall temperature of the external heating furnace other than the reaction caused by the heat generated from the solid fuel.

なお、固体燃料をピンポイントに加熱する目的では、ランプ加熱装置には、照射した光を反射集光するための水冷ミラーを設置することが望ましい。水冷ミラーを調整して反応管の中心位置に集光できるように、集光点の高さ、位置を調節することが有効である。また、いずれの加熱装置であっても温度制御のために出力をコントロール可能な制御器5を接続する。   For the purpose of heating the solid fuel pinpoint, it is desirable to install a water-cooled mirror in the lamp heating device for reflecting and condensing the irradiated light. It is effective to adjust the height and position of the condensing point so that the water-cooled mirror can be adjusted to collect light at the center position of the reaction tube. Moreover, the controller 5 which can control an output is connected for temperature control in any heating device.

加熱装置の種類により、反応管4の中でも燃焼雰囲気を制御できる部分と反応管の材質は変わってくる。加熱装置としてランプ加熱を用いる場合は、燃焼雰囲気の制御を妨げない石英管が有効である。加熱装置として電熱装置を用いた場合には、耐熱性の高い石英管やムライト管が有効である。さらに図1に示すような反応管4の両端については、雰囲気制御のための密閉保持と加熱による損傷防止のための対策を行うことが望ましい。発明者らは反応管の両端にステンレス製支持体を用い、水冷で冷却しつつO−リングで密閉保持した石英管によって反応管を構成した。なお、石英管で構成する部分のサイズは、規定されるものではないが、気流の制御の目的からは、内径100mm以下、長さ1000mm以下であることが有効で、より望ましくは内径40mm以下、長さ500mm以下であることが望ましい。一方、最小サイズとしては固体燃料の出し入れと局所の加熱が可能なサイズ以上である必要があり、内径1mm以上、長さ10mm以上である必要がある。   Depending on the type of the heating device, the portion of the reaction tube 4 where the combustion atmosphere can be controlled and the material of the reaction tube vary. When lamp heating is used as the heating device, a quartz tube that does not hinder the control of the combustion atmosphere is effective. When an electric heating device is used as the heating device, a quartz tube or a mullite tube having high heat resistance is effective. Further, at both ends of the reaction tube 4 as shown in FIG. 1, it is desirable to take measures for hermetically maintaining for atmospheric control and preventing damage due to heating. The inventors used a stainless steel support at both ends of the reaction tube, and constituted the reaction tube by a quartz tube that was cooled with water and hermetically held with an O-ring. The size of the part constituted by the quartz tube is not specified, but for the purpose of airflow control, it is effective that the inner diameter is 100 mm or less and the length is 1000 mm or less, and more desirably, the inner diameter is 40 mm or less. The length is desirably 500 mm or less. On the other hand, the minimum size needs to be larger than the size that allows solid fuel to be taken in and out and locally heated, and needs to have an inner diameter of 1 mm or more and a length of 10 mm or more.

燃焼反応が起こる反応管4内には、酸素分圧を制御した雰囲気ガス7を送風する。発明者らは、大気もしくは混合気もしくは窒素ガスを複数マスフローコントローラーで制御し送風することで、反応管4内の酸素分圧の制御が可能であることを確認している。なお、反応管4の雰囲気ガス7の流入部に整流を目的としたハニカムを配置することも、固体燃料8の燃焼を行う気流を制御する目的では有効である。   An atmosphere gas 7 with a controlled oxygen partial pressure is blown into the reaction tube 4 where the combustion reaction takes place. The inventors have confirmed that the oxygen partial pressure in the reaction tube 4 can be controlled by controlling the air, air-fuel mixture, or nitrogen gas with a plurality of mass flow controllers and blowing air. It is also effective to arrange a honeycomb for the purpose of rectification at the inflow portion of the atmospheric gas 7 in the reaction tube 4 for the purpose of controlling the air flow for burning the solid fuel 8.

実際の燃焼実験は、上記の例で構成された反応管4内に配置された固体燃料8を加熱装置3にて加熱して行う。評価する固体燃料8の使用量は反応管内に収まる量であれば規定されるものではないが、反応管内に送風される雰囲気ガスの流れを阻害しない程度であることが望ましい。また、加熱装置の加熱可能な範囲内に収まる程度のサイズであることが、燃焼温度を制御する目的では望ましい。発明者らは内径40mm、長さ500mmの反応管を用い、ランプ加熱装置にて加熱を行った際に、厚さ5mm、直径10mm、重量1g程度の固体燃料を用いることで、雰囲気ガスの流れを阻害せず、燃焼温度の制御が容易であることを確認した。1mg〜1kgの範囲内であれば問題ない。一方、固体燃料の量が1mg未満である場合には、現在の技術では測温、燃焼時の発生ガスの検出に問題があり、本発明法による評価には不適である。この時の燃焼温度の測定・制御のための温度測定は、熱電対による直接測温のほか、放射熱測定や二色温度計による測定、サーモグラフィーによる測定が有効である。発明者らは熱電対による直接測定を行い、固体燃料8の中央に埋設したR熱電対9に接続した温度測定器10によって、燃焼温度の測定が可能であることを確認した。さらに固体燃料8への挿入位置から燃焼時の燃焼温度の測定を行うことも可能である。なお、固体燃料の熱伝導度が高いものであれば、埋設位置で測定された温度を表面燃焼温度として用いることも可能であるが、より正確に測定するためには、予め固体燃料の表面に熱電対を貼りつけた場合と埋設位置での温度差を測定しておき、埋設位置の温度を補正することも有効である。発明者らは厚さ5mm、直径10mmの円盤型のグラファイト材質の固体燃料を用いて行った実験の検討により、表面に貼り付けた熱電対の温度と円盤中央部、深さ2.5mmの位置の中心位置に埋設した場合で温度差が約50℃あることを確認し、補正を行い固体燃料の評価に用いた。また、燃焼時の温度により石英管(反応管4)を損傷しないよう、図1に示されるように台形支持台11の上に載せることも有効である。発明者らは上面の幅10mm、長さ30mm、下面の幅15mm、長さ40mm、高さ10mm程度のアルミナ製の台形支持台を作製し、その上面にのせて高さを調整し、ペレット上面が反応管のほぼ中心に位置するように設置した。 An actual combustion experiment is performed by heating the solid fuel 8 arranged in the reaction tube 4 configured in the above example with the heating device 3. The amount of the solid fuel 8 to be evaluated is not specified as long as it is an amount that can be accommodated in the reaction tube, but it is desirable that the amount of the solid gas 8 blown into the reaction tube is not hindered. Moreover, it is desirable for the purpose of controlling the combustion temperature that the size is within a range that can be heated by the heating device. The inventors used a reaction tube having an inner diameter of 40 mm and a length of 500 mm, and when heated by a lamp heating apparatus, using a solid fuel having a thickness of 5 mm, a diameter of 10 mm, and a weight of about 1 g, It was confirmed that the combustion temperature was easily controlled without inhibiting the above. If it is within the range of 1 mg to 1 kg, there is no problem. On the other hand, if the amount of solid fuel is less than 1 mg, the current technology has problems in temperature measurement and detection of gas generated during combustion, and is not suitable for evaluation by the method of the present invention. In addition to direct temperature measurement with a thermocouple, radiant heat measurement, two-color thermometer measurement, and thermography measurement are effective for measuring the temperature of combustion at this time. The inventors performed direct measurement using a thermocouple, and confirmed that the combustion temperature could be measured by the temperature measuring device 10 connected to the R thermocouple 9 embedded in the center of the solid fuel 8. It is also possible to measure the combustion temperature at the time of combustion from the insertion position into the solid fuel 8. If the solid fuel has a high thermal conductivity, the temperature measured at the buried position can be used as the surface combustion temperature. It is also effective to correct the temperature at the buried position by measuring the temperature difference between the case where the thermocouple is attached and the buried position. The inventors of the present invention have examined the temperature of the thermocouple affixed to the surface, the center of the disk, and the position of the depth of 2.5 mm by examining the experiment conducted using a solid fuel of a disk-type graphite material having a thickness of 5 mm and a diameter of 10 mm. It was confirmed that the temperature difference was about 50 ° C. when it was buried at the center position of, and was corrected and used for evaluation of solid fuel. It is also effective to place the quartz tube (reaction tube 4) on the trapezoidal support base 11 as shown in FIG. 1 so as not to damage the quartz tube (reaction tube 4) due to the temperature during combustion. The inventors prepared an alumina trapezoidal support with a width of 10 mm on the upper surface, a length of 30 mm, a width of 15 mm on the lower surface, a length of 40 mm, and a height of about 10 mm. Was placed so as to be approximately in the center of the reaction tube.

図1の反応管4内を流通した雰囲気ガス8は燃焼によって発生したガスを搬送し、後段のガス測定部2を通じた後、排気される。   The atmospheric gas 8 flowing through the reaction tube 4 in FIG. 1 conveys the gas generated by the combustion, passes through the gas measuring unit 2 at the subsequent stage, and is exhausted.

ここで、ガス測定手法は特に規定されないが、目的の測定値を得るために、ガス送風量計12とCO/CO2の分別測定ができるガス分析器13は必須である。特にガス分析器13については、高速の繰り返し測定が可能で、時間分解測定ができる赤外分光装置や質量分析装置、酸素センサーを用いることが有効である。さらにガス測定の精度のためには気圧計14を接続することが望ましい。なお、各測定装置の接続の順序は問わない。 Here, the gas measurement method is not particularly defined, but in order to obtain a target measurement value, the gas flow meter 12 and the gas analyzer 13 capable of separately measuring CO / CO 2 are essential. In particular, for the gas analyzer 13, it is effective to use an infrared spectroscopic device, a mass spectrometer, and an oxygen sensor capable of high-speed repeated measurement and capable of time-resolved measurement. Furthermore, it is desirable to connect a barometer 14 for the accuracy of gas measurement. In addition, the order of connection of each measuring apparatus is not ask | required.

上記例にて構成された装置を用いた第一の実験手順について以下に示す。
固体燃料8にR熱電対9を埋設し、反応管4の中央に配置後、反応管4の前後を配管継手およびクイックカップリング等で接続し密閉する。任意の酸素分圧の雰囲気ガスを流通してガス漏れが無いことを確認してから、各測定装置の測定を開始する。続いて任意の出力によるランプ加熱を行い、固体燃料8の燃焼を開始する。燃焼開始後、任意の時間が経過した後に加熱装置3の加熱ランプを消灯し、燃焼した固体燃料8を自然冷却し、ガス分析器13による計測値を確認しながら燃焼ガスの発生が終息するのを待つ。
A first experimental procedure using the apparatus configured in the above example will be described below.
After embedding the R thermocouple 9 in the solid fuel 8 and placing it in the center of the reaction tube 4, the front and back of the reaction tube 4 are connected by a pipe joint and a quick coupling or the like and sealed. After confirming that there is no gas leakage by circulating an atmospheric gas having an arbitrary oxygen partial pressure, measurement of each measuring device is started. Subsequently, lamp heating is performed with an arbitrary output, and combustion of the solid fuel 8 is started. After an arbitrary period of time has elapsed after the start of combustion, the heating lamp of the heating device 3 is turned off, the burned solid fuel 8 is naturally cooled, and the generation of combustion gas ends while checking the measured value by the gas analyzer 13. Wait for.

次に、温度制御を容易にするため、第一の実験手順とは異なる第二の実験手順について示す。固体燃料8にR熱電対9を埋設し、反応管4の中央に配置後、反応管4の前後を配管継手およびクイックカップリング等で接続し密閉する。窒素ガスなどの不活性ガスを反応管4内に流通してガス漏れがないことを確認してから、反応管内4をパージし酸素分圧をガス分析器13で検知されない程度まで低下させる。その後、加熱装置3によって固体燃料8を任意の温度まで加熱したのちに、任意の酸素分圧の雰囲気ガスを流通させて、燃焼を開始する。燃焼開始後、任意の時間が経過した後に加熱装置3の加熱ランプを消灯し、燃焼した固体燃料8を自然冷却しガス分析器13による計測値を確認しながら燃焼ガスが終息するのを待つ。   Next, in order to facilitate temperature control, a second experimental procedure different from the first experimental procedure will be described. After embedding the R thermocouple 9 in the solid fuel 8 and placing it in the center of the reaction tube 4, the front and back of the reaction tube 4 are connected by a pipe joint and a quick coupling or the like and sealed. An inert gas such as nitrogen gas is circulated through the reaction tube 4 to confirm that there is no gas leakage, and then the reaction tube 4 is purged to reduce the oxygen partial pressure to a level that is not detected by the gas analyzer 13. Thereafter, the solid fuel 8 is heated to an arbitrary temperature by the heating device 3, and then an atmospheric gas having an arbitrary oxygen partial pressure is circulated to start combustion. After an arbitrary period of time has elapsed after the start of combustion, the heating lamp of the heating device 3 is turned off, the burned solid fuel 8 is naturally cooled, and the measured value by the gas analyzer 13 is confirmed while waiting for the combustion gas to end.

上記、第一、第二のいずれの実験手順においても所定のガス分析が可能であるが、発明者らは、第二の実験手順の方がより、燃焼温度、酸素分圧の制御が容易であることを確認した。上記第二の実験手順にて得られるガス分析結果の例を図2に示す。上段図が、酸素分圧の推移である。実験開始後、窒素ガスによるパージにより酸素分圧は一旦低下する。ガス分析器の読取からは、図2の上段図の酸素分圧の変化を示す実線のうち、21に示すポイントから酸素分圧が低下する。ガス分析器13の読み取りで酸素が検出されなくなったところで、加熱装置3によって固体燃料8を加熱する。この際、図2の下段図の細い実線で示される燃焼温度の変化を示す温度読み取り値について、22に示すポイントで所定の温度になる様に、加熱装置3の出力制御を行う。続いて、図2の上段図に示したように、任意の酸素分圧の雰囲気ガスを流通させることで、固体燃料8の燃焼が開始され、図2の下段図の灰色太線、黒色太線で示されるようにCO、CO2の発生がガス分析器13によって検出される。同時に、固体燃料8内の温度測定値が図2の下段図の細い実線で示されるように読み取られ、各燃焼温度ごとの燃焼時発生ガス濃度(分率)が検出可能となる。 Although the predetermined gas analysis is possible in both the first and second experimental procedures, the inventors can control the combustion temperature and oxygen partial pressure more easily than in the second experimental procedure. I confirmed that there was. An example of the gas analysis result obtained by the second experimental procedure is shown in FIG. The upper chart shows the transition of oxygen partial pressure. After the start of the experiment, the oxygen partial pressure is temporarily reduced by purging with nitrogen gas. From the reading of the gas analyzer, the oxygen partial pressure decreases from the point indicated by 21 in the solid line indicating the change in oxygen partial pressure in the upper diagram of FIG. When oxygen is no longer detected by the reading of the gas analyzer 13, the solid fuel 8 is heated by the heating device 3. At this time, the output of the heating device 3 is controlled so that the temperature reading indicated by the thin solid line in the lower diagram of FIG. Subsequently, as shown in the upper diagram of FIG. 2, the combustion of the solid fuel 8 is started by circulating an atmospheric gas having an arbitrary oxygen partial pressure, which is indicated by the gray and black thick lines in the lower diagram of FIG. 2. Thus, the generation of CO and CO 2 is detected by the gas analyzer 13. At the same time, the temperature measurement value in the solid fuel 8 is read as indicated by the thin solid line in the lower diagram of FIG. 2, and the gas concentration (fraction) generated during combustion at each combustion temperature can be detected.

次に、実験結果から固体燃料の燃焼効率と燃焼速度と発熱量を求める手順を示す。
第一に、燃焼効率ηCOは、発生したCOとCO2の比率から求める。簡易的には、ガス分析値の出力値の比率を直接確認することも可能であるが、より正確には、発生濃度(分率)を定量して用いる。発明者らは濃度(分率)既知のCO、CO2ガスによって予め検量線を作成し、発生ガスの濃度(分率)を見積もった。発生COの分率を[CO]、CO2の分率を[CO2]とすると、ηCOは式(1)
ηCO=[CO2]/([CO]+[CO2]) (1)
から求める。ηCOは、[CO]が0のときに1となり、完全燃焼であることを示す。ηCOが1未満は、不完全燃焼を起こしていることを示し、ηCOが0に近づくにつれて不完全燃焼の度合いが増し、発熱量が低下することを示す。
Next, a procedure for obtaining the combustion efficiency, combustion speed and calorific value of the solid fuel from the experimental results will be shown.
First, the combustion efficiency ηCO is obtained from the ratio of generated CO and CO 2 . For simplicity, it is possible to directly check the ratio of the output value of the gas analysis value, but more precisely, the generated concentration (fraction) is quantified and used. The inventors made a calibration curve in advance using CO and CO 2 gas having known concentrations (fractions), and estimated the concentration (fraction) of the generated gas. The fraction of generated CO [CO], when the fraction of CO 2 and [CO 2], ηCO formula (1)
ηCO = [CO 2 ] / ([CO] + [CO 2 ]) (1)
Ask from. ηCO is 1 when [CO] is 0, indicating complete combustion. When ηCO is less than 1, it indicates that incomplete combustion occurs, and as ηCO approaches 0, the degree of incomplete combustion increases and the amount of heat generation decreases.

第二に、燃焼速度r(mol/s)は、単位時間あたりのCOとCO2の合計発生量を([CO]+[CO2])×V(m3/s)として、気体定数R(Pa m3-1mol-1)と、燃焼温度T(K)と、燃焼ガス圧力P(Pa)とを用いて、式(2)、
r=([CO]+[CO2])×V×P/RT (2)
から求める。なお、燃焼前後で固体燃料の実際の質量を測定し、ガス分析による燃焼速度から求まる質量減少量と比較することも有効である。
Secondly, the combustion rate r (mol / s) is determined by assuming that the total generation amount of CO and CO 2 per unit time is ([CO] + [CO 2 ]) × V (m 3 / s). (Pa m 3 K −1 mol −1 ), combustion temperature T (K), and combustion gas pressure P (Pa), the equation (2),
r = ([CO] + [CO 2 ]) × V × P / RT (2)
Ask from. It is also effective to measure the actual mass of the solid fuel before and after combustion and compare it with the mass loss determined from the combustion rate by gas analysis.

第三に、発熱量を求める。上記の燃焼効率ηCOと燃焼速度rを組み合わせて求める。このとき、燃焼に伴う発熱量は式(3)、式(4)
C+(1/2)O2→CO +110kJ/mol (3)
CO+(1/2)O2→CO2+282kJ/mol (4)
で示される炭素1mol当量あたりの熱化学反応によって明らかであることから、単位時あたりの発熱量Q(kJ/s)は、以下の式(5)
Q(kJ/s)=r×ηCO×282(kJ/mol)+r×(1−ηCO)×110(kJ/mol)(5)
により求められる。
Third, the calorific value is obtained. The above-mentioned combustion efficiency ηCO and the combustion speed r are determined in combination. At this time, the calorific value associated with combustion is expressed by Equations (3) and (4).
C + (1/2) O 2 → CO +110 kJ / mol (3)
CO + (1/2) O 2 → CO 2 +282 kJ / mol (4)
The calorific value Q (kJ / s) per unit time is apparent from the thermochemical reaction per 1 mol equivalent of carbon represented by the following formula (5)
Q (kJ / s) = r × ηCO × 282 (kJ / mol) + r × (1−ηCO) × 110 (kJ / mol) (5)
Is required.

燃焼効率ηCOが1に近ければ近いほど、完全燃焼して固体燃料の燃焼性はよいと評価できる。また、燃焼速度rは速いほど固体燃料の燃焼性はよいと評価できる。燃焼効率ηCOが高く、また燃焼速度rが速いほど、燃焼の結果得られる発熱量は大きくなる。   It can be evaluated that the closer the combustion efficiency ηCO is to 1, the better the complete combustion and the better the combustibility of the solid fuel. Moreover, it can be evaluated that the higher the combustion speed r, the better the combustibility of the solid fuel. The higher the combustion efficiency ηCO and the faster the combustion speed r, the greater the amount of heat generated as a result of combustion.

最後に、実験的に求めた燃焼速度rから、固体燃料固有の燃焼における化学反応の活性化エネルギーEaと頻度因子Aを求め、数値流体力学の手法を用いて精度向上する手順を示す。   Finally, an activation energy Ea and a frequency factor A of the chemical reaction in the combustion unique to the solid fuel are obtained from the experimentally obtained combustion speed r, and a procedure for improving accuracy using a numerical fluid dynamics technique is shown.

第一に、燃焼速度r(mol/s)を無次元化するため固体燃料の表面積S(m)によって除して、単位面積当たりの燃焼速度K(mol/m/s)を求める。ここで表面積Sは燃焼実験前後の表面積実測値の平均値を用いることが望ましい。 First, in order to make the combustion rate r (mol / s) dimensionless, the combustion rate K (mol / m 2 / s) per unit area is obtained by dividing by the surface area S (m 2 ) of the solid fuel. Here, as the surface area S, it is desirable to use an average value of surface area measured values before and after the combustion experiment.

第二に、燃焼速度Kを、活性化エネルギーEaと頻度因子Aを使ったアレニウス型
K=Aexp(−Ea/RT) (6)
の化学反応速度によって解析する。アレニウス型の化学反応解析手法は問わないが、発明者らは燃焼温度Tの逆数を横軸にとり、燃焼速度の対数を縦軸にとって、図7を作図し、各燃焼速度を直線で結べる領域で3分割することが有効であることを確認している。ここで3分割された領域のうち燃焼温度1000K以下の化学反応律速段階を対象として、固体燃料固有の活性化エネルギーEaと頻度因子Aを求める。なお、1000Kを超える領域は、通常、固体燃料周囲の酸素拡散律速による燃焼速度の遅れが起きていることを示しており、固体燃料以外の燃焼条件による影響が大きいため固体燃料の燃焼評価に用いない。
Secondly, the burning rate K is Arrhenius type using activation energy Ea and frequency factor A K = Aexp (−Ea / RT) (6)
Analysis by the chemical reaction rate. Although the Arrhenius type chemical reaction analysis method does not matter, the inventors plot the graph of FIG. 7 with the reciprocal of the combustion temperature T on the horizontal axis and the logarithm of the combustion speed on the vertical axis, and connect each combustion speed with a straight line. It has been confirmed that dividing into three is effective. Here, the activation energy Ea and the frequency factor A specific to the solid fuel are obtained for the chemical reaction rate-determining step having a combustion temperature of 1000 K or less in the three divided regions. Note that the region exceeding 1000K usually indicates that the combustion speed is delayed due to the oxygen diffusion rate control around the solid fuel, and is greatly affected by the combustion conditions other than the solid fuel. Not in.

第三に、求めた頻度因子Aと活性化エネルギーEaについて、数値流体力学の手法を用いて精度確認を行う。燃焼ガス反応解析によって求めた活性化エネルギーEaと頻度因子Aのうち、特に頻度因子Aについては複数の要因が影響することから、固体燃料の燃焼を、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics:CFD)の手法によってモデル化し、実験で求められる固体燃料固有の基礎的パラメータ(A,Ea)が、燃焼条件と独立して求められていることを確認する。   Third, the accuracy of the obtained frequency factor A and activation energy Ea is confirmed using a computational fluid dynamics technique. Among the activation energy Ea and the frequency factor A obtained by the combustion gas reaction analysis, a plurality of factors affect the frequency factor A in particular. Therefore, the combustion of solid fuel is expressed by Computational Fluid Dynamics (CFD). It is confirmed that the basic parameters (A, Ea) specific to the solid fuel, which are modeled by the method and obtained by experiments, are obtained independently of the combustion conditions.

CFDモデルにおいて用いる手法は限定されないが、汎用的なCFD計算と化学反応解析を取り扱うことができる米国Fluent Inc.社のFLUENTを用いることで、燃焼モデルを構築し、解析が可能であることを確認している。FLUENTをはじめとしたCFDモデラーは、有限体積法を応用し、計算対象となるモデルを、メッシュと呼ばれる基本構造と境界条件によって再現するため、開発装置の反応管全体を実サイズに基づき、メッシュによって再現し、ガスインプット、ガスアウトプット、ガス−グラファイト界面、ガス−アルミナベース界面、反応管外壁を境界条件として、燃焼実験に用いた初期値を入力する。   The method used in the CFD model is not limited, but can be used for general-purpose CFD calculation and chemical reaction analysis. By using FLUENT of the company, it is confirmed that a combustion model can be constructed and analyzed. CFD modelers such as FLUENT apply the finite volume method and reproduce the model to be calculated with the basic structure and boundary conditions called mesh. The initial values used in the combustion experiment are input with the gas input, gas output, gas-graphite interface, gas-alumina base interface, and reaction tube outer wall as boundary conditions.

本発明の実際の計算における初期値は、燃焼条件としてガスのインプットの送風量、PO2、PH2O、加熱装置のランプ強度による燃焼温度を入力する。さらに、固体燃料の情報としては、実験によって求めたA,Eaを入力した。なお、発生したCOガスの二次燃焼について、文献値に基づく反応速度定数を入力した。 The initial values in the actual calculation of the present invention are input as the combustion conditions the blowing amount of gas input, P O2 and P H2O , and the combustion temperature depending on the lamp intensity of the heating device. Further, as information on solid fuel, A and Ea obtained by experiments were input. In addition, the reaction rate constant based on the literature value was input about the secondary combustion of the generated CO gas.

FLUENTを用いることで、これら上記燃焼条件と固体燃料の初期値に基づき、伝熱と流体力学及び、化学反応速度論の基礎的な物理式を各メッシュごとに計算し、メッシュによって離散化された各セル内の情報を計算し足し合わせることで、モデル全体の数値解が得られる。このような計算を繰り返すことにより、モデル全体の数値と境界条件の差分が最も小さくなる収束解によって、計算結果が示される。   Using FLUENT, based on these combustion conditions and the initial values of solid fuel, the basic physical formulas of heat transfer, hydrodynamics, and chemical kinetics were calculated for each mesh and discretized by the mesh. By calculating and adding the information in each cell, a numerical solution of the entire model can be obtained. By repeating such calculation, the calculation result is shown by a convergent solution that minimizes the difference between the numerical value of the entire model and the boundary condition.

FLUENTを用いた燃焼ガス反応解析のモデルについて、インプットすべき初期値に対する、計算結果の妥当性について検討を行った。標準的なモデルとしてCFD計算モデルにはグラファイトのEaとA及び、燃焼ガス反応解析実験の燃焼条件をインプットして得られた燃焼発生ガス中のCO、CO2の発生量および比率について、グラファイトペレットの燃焼ガス反応解析実験結果と比較することで、解析し、CFDモデルに入力されたEaとAの精度確認を行う。 For the combustion gas reaction analysis model using FLUENT, we examined the validity of the calculation results against the initial values to be input. As a standard model, the CFD calculation model includes graphite pellets for the generation amount and ratio of CO and CO 2 in the combustion gas obtained by inputting Ea and A of graphite and the combustion conditions of the combustion gas reaction analysis experiment. By comparing with the results of the combustion gas reaction analysis experiment, the accuracy of Ea and A input to the CFD model is analyzed.

比較結果は実験、モデル計算とも精度よく行うことで5%以内になることを確認している。より望ましくは1%以内であるが、そのためには、前段の工程における、燃焼実験の回数を増やすこと、モデル計算の精度向上のためメッシュ数を増加させることなどが有効である。   It has been confirmed that the comparison results are within 5% when both experiments and model calculations are performed accurately. More preferably, it is within 1%, but in order to do so, it is effective to increase the number of combustion experiments in the previous step, and to increase the number of meshes in order to improve the accuracy of model calculation.

(実施例1)
本発明で用いる実験装置によって、固体燃料としてグラファイトペレット(高純度化学研究所社製:C>99.99%、φ10mm、厚さ5mm)を用いて、焼結機内の熱源として燃焼する際の燃料としての評価をする目的で燃焼実験を行った。焼結機内の燃焼条件について、グラファイトペレットの燃焼温度と、酸素分圧及び、固体燃料表面に送り込まれる燃焼に必要な雰囲気ガスの単位時間あたりの送風量を制御し、以下の手順で燃焼実験を行った。
Example 1
Fuel used for combustion as a heat source in a sintering machine using graphite pellets (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd .: C> 99.99%, φ10 mm, thickness 5 mm) as a solid fuel by the experimental apparatus used in the present invention. A combustion experiment was conducted for the purpose of evaluation. Regarding the combustion conditions in the sintering machine, the combustion temperature of the graphite pellets, the oxygen partial pressure, and the air flow per unit time of the atmosphere gas required for combustion sent to the surface of the solid fuel are controlled. went.

焼結機内の燃焼温度の違いを考慮し、予熱温度が(a)800℃、(b)1200℃、(c)1400℃における燃焼実験中のペレット温度の変化を調べた。他の燃焼条件は、焼結機内を模擬する目的で、送風量を10−2/min、燃焼時切り替えガスは大気(酸素分圧=21kPa)とした。ガス分析は、燃焼によって発生するCO、CO2と、酸素分圧の変化について測定を行った。 Considering the difference in the combustion temperature in the sintering machine, the change in the pellet temperature during the combustion experiment at preheating temperatures of (a) 800 ° C., (b) 1200 ° C., and (c) 1400 ° C. was examined. For the other combustion conditions, for the purpose of simulating the inside of the sintering machine, the blowing amount was 10 −2 m 3 / min, and the combustion switching gas was the atmosphere (oxygen partial pressure = 21 kPa). In the gas analysis, CO, CO 2 generated by combustion, and changes in oxygen partial pressure were measured.

結果を各予熱温度のごとに、図3(a)予熱800℃、図3(b)予熱1200℃、図3(c)予熱1400℃として示す。図3(a)〜(c)の各図は、下段図に、燃焼実験の進行に伴う、燃焼温度およびガス分析したガスの濃度(分率)の実測値の時間変化を示す。いずれの実験においても、グラファイトペレットの燃焼に伴うCOとCO2の発生が確認された。図3(a)〜(b)各図の上段図に、実測値から求めたηCOと燃焼速度のC当量CRと酸素分圧PO2の時間変化を示す。ηCOとCRは各々、CO、CO2の測定結果から求めた。ηCOは、発生ガスの各タイミングの濃度(分率)比率(ηCO=[CO2]/([CO]+[CO2])として算出した。燃焼速度のC当量CRは、単位時間あたりの発生CO+CO2のC当量をr=([CO]+[CO2])×V×P/RTから算出しCR(mg/s)とした。 The results are shown as FIG. 3 (a) preheating 800 ° C., FIG. 3 (b) preheating 1200 ° C., and FIG. 3 (c) preheating 1400 ° C. for each preheating temperature. Each of FIGS. 3A to 3C shows the time variation of the measured values of the combustion temperature and the concentration (fraction) of the gas analyzed as the combustion experiment progresses. In both experiments, generation of CO and CO 2 accompanying combustion of graphite pellets was confirmed. Figure 3 (a) ~ (b) the upper view of each figure, shows the time variation of the ηCO determined from the measured values and the C equivalents CR burn rate of oxygen partial pressure P O2. ηCO and CR were obtained from the measurement results of CO and CO 2 , respectively. ηCO was calculated as a concentration (fraction) ratio (ηCO = [CO 2 ] / ([CO] + [CO 2 ])) at each timing of the generated gas, and C equivalent CR of the combustion rate was generated per unit time. The C equivalent of CO + CO 2 was calculated from r = ([CO] + [CO 2 ]) × V × P / RT and defined as CR (mg / s).

図3に示す各燃焼実験結果から、グラファイトペレットの燃焼を評価する目的で、ペレット温度、ηCO、CRのガス切り替え後30〜90sの間の平均値を求めた。ガス切り替え後30〜90sにおけるペレット温度は、燃焼温度を意味する。各平均値を、燃焼前の予熱温度ごとに表1に示すとともに、図3(a)〜(c)の各図に数値を表記する。予熱温度が高くなるに連れ、燃焼温度が高くなった。また、ηCO、CR共に燃焼温度の上昇に伴い増加することが分かった。   From the results of each combustion experiment shown in FIG. 3, for the purpose of evaluating the combustion of graphite pellets, average values were obtained for 30 to 90 s after gas switching of pellet temperature, ηCO, and CR. The pellet temperature in 30 to 90 s after gas switching means the combustion temperature. Each average value is shown in Table 1 for each preheating temperature before combustion, and numerical values are shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c). As the preheating temperature increased, the combustion temperature increased. It was also found that both ηCO and CR increased as the combustion temperature increased.

以上から、グラファイトペレットの燃焼においては、より高温で燃焼させた場合に、表1のCR値に示されるように燃焼速度が増加する。また、表1のηCOに示されるように燃焼効率も増大することが分かった。したがって、グラファイトペレットを燃料として用いる場合には、より高温で用いることが、燃焼速度と燃焼効率の両面で有効であることがわかった。   From the above, in the combustion of graphite pellets, when burned at a higher temperature, the burning rate increases as shown by the CR value in Table 1. It was also found that the combustion efficiency increased as indicated by ηCO in Table 1. Therefore, it has been found that when graphite pellets are used as fuel, use at higher temperatures is effective in terms of both combustion speed and combustion efficiency.

(実施例2)
固体燃料として、炭素含有量がほぼ同一で、完全燃焼した際の発熱量が約8000kJ/molと見積もられる、炭材A、Bについて、焼結機内の熱源として燃焼する際の燃料としての評価をする目的で燃焼実験を行った。焼結機内の燃焼条件について、燃焼温度は焼結機内の温度バラツキを想定して800〜1800Kとし、固体燃料表面に送り込まれる燃焼に必要な雰囲気ガスの単位時間あたりの送風量を、10−2/min、燃焼時切り替えガスを大気(酸素分圧=21kPa)とした。燃焼によって発生するCO、CO2のガス分析と、酸素分圧の変化について測定を行い、各燃焼温度における炭材A及びBの燃焼速度r、ηCO、発熱量を求めた。得られた燃焼速度r、燃焼効率ηCO、発熱量を、それぞれ、図4、図5、図6に示す。
(Example 2)
As a solid fuel, the carbon content is almost the same, and the calorific value at the time of complete combustion is estimated to be about 8000 kJ / mol. Carbonaceous materials A and B are evaluated as fuel when burning as a heat source in the sintering machine. A combustion experiment was conducted for the purpose. As for the combustion conditions in the sintering machine, the combustion temperature is assumed to be 800 to 1800 K assuming the temperature variation in the sintering machine, and the blast volume per unit time of the atmospheric gas necessary for the combustion sent to the solid fuel surface is 10 −2. m 3 / min, the combustion switching gas was the atmosphere (oxygen partial pressure = 21 kPa). The gas analysis of CO and CO 2 generated by combustion and the change in oxygen partial pressure were measured, and the combustion rates r, ηCO, and calorific value of the carbonaceous materials A and B at each combustion temperature were obtained. The obtained combustion rate r, combustion efficiency ηCO, and calorific value are shown in FIGS. 4, 5, and 6, respectively.

図4に示すように、燃焼速度rの比較においては、炭材Bが、全温度域において若干上回った。燃焼温度1300 K以上での差異は小さかった。   As shown in FIG. 4, in the comparison of the combustion speed r, the carbonaceous material B slightly exceeded in the whole temperature range. The difference at a combustion temperature of 1300 K or higher was small.

一方、図5に示す燃焼効率ηCOは炭材A、Bでの差異は大きく、特に1300Kを超える領域においては、炭材Bは不完全燃焼を起こしやすいことが判った。   On the other hand, the combustion efficiency ηCO shown in FIG. 5 has a large difference between the carbonaceous materials A and B, and it was found that the carbonaceous material B tends to cause incomplete combustion particularly in a region exceeding 1300K.

さらに図6に示す発熱量については、1200K程度までは炭材Bの発熱量が大きいが、1300Kを超えた所で、炭材Aの発熱量が増大することが判った。   Further, with respect to the calorific value shown in FIG. 6, it was found that the calorific value of the carbonaceous material B was large up to about 1200K, but the calorific value of the carbonaceous material A increased at a point exceeding 1300K.

以上の結果から、完全燃焼を前提とした比較では不明であった、炭材A、Bの差異について、比較的低温の燃焼炉で用いる場合には炭材Bがより燃焼速度が速く、かつ、発熱量が多い、一方、高温の燃焼炉で用いる場合は炭材Aが発熱量の点で有利であるという評価が定量的に可能となった。   From the above results, regarding the difference between the carbonaceous materials A and B, which was unknown in the comparison based on the assumption of complete combustion, when used in a relatively low-temperature combustion furnace, the carbonaceous material B has a higher combustion rate, and On the other hand, when it is used in a high-temperature combustion furnace, it has become possible to quantitatively evaluate that the carbon material A is advantageous in terms of the calorific value.

(実施例3)
本発明で用いる実験装置によって、固体燃料としてグラファイトペレット(高純度化学研究所社製:C>99.99%、φ10mm、厚さ5mm)の燃焼速度の評価を実施した。
(Example 3)
With the experimental apparatus used in the present invention, the burning rate of graphite pellets (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd .: C> 99.99%, φ10 mm, thickness 5 mm) was evaluated as a solid fuel.

燃焼条件を、燃焼温度:800〜1800 K、PO:21 kPa、HO:1 パーセント、送風量:10−2m3/minとして、各燃焼温度の燃焼速度r(mol/s)を求めた。 Assuming combustion conditions as combustion temperature: 800 to 1800 K, PO 2 : 21 kPa, H 2 O: 1 percent, blast volume: 10 −2 m 3 / min, the combustion speed r (mol / s) at each combustion temperature is obtained. It was.

続いて、燃焼速度を無次元化するため固体燃料の表面積(m)によって除して、各燃焼速度における単位面積当たりの燃焼速度K(mol/m/s)を求めた。 Subsequently, in order to make the combustion rate dimensionless, it was divided by the surface area (m 2 ) of the solid fuel to obtain the combustion rate K (mol / m 2 / s) per unit area at each combustion rate.

続いて、単位面積あたりの燃焼速度Kをアレニウス型
K=Aexp(−Ea/RT) (6)
の化学反応速度について、燃焼温度1000K以下の領域を対象に解析を行った。その結果、活性化エネルギーEaは178kJ/mol、頻度因子Aは4.4×10−4となった。
Subsequently, the burning rate K per unit area is set to Arrhenius type K = Aexp (−Ea / RT) (6)
The chemical reaction rate was analyzed in the region where the combustion temperature was 1000K or less. As a result, the activation energy Ea was 178 kJ / mol, and the frequency factor A was 4.4 × 10 −4 .

燃焼ガス反応解析実験の結果と、FLUENTを用いて構築したCFDモデルに燃焼条件として燃焼温度:1500 K、PO:21 kPa、HO:1 パーセント、送風量:10−2/minを、インプットし、固体燃料の活性化エネルギーEa,頻度因子Aをそれぞれ上記の178kJ/mol,4.4×10−4として入力して得られた、CFD計算の結果を表2に示す。
Combustion temperature: 1500 K, PO 2 : 21 kPa, H 2 O: 1 percent, air flow: 10 −2 m 3 / min as combustion conditions in the results of the combustion gas reaction analysis experiment and CFD model constructed using FLUENT Table 2 shows the CFD calculation results obtained by inputting the activation energy Ea and the frequency factor A of the solid fuel as 178 kJ / mol and 4.4 × 10 −4 , respectively.

比較結果から、実験値と計算値の差異は5%以内となっており、モデルにインプットされたEaとAがほぼ正しかったことがわかった。   From the comparison results, it was found that the difference between the experimental value and the calculated value was within 5%, and Ea and A input to the model were almost correct.

(実施例4)
CFDモデルによって得られた炭材表面の微視的な燃焼速度の計算結果について図8に示す。なお図8は右側から左側にガス流れがある状態で計算した結果について、燃焼速度が速いところから黒から白のコントラストによって表記した。
Example 4
FIG. 8 shows the calculation result of the microscopic burning rate on the carbonaceous material surface obtained by the CFD model. In FIG. 8, the calculation result with the gas flow from the right side to the left side is expressed by the contrast from black to white because the combustion speed is high.

CFD計算の解析結果によれば、ガス流れによって炭材表面の燃焼速度には異方性があり、ガス流れと干渉する程度の炭材のサイズであれば、炭材の部位による燃焼速度の違いがあることを示している。より具体的には、ガス流れの前面部、特に右上と右下は4×10−4mol/m/s以上で他の領域より燃焼が速く、後方は2×10−4mol/m/s以下の領域がほとんどで燃焼速度が遅いという結果であった。 According to the analysis results of the CFD calculation, the burning speed of the carbonaceous material surface is anisotropic depending on the gas flow. It shows that there is. More specifically, the front part of the gas flow, particularly the upper right and lower right, is 4 × 10 −4 mol / m 2 / s or more and combustion is faster than other regions, and the rear is 2 × 10 −4 mol / m 2. The result was that the burning speed was slow in most of the region below / s.

一方で、燃焼時間2分ごとの6段階(1)〜(6)とした実験の各段階における炭材の様子を捉えた写真を図9に示す。図9の黒色部分は燃焼ガス反応解析に用いた炭材であり、右から左への一方向のガス流れ下で燃焼を実施している。この一方向のガス流れの影響により、固体燃料の前方特に、右上と右下が、燃焼の進行により、優先的に損耗していた。この結果は燃焼に異方性があることを示しており、かつ、計算結果と同様の結果であった。これら結果から、燃焼実験とCFDモデルの双方の精度が確認できた。   On the other hand, the photograph which caught the mode of the carbonaceous material in each step of the experiment made into 6 steps (1)-(6) every 2 minutes of combustion time is shown in FIG. The black portion in FIG. 9 is the carbon material used for the combustion gas reaction analysis, and combustion is performed under a gas flow in one direction from right to left. Due to the influence of the gas flow in one direction, the front, in particular, the upper right and the lower right of the solid fuel was preferentially worn due to the progress of combustion. This result shows that there is anisotropy in combustion, and was the same result as the calculation result. From these results, the accuracy of both the combustion experiment and the CFD model could be confirmed.

1 燃焼反応部
2 ガス測定部
3 加熱装置
4 反応管(石英管)
5 制御部
6 密閉冷却部
7 雰囲気ガス
8 固体燃料
9 R熱電対
10 温度測定器
11 台形支持台
12 ガス送風量計
13 ガス分析器
14 気圧計
21 予熱前酸素分圧低下点
22 燃焼前予熱温度制御点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion reaction part 2 Gas measurement part 3 Heating device 4 Reaction tube (quartz tube)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Control part 6 Sealing cooling part 7 Atmospheric gas 8 Solid fuel 9 R thermocouple 10 Temperature measuring device 11 Trapezoidal support stand 12 Gas flow meter 13 Gas analyzer 14 Barometer 21 Oxygen partial pressure reduction point before preheating 22 Preheating temperature before combustion Control point

Claims (15)

製鉄プロセスに用いる炭素を主体とする固体燃料の評価方法であって、
前記固体燃料を、焼結機内の熱源として燃焼するときの燃焼条件のうち、固体燃料の燃焼温度をT(K)、酸素分圧をPO2(kPa)、固体燃料表面に送り込まれる燃焼に必要な雰囲気ガスの単位時間あたりの送風量をV(m3/s)として、燃焼温度T、酸素分圧PO2、送風量Vの少なくともいずれかを可変変数として、固体燃料の燃焼を模擬した燃焼実験を行う工程と、
前記固体燃料の燃焼実験によって発生し雰囲気ガス中に混合したガスの分率を測定する工程と、
前記固体燃料の燃焼実験により発生し雰囲気ガス中に混合したガスのうち、
CO2の分率を[CO2]、COの分率を[CO]として、式(1)で定義される該固体燃料の燃焼の燃焼効率ηCOと、
ηCO=[CO2]/([CO]+[CO2]) (1)
単位時間あたりのCOとCO2の合計発生量([CO]+[CO2])×V(m3/s)とから、気体定数R(Pa m3-1mol-1)と、燃焼温度T(K)と、燃焼ガス圧力P(Pa)とを用いて、式(2)から求められる燃焼速度r(mol/s)と、
r=([CO]+[CO2])×V×P/RT (2)
を同時に求める工程と、
前記燃焼効率ηCOと前記燃焼速度rから前記固体燃料の燃焼性を評価する工程と、
からなることを特徴とする固体燃料の評価方法。
A method for evaluating carbon-based solid fuels used in steelmaking processes,
The solid fuel, of the combustion conditions for the combustion as a sintering machine of the heat source, the combustion temperature of the solid fuel T (K), P O2 ( kPa) oxygen partial pressure, required for combustion to be fed into the solid fuel surface Combustion that simulates the combustion of solid fuel using V (m 3 / s) as the blast volume per unit time of a simple atmospheric gas, and at least one of the combustion temperature T, oxygen partial pressure P O2 , and blast volume V as a variable variable Conducting the experiment,
Measuring the fraction of the gas generated by the solid fuel combustion experiment and mixed in the atmospheric gas;
Among the gases generated by the solid fuel combustion experiment and mixed in the atmospheric gas,
The fraction of CO 2 [CO 2], the fraction of CO as [CO], and combustion efficiency ηCO combustion of the solid fuel as defined in formula (1),
ηCO = [CO 2 ] / ([CO] + [CO 2 ]) (1)
From the total amount of CO and CO 2 generated per unit time ([CO] + [CO 2 ]) × V (m 3 / s), the gas constant R (Pam 3 K −1 mol −1 ) and combustion Using the temperature T (K) and the combustion gas pressure P (Pa), the combustion rate r (mol / s) obtained from the equation (2),
r = ([CO] + [CO 2 ]) × V × P / RT (2)
The process of simultaneously seeking
Evaluating the combustibility of the solid fuel from the combustion efficiency ηCO and the combustion speed r;
A method for evaluating solid fuel, comprising:
製鉄プロセスに用いる炭素を主体とする固体燃料の評価方法であって、
前記固体燃料を、焼結機内の熱源として燃焼するときの燃焼条件のうち、固体燃料の燃焼温度をT(K)、酸素分圧をPO2(kPa)、固体燃料表面に送り込まれる燃焼に必要な雰囲気ガスの単位時間あたりの送風量をV(m3/s)として、燃焼温度T、酸素分圧PO2、送風量Vの少なくともいずれかを可変変数として、固体燃料の燃焼を模擬した燃焼実験を行う工程と、
前記固体燃料の燃焼実験によって発生し雰囲気ガス中に混合したガスの分率を測定する工程と、
前記固体燃料の燃焼実験により発生し雰囲気ガス中に混合したガスのうち、COの分率を[CO]、COの分率を[CO]として、
式(1)で定義される該固体燃料の燃焼の燃焼効率ηCOと、
ηCO=[CO]/([CO]+[CO]) (1)
単位時間あたりのCOとCOの合計発生量([CO]+[CO])×V(m/s)、気体定数R(Pa m−1mol−1)、燃焼温度T(K)、燃焼ガス圧力P(Pa)を用いて、式(2)から求められる燃焼速度r(mol/s)と、
r=([CO]+[CO])×V×P/RT (2)
を同時に求める工程と、
前記燃焼速度rを前記固体燃料の表面積Sで除して単位面積当たりの燃焼速度K(mol/m/s)を求める工程と、
前記固体燃料の頻度因子A(mol/m/s)と活性化エネルギーEa(kJ/mol)を、単位面積当たりの燃焼速度K(mol/m/s)を燃焼温度T(K)の関数として定義した式(6)により、求める工程と、
K=Aexp(Ea/RT) (6)
前記求めた頻度因子Aと活性化エネルギーEaを用いて、前記燃焼実験の燃焼温度T、酸素分圧PO2水分圧P H2O 送風量V(m/s)を初期値として、数値流体力学の計算を行いCO、COの発生ガス量をそれぞれ[CO]Calと[COCalとして算出する工程と、
式(7)で定義される該固体燃料の燃焼の燃焼効率ηCOCalと、
ηCOCal=[COCal/([CO]Cal+[COCal) (7)
式(2)から求められる燃焼速度rCal(mol/s)と、
Cal=([CO]Cal+[COCal)×V×P/RT (8)
を同時に算出する工程と、
前記燃焼速度rCalを前記固体燃料の表面積Sで除して数値流体力学の計算により算出されたガスにより推定される単位面積当たりの燃焼速度KCal(mol/m/s)を算出する工程と、
燃焼実験で発生したCO、COガスの定量値[CO]、[CO]及び個体燃料の燃焼効率ηCO及び単位面積当たりの燃焼速度Kについて、数値流体力学の計算によって算出された[CO]Cal、[COCal、ηCOCal、及び Cal と、各々、比較する工程と、
からなることを特徴とする固体燃料の評価方法。
A method for evaluating carbon-based solid fuels used in steelmaking processes,
The solid fuel, of the combustion conditions for the combustion as a sintering machine of the heat source, the combustion temperature of the solid fuel T (K), P O2 ( kPa) oxygen partial pressure, required for combustion to be fed into the solid fuel surface Combustion that simulates the combustion of solid fuel using V (m 3 / s) as the blast volume per unit time of a simple atmospheric gas and at least one of the combustion temperature T, oxygen partial pressure P O2 , and blast volume V as a variable variable Conducting the experiment,
Measuring the fraction of the gas generated by the solid fuel combustion experiment and mixed in the atmospheric gas;
Of the gas generated by the solid fuel combustion experiment and mixed in the atmospheric gas, the CO 2 fraction is [CO 2 ] and the CO fraction is [CO].
Combustion efficiency ηCO of combustion of the solid fuel defined by the formula (1),
ηCO = [CO 2 ] / ([CO] + [CO 2 ]) (1)
Total amount of CO and CO 2 generated per unit time ([CO] + [CO 2 ]) × V (m 3 / s), gas constant R (Pam 3 K −1 mol −1 ), combustion temperature T ( K), using the combustion gas pressure P (Pa), the combustion rate r (mol / s) obtained from the equation (2),
r = ([CO] + [CO 2 ]) × V × P / RT (2)
The process of simultaneously seeking
Dividing the combustion rate r by the surface area S of the solid fuel to obtain a combustion rate K (mol / m 2 / s) per unit area;
The solid fuel frequency factor A (mol / m 2 / s) and the activation energy Ea (kJ / mol), the combustion rate K (mol / m 2 / s) per unit area of the combustion temperature T (K) By the equation (6) defined as a function,
K = Aexp (Ea / RT) (6)
Using the obtained frequency factor A and the activation energy Ea, the numerical value fluid with the combustion temperature T, the oxygen partial pressure P O2 , the water pressure P H2O , and the air flow rate V (m 3 / s) of the combustion experiment as initial values Calculating the dynamics of CO and CO 2 as gas amounts [CO] Cal and [CO 2 ] Cal , respectively,
Combustion efficiency ηCO Cal of combustion of the solid fuel defined by equation (7),
ηCO Cal = [CO 2 ] Cal / ([CO] Cal + [CO 2 ] Cal ) (7)
Combustion rate r Cal (mol / s) obtained from equation (2),
r Cal = ([CO] Cal + [CO 2 ] Cal ) × V × P / RT (8)
Simultaneously calculating
Dividing the combustion rate r Cal by the surface area S of the solid fuel to calculate a combustion rate K Cal (mol / m 2 / s) per unit area estimated by a gas calculated by computational fluid dynamics calculation When,
[CO] calculated by the calculation of numerical fluid dynamics about the quantitative values [CO] and [CO 2 ] of the CO and CO 2 gas generated in the combustion experiment, the combustion efficiency ηCO of the individual fuel, and the combustion speed K per unit area Comparing each of Cal , [CO 2 ] Cal , ηCO Cal , and K Cal ;
A method for evaluating solid fuel, comprising:
前記燃焼温度T(K)と、前記燃焼ガス圧力P(Pa)が、燃焼に必要な雰囲気ガスを前記固体燃料表面に送り込んだ後30〜90sの間の平均値である請求項1又は2に記載の固体燃料の評価方法。3. The combustion temperature T (K) and the combustion gas pressure P (Pa) are average values for 30 to 90 seconds after the atmospheric gas necessary for combustion is sent to the surface of the solid fuel. The evaluation method of the solid fuel of description. 前記比較した定量値と算出値の差が5%以内の場合、頻度因子A(mol/m/s)と活性化エネルギーEa(kJ/mol)の測定精度が十分であると判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の固体燃料の評価方法。 If the difference between the quantitative value and the calculated value the comparison is within 5%, the measurement accuracy of the frequency factor A (mol / m 2 / s ) and the activation energy Ea (kJ / mol) is determined to be sufficient 4. The method for evaluating a solid fuel according to claim 2, wherein the solid fuel is evaluated. 前記比較した定量値と算出値の差が1%以内の場合、頻度因子A(mol/m/s)と活性化エネルギーEa(kJ/mol)の測定精度が十分であるとすることを特徴とする請求項2又は3に記載の固体燃料の評価方法。 The measurement accuracy of the frequency factor A (mol / m 2 / s) and the activation energy Ea (kJ / mol) is sufficient when the difference between the compared quantitative value and the calculated value is within 1%. The method for evaluating a solid fuel according to claim 2 or 3 . 前記固体燃料は炭材であり、前記燃焼実験により発生するガスは、該炭材から発生する熱による反応以外の外部加熱炉の炉壁温度の影響を受けないことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 The solid fuel is a carbon material, and the gas generated by the combustion experiment is not affected by the furnace wall temperature of the external heating furnace other than the reaction caused by the heat generated from the carbon material. 6. The method for evaluating a solid fuel according to any one of 5 above. 前記燃焼は、不完全燃焼であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 The combustion method for evaluating solid fuel according to any one of claims 1-6, characterized in that the incomplete combustion. 前記燃焼効率ηCOと燃焼速度rを用いて、燃焼による発熱量を式(3)および式(4)の熱化学反応式
C+(1/2)O2→CO +110kJ/mol (3)
CO+(1/2)O2→CO2+282kJ/mol (4)
で示される炭素1mol当量あたりの熱化学反応から、単位時間あたりの発熱量Q(kJ/s)を式(5)によりを求めることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。
Q(kJ/s)=r×ηCO×282(kJ/mol)+r×(1−ηCO)×110(kJ/mol) (5)
Using the combustion efficiency ηCO and the combustion speed r, the calorific value of combustion is expressed by the thermochemical reaction formula C + (1/2) O 2 → CO +110 kJ / mol (3) in the formulas (3) and (4).
CO + (1/2) O 2 → CO 2 +282 kJ / mol (4)
The calorific value Q (kJ / s) per unit time is obtained from the thermochemical reaction per 1 mol equivalent of carbon represented by the formula (5), according to any one of claims 1 to 7. Evaluation method for solid fuel.
Q (kJ / s) = r × ηCO × 282 (kJ / mol) + r × (1−ηCO) × 110 (kJ / mol) (5)
固体燃料の燃焼を模擬した燃焼実験を行う装置が、外気と燃焼雰囲気を分割するための石英管と、ランプ加熱装置を用いて構成されていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 Apparatus for performing combustion experiments simulating the combustion of solid fuel, claim 1-8 for the quartz tube for dividing the outside air and the combustion atmosphere, and characterized by being constituted by using a lamp heating device 2. The method for evaluating a solid fuel according to item 1. 前記石英管は、両端部が密閉され、かつ雰囲気ガスの流通が可能な構成であることを特徴とする請求項に記載の固体燃料の評価方法。 10. The method for evaluating a solid fuel according to claim 9 , wherein the quartz tube has a structure in which both ends are sealed and an atmosphere gas can be circulated. 固体燃料に熱電対を埋設して固体燃料の温度を測定し、固体燃料の熱電対埋設位置の温度と表面の温度の差を補正して、固体燃料の燃焼温度を測定することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 The solid fuel is embedded thermocouples to measure the temperature of the solid fuel, by correcting the difference between the temperature of the surface of the thermocouple embedded position of the solid fuel, and measuring the combustion temperature of the solid fuel evaluation method of a solid fuel according to any one of claims 1-10. 固体燃料を前記石英管内の支持台上に載せて、固体燃料の上面が横向きにした反応管の中心に位置するようにすることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 The solid fuel placed on the support base of the quartz tube, according to any one of claims 9 to 11 the upper surface of the solid fuel, characterized in that to be located at the center axis of the reaction tube was sideways Evaluation method for solid fuel. 石英管内の雰囲気ガスの酸素分圧を一旦ゼロにした後に、加熱装置によって固体燃料を所定の温度まで加熱してから、石英管内に所定の酸素分圧を有する雰囲気ガスを流通させて、燃焼を開始させ、燃焼実験を行うことを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の固体燃料の評価方法。 After the oxygen partial pressure of the atmospheric gas in the quartz tube is once reduced to zero, the solid fuel is heated to a predetermined temperature by a heating device, and then an atmospheric gas having a predetermined oxygen partial pressure is circulated in the quartz tube to perform combustion. The solid fuel evaluation method according to any one of claims 8 to 12 , wherein a combustion experiment is started. 固体燃料の燃焼温度、流通ガスの酸素分圧及び単位時間当たりの送風量を制御し、これらを可変変数として、燃焼実験を行い、燃焼温度と、燃焼によって発生するCO,COの濃度(分率)及び酸素分圧の変化を測定し、燃焼効率ηCOと燃焼速度r(単位時間当たりのCO+CO発生のC当量)及び発熱量を求めて、固体燃料の評価を行うことを特徴とする請求項13に記載の固体燃料の評価方法。 The combustion temperature of the solid fuel, the oxygen partial pressure of the circulating gas, and the air flow per unit time are controlled, and these are used as variable variables to conduct a combustion experiment. The combustion temperature and the concentrations of CO and CO 2 generated by combustion (min Rate) and oxygen partial pressure are measured, and combustion efficiency ηCO, combustion rate r (C equivalent of CO + CO 2 generation per unit time) and calorific value are obtained, and solid fuel is evaluated. Item 14. The method for evaluating a solid fuel according to Item 13 . 実際の燃焼実験により損耗した固体燃料の形状と、前記数値流体力学の手法によって推定される固体試料の損耗状態及びその形状を比較することを特徴とする請求項2又は3に記載の固体燃料の評価方法。 The shape of the solid fuel that has worn the actual combustion experiments, the solid fuel according to claim 2 or 3, characterized in that to compare the wear state and the shape of the solid sample is estimated by a method of the computational fluid dynamics Evaluation method.
JP2013092817A 2012-05-29 2013-04-25 Evaluation method of solid fuel Expired - Fee Related JP6107382B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013092817A JP6107382B2 (en) 2012-05-29 2013-04-25 Evaluation method of solid fuel

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012122065 2012-05-29
JP2012122065 2012-05-29
JP2013092817A JP6107382B2 (en) 2012-05-29 2013-04-25 Evaluation method of solid fuel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014005535A JP2014005535A (en) 2014-01-16
JP6107382B2 true JP6107382B2 (en) 2017-04-05

Family

ID=50103517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013092817A Expired - Fee Related JP6107382B2 (en) 2012-05-29 2013-04-25 Evaluation method of solid fuel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6107382B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6372264B2 (en) * 2014-09-08 2018-08-15 新日鐵住金株式会社 Evaluation method of sinter production process
CN106970110B (en) * 2017-03-13 2023-04-25 中国矿业大学(北京) Improved coal mine underground combustible combustion characteristic curve determination method
CN109135861A (en) * 2018-10-08 2019-01-04 宁波大学 A kind of iron ore sintering coats the preparation method of fuel with biomass carbon
CN109696516A (en) * 2019-02-04 2019-04-30 中南大学 Horizontal dual chamber coke activation energy analyzer
CN109696515A (en) * 2019-02-04 2019-04-30 中南大学 Vertical double-chamber coke activation energy analyzer
CN112083036B (en) * 2020-07-28 2024-04-09 中国航天空气动力技术研究院 Method for evaluating heat-resistant performance of material through dimensionless ablation based on standard reference
CN112683719B (en) * 2020-11-25 2023-07-25 中国辐射防护研究院 Nuclear material ignition accident condition release source item measuring device and evaluation method
KR102555802B1 (en) * 2021-02-10 2023-07-14 강원대학교산학협력단 Method for predicting heating value of torrefaction biomass

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60131851U (en) * 1984-02-13 1985-09-03 三菱重工業株式会社 Combustion test equipment
JP2927154B2 (en) * 1993-09-21 1999-07-28 株式会社日立製作所 Apparatus and method for evaluating ignition and combustion characteristics of solid fuel and method for combustion of solid fuel
JPH10142220A (en) * 1996-11-13 1998-05-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device for estimating combustibility of coal
JP3472955B2 (en) * 1998-06-26 2003-12-02 バブコック日立株式会社 Solid fuel ignition condition prediction method and solid fuel combustion state prediction method
JP4932668B2 (en) * 2007-10-17 2012-05-16 電源開発株式会社 Parameter calculation apparatus, parameter calculation method, and parameter calculation program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014005535A (en) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6107382B2 (en) Evaluation method of solid fuel
KR101149142B1 (en) Apparatus and method for removing carbon
Bibrzycki et al. A char combustion sub-model for CFD-predictions of fluidized bed combustion-experiments and mathematical modeling
CN103512820B (en) The assay method of high temperature properties of coke
Zhu et al. Ignition of single coal particle in a hot furnace under normal-and micro-gravity condition
Landfahrer et al. Numerical and experimental investigation of scale formation on steel tubes in a real-size reheating furnace
Amez et al. Experimental study of flame zones variations of biogas enriched with hydrogen
CN104807817B (en) The apparatus and method for detecting coal Coking Process characteristic in coke oven
Bourgonje et al. The new method to characterize the gas emissions during torrefaction real-time
JP5644645B2 (en) Heating furnace air-fuel ratio control method, heating furnace air-fuel ratio control apparatus, and program
JP2017090324A (en) Gas sampling device, gas analysis device, gas sampling method, and gas analysis method
Xu et al. Experimental study of the effect of a radiant tube on the temperature distribution in a horizontal heating furnace
JP5742495B2 (en) Sintering experiment equipment
CN114217007B (en) Outer flame ignition platform based on cone calorimeter
Kijo-Kleczkowska Analysis of cyclic combustion of the coal-water suspension
CN202993885U (en) Temperature measuring device of silicon carbide pressureless sintering kiln
Haloua et al. New French reference calorimeter for gas calorific value measurements
Medina et al. Transport phenomena in a biomass plancha-type cookstove: Experimental performance and numerical simulations
JP5849615B2 (en) Radiant tube furnace control method and control apparatus
CN104457997B (en) A kind of boiler of organic heat carrier overheats the online method of inspection
Zellagui et al. Fast pyrolysis of coals under N 2 and CO 2 atmospheres: Experiments and modeling
RU2395798C1 (en) Method for determining slagging characteristics of ash for power station coals at flame combustion
CN111595901A (en) Device and method for measuring heat conductivity coefficient of refractory material
Mandal et al. A Study of Scrap Heating By Burners. Part I: Experiments
CN204111814U (en) Open type radiation pipe burner tip experimental installation

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151203

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161122

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170119

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170220

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6107382

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees