固体燃料を用いる発電プラントに限らず、様々な燃焼プラントは今後ますます環境負荷の低減と高効率でのエネルギー回収が求められていくことでしょう。燃焼ガスとともに排出される灰粒子の高温付着トラブルは現在世界中の燃焼プラントで大きな課題となっているものの、試行錯誤を伴う対策が取られていることがほとんどです。粉体層の引張強度およびせん断強度の測定によって高温場における灰粒子の付着・堆積機構が解き明かされ、燃焼プラントの安定的かつ長期的な稼働に貢献することが期待されます。
Not only power plants that use solid fuels, but also various combustion plants will be required to reduce the environmental burden and recover energy at high efficiency in the future. The problem of high temperature adhesion of ash particles discharged with flue gas is currently a major issue in combustion plants around the world, but in most cases, countermeasures involving trial and error are still being taken. Measurement of the tensile and shear strength of powder layers is expected to reveal the adhesion and deposition mechanisms of ash particles at high temperatures and contribute to the stable and long-term operation of combustion plants.
本研究は、東京農工大学の青木七海（（住友重機械工業株式会社・大学院生物システム応用科学府博士後期課程）、岡田洋平（大学院工学研究院助教）、神谷秀博（大学院工学研究院教授）の研究チームで実施しました。
本研究ではこれを直接解析する手法として、新たに粉体層のせん断強度（面に対して平行方向に作用す
る力）が測定できる装置を開発しました。これは、大学の持つ事象を分解・整理・評価する力と、会社の持つ機種知識・装置製作の力の両方を用いることで初めて実現したものです。特に、空冷構造を作製し、実際のプラントにおける熱交換器の表面近傍の温度分布を再現していることに特徴があります。
本研究成果は、アメリカ化学会ACS Sustainable Chemistry & Engineering誌 (2020/12) に掲載されるとともに、同誌のSupplementary Coverで取り上げられました。http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.0c05280
This research was conducted by the research team of Nanami Aoki (Sumitomo Heavy Industries, Ltd., Doctoral student ), Yohei Okada, and Hidehiro Kamiya . They have developed a new device that can measure the shear strength of a powder layer (the force acting parallel to the surface) as a method to directly analyze this. This was first achieved by using both the university’s ability to decompose, organize, and evaluate phenomena and the company’s knowledge of models and equipment manufacturing. A particular feature of the device is that it reproduces the temperature distribution near the surface of a heat exchanger in an actual plant by fabricating an air-cooled structure. The results of this research have been published in the American Chemical Society’s ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2020/12) and featured in the Supplemental Cover of the same journal. http://pubs.acs.org/doi/10. 1021/acssuschemeng.0c05280