(Theme session) Recent Trends in the Development and Utilization of Coal and Other Energy Sources

[3101-07-03] Development of a Hydrogen-Producing UCG Simulation Model for Underground Coal Gasification Systems

○Rika Iriguchi^{1[Student presentation: Doctoral course]}, Akihiro Hamanaka⁵, Ken-ichi Itakura², Jun-ichi Kodama³, Kazuhiro Takahashi², Takashi Sasaoka⁵, Hideki Shimada⁵, Gota Deguchi⁴ (1. Kyushu University , 2. Muroran Institute of Technology, 3. Hokkaido University, 4. Underground Resources Innovation Network, NPO, 5. Kyushu University)

司会：菅井裕一（九州大学）

Keywords:UCG, Hydrogen production, Gas chromatography, Heat loss

化石燃料は世界の主要なエネルギー資源であるが，その燃焼過程でCO₂を排出する。石炭地下ガス化（UCG）は，地下の石炭層を原位置で燃焼/ガス化することで水素（H₂）を含む可燃性ガスを回収できる技術であり，同時に発生したCO₂をガス化後の空洞等に貯留することで低環境負荷なCO₂フリー水素として有効活用することが可能である。今後の水素需要拡大を考慮すれば，UCGによるH₂増産技術の開発が必要であると考える。H₂増産の手法として，水蒸気注入に代わる水注入が検討されており，水の蒸発による潜熱損失や水蒸気ガス化反応やシフト反応等の促進効果を含めた熱・反応挙動の把握が重要となる。しかしながら，水注入がガス化反応領域の温度やガス組成，特にH₂生成に与える影響については十分に検討されていない。本研究では，COMSOL Multiphysicsを用いてUCGプロセスを数値的に再現し，水注入がH₂生成に与える影響を考察した。また，H₂生成を促進するためのガス化制御パラメータの設定指針についても検討した。その結果，本研究の解析条件では，H₂O/O₂モル比が2.0以下の条件で水注入によるH₂増産効果が確認された。一方で，H₂O/O₂モル比が2.5以上の過剰な水注入条件ではガス化温度を低下させ，主要なガス化反応の抑制および可燃性ガス成分の減少につながることが明らかとなった。