研究者詳細 - 成瀬　一郎

論文 - 成瀬　一郎

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成瀬一郎, 樋口篤志, 柳野秀朗

化学工学論文集 27 巻 ( 5 ) 頁： 604 - 609 2001年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：公益社団法人化学工学会

都市ごみのサーマルリサイクル技術の1つとして開発されたRDFの基礎的な脱塩特性に関する知見を得るために，実際の廃棄物から作られたRDFと塩素源とその含有率が可変できる模擬RDF単一ペレットを用いて塩素源（ポリ塩化ビニルおよび塩化ナトリウム）の差異による脱塩特性の違いを実験および化学平衡計算により明らかにした． 結果として，RDFの燃焼に伴う塩化水素ガスは，主に，揮発分放出段階で放出する．脱塩特性は，塩素源の差異に依存する．塩素源が有機系塩素の場合，脱塩率は温度に依存し最適脱塩温度が存在する．この理由は，低温域では脱塩速度が塩化水素ガス放出速度より遅くなること，逆に高温域ではチャー燃焼過程中に脱塩反応によって生成した塩化カルシウムが分解してしまうことに依る．一方，塩素源が無機系塩素であるNaClの場合，NaClの融点付近で融解し，ガス状のNaClまたはNa2Cl2として蒸発するので，塩化水素ガスの生成はほとんど無い．

DOI： 10.1252/kakoronbunshu.27.604

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地域における物質循環ネットワーク構築のための方法論

成瀬一郎, 後藤知行, 山内健二, 船津公人

環境科学会誌 14 巻 ( 2 ) 頁： 231 - 237 2001年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：社団法人環境科学会

現状の社会構造を持続発展可能なものへと転換させるためには,物質循環を機軸とする社会システムの構築が必要不可欠である。本研究ではその具現化方策の一つとして,各種産業から発生する廃棄物を未利用物質と位置付け,必要であれば最適な再資源化技術を適用することにより,それを他の産業における原料として利用するという異業種間ネットワークの構築によって,地域におけるゼロエミッション化を実現する方法論を提案する。具体的には,アンケート調査によって各事業所および廃棄物中間・最終処理業者における原料,製品,廃棄物の量と質に関するデータベース化や未利用物質を原料へ転換する再資源化技術に関するデータベース化を行い,これらを入力情報としてネットワークシミュレータにより解析を行う。本報では,豊橋市および東三河地域を対象地域として,農業・漁業・鉱業・建設業・製造業の各事業所1,139社,廃棄物中間・最終処理業者64社についてアンケート調査を行い,それぞれ236社(回収率:20.7%),32社(回収率:50%)の回答結果からデータベースを作成した。また,文献調査等により,総数383件の再資源化技術情報に関するデータベースも作成した。さらに一例として,作成したデータベースより廃ポリエチレンと燃え殻を入力情報としてネットワークシミュレータによる現状での地域内物質循環について解析を行った。次に得られた結果から,適当な再資源化技術をデータベースより抽出し,仮想的に組み入れた場合の物質循環についても検討した。結果として,各種データベース作成とそれを利用したネットワークシミュレー夕による解析は,最適な地域物質循環ネットワーク構築のための有効なツールになるものと考える。

DOI： 10.11353/sesj1988.14.231

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Reaction behavior of coke lump in raceway of blast furnace with pulverized coal injection Open Access

Naruse I., Nakayama K., Higuchi A., Khairil

ＩＳＩＪ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 40 巻 ( 8 ) 頁： 744 - 748 2000年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人日本鉄鋼協会

Reaction behaviors of a coke lump in raceway of blast furnaces which pulverized coal injection technology was adopted were studied by using a horizontal pulverized coal reactor. In the experiments two types of coke lump were used as samples. In the experiments, the reaction behaviors of coke lump were continuously observed by an 8 mm video camera system. Mass change of the coke lump was weighed at each exposure time, and surface temperature of the coke lump was also continuously measured by a two-color pyrometer. Additionally, both the reacting coal particles and gas were sampled and analyzed, and the deposition on the coke surface was also analyzed. In order to elucidate the effect of ash particles in coal on the coke reaction, LPG was also supplied as a fuel into the reactor instead of coal. As a result, mass loss of coke in the coal combustion is larger than that in the LPG combustion. When the coal particles collide with the coke at the surface, the ash particles easily stick there and spherical molten ash is formed on the surface. For the LPG combustion, only small spherical molten ash resulted from the coke is formed. Those results suggest that ash particles of the coal may enhance coke degradation due to chemical interactions between coal ash and coke.

DOI： 10.2355/isijinternational.40.744

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69.石炭ガス化における生成灰粒子の高温付着挙動(石炭利用における科学と工学の融合)

山下亨, 富永浩章, 成瀬一郎, 朝廣紀夫

石炭科学会議発表論文集 37 巻 ( 0 ) 頁： 281 - 284 2000年

7-4.都市ごみ固形燃料の基礎燃焼・脱塩挙動(Session 4.7.8 燃焼・環境対策技術・エネルギー評価/経済)

樋口篤志, 柳野秀郎, 成瀬一郎

日本エネルギー学会大会講演要旨集 9 巻 ( 0 ) 頁： 285 - 288 2000年

貝殻の脱硫特性に及ぼすアルカリ金属化合物の影響 Open Access

村上高広, 齋藤克宏, 成瀬一郎

日本エネルギー学会誌 79 巻 ( 11 ) 頁： 1070 - 1077 2000年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人日本エネルギー学会

Influence of alkali metal compounds on desulfurization characteristics of sea-shell and limestone was elucidated quantitatively by using a thermobalance in this study. Scallop removed alkali metals and chlorine and Tsukumi limestone added several alkali metal compounds and chlorides were used as a sample. In order to elucidate additive effect of sodium chloride into the limestone on the desulfurization characteristics, the mean pore size by a pore sizer, the sulfur distribution within a reacting particle by an EDX system and the crystal structure of particles by a XRD system were measured. As a result, the desulfurization efficiency for the scallop even after removing the alkali metals and chlorine little changed. The addition of sodium chloride into the limestone can increase the desulfurization efficiency best. Both the mean pore size and the crystal structure of the calcined limestone, into which sodium chloride was added, was similar to those of the calcined scallop. Thus the desulfurization reaction produced over the whole of a particle. However, even if sodium chloride was added into the calcined limestone (CaO), the desulfurization efficiency was not promoted.

DOI： 10.3775/jie.79.1070

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石炭バイオブリケットの燃焼特性と硫黄固定効果に関する研究

王青躍, 呂国慶, 坂本和彦, 丸山敏彦, 金熙濬, 成瀬一郎, 畠山史郎, 溝口次夫, 羅仁学, 上出光志

エアロゾル研究 15 巻 ( 4 ) 頁： 364 - 371 2000年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：日本エアロゾル学会

In order to utilize low-grade coals, which contain high concentrations of sulfur (2-6 wt. %) and ash (>15 wt. %, dry basis), controlling pollutant emissions during combustion in domestic stoves and small-capacity industrial boilers, a composite solid fuel “coal-biomass briquette” with sulfur fixation function was produced in a pilot plant in Chongqing city, China. It was composed of 80 wt. % of low-grade coal and 20 wt. % of biomass (e. g., wood chips and agricultural wastes) with a small fraction of sulfur-fixation additives. In this study, we investigated the ignition and combustion characteristics of the coal-biomass briquettes, and developed a new sulfur fixation additive made from sub-product in gas welding industries. It was found that the coal-biomass briquette has the lower ignition temperature and higher combustion efficiency than the usual coal briquettes, and that the newly developed additive was superior to limestone or scallop shells in sulfur fixation capability. This method is simple, economical, and efficient, in terms of emission control of SO2, CO and other particulate pollutants from the combustion of low-grade coals using the conventional domestic stoves and boilers without modification. The coal-biomass briquette can be applicable for pollution control of coal combustion in some developing countries.

DOI： 10.11203/jar.15.364

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高温微粉炭反応場におけるコークス反応挙動の解明

樋口篤志, 中山勝也, 成瀬一郎

材料とプロセス : 日本鉄鋼協会講演論文集 = Current advances in materials and processes : report of the ISIJ meeting 12 巻 ( 1 ) 頁： 70 - 72 1999年3月

Effects of air dilution on highly preheated air combustion in a regenerative furnace

Yuan, JW; Naruse, I

ENERGY & FUELS 13 巻 ( 1 ) 頁： 99 - 104 1999年1月

石炭燃焼場におけるアルカリ金属化合物の基礎放出特性 Open Access

村上高広, 野田玲治, 成瀬一郎, 大竹一友

化学工学論文集 25 巻 ( 3 ) 頁： 389 - 394 1999年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：公益社団法人化学工学会

次世代石炭火力複合発電システムでは, 石炭中に含有しているアルカリ金属化合物が蒸発し, ガスタービン翼を高温腐食させる可能性が指摘されている.本研究では, 燃焼場におけるアルカリ金属化合物, とくにNaの基礎放出特性に及ぼす炭種依存性をバッチ式急速加熱燃焼炉を使用して実験的に明らかにした。その際, Na放出特性の炭種依存性を定量評価するために, 原炭中のNa化合物の存在形態分析および2元素イメージ相関法で得られるNa元素と他の元素との相互相関係数による定量化を行った. 結果として, Naの放出挙動は炭種により依存すること, 放出するNaは水溶性成分がほとんどであること, 原炭中のNa化合物がNaClとして存在すると放出し易いことなどを明らかにした.また, 2元素イメージ相関法により, 原炭中のNaとSiおよびAlとの相互相関係数が高いほどNaは放出されにくいことを定量的に明らかにした.

DOI： 10.1252/kakoronbunshu.25.389

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2F1130 ピロー形状のバイオブリケット燃焼速度の解析 Open Access

王青躍, 呂国慶, 金熙濬, 成瀬一郎

大気環境学会年会講演要旨集頁： 371 1998年9月

高温場の非接触温度計測法

成瀬一郎

化学工学 62 巻 ( 1 ) 頁： 47 - 48 1998年1月

パルプ黒液を添加したバイオコールブリケットによる自動脱硝挙動 Open Access

金煕濬, 成瀬一郎, 呂国慶, 大竹一友, 上出光志

化学工学論文集 24 巻 ( 5 ) 頁： 779 - 783 1998年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：公益社団法人化学工学会

低品位炭の清浄燃焼のため, 劣質炭にバイオマスおよび脱硝剤としてパルプ黒液を添加して高圧成型し, 自己脱硝機能付バイオブリケットを開発した.バイオブリケットの窒素分の放出特性, 窒素酸化物の生成特性, 脱硝特性を明らかにするため, 電気加熱反応炉を用いて様々な実験条件で, 熱分解実験, 燃焼実験を行った. 主な結果として, 熱分解実験では石炭およびバイオマスの窒素分放出率は炉壁温度の増加に共に増加すること, 同一温度条件ではバイオマスの窒素分放出率が石炭より高いこと, 燃焼実験では窒素酸化物の総放出量は炉壁温度に対して変化していないが, 炉壁温度の増加とともにNOへの転化率は増加すること, 一方, その分N2Oへの転化率は減少していること等を明らかにした.パルプ黒液の添加により脱硝効果は, 揮発分放出・燃焼段階及びチャー燃焼段階で現れ, 添加量が10質量%以上で40%の脱硝率が得られることを示した.以上の結果から, パルプ黒液を添加したバイオブリケットは優れた自動脱硝能力をもっていることを世界で初めて明らかにした.

DOI： 10.1252/kakoronbunshu.24.779

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Study on characteristics of self-desulfurization and self-denitrification in biobriquette combustion

Naruse I., Kim H., Lu G., Yuan J., Ohtake K.

Symposium (International) on Combustion 27 巻 ( 2 ) 頁： 2973 - 2979 1998年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Symposium (International) on Combustion

The characteristics of self-desulfurization and self-denitrification in biobriquettes were studied experimentally and numerically in this paper. The biobriquette was produced by mixing coal, biomass, desulfurizer, and/or denitrificater under a high-compression pressure condition. The combustion process of biobriquette appears in two stages, namely the volatile combustion stage and the char combustion stage. It was proved that limestone, wasted scallop shell, and calcium hydroxide have effective self-desulfurization capability in biobriquette combustion and that desulfurization mainly happens in the char combustion stage. Comparatively among the three desulfurizers used, calcium hydroxide has the highest desulfurization capability because of its lower calcination temperature, and scallop shell the second because of the larger porosity after calcination. A desulfurization efficiency as high as about 80% can be reached for some kinds of coals using scallop shell as desulfurizer with Ca/S over 3. A modified shrinking-core model was developed to predict the desulfurization efficiency in the char combustion stage, and an approximate agreement was obtained between the predictions and the experiments. It was also found that pulp black liquid, an industrial waste to roll as binder in the biobriquetting process, has both self-denitrification and self-desulfurization capabilities in biobriquette combustion. A denitrification efficiency of about 40% can be obtained by adding the pulp black liquid into biobriquette with about 15% in mass.

DOI： 10.1016/S0082-0784(98)80157-4

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Reduction of pollutants from diesel exhaust by high pressure gas injection

Kawai D., Mkilaha I., Osawa T., Naruse I., Ohtake K.

JSAE Review 18 巻 ( 3 ) 頁： 241 - 245 1997年7月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：JSAE Review

In order to reduce the pollutants from diesel exhaust, high-pressure gas was injected during combustion into a modified pre-chamber of an IDI diesel engine at a varied load and gas injection timing. The result shows that high-pressure gas injection can reduce the particulates and NOx simultaneously, with little influence on the engine performance. The combustion process in the pre-chamber was visualized by means of an ultra high-speed video system and image analysis of the pictures obtained. The results of the visualization show that by injecting gas, the flame is first quenched, followed by the reduction of NOx in the pre-chamber by hydrocarbon. Although high-pressure gas injection could have caused a substantial increase in HC as a result of temperature quenching, this seems to be controlled by the consumed portion of HC during the recycling of NOx. Chemical analysis of polycyclic aromatics compounds was carried out for the purpose of establishing its variations with gas injection. It was established that gas injection not only reduces PM by oxidation of solid carbon, but also the PAH component. © 1997 Society of Automotive Engineers of Japan, Inc. and Elsevier Science B.V.

DOI： 10.1016/S0389-4304(97)00013-1

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Reduction of pollutants from diesel exhaust by high pressure gas injection

KAWAI Daizaburo, MKILAHA Iddi S. N., OSAWA Takuya, NARUSE Ichiro, OHTAKE Kazutomo

18 巻 ( 3 ) 頁： 241 - 245 1997年7月

Simultaneous reduction of particulate matter and NO<inf>x</inf> in a diesel engine by compressed gas injection: Macroscopic study at residual load

Mkilaha I.S.N., Inoue M., Kawai D., Naruse I., Ohtake K.

Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 211 巻 ( 3 ) 頁： 227 - 236 1997年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering

A modified pre-chamber of an indirect injection (IDI) diesel engine was used to elucidate the influence on emissions of compressed air injection into the pre-chamber during combustion. The test parameters were air injection timing and arrangements of gas injection. This paper presents the experimental results for two types of injection arrangements; I- and Y-type. The I-type is arranged such that the gas injection jet and fuel injection nozzle are in opposite directions, while the Y-type is such that it forms a 'Y' shape with the nozzle and the passageway. Results obtained reveal that the Y-type arrangement is superior in combustion characteristics and emissions reduction to the I-type. A remarkable reduction in both particulate matter (PM) and NOx is realized at air injection timings during 35° and 65° after top dead centre (ATDC). The reduction mechanism can be explained as due to the induced turbulence which improves mixing and heat transfer. The effect of the modifications on the performance of the engine was evaluated based on the fuel economy and efficiency. This evaluation has shown that the test cylinder approximates closely to the normal cylinder of the original engine. © IMechE 1997.

DOI： 10.1243/0954407971526380

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燃焼プロセスにおける有害金属の生成機構とその制御 : アメリカにおける研究動向 Open Access

成瀬一郎

日本機械学会誌 100 巻 ( 947 ) 頁： 1108 1997年

バイオブリケットの基礎燃焼特性 Open Access

呂国慶, 外山哲也, 金煕濬, 成瀬一郎, 大竹一友, 上出光志

化学工学論文集 23 巻 ( 3 ) 頁： 404 - 412 1997年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：公益社団法人化学工学会

低品位炭の清浄燃焼のために開発された石炭とバイオマスを高圧成型した複合燃料であるバイオブリケットの熱分解と燃焼特性を基礎的に解明することを目的に, 単一バイオブリケットの熱分解, 燃焼特性に及ぼすバイオマスの種類と添加率などの影響をバッチ式電子天秤付電気加熱反応炉を用いて実験的に明らかにした. 主な結果として, バイオブリケット中の揮発成分量はバイオマス添加率と正比例の関係があること, バイオマス添加により石炭ブリケットよりも着火性と燃え切り性が良好になること, バイオブリケットの燃焼は揮発成分放出・燃焼とチャーの燃焼の二段階で進行すること, 揮発成分放出・燃焼段階では体積モデルが適用でき, 反応次数と反応速度定数ともバイオマス添加量との間に直線関係が存在すること, チャーの燃焼段階は未反応核モデル的に進行し, 外部からの酸素の拡散律速であることなどを明らかにした.ガス境膜における酸素の移動係数並びに灰層における酸素有効拡散係数から, 両拡散現象の寄与がほとんど同オーダであることを示した.

DOI： 10.1252/kakoronbunshu.23.404

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流れの数値解析と化学装置のモデリング　　バイオブリケットの燃焼速度に及ぼす炭種・成型条件の影響 Open Access

呂国慶, 金煕濬, 成瀬一郎, 大竹一友, 上出光志

化学工学論文集 23 巻 ( 6 ) 頁： 954 - 961 1997年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：公益社団法人化学工学会

バイオブリケットの燃焼に対して, 揮発成分放出・燃焼段階では体積モデルを, チャーの燃焼段階では未反応核モデルを用いて, バイオブリケットの燃焼性に及ぼす成型形状, 成型圧力および炭種などの影響を解明した. 主な結果として, 同一直径の球状および円柱状 (柱の高さと直径は同一) のバイオブリケットの燃焼では, 形状による燃焼性の影響がほぼないこと, 成型圧力は揮発成分放出・燃焼には影響を与えないが, チャーの燃焼では約245MPa以下で試料密度を介して燃焼性に影響を与えること, 石炭ブリケットの揮発成分放出・燃焼段階での反応次数と反応速度定数は石炭の燃料比と直線関係があること, 炭種と成型条件は灰層の気孔率を介してチャーの燃焼に影響を与えることなどを明らかにした.石炭・バイオマスの工業・元素分析, 灰の真密度と本論文で提案したモデルと半経験式からバイオブリケットの燃焼速度を精度良く解析できることを示した.

DOI： 10.1252/kakoronbunshu.23.954

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