2006年石炭技術会議

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ひとおしもかさ
6 years ago
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1 講演 Ⅱ 低品位炭改質技術について大高康雄財団法人石炭エネルギーセンター事業化推進部担当部長低品位炭改質技術について ( 財 ) 石炭エネルギーセンター事業化推進部大高康雄低品位炭改質技術について内容低品位炭とは? 低品位炭の資源と利用低品位炭改質技術の概要改質技術の商業化まとめ講 -Ⅱ-1

2 低品位炭とは? 低品位炭とは? 低品質炭 (Low Grade Coal) 高灰分炭高硫黄炭 ( 石炭利用における不要分不純物が多い石炭 ) 低炭化度炭 (Low Rank Coal) 褐炭亜瀝青炭 ( 炭化度が低く高水分な石炭 ) 講 -Ⅱ-2

低品位炭とは? - 石炭の分類 Class/Group Anthracite: Meta-anthracite Anthracite Semianthracite F.C. V.M DMMF % 98 92 <98 86 <92 2 2< 8 8< 14 Gross Calorific Value Moist.

3 低品位炭とは? - 石炭の分類 Class/Group Anthracite: Meta-anthracite Anthracite Semianthracite F.C. V.M DMMF % <98 86 <92 2 2< 8 8< 14 Gross Calorific Value Moist. MMF Btu/lb MJ/kg Agglomerating Character nonagglomerating Bituminous: Low volatile Medium volatile High volatile A High volatile B High volatile C 78 <86 69 <78 <69 14< 22 22< 31 31< < < < < < <26.7 commonly agglomerating agglomerating Subbituminous: Subbituminous A Subbituminous B Subbituminous C < < < < < <22.1 nonagglomerating Lignitic: Lignite A Lignite B 6300 < 8300 < <19.3 <14.7 イントネシアの低品位炭範囲 ASTM D388 低品位炭とは? - 石炭の構造特性物理的構造化学的構造講 -Ⅱ-3

4 低品位炭とは? 低品位炭 (Low Rank Coal) 細孔表面積が大保持できる水分量大 ( スポンジのような構造 ) 芳香環少酸素官能基 (COOH,OH 等 ) 多親水性水分吸着保持化学反応性高自然発火性低品位炭の内部構造低品位炭の資源と利用講 -Ⅱ-4

5 0% 100% 2006 年石炭技術会議石炭埋蔵量と生産量可採埋蔵量 9091 億トン (WEC 2004) 石炭生産量 (IEA2002) 47.3% 52.7% 瀝青炭 / 無煙炭亜瀝青炭 / 褐炭 3910Mt 882Mt 低品位炭は全石炭資源の約 1/2 生産利用は高炭化度炭の 1/4 程度世界の石炭資原分布ロシア欧州 31% カナダ 38% 39% 23% 38% 62% 中国億 t 55% 34% 53% 14% 41% 45% 米国南アフリカ 100% 97% インド t インドネシア 15% 58% 27% 48% 豪州 49% 31% 66% その他アジア褐炭瀝青炭コロンビア 94% その他南米 88% 亜瀝青炭講 -Ⅱ-5

6 代表的な低品位炭の性状 Fort Union Rhine Morwell Loy Yang Wara Mulia USA Germany Australia Australia Indonesia Indonesia 水分 (%, ar) 灰分 (%, ar) 総発熱量 Wet Basis(MJ/kg) * 20.9* 揮発分 (%, daf) C (%, daf) H O N S * air dry basis 低品位炭の燃料特性含水分が高い ( 高水分 ) 含有炭素量が低い ( 低芳香族炭素 ) 酸素含有量が多い ( 高含酸素官能基 ) 空隙が多い : ホーラス ( 高内部比表面積 ) 揮発分が多い低灰分低 S 分ガス化反応性が高い低灰融点発熱量が低い自然発火しやすい燃焼性が良い良好な環境特性 IGCC 燃料に適性講 -Ⅱ-6

7 低品位炭の利用状況米国 (Texas, N.Dakota, Wyoming 他 ) カナダ (Saskatchewan) 発電, ガス化 (N.Dakota) オーストラリア (Victoria) 発電ブリケット欧州 ( ドイツ東欧ギリシャスペイン他 ) 発電ブリケット等インドタイトルコ他主に発電 * 低品位炭利用の問題点自然発火性大山元発電高水分低発熱量発電効率低 ;24~37% 低品位炭の利用状況ドイツの発電状況 (2005) Renewables 11% 天然ガス 10% その他 3% Lignite 29% Hard Coal 21% 原子力 26% 褐炭発電が全発電量の 1/4 以上 2040 年には 33% に増加の見込みエネルギー効率化 CO2 削減のため燃焼発電効率改善送電端効率 (1960) 45.2% (2003) *HHV では 37.7% 講 -Ⅱ-7

8 低品位炭改質技術の概要高カロリー化 = 脱水低品位炭は加熱すると瀝青炭同等まで水分は減少するが容易に再吸水する全水分発熱量 ( 到着基準 ) 固有水分発熱量 ( 恒湿基準 ) (wt%) (kcal/kg) (wt%) (kcal/kg) 褐炭 50~70 2,000~3,000 15~20 6,000~6,500 亜瀝青炭 25~45 4,000~5,000 10~15 6,500~7,000 脱水 / 加熱瀝青炭 7~10 6,000~6,500 2~5 7,300~7,800 低品位炭は比表面積が大きく親水性の表面官能基が多い再吸水させない為には表面改質が必要講 -Ⅱ-8

9 低品位炭改質の効果目的低品位炭のデメリット低発熱量 ( 高水分 ) 自然発火ローカルエネルギー改質技術経済的な脱水性状の安定化改質炭のメリット豊富な資源環境調和型性状低灰分低硫黄高い燃焼性低価格低品位炭の脱水改質法機械的脱水法プレス遠心分離器濾過器熱的乾燥法 ( 蒸発法 ) 流動層気流乾燥スチームチューブドライヤー油中改質熱的脱水法 ( 非蒸発法 ) バッチ式 ( 飽和水蒸気熱水 ) 連続式反応器 ( 熱水 ) 高コスト自然発火蒸発エネルキー大油の回収率高温高圧講 -Ⅱ-9

10 改質プロセスの条件 Press. (MPa) 液相 UBC HWD Fleissner K-Fuel 飽和水蒸気圧気相 Temperature ( o C) コスト増加 Syncoal Encoal BCB HWD( 熱水処理 : 非蒸発法 ) 原炭ハイオ平均 20mm Fuel CWM 8.4 t/d プラント ( 日本 ) 1t/d( ハイオ dry) 条件 :300 ~15MPa 製品 :CWM or 粉炭 ( 水分 5-6%) bar 改質炭粉炭平均 0.3mm 平均 0.02mm bar 熱媒油 80 0 bar 改質炭 CWM 講 -Ⅱ-10

11 K-Fuel( 非蒸発法 ) 75 万 t/yプラント (US Wy) 2004~2005: 建設 2005 末 ~:Commissioning 燃焼試験条件 :~450 F 450psig 製品 : 水分 <10% S N ~30% Hg 30~80% 除去 BCB( 蒸発法 ) 20t/hプラント ( 西豪州 ) 温度 :400~450 ( カス ) 時間 :2~4 sec. 製品 : 水分 <10% 講 -Ⅱ-11

12 UBC( 油中改質 : 蒸発法 ) 原炭スラリー調製重質油循環油 600t/d プラント ( 南カリマンタン ) 2006~2008: 建設 2008~: 運転製品評価 *(3t/d プラント :~2005) 条件 :~180 <0.4MPa スラリー脱水凝縮水 ( 廃水 ) 石炭 / 油分離 ( 遠心分離 ) 循環油循環油油回収成型改質炭 ( 粉状 ) 改質炭 ( フリケット ) 改質技術の商業化 - 特にインドネシアについて - 講 -Ⅱ-12

K-Fuel BCB の計画 K-Fuel ( 開発社 :Evergreen Energy 社旧 KFx) インドネシア 1990 年代に PTBA が旧 K-Fuel プロセスを検討経済性の問題で終了 2005 年らインドネシアの導入可能性のある炭鉱の調査開始米国 75 万 t/ 年プラントを運転開始近隣の炭鉱で 400 万 t/ 年 800 万 t/ 年の計画に合意し基本設計等を開始

13 K-Fuel BCB の計画 K-Fuel ( 開発社 :Evergreen Energy 社旧 KFx) インドネシア 1990 年代に PTBA が旧 K-Fuel プロセスを検討経済性の問題で終了 2005 年らインドネシアの導入可能性のある炭鉱の調査開始米国 75 万 t/ 年プラントを運転開始近隣の炭鉱で 400 万 t/ 年 800 万 t/ 年の計画に合意し基本設計等を開始 2004 年 9 月にアラスカ州と台湾政府間で K-Fuel で改質したアラスカ州亜瀝青炭 800 万 t/ 年の売買契約を締結ワイオミングでのプラント状況を見てアラスカへ建設予定 ( アラスカ亜瀝青炭は日本も以前検討したことがあり将来の日本への供給候補先の一つ ) BCB( 開発会社 :White Energy 社 ) インドネシア 2005 年 6 月頃からインドネシア石炭会社 (2 社 ) がサンプル炭での試験を実施 2006 年 4 月に上記 1 社と商業化 F/S 実施で合意しさらに合弁事業等の基本合意書締結 2006 年 3 月日本商社が 100 万 t/ 年プラント建設の基本合意書締結中国他中国 ( 神華大唐電力 ) 南アにも進出中低品位炭資源と利用高品位低炭化度炭低品位低炭化度炭低灰分高水分炭 : 改質して海外へ輸出するビジネスの対象となる低品位炭高灰分高水分炭 : 現地での改質による利用が想定される低品位炭 China Low Rank Coal Thailand Mae Moh 講 -Ⅱ-13

14 インドネシアと改質事業 -1 インドネシア石炭資源 Billion Tonnes Bituminous 14.3% Sub Bituminous 26.7% Anthracite 0.3% Lignite 58.7% Coal, million ton インドネシアの石炭生産計画 Coal Export Open Pit Mining UBC Productions 25 Underground Mining Years * インドネシア政府 :2010 年までに実用化を要望 ( 大型実証プラント終了商業化時期と一致 ) *2020 年には 2550 万トンの低品位炭改質を期待 (5000t/d プラント 15 基以上 ) インドネシアと改質事業 -2 Indonesia 豊富な低品位炭資源 : 低灰分低 S ( 環境調和型石炭 ) 石油資源量低下価格高騰 : 石油輸入開始 (2004) 5 年程度で露天掘から坑内掘へ低品位炭有効利用はエネルギー政策の重要項目日本世界最大の石炭輸入国インドネシアは豪州に次ぐ輸入供給国灰処理等の問題顕在化 (H15 年 987 万 t 数百億円 / 年の処理コスト ) 石炭の需給安定は重要項目事業効果インドネシアの膨大な未利用資源である低品位炭の有効利用が可能日本の低品位炭利用の促進供給炭種の多様化石炭安定供給への貢献低灰分低 Sの改質炭による灰処理脱硫等の環境対策面の効果脱水高発熱量化によるCO2 削減講 -Ⅱ-14

15 イ国改質炭と豪州瀝青炭の競争力 UBC と豪州瀝青炭のコスト比較例 ( 日本市場 ) 日本市場での競争力 60 Cost $/ton FOB Furnace End CIF FOB 捨て灰費海上輸送 FOB コストイ国内輸送 UBC 処理費原料生炭 0 UBC FOB 明細 UBC 炉尻豪州瀝青炭炉尻でのコスト比較イ国改質炭は平均的豪州瀝青炭に比べ競争力がある石炭価格低下時にも対応できる改質処理コストが必要まとめ低品位炭 ( 低炭化度炭 ) は高水分低発熱量自然発火性のため利用が限定しかし高炭化度炭と同程度の豊富な資源量低採炭コスト等から有効利用によりエネルギー需給安定化への貢献が可能改質技術は低品位炭の脱水高発熱量化自然発火性抑制を可能で実用化段階低処理コスト確立により現状の一般炭に対抗インドネシアの低品位炭は豊富に存在し低灰分低硫黄の環境的に優れた性質を有しており改質事業の適用は日イ両国にとってメリット大講 -Ⅱ-15

16 講 -Ⅱ-16

17 氏おおたかやすお名 : 大高康雄財団法人石炭エネルギーセンター事業化推進部 ( 最終学歴 ) 1978 年 3 月北海道大学大学院工学研究科修士課程応用化学専攻修了 ( 職歴 ) 1978 年 4 月 ~1999 年 6 月住友石炭鉱業株式会社入社石炭液化コールクリーニング技術等の研究開発業務 1999 年 7 月 ~ 現在財団法人石炭エネルギーセンター石炭改質技術事業管理石炭関連技術の調査業務等講 -Ⅱ-17

褐炭などの低品位炭を活用したIGCCの取組み,三菱重工技報 Vol.48 No.3(2011)

褐炭などの低品位炭を活用したIGCCの取組み,三菱重工技報 Vol.48 No.3(2011) 発電技術特集技術論文 25 褐炭などの低品位炭を活用した IGCC の取組み Outline of IGCC Technology Utilizing Low Rank Coal *1 橋本貴雄 *2 坂本康一 Takao Hashimoto Koichi Sakamoto *3 山口啓樹 *4 大浦康二 Yoshiki Yamaguchi Koji Oura *5 有馬謙一 *6 鈴木武志 Kenichi