成果報告書詳細
管理番号20110000001144
タイトル平成20年度~平成22年度成果報告書 国際石炭利用対策事業 クリーン・コール・テクノロジー実証普及事業 中国CMM/VAM有効利用発電システム実証普及事業
公開日2011/8/25
報告書年度2008 - 2010
委託先名三菱重工業株式会社
プロジェクト番号P93054
部署名環境部
和文要約炭鉱より抽出・回収される炭鉱メタンガス(以下CMM),坑内換気システムにより排出される通気メタンガス(以下VAM)は炭鉱の保安対策を主目的として大部分が大気に放出されている。メタンガスは二酸化炭素の21倍の温暖化効果を持つことより,このCMM及びVAMの有効利用は未利用エネルギーの有効利用であると共に地球温暖化防止についても多大に寄与する。
本プロジェクトではCMM/VAMを有効利用するガスエンジン発電システムについて実証及び中国国内での普及を目的とした。
ガスエンジンシステムは日本国内では主に天然ガス,都市ガスを燃料とした自家発電設備として普及している。発電効率は大型エンジンでは40%以上となり原動機単体での熱効率が高いことが特長である。また,内燃機関であることより歴史に裏付けされている安定した技術でもあり,普及に関して有利と見られる。
CMM/VAMを燃料として使用する場合についての実証すべき項目は以下となる。
・ 実際のCMMを利用した中速希薄燃焼ガスエンジンに関する安全性の確保と発電技術の確立
・ 中国の既存ガスエンジンからの大幅な出力・効率アップ
・ CMM利用/炭鉱自家消費における運転制御技術の開発
・ 厳しい環境条件下での安定運転技術の確立
上記は設計段階で計画・技術検討・リスク管理を行い,現地試運転にて検証確認を行った。以下に成果の概要をまとめる。
1.ガスエンジンは従来の天然ガス・都市ガス仕様に対し,部分的な変更によって CMM/VAMを利用した安定運転を行うことができ,効率も発電機端で約43%を実現した。
2.着火エネルギーが大きいパイロット着火方式のエンジンは,メタン濃度約25%のCMMでも運転が可能であることを確認した。
3.VAMはエンジンの吸気用空気として有効的に使用できることを確認した。
4.CMM/VAMの供給設備に関して中国(炭鉱)側と協議し,安定供給が可能なシステムを構築した。
5.CMMの使用にあたり,ガスエンジンでの安全性を検証し,爆発限界に到るメタン濃度について,供給系統ごとに使用可能な最低/最高メタン濃度を設定し 安全運転技術を確立した。
6.実際のCMMを使用した運転で,中国製既存ガスエンジンより単機出力及び効率が上回ることを確認した。
7.ベースとなるガスエンジン運転制御技術については,パラメータの変更によりCMMを使用する運転に対応可能であることを確認した。
8.寒冷地条件について,対策を実施することでエンジンの運転に支障がないことを確認した。
9.長期検証運転にて,CMM/VAMが燃料としてMACHガスエンジンに十分適応可能であることを確認した。
以上より日本製ガスエンジンがCMM/VAMを利用し発電可能であることを実証する ことができた。特にVAMについては他社エンジンでの使用実績なく,今回初めてエンジンの吸気として有効的に使用できることを確認した。今後は技術の周知活動,実状に合わせた仕様見直し及びコスト低減により中国国内への普及を図る所存である。
英文要約It is essential to drainage coal mine gas for Mine Safety.
And methane gas (CH4), of which the greenhouse coefficient is twenty-one times as high as carbon dioxide (CO2), accounts for main composite in the coal mine gas.
There are two type of coal mine gas during coal mining, one is Coal Methane Gas (CMM) which is drained from mine, and the other is called Ventilated Air Methane (VAM) which is discharged as ventilation air so that the concentration of methane is less than one (1) %.
In the world some gas engines are operating with CMM gas as fuel gas.
However, the object for this project is not only higher efficiency but also higher output.
Therefore this project selected Mitsubishi Gas Engine, which called CM-MACH, as prime mover and Laohutai Mine of Fushun Mining Group as a model site after sufficient Feasibility Study.
This project started on Nov. 2008 and has finished performance test on Dec.2009. Furthermore, it has completed long-term inspection operation in April, 2011.
At first the test was started carefully not to make misfire at start-up operation, because the methane concentration of CMM is low and fluctuated. But all tests have been finished no misfire and made good combustion through the all operation from initial start-up helping with micro-pilot ignition and combustion diagnosis of the functions for CM-MACH engine.
The electricity generating efficiency has been attained approx.43%. This value is higher than existing ones.
VAM could be used as intake air instead of fresh air. And the result, CMM consumption could be approx. 10% by the helping of the energy of VAM.
In addition, the density of ,CMM and VAM was controlled in the safe value that avoided an explosion. As a result, stable operation was realized.
A grand Completion Ceremony has been held on Apr. 2010 after operation training of Laohutai Mine of Fushun Mining Group.
Now on the plant is operating as show-window to spread in China and also it is helping to reduce greenhouse gas and supply electricity for Laohutai Mine of Fushun Mining Group.
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