成果報告書詳細
管理番号20140000000273
タイトル平成19年度-平成25年度成果報告書 「ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクト ゼロエミッション石炭火力基盤技術開発 石炭利用プロセスにおける微量成分の環境への影響低減手法の開発 微量成分の高精度分析手法の標準化に資するデータ蓄積と燃焼プロセスにおけるプラント内挙動の解明」
公開日2015/3/20
報告書年度2007 - 2013
委託先名出光興産株式会社 一般財団法人石炭エネルギーセンター 一般財団法人電力中央研究所
プロジェクト番号P10016
部署名環境部
和文要約1.コールバンクの拡充
石炭エネルギーセンター(JCOAL)と産業技術総合研究所(AIST)は、「コールバンク」として世界各国の石炭を不活性ガス下で粉砕保存し、研究用試料として系統的なデータとともに提供する事業を継続的に行った。本事業期間内に新たに18炭種を受入れ、標準試料の作成と分析データの取得を行った。現時点で、米国炭10炭種、中国炭20炭種、豪州炭36炭種、インドネシア炭25炭種、 ロシア炭7炭種、南アフリカ炭7炭種、ベトナム炭1炭種、カナダ炭3炭種、コロンビア炭2炭種、EU炭1炭種、インド炭1炭種、日本炭5炭種の合計118炭種の実試料を高純度窒素雰囲気下に保管するとともに、銘柄を用いずSSナンバーで管理し、元素分析、工業分析、マセラル分析、灰の組成・性状分析、微量元素分析等を実施し、分析値のデータベースを構築した。微量成分以外のデータはJCOALより公開を行った。また、種々の研究用途に、関係試験研究機関のニーズに応じて試料の配布を行った。供給形態は、-5 mm、-1 mm、-100メッシュの粒度について、高純度窒素封入下に約100 gの試料を詰めたラミネートパックにより行った。
2.石炭中微量元素の分析手法の規格化に資するデータ蓄積
コールバンク保有炭118炭種について、本研究開発の過程で提案しISOの分析ガイダンスに採用されたマイクロ波支援酸分解とICP法の組み合わせ(AIST法、ISO23380:2008:Annex B)による微量成分分析を行いデータベース化した。従来法では測定できなかったホウ素に関してもAIST法の適用を検討し40炭種についてデータベース化した。AIST法による微量元素の溶出機構解明についての基礎的検討を行うとともに、水銀濃度の測定については、従来法による比較検証を行った。JISC石炭・コークス規格委員会の指導のもとに、ISO23380をベースにJIS化するべく翻訳と原案策定作業を行うとともに、マイクロ波照射装置の機種の影響を検討し、条件の最適化を行ったのち、国内3機関によるコールバンク試料他を共通試料とする共同実験(ラウンドロビンテスト)を実施した。テスト結果は、石炭・コークス規格委員会の専門委員に原案とともに提示しレビューを受けている。ISO/TC27において、ISO23380は見直し(平成25年)を経て現在も有効であり、会議への参加等により本規格化に向けた各国との調整を行った。
3.ガス状微量成分の高精度分析手法の開発、規格化、実装置での測定及び挙動検討
(1) 模擬燃焼排ガスを用いた検討などから、ガス状セレンの測定に最適な吸収液と
して、硝酸酸性過酸化水素水を選定した。
(2) 排ガス中ホウ素、セレン測定法について、配管の材質、加熱保温温度等を検討
し、高精度分析に必要なサンプリング手法を確立した。
(3) 模擬燃焼排ガスを用いた基礎試験で確立した手法が、燃焼試験炉の石炭燃焼排
ガスに適用できることを確認した。
(4) 測定の不確かさ等の規格化に必要なデータを取得した。
(5) データを基に、排ガス中ホウ素分析手法のJIS化を完了し、排ガス中セレンの分
析手法のJIS化及びISO化を推進した。
(6) 確立した分析手法が実装置に適用できることを確認した。
(7) 開発した分析手法を用いてホウ素、セレンのプラント内挙動を検討し、挙動に
及ぼす石炭性状の影響を明らかにした。
(8) 水銀専門家会議や国際会議に参加し、各国の微量物質に関する規制や技術動向
の最新情報を収集した。
英文要約1. Expansion of Coal Bank
Japan Coal Energy Center (JCOAL) and National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) continuously conducted a project called “Coal Bank” in which coals produced worldwide are preserved with being pulverized under inert gas and are provided to coal users along with systematic data based on coal analyses including general analyses and special analyses as material for coal studies. At this time, in total, 118 kinds of actual coal samples were kept under highly-pure nitrogen atmosphere and also were organized by SS number without using brands, and databases on the analytical values of these samples were developed by conducting several analyses.
2.Data accumulation for the standardization of methods to analyze trace elements in coal.
In terms of 118 types of coals held by Coal Bank, based on the conbination of microwave assistted acid digestion and ICP Method (AIST method, ISO23380:2008: Annex B), trace elements analyses on the coals were conducted for compiling their databases. A primary study to clarify the elution mechanism of trace elements for the AIST method was performed, while for mercury the data obtained were compared to those by the conventional method. After the optimization of operating conditions, collaborative experiments (round-robin test) were conducted by three institutes using the same samples from Coal Bank. Moreover, based on ISO23380, the AIST method was translated into Japanese and was amended for preparing an original proposal for JIS standardization.
3.The development of a analytical method for gaseous trace elements, its standardization, the measurements of the elements in practical application, and a study on their behaviors.
(1)As to methods for measuring Boron and Selenium in flue gas, the absorben
t, the material of arranged pipes, the heating and heat-retaining temper
ature of a heater, and so forth were examined to develop methods necessa
ry for the high-accuracy analyses of the elements in gas.
(2)It was confirmed that a developed method was applicable for coal combust
ion flue gas.
(3)Data necessary for the standardization of the uncertainty of measuremen
t and so forth were obtained. The JIS standardization of a method to ana
lyze Boron in flue gas was completed, and also the JIS and ISO standardi
zations of methods to analyze Selenium in flue gas were promoted.
(4)It was confirmed that the well-developed analytical method was applicabl
e for commercial equipment. In addition, the behaviors of the gaseous el
ements in a plant were examined to clarify the influences of coal proper
ties on their behaviors.
(5)The latest information was collected through the opportunities to partic
ipate in an expert conference on mercury.
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