成果報告書詳細
管理番号20090000000307
タイトル平成20年度成果報告書 低濃度CMM(炭鉱メタンガス)の有効利用に向けたメタン濃縮技術の開発
公開日2009/12/9
報告書年度2008 - 2008
委託先名株式会社ガスアンドパワーインベストメント
プロジェクト番号P93048
部署名環境技術開発部
和文要約石炭資源開発に伴って湧出するメタンガスは、炭鉱坑内では災害の原因となり、さらにメタンガスはCO2の21倍の温室効果を持つことから、大気中に放出されると地球温暖化の原因となる。我が国においては炭鉱メタンガスが効率的に回収・利用された実績があるが、中国等においてはガス回収の目的が炭鉱の保安対策であり、現場条件が悪く、ガス抜き技術レベルも低いことから、回収する炭鉱メタンガス(CMM:Coal Mine Methane)の濃度が低く、しかも変動することから有効利用が進まず回収したガスの大部分が大気中に放散されている。本事業の目的は、大気放散され、未利用となっている低濃度のCMMを有効利用し、省エネルギー及び地球環境保全を推進することが可能となるCMM濃縮技術の開発を行うことである。本事業の低濃度メタンガス濃縮方法は、大阪ガス株式会社が所有する選択的にメタンを吸着する材料技術をCMMの濃縮に応用した濃縮技術であり、低濃度メタンガスを高濃度メタンガスへと濃縮することが期待される。本事業の平成20年度の活動成果は、以下の通りである。パイロット装置による性能確認を行うために、平成19年度の活動の成果を踏まえ日本で設計・製作した吸着ユニット、真空ポンプユニット、前処理ユニット、オフガスユニット、製品ガス送出ユニット等を中国に移送し、中国で調達したミキシングホルダー等の機器類とともに、阜新炭鉱に設置し、パイロット装置として完成させた。このパイロット装置を用いて、利用できずに大気放散されている低濃度の炭鉱ガスを利用可能な濃度まで濃縮するための運転諸条件を模索・確認し、パイロット装置の特性把握を行った。また、商用機規模へのスケールアップに向けた課題の検討として、基礎テスト装置からパイロット装置にスケールアップしたことに伴う吸着時間変化の確認等を行い、基本設計の妥当性を確認した。一方、本事業の長期的な安定稼働及び事業化の可能性を評価する指標の一つとして、(財)石炭エネルギーセンターが国の補助事業で開発した総合ガス管理、通気管理ソフトを利用し、ガス炭鉱層のデータや掘削状況、今後の採炭計画等から将来の発生メタン量、濃度のシミュレーションによる推定を行った。その他、坑内掘りの炭鉱を多く有するため、CMM濃縮技術の利用対象国として大いに期待される中国において、設備の移送、現地での機器調達、現地企業への工事の発注等、今後、中国で事業を進めるための情報を整理した。
英文要約Methane gas that comes out of the ground in the process of coal mining, besides being a potential risk in the coal mine, is 21 times more harmful than CO2 as a greenhouse gas and will cause global warming if released to the atmosphere. While Japan has a history of efficiently retrieving and using coal mine methane (CMM) gas, such is not the case in countries like China, where much of the retrieved CMM gas is released to the atmosphere. In these countries, CMM gas is retrieved mainly to make the coal mine safer. However, due to adverse conditions at site and poor gas draining techniques, the concentration of retrieved CMM gas is so low and variable that it is difficult to use efficiently. Our project is developing a CMM concentration technology that should enable efficient utilization of low concentration CMM gas that has conventionally not been used but released to the atmosphere. These technologies will help save energy and preserve the global environment. The low concentration methane gas concentration technology that we are focusing on in this project is based on a technology owned by Osaka Gas Co., Ltd., concerning materials that selectively adsorb methane. The technology is expected to enable low concentration methane gas to be converted into high concentration methane gas. Our activities and achievements in FY2008 under this project were as follows: To build a pilot plant in China and verify its performance, we transported to China equipment such as the absorption unit, vacuum pump unit, pre-processing units, off-gas treatment unit and processed gas delivery unit, which had been designed and manufactured in Japan based on the results of our activities in FY2007. These were then installed at the Fuxin coal mine together with the mixing holder and other components procured locally, thus completing the pilot plant. Using this pilot plant, we set out to determine various operating conditions under which low concentration CMM gas, which is unavailable and being released to the atmosphere, can be concentrated sufficiently to allow its reuse. We also conducted characterization of the pilot plant. In order to address challenges involved in scaling up the plant for commercial operation, we verified the change of absorption time resulting from replacing the earlier basic test plant with the pilot plant. Finally, we confirmed the validity of the basic plant design. On the other hand, as an index for assessing the stable long-term operation of the plant and the feasibility of the project, we simulated the yield and concentration of methane gas to be generated in the future, based on data on gas deposits at coal mines, data on mining conditions and mining plans. For this simulation, we used a comprehensive software tool for gas production and ventilation management, which had been developed by the Japan Coal Energy Center in a government-sponsored project.
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