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2005 年石炭技術会議

【講演 Ⅳ 】低品位炭改質技術(UBC)の開発について

重久卓夫

㈱神戸製鋼所技術開発本部・石炭・エネルギープロジェクト室長

(1) プロジェクトの背景

プロジェクト背景

1. 石炭資源のベストミックス

2. 捨て灰問題

捨て灰費

1. 原油減産・瀝青炭枯渇

2. 低品位炭有効利用は必須

500億円/年

UBC 3t/d Project

経済的な処理で、熱量向上

自然発火抑制

講-IV-1


褐炭資源採炭流通消費

切れている

褐炭利用の意義

UBC(改質)

炭鉱会社流通需要家

UBCのメリット

未利用資源活用資源価値の創出

商品の多様化及び多量化が可能。

調達ソースの拡大と捨灰コストの削減

UBC ビジネス戦略

　2000　　5000 6000　　　　　　　8000

低硫黄・低灰分

灰分・硫黄は通常瀝青炭無煙炭

亜瀝青炭

褐炭

5000億ton1500億ton3000億ton可採埋蔵量

熱量（kcal/kg）

Sales Point発電コスト削減CO2削減

Sales Point燃料選択余地の拡大低硫黄・低灰分混炭

①UBC 成型炭（国際石炭市場）

②UBC 粉炭（山元発電）

UBC

講-IV-2


UBC技術開発の歴史

0.1t/d BSU（加古川）6t/d Pilot Plant （豪州） 3t/d Pilot Plant パリマナン（ジャワ）

BCL 豪州炭 6t/dパイロットUBC 豪州炭 15L A/C

豪州炭 0.1t/d BSUUBC イ国炭 3t/dパイロット

イ国炭数100t/d実証イ国炭 5000t/d商業

BCL（Brown Coal Liquefaction）豪州炭を対象とした液化プロジェクトの前処理として開発UBC(Upgraded Brown Coal)豪州炭-->インドネシア炭の改質技術開発

2020プロジェクト 1980 1990 2000 2010

UBC3t/dプラントのプロジェクト展開

0.1t/d-BSU準商業

3t/d実証数100t/d-実証

2000 05 10 151995

5000t/d-商業

UBC

プロジェクト

基礎

•A/C

•BSU

2001 2002 2003 2004 2005

設計・建設

運転

纏め大型実証計画へ

3t/d実証プロジェクト

5炭種/120トン/800時間製品評価

PSUとして活用

講-IV-3


(2) UBC 製造技術

100

1000

10000

100000

0 100 200 300 400 500

Temperature(C)

Pre

ssru

e(K

pa)

A

C

B

Ｄ

飽和水蒸気圧線

反応型非反応型

蒸発

非蒸発コスト大

プロセス条件マップ

低品位炭の改質技術

より高コスト

• 自然発火性あり•エネルギ消費大

UBC はBの下記弱点

を克服するもの

水の飽和蒸気圧

反応の境界線

グループ蒸発反応プロセスの例Ａ × × 加圧脱水Ｂ ○ × UBC,　チューブラドライヤー,　水蒸気流動層Ｃ × ○ フライスナー,　熱水処理,　KFUEL+Ｄ ○ ○ ENCOAL,　SYNCOAL,　KFUEL　

講-IV-4


AsphaltRecycle OilCoal

Recycle OilRecycle Oil

Oil Recovery

Slurry Dewatering

Slurry Making

Coal/OilSeparation(Centrifuge)

Condensate(Waste Water)

UBC Product

UBC Product（Briquette）

UBC Briquetting

UBC プロセスフロー

UBCの改質原理

重質油分が選択的に吸着

安定化

撥水性

表面水

毛管水・結合水

油中脱水前油中脱水後

重質油分が細孔内に選択的に吸着.

アスファルト

講-IV-5


(3) UBC 3t/d プラントと成果

成型

油分回収

固液分離

スラリー脱水

粉砕

○安定操業・残油分<1.0%・高熱流束.#400

○

○

○

○

○

評価

熱間成型 (>120℃）、

高速成型 (10rpm)

#500

固形分中油分<40%, 清澄液中の粉濃度制御

#300

安定スラリー運転・脱水率>95%・

高熱流束・廃水汚染度の制御

#200

スラリー送液に支障のない粉砕#100

スケールアップデータ採取

処理コスト10ドル/製品トン

全般

目標セクション

３ｔ/d プラントの目標

講-IV-6


アスファルト循環油石炭 l

循環油循環油

油分回収

スラリー脱水

スラリー調製

凝縮液(廃水)

UBC製品(粉)

UBC製品（ブリケット）

UBC 成型

固液分離(Centrifuge)

UBC製造技術ポイント（開発成果）

①脱水平衡・速度データ②廃水データ

粉炭制御

残油制御

①脱油平衡・速度②安定

操業 ①熱間成型②高速成型③圧壊強度

①スケールアップデータ

②F/Studyの確認スラリー送液性と粒径分布

(4) 利用技術の検討

Kobe Steel Ltd. IPP 700MW*2 in Kobe City

講-IV-7


UBC Utilization StudyUBC プラント

(2)UBCの熱量(4)粉炭問題(9)パイリング試験

石炭ハンドリング系(4)粉炭問題(7)ホッパー排出性(8)粉砕性試験(9)パイリング試験(11)自然発火

ボイラー(2)UBCの熱量(3)燃焼試験(10)炉内汚れ(12)蒸気管磨耗・腐食

火炉

集塵器脱硫

貯炭

荷揚げ搬送節炭器

脱硝酸

船舶輸送(1)UBCのかさ密度(4)粉炭問題(9)パイリング試験(11)自然発火

煙突

排煙系(6)集塵特性

Total System(5)経済性

過熱/再熱器

空気加熱器

ガス熱交

ガス熱交

粉砕

原料生炭とUBCの比較

CoalSample No. Raw Coal UBC Raw Coal UBC Raw Coal UBC Raw Coal UBC Raw Coal UBC

TM wt% ar 32.4 2.0 22.6 1.9 36.2 2.0 21.0 2.3 24.5 5.0Ash wt% db 3.0 2.9 4.4 4.8 4.3 3.5 4.3 4.2 4.2 4.9VM wt% db 50.1 49.9 46.4 46.9 49.7 49.6 47.8 48.0 53.8 52.5FC wt% db 46.9 47.2 49.2 48.3 46.0 46.9 47.9 47.8 42.0 42.6F/Ratio - 0.94 0.95 1.06 1.03 0.93 0.95 1.00 1.00 0.78 0.81Calorie kcal/kg ar 4253 6441 5202 6687 4093 6680 5460 6996 4403 5818

kcal/kg db 6291 6573 6721 6816 6415 6816 6912 7160 5832 6124

D EBA C

水分（↓）、熱量（↑）、自然発火性（↓）向上その他の物性は変化無し

講-IV-8


製品の嵩密度（UBCと水蒸気処理法の比較）

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0% 20% 40% 60% 80%

Raw Coal Moisture(%)

Den

sity

(m

3/t)

PRB（Fleissner)

Chuitna（Fleissner)

Wakefield（Fleissner)

Yallourn（Fleissner)

Loy Yang(UBC)

SM(UBC)

GB(UBC)

Berau（DK)

SM(KＳＬExperiment)

UBC

水蒸気処理法

UBCのかさ密度

石炭かさ密度

UBC-A 0.96UBC-C 0.91瀝青炭 0.92

輸送効率は瀝青炭とほぼ同じ

文献値

実測値

UBCの熱量

Calorie Up by UBC Processing

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

2000 4000 6000 8000

Raw Coal Calorie(kcal/kg) AR

UB

C (

kcal

/kg

) A

s Equ

ilibi

rium

BSU(E)

3t/d(E)

BSU(I)

3t/d(I)

Base Line

UBC Just After

Production (I)

I: 処理直後

E: 平衡状態

UBC After Agingat Pile (E)

Kcal/kg

Time

Processing

I

Raw Coal UBCUBC E

生炭

製造直後は、絶乾状態パイリングで若干の再吸湿あり。

講-IV-9


UBCプロセスの廃水 (CODMn)

UBCの廃水は、他の反応型プロセスより汚染度が低い

0.001

0.010

0.100

1.000

10.000

100.000

1000.000

0 50 100 150 200 250 300 350 400

temperature(C)

CO

DM

n(g

/kg

-coal

)

MW

YLN

LY

EC

W

B

BT

SB

SM

BL

BB

A

B

C

D

E

F

G

232C(Estimation)

Yallourn(Fleissner)

UBC　1hr

other coal

Victoria Coal

Fleissner & HWT

COD of Waste Water（UBC&HWT, Flieissner）

By NBCL, KHI, Mitsui Coal Mine.

232℃

2.0g/kg

UBC燃焼試験 (100kg/h)

NOX & Unburnt (at A/C=2.2, O2=6%)

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

0 100 200 300 400 500

NOX(ppm) O2=6%

Car

bon C

onte

nt

in A

sh (

%)

UBC-A

UBC-B

UBC-C

Bituminous

100kg/h バーナー炉（電中研）

低未燃分高NOx

低NOx 高未燃分

低NOX・低未燃分が両立

NOx & 未燃分

瀝青炭

UBC

講-IV-10


0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

100%

瀝青

炭B

瀝青

炭W

UBC平

均

亜瀝

青炭

豪州

褐炭

瀝青

＋UB

C(50%

混炭

）

P2O5

SO3

TiO2

灰性状と炉内汚れ K2O

Na2O

MgO

CaO Fe2O3

Al2O3

SiO2

UBC市場はまずは、混炭から

炉内汚れ試験　(30kg/h炉：豪州乾燥褐炭）

瀝青炭 100%

LY 炭 100%

混炭 50/50%

TCTC

Coal Hopper

C

Air Cooled Test Bank

講-IV-11


自然発火性試験

Self Heating Bench Test

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

UBC-A UBC-B UBC-C ＫＰＣ HunterValley

Tim

e m

in

50→150℃

50→80℃

UBC

HTR

N2

DRY AIR

Sample

106Ox350H

Constant Temperature Box

KPCやハンターバレーより安定

低温酸化時間

粉砕試験：HGI測定

50

60

70

80

90

100

110

120

0 20 40 60 80 100

Briquette Blend Ratio（%）

ＨＧ

Ｉ

生炭 100% UBC-A 100%

混炭割合と線形関係

HGI

講-IV-12


(5) UBC製造コスト

UBC 商業基フローシート

生炭

循環油

スラリー調製

廃水改質炭

スラリー脱水

固液分離

油分回収成型改質炭

成型

★

Asphalt

Recycle Oil

プロセス各種用役

ボイラー＋発電水処理ヤード　等

講-IV-13


UBC Processing Cost

0

2

4

6

8

10

12

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

Moisture Content of Raw Coal(%)

$/t-

UB

C, $/t-

Raw

Coal

$/t-UBC

$/t-RawCoal

UBC処理コスト（除く生炭コスト）

生炭の水分(%)

製品あたりの処理費

生炭あたりの処理費

(6) 結言

講-IV-14


結言

1

2

3

UBC製造技術は、 3t/d の規模で実証に成功した。

5tonサンプルによる製品評価の結果はほぼ良好であった。

処理コストは $8-10/ton-UBC ($5-6/ton-生炭)と推定された。

4 今後の展開数100t/d規模の大型実証を計画中

講-IV-15


しげひさたくお

氏名重久卓夫㈱神戸製鋼所技術開発本部

石炭･エネルギープロジェクト室・室長最終学歴東京大学化学工学科修士修了〔学位〕工学修士

〔学位取得年〕 1981 年（昭和 56 年）

主要経歴 1981 年神戸製鋼所石炭液化推進室入社石炭液化パイロットプラントの設計（NEDO 事業） 1990 年日本褐炭液化出向石炭液化パイロットプラントの運転 1991 年神戸製鋼所石炭液化推進部課長石炭液化連続反応装置(BSU)の設計建設 1998 年神戸製鋼所石炭・エネルギープロジェクト室次長低品位炭改質技術の開発 2001 年石炭・エネルギープロジェクト室室長石炭液化国際協力事業低品位炭液化技術開発に関する研究協力

講-IV-16

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