低濃度炭鉱メタンガス濃縮技術による省エネと温室効果ガス ...3．CMM濃縮技術の概要全体コンセプト大阪ガスが開発したCMM濃縮技術により、大気放散されている

第7回日中省エネルギー・環境総合フォーラム石炭/火力発電分科会

低濃度炭鉱メタンガス濃縮技術による

省減組省エネと温室効果ガス削減の取り組み

2012年8月6日

大阪ガス株式会社

年月日

1

大阪ガス株式会社

目次

1. 大阪ガスの概要

2. 背景と目的

3. CMM濃縮技術の概要

4. 開発の経緯（中国での実証試験）

5 商用機の導入検討5. 商用機の導入検討

6 今後の展開6. 今後の展開

2

1. 大阪ガスグループの概要

創業 1905年

関西エリアの704万戸の顧客に天然ガスを供給

（本全体売約）（日本全体のガス販売の約25％）

年間7.6百万トンのLNGを輸入

（世界の取引量の約5%)

Natural gas service areaNatural gas service area

（世界の取引量の約5%)

パイプライン総延長約60,000km

発電事業海外エネルギ事業Osaka

Kyoto

KobeNaraOsaka

Osaka

Kyoto

KobeNaraOsaka 発電事業、海外エネルギー事業

関係会社：140社

従業員：19 360人

a aBay

a aBay

従業員：19,360人

（大阪ガス＋関係会社）

OsakaTokyo

OsakaTokyo

天然ガス天然ガスバリュー・チェーンバリュー・チェーン

商業用商業用

家庭用家庭用

産業用産業用

3

配送配送//

供給供給

LNGLNG受入受入//

ガス製造ガス製造

維持・管理維持・管理//

保安保安

天然ガス天然ガスバリュチェンバリュチェン産業用産業用発電発電

地域冷暖房地域冷暖房LNG LNG

調達調達//輸送輸送

1. 大阪ガスグループの環境・省エネへの取り組み

１．天然ガスの高度利用

コージェネレーションの普及拡大ガス製造所

コージェネレーション

•家庭用ｺｰｼﾞｪﾈﾚｰｼｮﾝ•業務・産業用ｺｰｼﾞｪﾈﾚｰｼｮﾝ

高効率ガス空調システム提案分散型システムコージェネ100

一次エネルギー（天然ガス）

パイプライン

電気

２再生可能未利用ネギ活用

高効率ガス空調システム提案高性能・省エネバーナーシステム提案

（コージェネレーションシステム）

ジネレーション35

45

利用困難な排熱

有効利用可能排熱20

エネルギー利用エネルギー利用率率

80%

電気エネルギー

２．再生可能・未利用エネルギーの活用

スマートエネルギーハウス（太陽電池、燃料電池、蓄電池の最適利用）スマートエネルギーネットワークスマトエネルギネットワクバイオガスの有効利用ＬＮＧ冷熱の有効利用炭鉱メタン濃縮利用炭鉱メタン濃縮利用

4

2．背景と目的低濃度炭鉱メタンの有効利用が課題

メタン濃度30%以下の炭鉱メタン(CMM：Coal Mine Methane)は大気放散

メタンの温室効果

係数は21倍(CH 1t→CO 21t)

メタンの温室効果

係数は21倍(CH 1t→CO 21t)

CMMCMM

メタンガスメタンガス

CMMCMM

(CH4 1t→CO2 21t)(CH4 1t→CO2 21t)

石炭層

作業場のメタン濃度が1 0%

VAM (Ventilation Air Methane)メタン濃度1%以下

事前抽出により掘削

メタンガスメタンガス削減効果大削減効果大

作業場のメタン濃度が1.0%以下になるように抽出

中国ではメタン濃度30%未満のCMMは法的に利用禁止※

事前抽出により掘削フロントへの噴出を防止

5※特例で発電利用は認められている

中国ではタン濃度未満のC は法的利用禁止

ロシアではメタン濃度25%未満のCMMは法的に利用禁止大気放散

3．CMM濃縮技術の概要全体コンセプト

大阪ガスが開発したCMM濃縮技術により、大気放散されているCMMを濃縮することで、都市ガス原料として有効利用が可能となる

酸素・窒素

工業用途CMM濃縮技術

都市ガス

濃縮ガスメタン濃度 45～55%

メタン選択性吸着材料

電気供給

吸着塔工場等大阪ガスが培っ

てきた優れた材料技術を活用

ＣＣ

熱供給

ガスエンジン発電機

ミキシング真空ポンプ有

料技術を活用

ＣＭＭメタン濃度20～30%

ＣＭＭメタン濃度20～30%

従来、メタン濃度30%以下のCMMは有効利用されずに大気放散されていた

大気放散

ガスボイラー

ホルダーポンプ

民生用途

抽出ポンプ

有水ホルダー

CMM処理量：2 000Nm3/h

事前抽出により掘削フロントへの噴出を防止

メタンガス石炭

掘削フロント

集合住宅

戸建住宅

抽出ポンプ：2,000Nm3/hCMM濃度に対して、約+25％濃縮可能

6

掘削フロント

3．CMM濃縮技術の概要独自の高性能メタン吸着材

メタン吸蔵材の技術を低濃度炭鉱メタンの濃縮技術へ活用・低圧でも多くのメタンを吸着

天然ガス貯蔵用途で開発した

・メタン選択性が高く、脱着ガス中の酸素濃度が低く安全

低濃度メタンガスから低圧でも選択的にメタン天然ガス貯蔵用途で開発した

メタン選択性に優れた吸着材

低濃度メタンガスから低圧でも選択的にメタンを吸着し、真空脱着することで濃縮ガスを製造

吸着材吸着材

オフガスオフガス

吸着材吸着材

AirCH4

吸着工程

原料ガスAirCH4

脱着工程

濃縮ガス濃縮ガス

7

4．開発の経緯中国の炭鉱で実証試験を実施

吸着塔CMM濃縮装置パイロットプラント

1000Nm3/h （中国遼寧省）

真空ポンプ

8＊新エネルギー・産業技術総合開発機構の国際協力事業にて実施

4．開発の経緯中国の実証試験で技術を確立

実施場所阜新市（中遼寧省）

1000Nm3/h規模（商用機の１／２スケール）の実証試験を実施しメタン濃縮性能＋25%、メタン回収率90%以上の性能を達成し、技術を確立

実施場所阜新市（中国遼寧省）

瀋陽市の西北西約180km

実施期間 2008年4月～2009年12月実施期間 2008年4月 2009年12月

条件原料CMM濃度：20～30％

原料CMM流量：1000Nm3/h

95

100

） ) 95

100

） )

55

60

ct g

as (%

)

90

95

ン回収率（%）

over

y ra

te (%

)

90

95

ン回収率（%）

over

y ra

te (%

)

50

55

tion

in p

rodu

c

80

85メタン

Raw gas flow rate:1,000 Nm3/hM

etha

ne re

co

80

85メタン

Raw gas flow rate:1,000 Nm3/hM

etha

ne re

co

40

45

ane

conc

entra

t

Raw material gas flow rate: 1,000 Nm3/h

9

8015 20 25 30 35

原料ガスメタン濃度（%）Methane concentration in raw material gas (%)

8015 20 25 30 35

原料ガスメタン濃度（%）Methane concentration in raw material gas (%)

＊新エネルギー・産業技術総合開発機構の国際協力事業にて実施

15 20 25 30 35Methane concentration in raw material gas (%)M

etha

5．商用機の導入検討 CMM濃縮システム例

①中濃縮シスム例

① CMM20%→約45%（+25%）に濃縮して、発電、ボイラー、都市ガスとして利用

② CMM40%以上→90%以上（+50%）に濃縮して、CNG、天然ガス代替で利用（開発中）

大気放散

CMMガスCH4：30%未満

製品ガスCH4：35%以上

① 中濃縮システム例

吸着塔

濃縮ガスCH4：45%以上

発電燃料

導入ガスCH4：20%以上

大気放散


抽出ポンプミキシング

ホルダー

真空ポンプ

吸

昇圧ブロワー有水ホルダー

発電燃料

ボイラー燃料掘削フロント

CMM濃縮設備

ブロワ有水ホルダー

都市ガス供給

ボイラ燃料

CMM20%未満の場合、製品をリターン

濃縮処理能力：2000Nm3/h

CMMガスCH4：40%以上

製品ガスCH4：90%以上

② 高濃縮システム例

濃縮ガスCH4：90%以上

大気放散

メタンガス炭

抽出ポンプミキシング

ホルダ

真空ポンプ

吸着塔車両用燃料

酸素除去

10


掘削フロント

ホルダーポンプ

CMM濃縮設備

大都市輸送CMM液化

5．商用機の導入検討経済性検討

山西省の炭鉱を例にCMMを濃縮して民生用都市ガスとして利用する

ＦＳを実施

● 普及段階の試算で、単純投資回収年数が４．９８年※１

● 製品ガス量１，８００万Nm3/年（純メタン換算６３０万Nm3/年）

● 代替エネルギー効果：５００万Nm３-CH4/年

● 温室効果ガス削減効果：９１，２８２ｔ-CO2/年

商用標準機1台でCMM処理量：2,000Nm3/hCMMメタン濃度：20%～30%

都市ガス流量：1,356～5,317Nm3/hメタン濃度：35%±2%

吸着塔有水ホルダー

都市ガス

ガス送出

ﾐｷｼﾝｸﾞﾎﾙﾀﾞｰ

戸建住宅

CMM CH4：20%～30%

大気放散 CO2削減量：91,282 t-CO2

真空ﾎﾟﾝﾌﾟ

CMM濃縮設備炭鉱

抽出ﾎﾟﾝﾌﾟ

集合住宅群

ガス送出除湿

熱量調整

戸建住宅

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集合住宅群

＊新エネルギー・産業技術総合開発機構の助成金により 2010年度にFSを実施

※１：設備範囲：CMM濃縮装置１台、建屋、ユーティティ設備、ガス貯蔵設備、ガス送出設備、ガス販売単価：2.27元/Nm3

5．商用機の導入検討想定導入効果

200台導入した場合（熱量調整なしのミニマムケース）代替エネルギー効果：年間５億Nm３-CH4以上温室効果ガス削減効果：年間８００万トン-CO2以上

有望炭鉱の定義・国有重点炭鉱

遼寧省 3 8億 3

温室効果ガス削減効果年間８００万トン CO2以上

・高ガスまたは突出炭鉱・年間石炭生産量100万t以上

遼寧省：3.8億m3

有望炭鉱数は20ヶ所

陝西省 3 3億 3山西省：15.1億m3


河南省：4 9億m3

陝西省：3.3億m3


河南省：4.9億m3


貴州省：10.5億m3

有望炭鉱数は25 所

安徽省：5.0億m3


導入ポテンシャル有望炭鉱数：100ヶ所以上

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有望炭鉱数は25ヶ所有望炭鉱数：100ヶ所以上

出典：中国煤炭工業年鑑

６．今後の展開 CMM濃縮利用のトータルソリューション提案

日本国内でのガス事業ノウハウを生かし、ＣＭＭ濃縮装置を含めたトータルソリューションを提案

需要開発・省ｴﾈ提案電気・熱最適利用提案

空調冷水冷却

コージェネガス空調アンモニア吸収冷凍機

ガス吸収冷温水機

空調冷水７℃

冷却～-80℃

発電機

排熱

蒸気

工業炉蒸気ボイラーCMM濃縮装置

吸収冷凍機

蒸気タービン

都市ガス

近隣工場等

発電機

電力

集合住宅群

熱量変更

ガス供給網の構築：ｶﾞｽﾎﾙﾀﾞｰ、ｶﾞﾊﾞﾅｰ、導管

大気放散熱量変更：ガス機器の交換・調整等


掘削フロント

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炭鉱ガスの有効利用を炭鉱ガスの有効利用を一緒に進めましょう！

ご清聴ありがとうございましたご清聴ありがとうございました。

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低濃度炭鉱メタンガス濃縮技術による省エネと温室効果ガス ...3．CMM濃縮技術の概要全体コンセプト大阪ガスが開発したCMM濃縮技術により、大気放散されている