【転】石炭の分級・分質利用技術の研究開発および応用が順調に進展

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はじめに　資源や環境に関する制約がますます厳しくなる中、特に濃霧が頻繁に発生する状況を踏まえ、我が国のエネルギー戦略において重要な要素として、石炭のクリーンで効率的な利用がこれまでにないほど重視されるようになった。また、石炭を適切に分類し、質に応じて利用するための技術革新も加速し、着実な進展を遂げている。 石炭の熱分解は、石炭の分級・分質利用の先導技術である。石炭の粒度に対する熱分解の要件に基づき、塊炭熱分解技術と粉炭熱分解技術に分けられる。我が国の塊炭熱分解には立式炉が用いられており、技術は成熟している。山西の榆林や内モンゴルのウハイなどである程度規模的に利用されており、生産能力は年間約5000万トンに達する。しかし技術は比較的遅れており、1基あたりの生産能力は年間10万トン未満であり、汚染物質の抑制対策も不十分なため、環境への影響が大きい。同時に、我が国における石炭の大規模機械化採掘が普及するにつれて、炭鉱で生産される塊炭の割合はますます減少している（20％未満）。 伝統的な塊炭の熱分解が発展の壁に直面する中、粉炭の熱分解技術がブレークスルーを達成した。 我が国では1950年代から石炭の熱分解技術の研究が始まり、**「863」計画や「973」計画などの支援を受けて、浙江大学による循環流動層を用いた石炭の分級変換・多目的利用技術、大連理工大学による固体熱媒体を利用した処理技術、北京柯林スダ科技有限公司によるベルト炉を改良して品質を向上させる技術、大唐華銀電力有限公司と中国五環工程有限公司が共同で開発したクリーンコール技術（LCC）、北京神霧環境エネルギー科技集団株式会社による蓄熱式の無熱媒体回転床乾留技術、神華によるモジュラー型固体熱媒体技術、そして広東省肇慶市の順鑫煤化工科技有限公司による褐炭の熱分解触媒技術など、多くの石炭・粉炭の熱分解利用技術がすでに中規模実証試験を終えており、様々な段階で重要な熱分解技術上の課題が克服されている。指摘しておくべきは、これらの技術はほとんどが石炭粉とタールが混ざり合って熱分解炉の壁に付着し詰まりを引き起こすため、いずれも大規模な産業化には至っていないという点である。 2014年、河南龍成集団による低品位炭の回転床式低温熱分解による多目的利用技術の研究が大きな進展を遂げ、石炭の熱分解に関する技術的課題が解決されました。複数の燃焼管を用いた加熱技術および物質と複数の燃焼管との動的な熱交換技術により、ガスを利用した複数段階の供熱と、インテリジェントで精密な温度制御を実現する；効率的なサイクロン－特殊膜複合分離プロセスにより、4マイクロメートル以上の固体粒子の回収と油ガスの分離を実現し、石炭の加熱不均一および伝熱が遅いという問題を解決した；高温回転動的シール技術により、油ガスの漏れや空気の内部漏れという問題を解決しました。同時に、特殊な抽出工程と抽出剤を用いてオイルフェノールの同時抽出を実現し、熱分解廃水を生物化学処理の基準に達させるとともに、既存の生物化学処理技術と組み合わせることで、循環利用やほぼゼロ排出を実現する。 中国石油化学工業連合会の現地での評価によると、この技術を用いて建設された単一システムの年間処理能力が数百万トン規模の石炭処理プラントは、長期にわたって安定して運転することができている。クリーンコールの生産率は71.53％、コールタールの生産率は11.05％、ガスの生産率は9.87％であり、エネルギー効率は90.70％に達している；年間1,000万トンの規模を持つ石炭の分級・分質によるクリーンで効率的な利用プロジェクトがすでに初期段階で完成し、我が国における石炭の分級・分質利用の発展において優れた模範となっている。 また、技術や設備への投資コストにおいても、主要な石炭化学プロジェクトと比べて、石炭の分級・分質利用は投資対効果が高く、経済的です。石炭からガスや石油を製造する技術や設備のコストは、総投資額の80％以上を占めている。一方、石炭の分級・分質利用プロジェクトでは、その技術や設備が占める割合は68％であり、かつ核心的な設備は国産化されている。100億円を超える投資が必要となる石炭化学プロジェクトと比べて、コストが低く、さらに削減の余地も大きいため、経済的な優位性が明らかである。龍成グループの低品位炭用回転床式低温熱分解による多成分利用技術を例にとると、調査によると、製造される燃料油のコストは1トンあたり1944.64元で、石炭の直接液化にかかるコストの半分にも満たない。また、LNGを製造する際のコストは1立方メートルあたり1.48元で、これは石炭からガスを製造する際のコストの3分の2に相当する；その投資強度は石油製品1万トンあたりわずか0.7億元に過ぎないが、神華や伊泰の石炭製油プロジェクトの投資強度はそれぞれ石油製品1万トンあたり1.39億元および1.75億元である。出典：中国石炭工業協会諮問センター　著者：李維明博士、国務院発展研究センター資源・環境政策研究所副主任研究員；任世華、石炭科学研究院 石炭戦略計画研究所