国内のコークス炉脱硝市場には技術的なブレークスルーが急務――技術革新は企業に経済的利益をもたらすべきだ

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この投稿は、2016年8月2日19時30分にangryantによって最終的に編集されました。中国石炭コークス業界協会の専門家である鄭文華によると、現在、国内には600以上のコークス工場があり、昨年のコークスの生産量は4億4,780万トンでした。近年、国内のコークス工場のコークス炉排ガスにおけるNOxの平均濃度は約650mg/Nm3である。もしこれらの排ガスが**コークス製造業のNOx排出基準（一般地域では500 mg/Nm3、特別地域では150 mg/Nm3）を満たす場合、平均濃度450 mg/Nm3として計算すると、年間約26.5万トンのNOxを削減できる。これは、全国の工業分野における窒素酸化物排出量の1.9％に相当する（『全国環境統計公報（2014年）』によると、工業分野の窒素酸化物排出量は1404.8万トン）。　　これに基づき、専門家らは、現在の生産能力のままでコークス業界の全コークス炉に脱硝装置を設置した場合、市場規模は約200億円程度になると見込んでいる。　　しかし、ガバナンス技術においては、業界には依然として弱点が存在します。現在の技術水準では、個別の除塵技術と個別の脱硫技術は比較的成熟しており、基準を満たす排出が可能であるとされています。そして、ほとんどのコークス炉では窒素酸化物（NOx）の除去において新しい基準を満たすことが難しく、従来の脱硝技術では市場のニーズを満たすことができなくなっている。　　“現在、我が国のコークス産業には、開拓すべき大きな脱硝市場が存在している。国内の環境保護関連企業にとって、これは機会であると同時に挑戦でもあり、研究開発を強化し、優れた技術を習得して、より大きな市場を開拓していく必要がある。”業界関係者は述べている。　　従来の技術は適用できず、基準を満たす技術の開発が急務である。従来の脱硝技術では、コークス炉の脱硝需要を満たすことができない。コークス炉の排ガスは、脱硝処理を行う前の温度が一般的に180℃～300℃であり、これは従来の技術における脱硝のための要件よりも低い。また、コークス炉の排ガスに含まれる汚染物質の成分は、石炭火力発電業界のものとは異なる。記者の調べによると、現段階では石炭火力発電業界における排ガスの脱硝技術はかなり成熟しており、主な処理方法は乾式、半乾式、湿式の3つに分類される。その中で、乾式プロセスには選択的触媒還元（SCR）法や非選択的触媒還元（SNCR）法などがあり、半乾式プロセスには活性炭を用いた脱硫脱硝法などがあり、湿式プロセスにはオゾン酸化吸収法などがある。　　しかし、業界の研究実践によると、石炭火力発電業界で用いられている上記の脱硝技術では、コークス炉の脱硝需要を満たすことができず、コークス炉の効率的な脱硝を実現することはできない。主に3つの理由があります。まず、コークス炉の煙道ガスは脱硝処理を行う前の温度が一般的に180℃～300℃であり、石炭火力発電所の排ガスの場合は脱硝処理前の温度が300℃～450℃となる。コークス炉の煙道の温度は、従来の処理技術が要求する温度条件に合致しないため、コークス炉の煙道ガスの脱硝における一部の技術の適用が妨げられている。　　二つ目は、コークス炉の排ガスに含まれる汚染物質の組成が石炭火力発電業界と異なることである。石炭火力発電業界の排ガスではSO2の含有量が高く、NOxの含有量は低いのに対し、コークス炉の排ガスではNOxの含有量が高く、SO2の含有量は低い。さらに、タール、硫化水素（H2S）、一酸化炭素、メタン、遊離炭などの成分も含まれている。このため、高硫黄・低窒素の排ガスに適した活性炭を用いた脱硫・脱硝処理法などは、コークス製造業界では適用が困難である。　　三つ目は、コークス炉の煙突内の温度を130℃以上に保つ必要があることです（コークス製造業界ではこれを「煙突の熱予備状態」と呼びます）。送風機に故障が発生した場合でも、コークス炉の煙突が引き続き安定した圧力条件をコークス製造工程に供給し、コークス炉全体の生産に支障を来さないようにするためです。そのため、排ガス温度が低すぎる湿式プロセスは、コークス製造業界での適用が制限されています。　　“現在、国内には20社以上の企業がコークス炉の排ガスから硫黄分や窒素分を除去する技術の開発に取り組んでいる。従来の脱硝技術がコークス炉産業で直面している課題を解決するため、科学研究を行い、市場のニーズに応えつつ、より大きなコークス炉脱硝市場を確保しようとしている。”業界関係者によると、ある企業はコークス製造企業が設立した処理企業であり、またある企業はコークス炉の排ガス処理を専門とする第三者の処理会社で、それぞれ長所があるという。　　企業を中心に、従来の脱硝技術の課題を打破　企業間で協力して触媒補助剤（添加剤）を開発し、通常のバナジウム・チタン系触媒と組み合わせることでコークス炉での低温脱硝を実現。同時に排ガスの同時処理も可能となり、より大きな市場を開拓するための取り組みが積極的に行われている　「現在、国内の数社がコークス炉業界における従来の脱硝技術の課題に対して研究開発を進めており、既にさまざまな程度で成果を上げている。」”鄭文華によると、一部の企業はコークス炉の排ガス温度が180℃～300℃の環境に適した低温度脱硝技術の開発を試みているという。例えば、中冶焦耐（大連）工程技術会社は「乾式／半乾式脱硫＋低温脱硝・集塵・熱分解を一体化した技術とプロセス」を開発し、北京首鋼国際工程技術会社は「低温触媒脱硝＋余熱回収利用＋湿式脱硫・集塵を一体化した技術」を開発し、成都国化環保科技会社は「新型触媒法による脱硫および低温SCR脱硝技術」を開発したなどである。　　“上記の技術プロセスのうち、いくつかは既に工業化されており、コークス炉における効率的で安定した脱硝を実現できる。開発企業各社は積極的に市場開拓を進めている。いくつかは中試段階に入っています。”鄭文華はさらに、中冶焦耐の技術は既に産業化されており、北京首鋼国際工程会社の技術もパイロットプラントでの試験を通過している。成都国化環保科技会社が開発した技術もパイロットプラントでの試験を通過しているが、産業化が待たれていると説明した。　　報道によると、中冶焦耐が開発したコークス炉の脱硫・脱硝技術は、「世界金属導報」によって2015年の「世界鉄鋼業界のトップ10技術ニュース」として評価され、コークス製造業における脱硝分野での大きな突破口が実現したとされている。実際、中冶焦耐の脱硫脱硝技術は、鉄鋼分野におけるコークス炉の処理だけでなく、独立したコークス工場のニーズにも応えることができる。　　鄭文華によると、中冶焦耐は関連する研究機関と協力し、特別な助触媒（添加剤）を含む触媒配合を開発した。この触媒により、通常のバナジウム・チタン系触媒でも、コークス炉の排ガス温度が180℃～300℃の条件下でも活性、選択性、安定性を維持でき、中毒しにくく、高効率に脱硝が可能となる。　　“私たちが開発した装置は、コークス炉の排ガスにおける同時脱硫、除塵、脱窒を実現しています。現在、宝鋼湛江製鉄コークス化プラントや山東鉄雄新沙コークス化プラントなど、複数のプロジェクトでコークス炉からの排ガス浄化が行われ、工業化が実現している。” 中冶焦耐の教授級高級工程師である尹華が説明した。　　“しかし、上記のガバナンス企業は、技術の産業化や成果の普及などの面でさらに力を入れ、コークス炉脱硝産業の発展を推進する必要がある。”業界関係者は述べている。背景資料：「氷河期」には市場の健全な発展のための政策的支援が必要　環境保護向けの補助金制度の導入や、さまざまな手法を用いた新技術の普及を提案　経済的圧力に迫られた一部の企業は、入札時に品質を重視せず、単に最も安い価格で落札しようとするため、多くの劣悪な技術や機器が環境保護分野に流入している。” 中冶焦耐の教授級高級技術者である尹華は、最近市場開拓の過程でこのような現象にしばしば遭遇している。一部の中小企業が建設した脱硫・脱硝プラントは、工程が信頼できないだけでなく、設備も粗悪な作りで、運用開始から間もなく設備の腐食が進んで撤去されてしまい、大きな無駄が生じているのだ。　　“ここ2年間、鉄鋼業などの上流・下流産業の不況の影響を受け、コークス製造企業の利益率は以前に比べて大幅に低下している。多くの所有者は環境保護設備の導入という呼びかけに応じようとはしているものの、経済的な圧力が大きく、汚染対策の資金を調達するのが難しく、脱硫・脱硝装置の設置も困難である。”業界関係者はそう考えている。　　このため、ユン・ファは、コークス炉の脱硫・脱硝によって生じる副産物が少ないことを考慮し、コークス製造企業が環境保護設備を建設・運用する際には経済的な投資が大きく、得られる利益が少ないと指摘。その上で、**電力業界で採用されている手法を参考に、報酬による支援や「報酬と罰の明確化」を含む環境保護補助金制度を導入することを提案した。実際に排出削減を志向する企業がコークス産業の「氷河期」を乗り越えられるよう支援し、より多くの企業が確立された高度な技術を活用できる環境を整えるとともに、市場の活力を引き出し、健全な発展へと導く。　　“エンジニアリング会社も、発注者が投資を抑えつつ高度な技術を得られるよう、さまざまな協力モデルを提供すべきである。”尹華によると、貴州省の黔桂天能脱硫脱硝プロジェクトを例にとると、地元では企業のクリーン生産に非常に注目し、積極的に支援している。様々な検討を経て入札方式により、中国冶金焦耐がプロジェクトのサービス提供業者として選ばれた。このプロジェクトはEPC方式を採用しており、総額面でより大きな割引が可能になるだけでなく、コークス製造企業も建設過程で多くの労力を費やすことなく、日々の経営に専念できます。現在、このプロジェクトは着々と建設が進められています。“EPC方式のほか、建設能力を持つ発注者にとっては、設計・供給（EP）方式の方が間違いなくより経済的な選択肢である。”尹華はさらに、上述の従来の協力モデルに加えて、近年発展してきたBOT（建設・運営・移転）モデルも、差し迫った問題を解決し、発注者と請負業者の資金圧力を軽減するための優れたモデルであると説明した。