Reusing Low-Concentration Methane Gas

Reusing Low-Concentration Methane & Vam

当社の高度なRTOシステムは、低濃度ガスの効率的な再利用を可能にし、排出量の削減とコスト削減を実現します。持続可能な高性能ソリューションで、今すぐプロセスを最適化しましょう。

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低濃度メタン利用の現状

低濃度メタンは排出量が多い

  • In 2018, the global coal mine methane leakage was 40 million tons, equivalent to the emission of 1 billion tons of CO2 equivalent greenhouse gases. China’s emissions account for over half of the total global methane emissions from coal mining.
  • 2018年に中国は130億立方メートルのガスを採掘し、そのうち9%を超える濃度の53億立方メートルが利用され、利用率は40.7%でした。
  • 石炭採掘過程において、約60%～70%の低濃度ガスが9%未満となり、利用率はわずか2%です。そのほとんどは利用されず、直接排出され、大気中に漏洩し、環境を汚染しています。
  • China’s coal mines emit a total of 24 billion cubic meters of methane into the atmosphere every year, accounting for one-third of the total industrial methane exhaust volume and generating 200 million tons of carbon emissions.
  • ガスは可燃性、爆発性があります（5%～15%）（安全上の問題）。

メタンガスの特性：燃料+非CO2温室効果ガス

  • メタンガスはクリーンな燃料資源です。
  • Gas (methane) is a greenhouse gas. The greenhouse effect of methane has a “100 year time frame warming potential GWP” that is 28 times that of carbon dioxide.
  • メタン排出量の大幅削減は地球温暖化抑制の必要条件となる 1.5℃以下.
  • 2021年1月、生態環境保護部は温室効果ガスのモニタリングを強化し、生態環境モニタリングシステムの全体的実施に段階的に組み込む必要があると指摘した。主要な排出源レベルでは、石油・ガス、石炭鉱業などの主要産業におけるメタン排出量のモニタリングを試行する。
  • 国家認証自主排出削減（CCER）プログラムの再開が間近に迫っています。（50元/トンで計算、ガス価額で約0.75元/Nm3に相当）。
  • 排気ガスの酸化・破壊は、将来的にはメタン排出削減の方向性の一つとなるでしょう。

低濃度メタンの再利用モード

浄化と供給モード

    暖房（冷房）モード

      発電モード

        蓄熱酸化コージェネレーションモード

          炭鉱におけるメタン濃度のカスケードと管理
          （2020年の中国を例に挙げて）

          The coalbed methane associated with coal mining is commonly known as “gas”, and its main component is methane (CH4).
          現在、8%以下の濃度のガスはすべて大気中に放出され、大量の汚染を引き起こしています。
          これらの資源を暖房や発電に最大限活用することで、大きな経済的メリットと炭素削減効果が得られます。

          蓄熱・酸化エネルギーカスケード利用技術

          プロセスフロー図

          低濃度CH4とVamの安全な輸送と混合

          • 関数：
            低濃度ガスを排気端からガス消費端まで安全に輸送し、輸送ガスの品質を確保します。排気端はガス抽出ステーションであり、ガス端は混合システムです。
          • インストール:
            ガス抽出ステーションの排気口に直接接続された三方パイプでは、パイプラインの改造は必要ありません。

          Main Equipment ① — Electric release valve

          • 原理と機能：
            電気式リリース装置は、主にシステム圧力の緊急リリースを実現するために使用され、輸送パイプラインの始端と終端に設置され、炭鉱ガス排出ステーションと混合システムの保護に重点を置いています。
          • インストール要件:
            輸送パイプラインの末端排出管および炭鉱ガス排出所の出口排気管に設置します。放出弁の後端には、放出ガスがパイプラインに影響を与えないように、乾式火炎防止装置を設置する必要があります。

          Main Equipment ② — Powder automatic powder spraying and explosion suppression device

          • 原理と機能：
            電気式リリース装置は、主にシステム圧力の緊急リリースを実現するために使用され、輸送パイプラインの始端と終端に設置され、炭鉱ガス排出ステーションと混合システムの保護に重点を置いています。
          • インストール要件:
            輸送パイプラインの末端排出管および炭鉱ガス排出所の出口排気管に設置します。放出弁の後端には、放出ガスがパイプラインに影響を与えないように、乾式火炎防止装置を設置する必要があります。

          1. 爆発抑制装置ノズル

          2. 爆発抑制装置粉末貯蔵シリンダー

          3. 消火剤緩衝液

          4. ガス発生器

          5. ターミナル

          6. ケーブル

          7. コントローラー

          8. 紫外線炎センサー

          Main Equipment ③ —粉末自動散布および爆発抑制装置

          • 原理と機能：
            電気式リリース装置は、主にシステム圧力の緊急リリースを実現するために使用され、輸送パイプラインの始端と終端に設置され、炭鉱ガス排出ステーションと混合システムの保護に重点を置いています。
          • インストール要件:
            輸送パイプラインの末端排出管および炭鉱ガス排出所の出口排気管に設置します。放出弁の後端には、放出ガスがパイプラインに影響を与えないように、乾式火炎防止装置を設置する必要があります。

          Main Equipment ④ —Explosion prevention and venting device

          • 光電式炎センサー、圧力制御センサー、電気機械式リンケージの組み合わせを採用し、自動防爆装置の動作を制御します。
          • 取り付け方向に注意してください

          Main Equipment ⑤ —Dry flame arrester

          • 原理と機能：
            乾式フレームアレスターは、ステンレス鋼板を曲げて重ね合わせ、微細な隙間を持つ消火層を形成することで、狭いスリット内での炎の消火原理を応用しています。パイプライン内で炎が発生すると、乾式フレームアレスターによって炎が遮断され、消火または火災の強度を低下させます。炎の延焼を抑制する役割を果たします。
            底部には排水バルブがあり、難燃コア内に過剰な水が溜まって使用に影響するのを防ぐために定期的に開ける必要があります。
            難燃性コア上部の両側に圧力ゲージが付いており、難燃性コアが詰まっているかどうかを監視できます。

          Main Equipment ⑥ —乾式火炎防止装置

          • 原理と機能：
            高効率複合気液分離器は、脱水、除塵、圧力安定化などの多機能を有し、ガス精製処理装置です。
            サイクロン分離技術を採用し、遠心力を利用して気液分離を行います。分離された水はシリンダー壁に沿って流下し、ガスはシリンダー壁に沿って螺旋状に上昇し、上部分離層の二次浄化効果によってガスエンドに流入します。これにより、ガスの浄化が達成され、ガスエンジンに要求されるガス指標を満たします。

          混合システム

          複雑な労働条件

          1. 低濃度メタン濃度の変動
          2. 低濃度メタン流量の変動
          3. 低濃度メタンの温度変動
          4. 低濃度メタンの圧力変動
          5. 低濃度メタン湿度変動
          6. Vamとメタン濃度の変動

          研究方法

          1. 入力パラメータの監視と調整のためのニューラルネットワークの適応型高速応答アルゴリズムの研究
          2. 弾性減衰原理に基づくブレンダー設計の研究
          3. ミキサー構造のCFD流体計算最適化

          応答出力

          1. 混合後のガス濃度の変動範囲は1.2%±0.1%である
          2. 10%以内の濃度の瞬間変動
          3. 1秒以内の瞬時応答

          Blender – Simulation Analysis

          上図からわかるように、出口濃度は時間とともに徐々に増加し、3秒後に1.2%で安定します。右側の雲マップは、出口濃度の時間変化を示しています。