¢¤¯¼†4¯¼§³§â€­…‬…‹†’–¨¤â€†¯†§â„¢›©â€»...

Download ¢¤¯¼†4¯¼§³§â€­…‬…‹‡’–¨¤â€‡¯†§â„¢›©â€» Siemens

Post on 18-Feb-2021

0 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 火 力 原 子 力 発 電

    156

    Oct. 2010

    1.はじめに

    石 炭 ガ ス 化 複 合 発 電(IGCC:Integrated Coal

    Gasification Combined Cycle)は,豊富な石炭資源

    を高効率で利用でき,環境特性にも優れていることから,

    次世代の火力電源の主力を担う新技術として国内外で開

    発が進められている。

    欧米では,1990年代半ばに4つのIGCCプラントが

    運転を開始している。我が国では,1999年度より電気

    事業大で発電出力25万kW級のIGCC実証機計画が進め

    られており,2007年度に実証運転が開始されている。

    ここでは,海外および我が国におけるIGCC技術の開

    発動向について概説し,あわせて今後の課題について述

    べる。

    2.�海外における石炭ガス化複合発電技術の� 開発経緯と最新の動向

    石炭ガス化炉の開発の歴史は古く,1920年代に都市

    ガスや化学原料の製造用として実用化されている。発電

    用ガス化炉の開発は1970年代より本格化し,STEAG

    社(独)により,1972年頃からKellerman発電所の固

    定床ガス化炉による世界初のIGCC運転(17万kW)が

    行われた(1)。

    IGCC用石炭ガス化炉の開発は,表1に示す加圧型噴

    流床方式が主流となり(2),次に紹介するクールウォー

    タープログラムが,現在のIGCCの草分けと言えよう。

    クールウォータープログラムは米国・日本の共同研究

    開発プロジェクトとして実施され,日本からは,東京電

    力㈱,㈱東芝,石川島播磨重工業㈱及び(財)電力中央研

    究所(電中研)がJCWP(Japan Cool Water Program

    Partnership)を結成し,本プロジェクトに参画した。

    本プロジェクトでは,Texaco式噴流床ガス化炉を用い

    た120MW級IGCCプラントで,1984年から5年間の

    実証運転試験が行われ,IGCCが技術的に成立すること

    を世界で始めて実証した(1)。

    クールウォータープログラム以後,欧米では1990年

    代半ばより,300MW級のIGCC実証・商用計画が進めら

    れ,Tampa(米国),Wabash River(米国),Buggenum

    (オランダ),Puertollano(スペイン)の4つのプラン

    トが運転を行っている。これらのプラントは,いずれも

    酸素吹きガス化炉を用いており,酸素製造に大きな動力

    を要するため,必ずしも,送電端効率は高くない。これ

    Ⅴ-4.石炭ガス化複合発電 (IGCC Power Generation)

    火力原子力発電創立60周年記念特集号 Ⅴ章

    1004

    ガス化炉名称 /メーカ名

    CCP /三菱

    EAGLE /日立

    Shell /Shell

    Prenflo /Shell

    E Gas /Conocophillips

    Texaco /GE Energy

    型  式 2室2段 1室2段 1室1段 1室1段 2室2段 1室1段

    流れ方向 上昇流 上昇流 上昇流 上昇流 上昇流 下降流

    供給方式 乾 式 乾 式 乾 式 乾 式 スラリー スラリー

    炉 壁 材 水冷壁 水冷壁 水冷壁 水冷壁 耐火材壁 耐火材壁

    ガス化剤 酸素富化空気 酸 素 酸 素 酸 素 酸 素 酸 素

    概 略 図 Coal

    Coal Air

    Char Air

    Coal Coal O2

    Char O2

    Coal O2

    Coal O2 CWMO2

    CWM

    CWM O2

    表1 主要な加圧型噴流床ガス化炉の概要

  • 157

    Vol. 61 No.10 Ⅴ.開発技術 Ⅴ-4.石炭ガス化複合発電

    らのプラントの概要を表2に示す(3),(4)。いずれのプラ

    ントも,運転開始後種々トラブルが発生したものの,年々

    石炭ガス焚きでのAvailabilityは向上し,図1(5)に示す

    とおり70~80%に達している。各プラントの状況を以

    下に記す。

    (1)Tampa(3),(4),(6)

    米国DOEのCCTプログラムラウンドⅢで選定された

    もので,1996年9月~2001年9月の実証期間後,商用

    化されている。設計送電端効率(HHV)は39.7%であっ

    たが,ガス化炉での炭素転換率がやや低いことなどから,

    設計効率に達していない。運転開始後,輻射型及び対流

    型熱交換器,ガス/ガス熱交換器,COS転換器等に改

    良が加えられ,稼働率は70~80%まで向上している。

    (2)Wabash River(3),(4),(7)

    米国DOEのCCTプログラムラウンドⅣとして実施さ

    れ,1995~2000年の実証試験後,商用運転を行ってい

    る。本プラントは既設汽力発電プラントをリパワリング

    したものであり,ほぼ設計通りの効率が得られている。

    運転開始後,灰付着トラブルによるガス化炉壁及び熱交

    換器部の改造,セラミックフィルタからメタルフィルタ

    への変更,COS転換触媒の劣化対策,MDEA吸収液の

    劣化対策等が施された。2000年以降の石炭ガス焚きの

    Availabilityは,70%を超えている。また,2004年に

    契約上の問題から一時運転を停止していたが,2005年

    から運転を再開している。

    (3)Buggenum(3),(4)

    電力会社4社により設立されたオランダ電力委員会

    (SEP)がスポンサーとなり,1994年から4年間の実証

    試験後,1998年から商用運転を行っている。現在は,

    Nuon社が運営しており,バイオマスの混合ガス化試験

    も実施している。ガスタービン燃焼器での燃焼振動が発

    生し,燃焼器やバーナの設計変更を行っている。

    (4)Puertollano(3),(4),(8)

    スペインのENDESA,フランスのEDF,イタリアの

    ENEL等を中心とするElcogasコンソーシアムが推進し

    ている。1998年より石炭/石油コーク(50/50)を燃

    料として運転を行っている。運転開始当初より,ガスター

    ビン燃焼器での燃焼振動,熱交換器部での灰付着,ガス

    化炉メンブレンチューブや生成ガス配管の腐食,COS

    転換触媒の劣化等のトラブルが報告されていたが,種々

    対策を施し,運転信頼性向上が図られている。

    2000年以降,上記4プラントに続く計画が進行して

    いなかったが,地球温暖化対策として,火力発電所から

    のCO2回収について,国内外で種々検討が行われ,

    IGCCに関してもCO2回収型IGCCの検討が進められて

    1005

    Tampa Wabash River Buggenum Puertollano

    場  所 米国 フロリダ 米国 インディアナ オランダ スペイン

    ガス化炉型式 Texaco E-GasTM Shell Prenflo

    脱じん方式 湿式スクラバ フィルタ+湿式スクラバ フィルタ+湿式スクラバ フィルタ+湿式スクラバ

    脱硫方式 湿式化学吸収(MDEA) 湿式化学吸収 (MDEA)

    湿式化学物理吸収 (Sulfinol)

    湿式化学吸収 (MDEA)

    GT型式 GE 7FA(1,300℃級) GE 7FA

    (1,300℃級) Siemens V94.2 (1,100℃級)

    Siemens V94.3 (1,300℃級)

    出     力

    GT 192MW 192MW 156MW 200MW

    ST 123MW 104MW 128MW 135MW

    発電端 315MW 296MW 284MW 335MW

    送電端 250MW 262MW 253MW 300MW 送電端効率

    (設計値,HHV) 39.7% 37.8% 41.4% 41.5%

    運転開始 Sept 1996 Oct 1995 Jan 1994 Dec 1997

    表2 海外で稼働中のIGCCプラントの概要

    図1 海外IGCCの石炭ガス焚きのAvailability(5)

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

    1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

    A va ila bi lit y( % )

    -

    1,000

    2,000

    3,000

    4,000

    5,000

    6,000

    7,000

    8,000

    Buggenum

    Tampa

    Puertollano

    Wabash River

    運 転 時 間( hr /年 )

  • 火 力 原 子 力 発 電

    158

    Oct. 2010

    いる。ここ数年の間に,欧米や豪州,中国などで新たな

    IGCCプロジェクトが発表されており,キャプチャーレ

    ディーやCO2回収型も含めた主要なIGCCプロジェクト

    を表3に示す(9)。表3に示すプロジェクトについて,必

    ずしも計画通りに進捗していないものも見受けられ,今

    後もその動向を注視しなければならない。

    3.我が国におけるIGCC開発の経緯と動向

    我が国におけるIGCC開発として,流動床石炭ガス化

    複合発電,噴流床石炭ガス化複合発電及び噴流床方式多

    目的ガス化技術の開発経緯を以下に記す。

    (1)流動床石炭ガス化複合発電技術

    我が国におけるIGCC開発としては,先ずサンシャイ

    ン計画において流動床石炭ガス化複合発電の開発が進め

    られた。1974

Recommended

View more >