成果報告書詳細
管理番号20110000001052
タイトル平成20年度~平成22年度成果報告書 革新的ゼロエミッション石炭ガス化発電プロジェクト 発電からCO2貯留までのトータルシステムのフィジビリティー・スタディー 石炭ガス化発電とCO2分離・回収システムの概念設計
公開日2011/7/28
報告書年度2008 - 2010
委託先名電源開発株式会社 中国電力株式会社 株式会社日立製作所
プロジェクト番号P08020
部署名環境部
和文要約「発電からCO2貯留までのトータルシステムのフィジビリティー・スタディー」の4つの事業項目(石炭ガス化発電とCO2分離・回収システムの概念設計、CO2輸送システムの概念設計、CO2の貯留システムの概念設計と貯留ポテンシャル評価、全体システム評価(発電からCO2貯留に至るトータルシステムの評価))のうち「石炭ガス化発電とCO2分離・回収システムの概念設計」について実施した。CO2発生源である石炭ガス化発電とそれにCO2分離・回収設備を付加したシステムの概念設計を行い、それらを組み合わせた最適システムの検討を行った。概念設計とそれらを組み合わせた最適システムの検討は、検討に必要な前提条件等を設定するための事前調査(技術動向調査)、各種技術検討を実施するとともに、適用可能なガスタービン容量、発電出力規模から検討し、実証規模設備(石炭処理量1,100~1,200t/d程度)と商用規模設備(石炭処理量2,200~2,400t/d程度)について実施した。CO2分離・回収方式は、実績のある化学吸収方式及び物理吸収方式について所要動力・熱量を比較検討し、エネルギー消費量の小さい化学吸収方式を選定した。実証機段階ではCO2排出量に係る規制・制度が確立する過渡期にあたる可能性が高いことと小規模で技術検証し商用規模へ展開することから、実証規模設備におけるCO2回収率はスケールアップ率を考慮して30%とし、CO2分離・回収設備を追設するケースとした。商用機段階ではCO2排出量に係る規制・制度が確立していると想定し、初めからCO2分離・回収設備を備えた石炭ガス化複合発電設備とし、CO2回収率は想定されうる最大の90%とした。なお、概念設計等は、システムの規模等の諸条件を加味し、発電効率や経済性の観点から、CO2回収率やCO2回収に伴うエネルギー消費の最適化を行ったうえで実施した。さらに、本検討で得られた成果は「全体システム評価」に資するデータとして提供した。実施項目は以下の(1)~(5)の5項目である。「(1)CO2分離回収IGCCのシステム構成に係る技術動向調査」では、CO2分離回収IGCCにおけるシステム構成及び各要素技術(石炭ガス化、ガス精製、CO2分離回収設備他)に係る技術動向の調査並びに多目的石炭ガス製造技術開発(EAGLE)パイロット試験により得られた知見等を基に、CO2分離回収IGCCへの適用の可能性を精査した。また、「(2)CO2分離回収IGCCにおけるガスタービンに係る技術動向調査」では、特許・文献等からの情報収集及びH2リッチ燃料焚きガスタービンユーザーへの訪問による技術調査を行い、CO2分離回収IGCCへの適用の可能性を精査した。次に「(3)CO2分離回収IGCC実証機及び商用機の概念設計・詳細設計」では、CO2回収率が30%、50%、90%の各条件において、CO2分離回収設備を(追設)した場合及び(新設)した場合のプラント熱・物質収支、発電端/送電端出力並びに発電端/送電端効率を算定すると共に概念設計・詳細設計を実施した。次に「(4)CO2分離回収IGCCに係るプラント運用調査」では、CO2分離回収IGCC実証機及び商用機の要素技術のうち、同一の方式或いは類似の技術が工業プロセスとして実用化されているものについての調査を実施した。「(5)CO2分離回収IGCCに係る経済性評価」では、CO2回収率の増減が各種指標へ与える影響を評価すると共に、コスト等の試算を実施した。最後に「全体システム評価」に提供するデータ、資料を取りまとめた。
英文要約Title: Zero Emissions Coal-use Thermal Power Technology Development Project, Feasibility Study on Total Systems from Power Generation to CO2 Storage, Basic Design of Coal Gasification Power Generation and the CO2 Capture System
(FY2008-FY2010) Final Report
The Feasibility Study on Total Systems is composed of four components, namely, 1) Basic design of coal-fired gasification power generation and the CO2 capture system, 2) Basic design of the CO2 transportation system, 3) Basic design of the CO2 storage system and storage potential assessment, and 4) assessment of the total system. The study of optimum total systems from the basic design was implemented. Basic design was implemented on Coal gasification power generation and examination was conducted on the optimum system combining these. In the examination, preliminary survey for setting the preconditions, etc. necessary to examine the FS and various technical examinations were implemented together with examination of the applicable gas turbine capacity and power generation output for the basic design and examination of the optimum combined system on a demonstration scale plant (quantity of coal around 1,100~1,200 t/d) and a commercial scale plant (quantity of coal around 2,200~2,400 t/d). Upon comparing required power and heating value in the proven chemical absorption approach and physical absorption approach, the chemical absorption approach, which consumes less energy, was selected as the CO2 capture method. In the demonstration unit stage, assuming a strong likelihood that this would coincide with a transient period entailing the establishment of controls and systems pertaining to CO2 emissions, and the technical verification will be made in a small scale, the case of additional CO2 capture equipment installation with a CO2 capture rate of 30% upon taking the larger scale into account was adopted. In the commercial unit stage, assuming that controls and systems pertaining to CO2 emissions are established and the system is an IGCC system equipped with CO2 capture equipment from the start, the CO2 capture rate was set at the maximum conceivable level of 90%.The following five items were implemented: In (1) technical research for IGCC with CO2 capture system component, based on the knowledge obtained in the technical trend survey concerning system composition and elementary technologies. In (2) technical research for gas turbine in IGCC system with CO2 capture, technical survey was conducted based on collection of information from patents and literature and visits to H2-rich fuel-burning gas turbine users. Next, in (3) basic design for IGCC demonstration unit and commercial unit with CO2 capture, assuming a CO2 capture rate of 30%, 50% and 90%, the plant thermal and physical balance, gross and net output and gross and net efficiency were calculated and basic design and detailed design were implemented. Next, in (4) technical research about O&M of IGCC with CO2 capture, survey was implemented on cases where the same or similar technologies to the elementary technologies of the IGCC demonstration unit and commercial unit with CO2 capture have been practically applied as industrial processes. And finally, in (5) economic evaluation for IGCC with CO2 capture, the impact of changes in the CO2 capture rate on various indicators was evaluated and costs and so on were estimated.
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