成果報告書詳細
管理番号20120000000620
タイトル平成22~平成23年度成果報告書 ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクト 燃料電池対応型石炭ガス化複合発電最適化調査研究
公開日2012/6/13
報告書年度2010 - 2011
委託先名大崎クールジェン株式会社
プロジェクト番号P10016
部署名環境部
和文要約地球温暖化への関心の高まりから、石炭火力発電からのCO2排出量を削減するためには発電効率の向上に加え、将来的には大規模なCCSを行なう必要があるとの認識が世界各国に広まりつつある。CO2の大幅な削減目標を実現するためには、3E(供給安定性・環境適合性・経済効率性)の同時達成が可能となる革新的な技術開発が必要とされており、なかでも高効率石炭火力発電技術およびCCS技術については重要な技術開発としてその加速が期待されている。
本調査研究では高効率なIGCCあるいは究極の高効率発電を実現するIGFCとそれにCCSを組み合わせた革新的なゼロ・エミッション石炭火力の実現を目指し、その開発ステップとして重要な構成技術となる「酸素吹IGCCと高効率CO2分離回収技術の最適モデル」についての調査と検討を行った。その結果を踏まえて酸素吹IGCCの大型実証試験の実施に向けた計画を策定し、実証プラントにおける最適システムの構築を目指した。これにより、国が策定したCool Earth-エネルギー革新技術開発ロードマップに沿った技術開発とCool Gen計画の着実な進展に寄与するものである。
a.酸素吹石炭ガス化技術の基礎的検討
本調査研究で選定したEAGLE炉と既存の石炭ガス化技術の特徴を比較評価した。EAGLE炉は炭種適合性、石炭から燃料ガスへの転換効率の高さなど、既存のガス化技術には無い優位性を有していることを確認した。
b.酸素吹石炭ガス化技術の多用途利用に関する検討
EAGLE炉の多用途利用の可能性をより広い視点から見出すことを目的に、学識経験者や産業界の有識者により構成する「酸素吹石炭ガス化技術の多用途利用研究会」を設置した。石炭ガス化ガスから代替燃料や化学工業原料を製造するための要素技術を調査し、EAGLE炉が発電用途以外の多用途にも利用できる可能性を示した。各産業界の動向およびEAGLE炉の展開可能性を踏まえ、多用途利用のビジネスモデルを明らかにした。
c.商用普及に向けた酸素吹石炭ガス化プラントに関する検討
a.b.の検討結果を踏まえ、国内外におけるEAGLE炉の商用化に向けたビジネス戦略を策定した。EAGLE炉は高効率発電プラントとして大きな需要が期待できることに加え、電力にとどまらない各産業分野における多用途利用により、新興国へのインフラシステム輸出としての展開も期待できる。
d.ゼロエミッション石炭火力発電システムの最適化検討
IGCCとCO2分離回収技術の将来の商用普及に向けた実証項目を検討し、実証試験の基本計画を策定した。CO2分離回収実証試験設備については化学吸収方式と物理吸収方式による概念設計を行い、実証試験サイトに配置可能な設備容量(CO2回収率)を確認した。
e.酸素吹石炭ガス化複合発電実証プラントの基本設計
実証試験サイトにおける設計条件に基づき、主要設備の仕様、機器構成、プロセスフローの技術検討を行い、プラントの基本仕様をまとめた。IGCCシステム全体としての最適化を図るため、ユーティリティ消費量や補機動力をとりまとめ、プラント性能を試算し、実証試験の目標である送電端効率等を達成できる見込みとなった。既設設備を活用しつつ、合理的な実証試験設備の据付作業を可能とする機器配置計画を策定した。
f.酸素吹石炭ガス化複合発電実証プラントの設備合理化検討
実証プラントを構成する設備について、性能、信頼性、安全性、運用性を確保しつつ設備合理化に寄与する複数の項目を抽出・検討し、実証プラントへの適用可否を評価した。
英文要約We examined the optimal model for the development of oxygen-blown IGCC and CO2 capture technology, which together constitute an important step towards the successful development of IGFC and zero-emission coal-fired power generation. And we developed a plan for the implementation of large-scale demonstration tests with respect to oxygen-blown IGCC in order to formulate the optimal system in a demonstration plant.
We constituted a comparative evaluation of the key features of EAGLE and existing technology. The study confirmed that the EAGLE gasifier offers significant advantages that existing gasification technologies do not possess, in terms of the ability to support multiple different types of coal and high conversion efficiency.
With the aim of undertaking a wide-ranging exploration of the multi-use potential of EAGLE, we set up a study group composed of academic experts and knowledgeable people in the industry. A survey of the key technologies needed for the utilization of coal gasification gas in the manufacturing of alternative fuels and of chemical materials for industrial use showed that it has other potential application besides power generation. The study group was able to clarify the business models that could be employed for multipurpose utilization.
Business strategies were formulated for the commercial deployment of EAGLE both in Japan and overseas. Besides the demand that can be expected for the use of EAGLE in high-efficiency power generation plants, it also has other potential application in various different sectors, so there is potential for development exports of it as infrastructure systems for developing nations.
The demonstration items needed to support the future commercialization of IGCC and CO2 capture technology were studied, and an outline plan for tests was formulated. With regard to the CO2 capture facilities, concept design was implemented with respect to both chemical and physical absorption methods, and the equipment capacity that could be deployed at the demonstration test site was confirmed.
Based on the design criteria applying to the site, technical review was performed with various items, and the plant's basic specifications were decided on. In order to achieve optimization of the system, various data were compiled, and preliminary calculations were made with regard to plant performance; these calculations indicated that the test objectives could be achieved. A deployment plan was formulated which would facilitate installation of the plant while using the existing facilities.
With regard to the facility to be used in the plant, a number of items that could help to streamline the equipment (while still maintaining a high level of efficiency, reliability, safety and operational capability) were identified, and the advisability of applying these items to the plant was appraised.
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