成果報告書詳細
管理番号20130000000641
タイトル*平成24年度中間年報 ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクト ゼロエミッション石炭火力基盤技術開発 革新的ガス化技術に関する基盤研究事業 CO2回収型次世代IGCC技術開発
公開日2013/8/9
報告書年度2012 - 2012
委託先名一般財団法人電力中央研究所 国立大学法人九州大学
プロジェクト番号P08020
部署名環境部
和文要約1. 共同研究の内容及び成果等

(1) 研究開発の背景と目的
地球温暖化対策としてCO2排出量削減が求められる中、CCS(CO2分離・回収・貯留)が注目されているが、現状のCO2回収技術は多量のエネルギーを要するため、発電プラントにおける送電端効率の低下などが大きな課題となっている。
本事業は、石炭ガス化複合発電システムから回収したCO2をリサイクルすればCO2分離装置が不要となることなどにより、送電端効率を大幅に向上*できる「CO2回収型次世代石炭ガス化発電システム」の実用基盤技術開発を事業目標としたテーマ設定型基盤研究である(*:目標送電端効率はCO2回収後HHV基準で42%)。具体的には、CO2による石炭ガス化反応促進効果の解明と実証、高CO濃度条件における炭素析出を抑制する乾式ガス精製システムの最適化、実用規模プラントのFSなどを実施する。また、アジアなど環太平洋地域の多様な石炭に対する適応性についても検討を進める。

(2) 成果の概要
平成24年度は、CO2予熱設備などを追設した小型ガス化炉によりO2/CO2ガス化反応促進効果を実証した。また、基本ガス化反応検討により高精度化した数値解析手法を用いた実機規模ガス化炉解析等により、O2/CO2ガス化炉の性能向上に有効な条件を明らかにした。さらに、実機FSやガス精製設備の炭素析出抑制対策等により、目標効率達成のための最適システムを検討するとともに、提案システムの早期実用化に向けた課題を網羅的に抽出し、その優先順位付けにより、各課題を実用化に向けた各フェイズ(ベンチ、パイロット、実証)のどの段階で行うべきかを整理した上で、ベンチ炉ガス化試験の概略を検討した。これまでの成果により、次のステップへの展開の基盤がほぼ確立され、次年度以降、展開を検討する準備が整った。
英文要約Title: Development of high efficiency oxy-fuel IGCC system. (FY2008-FY2013)FY2012 Annual Report

CCS is regarded as one of the counter measures for global warming problem, but installation of CO2 capture system reduces thermal efficiency. So it is required to develop innovative power generation system with CO2 capture without huge efficiency penalty. CRIEPI and Kyusyu University started joint development program of high efficiency oxy-fuel IGCC system that can keep high plant efficiency of 42 %(HHV) even after energy was used to capture CO2. In H24 following results were obtained in this project. 3tpd pressurized entrained flow coal gasification experiments showed the effect of operating conditions of CO2 enriched gasifier on gasification performance. Impact of gasifier design was evaluated by numerical simulation, and higher precision gasification reaction model for numerical simulation code was constructed considering soot behavior. Power of electricity of this system was considered comparing to conventional pre-combustion system. In order to realize this system as soon as possible, target of each development item was examined and discussed to select things to be done in next phase, bench scale experimental phase. Previous considerations on bench scale gasification experiments were done.Conversion of refractory aromatic hydrocarbons was studied with an atmospheric flow reactor that simulated the reducing section of a two-staged entrained-flow coal gasifier in air-blown and O2/CO2-blown modes at temperature of 1100-1400 degree C. The O2/CO2-blown mode was clearly more effective in reducing soot yield than the air-blown mode and increasing the gas yield. Catalyst composition and preparation conditions were optimized for Cu-Mn-O mixed oxides to obtain high-performance catalysts. The optimized catalysts prepared by a co-precipitation method showed high catalytic activities at the reaction temperature lower than 423 K under high pressure conditions.Correlations between micro-structures of Si compounds in various coal ashes and slags analyzed mainly by solid-state NMR and their melting behaviors were found. The minimum temperatures required for the formation of homogeneous melts were determined by the direct observation of ash melting process on the thermocouple filament through a microscope. Our experiment indicated that the both of the shortest distance between the operation point and no carbon deposition zone in C-H-O ternary diagram calculated with the Gibbs minimum energy method and H2O concentration effected on the carbon deposition rate in a desulfurization process. Considering temperature dependence of viscosity and surface tension, a three-dimensional numerical calculation of non-Newtonian molten slag was performed. The calculation results were compared with that of the cold testing, and they gave close agreement with each other.
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