成果報告書詳細
管理番号20150000000745
タイトル平成22年度‐平成26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 革新的CO2回収型石炭ガス化技術開発
公開日2015/11/26
報告書年度2010 - 2014
委託先名電源開発株式会社
プロジェクト番号P10016
部署名環境部
和文要約共同研究項目「ゼロエミッション石炭火力技術開発プロジェクト 革新的CO2回収型石炭ガス化技術開発」 平成22年度‐平成26年度成果報告

1. 研究開発の概要
革新的CO2回収型石炭ガス化技術開発は、ガスタービン入口温度1,500℃超級の次期IGCCを念頭におき、エネルギーロスを極力低減するCO2分離回収を目指すものである。本研究開発にて実証を目指す物理吸収法によるCO2分離回収技術は、系統圧力上昇に応じてCO2溶解度が比例的に増大することから、圧力の高いシステムにおいて設備運転に係る消費エネルギーは低減することが期待されている。本技術開発においては、既設のEAGLE炉(酸素吹一室二段旋回流型噴流床ガス化炉)を利用し、新たに「物理吸収法によるCO2分離回収設備(処理ガス量1,000m3N/h規模)」を設計・建設し、運転研究を行うものである。

2. 研究開発の内容及び成果等
(1)物理吸収法によるCO2分離回収設備の試運転・引取試験・試験研究
物理吸収法によるCO2分離回収設備について、平成22年度より設計・製作を開始し、平成24年度からエネルギーロス低減に係る各種パラメータ試験および、パラメータ最適化試験を実施した。また中圧モード及び低圧モードにおける各種特性試験、新たに追加されたサワーシフト触媒限界確認試験を実施し、平成25年11月末に全ての試験運転を終了した。
開発目標である「回収CO2純度98%以上」、「1,500℃超級ガスタービンを採用したIGCCを想定したCO2分離回収システムのエネルギーロスの低減(化学吸収法と比較して相対比10%の改善)」に対し、CO2回収率≧90%及び、CO2純度≧98%を満たしつつ、相対比17%の改善を達成した。
(2)既設EAGLE設備改造部分の機能確認
チャーリサイクル系統については、CO2分離回収設備に安定的にガス供給を行うため、ロータリーバルブを用いた自重移送方式から差圧制御搬送方式に変更した。その機能確認試験を実施した結果、旧方式と比較してより安定したチャー供給が可能であることを確認した。
(3)試験設備における材料劣化調査
試験運転終了後、酸素吹石炭ガス化炉とCO2分離回収装置の主要箇所について調査を実施した。また、IGFC向け石炭ガスのクリーンナップ要素研究に関連した、配管付着物調査に伴う試料の採取を行った。
(4)新規CO2分離回収技術調査及び実ガスフィールド試験
CCSシステムにおいては、CO2分離回収から輸送、貯留までを含めたトータルシステムについてエネルギーロスの少ない技術の開発が国内外で進められている。このうち、所要エネルギーの大半を占めるCO2分離回収プロセスに関し、技術調査を実施した。この結果、化学吸収法(加熱フラッシュ再生方式)が他の方法に比べて有望であることが分かったため、EAGLE実ガスを用いた適応性確認試験を実施した。その結果、CO2回収率約85%において、再生熱量原単位が多目的石炭ガス製造技術開発で得られた実績値から更に低減可能な運転条件を見出した。
なお、ガス化設備及び物理吸収法によるCO2分離回収設備の試験運転実績の累計は以下の通り。
平成22年度‐平26年度 総累計
・石炭ガス化運転時間  6,311時間49分 14,511時間53分
・石炭使用量  38,512 ton 81,163.3 ton
・物理吸収法による
CO2分離回収設備運転時間
(1)Shift系統    4,287時間19分
(2)Selexol系統   3,831時間17分
英文要約Joint Research: Development of Zero-emission Coal-Fired Power Generation /R&D of Coal Gasification Technology with Innovative CO2 Capture
Report on Results for the Period Fiscal 2010 to Fiscal 2014

1. Overview of research and development
The CO2 capture technology studied in proving trials in this project employs a physical CO2 capture method. Because the solubility of CO2 increases in proportion to increase in system pressure, it is expected that the use of this method will reduce the energy consumed for equipment operation in a high-pressure system. Using the existing EAGLE gasifier (a one-chamber, two-stage, swirling oxygen-blown, entrained-bed coal gasifier), the project has designed, constructed, and operated physical CO2 capture facilities (syngas capacity: 1,000 m3N/h).

2. Details and outcomes of R&D
(1)CO2 capture facilities using physical CO2 capture: Test operation, qualification test, experimental research
Design and manufacture of the physical CO2 capture equipment commenced in fiscal 2010. From fiscal 2012, tests of a variety of parameters related to the reduction of energy loss and parameter optimization tests were conducted. Test operation was completed at the end of November 2013. The system has achieved a CO2 capture rate of ≥ 90% and a CO2 purity of ≥ 98% and a level of reduction of energy loss in the CO2 capture system assuming IGCC using a gas turbine of over 1,500˚C, representing a relative improvement of 17%.
(2)Verification of functions of modified sections of existing EAGLE facilities
The char recycle system was changed from a gravity-feed system to a differential pressure control transportation system. Function verification tests were conducted. The results confirmed that the new system realizes more stable char feed than the former system.
(3)Study of degradation of materials used in test facilities
Following the termination of test operation, studies of the oxygen-blown coal gasifier and the CO2 capture equipment were conducted. Test specimens were also taken for a study of substances adhering to pipes related to element research on coal gas clean-up looking towards IGFC.
(4)Study of new CO2 capture technologies and field tests using actual gas
The development of technologies that minimize energy loss in the entire CCS system, from CO2 capture to transportation and storage, is proceeding both in Japan and overseas. Results demonstrated that chemical CO2 capture (heated flash regeneration) was more promising than other absorption methods, and tests were therefore conducted to verify the applicability of the method using actual gas from the EAGLE gasifier. As a result of tests, operating conditions were determined under which heat required for solvent regeneration at a CO2 capture rate of approximately 85% can be reduced in comparison to actual figures obtained during the Development of Multiple-Purpose Coal Gasification Technology.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る