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Press Release

次世代石炭火力発電向け低温作動型シフト触媒を開発

―発電効率向上、年間約20万トンのCO2削減効果を実証―
2013年12月19日
国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
株式会社日立製作所

NEDOと(株)日立製作所は、開発したCO2回収機能付き石炭ガス化複合発電(CCS*1-IGCC*2)向けシフト触媒*3の評価試験をパイロットプラント(EAGLE*4)で実施、1,000時間の連続試験を通じ新触媒の性能維持を実証しました。

この触媒をCCS-IGCCシステムに用いることで、シフト反応を従来の2/3の水蒸気量で効率よく進行させ、CO2を回収しながら発電効率をより高くすることができるようになるため、従来の石炭火力発電に比べCO2排出量の約20万トン/年(100万キロワット級発電所)削減が期待できます。

  • 図1
    図1:石炭ガス化ガス実証設備及び開発触媒
  • 図2
    図2:EAGLEパイロットプラント
  • 図3
    図3:開発触媒と従来触媒の温度特性比較
    (H2O/CO=1.2mol/mol, wet-SV=30,000Nh-1)
  • 図4
    図4:1,000時間実証試験結果(開発触媒)
    (H2O/CO=1.2mol/mol, wet-SV=4,000Nh-1,触媒入口温度=200℃)

1.事業概要

本プロジェクトは、NEDO「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/物理吸収法におけるサワーシフト反応最適化研究」(2011年度から2013年度)のもとで進めています。

シフト反応は低温で反応を行うほど、水蒸気量は少なくなるため、運用温度を低温化すれば、理論的には水蒸気量を減らすことが可能となります。一方、一般にシフト触媒の活性は高温ほど高いため、これまでは水蒸気量を増やすことで反応を進めていました。本事業は、日立製作所が開発した低温でも活性が高い触媒を適用することで、反応に使用する水蒸気量を低減し、発電効率の向上を目指したものです。

2013年1月にEAGLEパイロットプラント内に、石炭ガスで触媒性能を評価可能な試験設備を製作し、その後、電源開発(株)若松研究所の協力により現地試験を実施しました。

2.開発成果

今回の開発成果は以下の通りです。

  1. EAGLE パイロットプラントにおいて、実際の石炭ガスを用いて本開発触媒と従来触媒の2種類の触媒を同時に評価し、開発触媒は従来触媒に比べて250℃以下の低温領域でも高いCO転化率*5を有することを確認しました。
  2. 反応用の水蒸気量を従来の2/3に低減した条件(H2O/CO=1.2mol/mol)において1,000時間の連続試験を行い、理論転化率*6を維持していることを確認しました。

今回の試験の結果、CCS-IGCC の実用化に向けて、高効率発電を実現しつつ、CO2回収を実現できる可能性を示すことができました。今後は、本技術を通じて、低炭素社会の実現を目指します。

  • *1 CCS:Carbon dioxide Capture and Storageの略。CO2を回収して貯留し、大気中に温室効果ガスであるCO2が排出されることを防止する技術。
  • *2 IGCC:Integrated coal Gasification Combined Cycleの略。石炭を水蒸気などと反応させてCOとH2を含むガス燃料を生産し、ガスタービンとガスタービン排熱を回収して発生する水蒸気によって駆動される蒸気タービンで発電する複合発電設備。
  • *3 シフト触媒:COを主成分とする石炭ガスを水蒸気と反応させ、CO2に転換するシフト反応で使用する触媒。
  • *4 EAGLE:多目的石炭ガス製造技術開発(coal Energy Application for Gas, Liquid and Electricity)
  • *5 CO転化率:実際の触媒反応におけるCOのCO2への転換率。
  • *6 理論転化率:平衡状態におけるCOのCO2への転換率の理論値。

3.お問い合わせ先

(本プレスリリースの内容についての問い合わせ先)

NEDO 環境部  担当:山本(誠)、在間  TEL:044-520-5250

(株)日立製作所
 日立研究所 企画室  担当:影山  TEL:0294-52-7508(直通)
 ブランド・コミュニケーション本部 広報・IR部  担当:佐藤  TEL:03-5208-9324(直通)

(その他NEDO事業についての一般的な問い合わせ先)

NEDO 広報部  担当:遠藤  TEL:044-520-5151 E-mail:nedo_press@ml.nedo.go.jp