成果報告書詳細
管理番号20100000001367
タイトル平成16年度-平成21年度成果報告書 多目的石炭ガス製造技術開発(EAGLE) パイロット試験設備による研究およびゼロエミッション化技術に関する研究
公開日2010/9/30
報告書年度2004 - 2009
委託先名電源開発株式会社
プロジェクト番号P98021
部署名クリーンコール開発推進部
和文要約「EAGLEプロジェクト」は平成10年度から平成18年度迄をSTEP-1、平成19年度から平成21年度迄をSTEP-2とし2つの開発ステージに分けて研究開発を進めた。STEP-1は、主に高効率でクリーンな合成ガス(CO+H2)を製造することを目的に、最も先進的な酸素吹1室2段旋回流噴流床型ガス化炉の開発と石炭ガス化ガスを高度に精製するガスクリーンアップ技術の開発を実施した。STEP-2では、既設老朽火力のリプレースを念頭に、既に調達経路が整備されている石炭までの適用炭種の拡大、高まる地球温暖化対策技術として、高効率発電と組み合わせた効率的なCO2分離回収技術の確立(IGCC+CCS技術)を目指し試験研究を行うと共に、石炭ガス化プラントにおける微量物質の挙動調査を実施した。 1.STEP-1研究成果 (1)酸素吹1室2段旋回流噴流床型ガス化炉の開発 ガス化炉は上下2段にバーナを配置し、下段では灰を溶融しスラグとして排出させるのに必要な酸素を供給し、残りガス化に必要な酸素を上段に供給することで、理想的な石炭ガス化運転を達成した。EAGLE炉は、海外先行ガス化炉と比較して理論的に高い冷ガス効率を得ることが可能である。 (2)ガスクリーンアップ技術の確立 サイクロン/金属焼結フィルター、湿式ガス精製方式および精密脱硫器によるシステム構成とし、石炭ガス化ガス中に含まれる媒塵、ハロゲン、アンモニア、硫黄化合物を燃料電池に適用できるレベル迄ガスを精製する技術を確立した。 2.STEP-2研究成果 (1)適用炭種の拡大 STEP-1で用いた石炭の灰融点は1,400℃程度迄であったが、STEP-2では主に微分炭火力で用いられている1,500℃程度迄の高灰融点炭の石炭を選定しガス化運転を実施した。高灰融点炭では、スラグ粘性が高く棒状スラグが多かったことから、スラグが絡合い詰り易い状況であったが、スラグ排出方法を改善し良好なガス化運転を達成した。EAGLE炉は、海外先行ガス化炉より適用炭種幅についても優位性を見出した。 (2)CO2分離回収技術 石炭ガス化プラントからのCO2分離回収技術として、プラントの系統圧力を考慮し化学吸収法を選定した。化学吸収法について、負荷変動が激しい発電プラントへの制御特性を確立すると共に、吸収液再生方式として再生塔再生方式よりエネルギーロスが少ない加熱フラッシュ再生方法でも90%程度のCO2回収率と回収CO2純度99%(開発目標)を達成することができた。CCSのコア技術となるCO2分離回収技術について実用化の見通しを得た。 (3)微量物質挙動調査 微量物質挙動調査では、環境影響評価の基礎データ収集や設備信頼性向上を目的に、プラント系統内における微量物質の系内挙動、系外排出経路の把握に努めた。非揮発性物質、揮発・凝縮性物質、揮発・非凝縮性物質に分けて整理しスラグ、ガス、洗浄水への移行率を確認した。 EAGLEプロジェクトにおける試験運転累計は以下の通りである。 ・ 試験運転回数:90回 ・ ガス化運転時間:8,200時間04分 ・ CO2分離回収装置運転時間:1,501時間55分 ・ GT発電量:12,436MWh ・ 石炭使用量:42,651t 以上 
英文要約Title: Development of Multi-Purpose Coal Gasification Technology (EAGLE) and research on Zero-Emission Technology (FY2004-FY2009) Final Report The EAGLE Project has proceeded with research and development in two stages.The main aim of Step 1 was the development of the world’s most advanced oxygen-blown entrained bed coal gasifier and a state-of-the-art gas clean-up technology. In Step 2, development of the CO2 capture technology suitable for IGCC were conducted, aiming at practical application of highly-efficient IGCC+CCS system.1. Step 1 Research Outcomes (1) Development of highly-efficient gasifier The gasifier employs a two-stage (upper and lower) burner. Ideal coal gasification performance has been achieved by optimizing the amount of oxygen to the burner in each level. The EAGLE gasifier can achieve high cold gas efficiency whose level is almost close to theoretical cold gas efficiency. (2) Establishment of gas clean-up technology EAGLE gas clean-up system composed of cyclone, filters, wet gas scrubber and desulfurizer, achieved the level for the use in fuel cells as for dust, halogen, ammonia and sulfur compounds. 2. Step 2 Research Outcomes (1) Expansion of applicable coal types In Step 2, coals with high ash melting points up to 1,500°C, as mainly used in pulverized coal thermal power generation, were selected for use in gasification. Since the slag produced by coals with high melting tends to have a property of high viscosity and sometimes rod-shaped slag is produced, the slag is prone to clumping together and causing blockages. In the EAGLE project, improvement of the slag discharge method has resulted in stable operation and long-term reliability. (2) CO2 capture technology Regarding the chemical absorption method, the establishment of a control characteristic for a generation plant with severe load fluctuations and the use of flash regeneration with heat for the absorbent solution regeneration, which results in less energy loss than conventional steam regeneration in a regenerator, have enabled the achievement of a CO2 capture rate of around 90% and a captured CO2 purity of 99% (the development target). Prospects are now good for the practical realization of a CO2 capture technology, the core technology of CCS. (3) Study on behavior of trace elements Efforts were made to understand the behavior of trace elements, such as halogen, heavy metals within the system and the channels for their discharge to the exterior of the system, in order to collect basic environmental impact evaluation data and to increase the reliability of equipment. The cumulative results for test operation of the EAGLE project are as follows: -Number of test operations: 90 - Hours of gasification: 8,200 hours and 4 minutes - Hours of operation of CO2 capture equipment: 1,501 hours and 55 minutes - Amount of GT generation: 12,436 MWh - Amount of processed coal: 42,651tons
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