成果報告書詳細
管理番号20110000001004
タイトル平成22年度成果報告書 クリーン・コール・テクノロジー推進事業 石炭火力発電所の酸素燃焼方式によるCO2回収についての可能性検討
公開日2011/6/29
報告書年度2010 - 2010
委託先名株式会社IHI
プロジェクト番号P92003
部署名環境部
和文要約本調査研究においては、今後の酸素燃焼方式によるCCS技術の開発のステップアップと早期実用化に資することを目的とし、次の2項目を実施した。1.世界における酸素燃焼技術及び実証プロジェクト等の動向の調査。各国における石炭の酸素燃焼技術に関する施策、位置付けの調査として、米国、欧州、ドイツ、スペイン、英国、豪州等10カ国の国と地域について、酸素燃焼技術開発の目的や、資金援助と便宜供与の点からの政府の開発支援策について調査を行った。また、特に酸素燃焼方式の技術開発の先駆的な3カ国として、米国、ドイツ、スペインをとりあげ、最近の実用化スケジュール、開発フェーズ、技術内容、予算規模等を調査した。また、酸素燃焼方式による石炭火力の実証プラント/商業プラント(計画中を含む)を調査し、設備の基本仕様、稼働状況、および今後の計画等について調査した。特に米国の国家プロジェクトであるFutureGen 2.0については、プラントに加えてCO2の輸送・貯留計画についても調査した。2.火力発電所の酸素燃焼方式への改造の概念設計と経済性評価。架空の国内事業用石炭火力発電所を想定し、酸素燃焼方式へ改造した場合の概念設計と経済性評価を行った。概念設計においては、改造範囲、機器配置、主要機器仕様、改造前後のマスバランス、エネルギーバランス、ユーティリティ消費量、所内動力、建設費/運転費/保全費についての検討を行った。検討対象は、主にボイラ及びボイラ補機の改造、酸素製造設備及びCO2液化設備の追加設置工事であり、設計、調達、建設、試運転、基礎工事を含んでいる。CO2受け渡し条件としては、ボイラ排ガス(生ガス)の状態で受け渡す場合とCO2を液化した状態(0.7MPaG、マイナス46度)で受け渡す場合の2ケースを検討した。酸素燃焼への改造にあたっては、既設の設備を極力流用し、改造範囲が最小限となるように留意した。また、酸素製造設備やCO2液化設備は、最新の知見に基づいて、酸素燃焼ボイラシステムに最適化された設備を採用した。これらの検討の結果、改造のための追加コストが低く、効率的なシステムを構築することができた。さらに、概念設計の結果に基づいて、経済性の評価も行い、酸素燃焼方式への改造が、CO2削減技術として経済的に有効であることを確認した。最後に、さらなる実用化促進のために、今後の見通しとして、次の3点についての必要性を提言した。(1)酸素製造設備の低コスト化、省スペース化、省エネ化に向けた国のさらなる支援の必要性、(2)酸素燃焼に最適なCO2輸送技術やCO2貯留技術の開発の必要性、(3)日本でCapture Readyを法制化する場合の十分かつ慎重な議論の必要性。
英文要約Title:FY2010 Clean Coal Technology Promotion Project. “Feasibility Study for Carbon Dioxide Capture based on Oxyfuel Combustion Technology for Coal Fired Power Plant” Final Report.
We investigated the following two items to aim to contribute step-up of development and early commercialization of the Oxyfuel technology. 1. Research on trends of the Oxyfuel technology and demonstration projects in the world. As the research on policy and position of the Oxyfuel technology in each countries and regions, we researched the objectives of the development of Oxyfuel technology and the governmental support to the development from the viewpoint of money and facility about ten countries or regions, such as the USA, EU, Germany, Spain, the UK, Australia and so on. And we researched the latest schedule for commercialization, the developmental phase, the technological detail and the budget scale in the USA, Germany and Spain which are pioneers in the development of the Oxyfuel technology. We also researched specifications, the operating status and the future plan of the demonstration plant and planned commercial plant using the Oxyfuel technology. In addition, regarding FutureGen 2.0 which is national project in the USA, we researched the transportation and storage plan of the captured CO2. 2. Feasibility study on retrofit of existing coal fired plant to Oxyfuel combustion. We studied the conceptual design and the economic evaluation on the condition that the fictional existing coal fired power plant modifies to the Oxyfuel power plant. Contents of the study are extent of modification, layout, performance and costs. Scopes of the study are retrofit of the boiler and addition of Air separation unit (ASU) and CO2 purification & liquefaction unit (CPU), including engineering, procurement, construction and civil work. We studied two cases as CO2 delivery condition; one is raw boiler flue gas and another is liquefied carbon dioxide (0.7MPaG, minus 46 degC). We noted to minimize the extent of modification by re-using the existing equipment as many as possible. Also, both the ASU and the CPU are optimized to the Oxyfuel boiler system based on the latest knowledge. As the result of the study, we developed the system which has lower additional cost for retrofit and higher efficiency. Furthermore, we confirmed that retrofit to the Oxyfuel boiler system is economical as CO2 capture technology. Lastly, we propose three needs for commercialization of the Oxyfuel technology as follows; the need of further governmental support to cut down the cost, the power consumption and the space of the ASU; the need of development of technology of CO2 transportation and CO2 storage which are optimized to the Oxyfuel boiler system; the need of sufficient and cautious discussion toward legislation of capture ready in Japan.
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