成果報告書 2019年3月

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成果報告書詳細
管理番号20180000000554
タイトル平成29年度成果報告書 情報収集事業 酸素・水素燃焼技術の研究動向、技術課題抽出に関する調査
公開日2019/3/12
報告書年度2017 - 2017
委託先名一般財団法人エネルギー総合工学研究所
プロジェクト番号P09018
部署名次世代電池・水素部
和文要約本調査事業では、酸素・水素燃焼発電の実現に向けた研究開発課題の特定を目的とし、酸素・水素の燃焼技術に関する国内外の研究動向、新たなタービンサイクルの方向性、取り組むべき技術開発課題に関する3項目の調査を実施した。1.酸素・水素燃焼に関する技術動向調査:酸素・水素燃焼技術に関する文献として、我が国で1993年から1998年に実施された水素利用国際クリーンエネルギーシステム技術研究開発(WE-NET)の成果報告書を整理するとともに、その後の技術開発動向に関する技術文献245件、特許資料140件を収集し、求められる技術開発課題の明確化に向けて、整理・分析を行った。また、酸素・水素燃焼技術の開発に関連する試験設備の現状について、関連情報95件の収集、国内専門家へのヒアリング、現地確認等により調査し、開発を進めるために必要となる試験設備等の検討を行った。2.酸素・水素燃焼発電を構成する要素技術の現状・今後の見通し:国内専門家および本調査の実施者からなる「酸素・水素燃焼技術検討委員会」を3回開催し、1.の調査結果および3.の検討結果を議論し、酸素・水素燃焼発電を構成する要素技術の現状と今後の見通しを取りまとめ、今後の研究開発課題を整理した。3.取り組むべき技術課題の検討:WE-NETでの知見をもとに酸素・水素燃焼発電システムを見直し、発電端効率75%(LHV:低位発熱量基準)を見通せる可能性があるタービン入口条件(蒸気圧力、温度)を明らかにするために、温度・圧力・効率のマップを作成し、取り組むべき技術課題を抽出した。更に、作成されたマップから流量、出力規模の異なる3ケースのタービンについて基本仕様を検討し、開発すべき酸素・水素燃焼タービンのサイズ感を明らかにした。また、想定されるサイクルでの超高圧条件下における酸素・水素燃焼の基礎特性の最新研究動向を調査するとともに、0次元及び1次元反応器の数値解析を行い、今後、実際の乱流中で超高圧水素・酸素燃焼技術を確立していくための技術課題を示した。
英文要約In this survey project, in order to identify research and development tasks to realize oxygen / hydrogen combustion power generation, three subjects such as research trends in domestic and overseas on oxygen / hydrogen combustion technology, the direction of new turbine cycle, technical development tasks to be addressed were investigated. 1. Technical trend survey on oxygen / hydrogen combustion: As a literature on oxygen and hydrogen combustion technology, the final reports of hydrogen-based International Clean Energy System Technology Research and Development (World Energy Network : WE-NET) conducted in 1993 to 1998 was organized and 245 technical literatures on subsequent technical development trends, and 140 patent documents were gathered and organized and analyzed to clarify required technical development tasks. In addition, in order to investigate the current status of test facilities related to the development of oxygen / hydrogen combustion technology, collection of 95 related literatures, interviews with domestic experts, field confirmation, etc. were carried out and examination of test facilities etc. necessary for promoting research and development was conducted. 2. Current status and future prospects of element technologies for the oxygen / hydrogen combustion power generation: "Oxygen and Hydrogen Combustion Technology Review Committee" consisting of domestic experts and persons conducting this survey was held three times, discussing the results of the survey in the “1. Technical trend survey on oxygen / hydrogen combustion” and the results of the examination of the “3. Review of technical tasks to be addressed “ , and summarized the current status and future prospects of the element technologies constituting the oxygen / hydrogen combustion power generation, and also arranged the future research and development tasks. 3. Review of technical tasks to be addressed: In order to clarify the turbine inlet condition (steam pressure, temperature) which may be able to expect the thermal efficiency of 75% (LHV: lower heating value) at the generator terminal, reflecting the oxygen / hydrogen combustion power generation system based on the knowledge of WE-NET, a map of temperature, pressure and thermal efficiency was created and technical tasks to be addressed were extracted. Furthermore, basic specifications of three cases of turbines with different flow rates and output scales were studied from the created map, and the size feeling of the oxygen / hydrogen combustion turbine to be developed was clarified. In addition, the trend of the latest research on basic characteristics of oxygen / hydrogen combustion under super high pressure conditions in the assumed cycle was investigated, numerical analysis of zero-dimensional and one-dimensional combustion reactors was conducted, and technical challenges for establishing oxygen / hydrogen combustion technology under super high pressure conditions in actual turbulence flow in future were shown.
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