2013 cct workshop r0 - jcoal.or.jp · 8 cfbでの燃料使用実績...
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CCT ワークショップ2013CFBの国際展開と今後の方向性
住友重機械工業株式会社
2013年 8月 7日
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1. 循環流動層ボイラの原理と燃料多様性
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サイクロン
ガス流速:1m 以下
燃焼:固定層燃焼炉底
ガス流速:1.0m/s程度
燃焼:流動燃焼炉底で燃焼
ガス流速:2.0m/s~*1
燃焼:流動・浮遊燃焼炉外に飛散
ガス流速:5.0m/s
燃焼:流動・浮遊・循環炉内全体で燃焼
循環流動層ボイラの原理
ストーカボイラなどに近い
流動床ボイラ 循環流動層CFBサイズアップ
*1 注記:飛散を開始する流速は流動粒子径等にも依存し、一般的な流速として2.0m/s程度して記載しています。
ベット材砂・灰等
大きな熱容量:高水分等に優位流動燃焼(破砕燃焼):不定形燃料に優位
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燃料多様性
循環材の大きな熱容量により、幅広いレンジの
燃料対応が可能
燃料多様性
循環材の大きな熱容量により、幅広いレンジの
燃料対応が可能
炉内脱硫
炉内への石灰石投入により
経済的な脱硫操作が可能
炉内脱硫
炉内への石灰石投入により
経済的な脱硫操作が可能
長時間燃焼
循環燃焼により高い燃焼効率の実現
長時間燃焼
循環燃焼により高い燃焼効率の実現
メンテナンス低減
低温燃焼のため、炉内へのスラッギングなし。
メンテナンス低減
低温燃焼のため、炉内へのスラッギングなし。
低NOx
低温燃焼によるNOx発生低減に加え、サイクロンでのアンモニアによる
無触媒脱硝が可能(触媒脱硝の最小化)
低NOx
低温燃焼によるNOx発生低減に加え、サイクロンでのアンモニアによる
無触媒脱硝が可能(触媒脱硝の最小化) 低温燃焼
サーマルNOx発生抑制炉内石灰石脱硫効率
低温燃焼
サーマルNOx発生抑制炉内石灰石脱硫効率
流動燃焼
循環材の大きな熱容量流動により燃料は破砕燃焼
微粉砕不要高水分燃料等燃焼可能
流動燃焼
循環材の大きな熱容量流動により燃料は破砕燃焼
微粉砕不要高水分燃料等燃焼可能
循環流動層ボイラの原理と特徴
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循環流動層ボイラの原理と特徴
• 低温燃焼 ~900℃
均一温度• 灰溶融無し
• 熱NOx低い
• 環境値対応炉内脱硝 + 外部炉内脱硫 + 外部
• 設計燃料石炭・バイオマスなど広範囲対応
• 燃料品質微粉砕不要乾燥不要
• 燃料品質比較的寛容
• 高温燃焼 1300℃
局部高温• 灰溶融による
スラッキング• 熱NOxの発生
• 環境値対応外部脱硝外部脱硫
• 設計燃料高品位石炭等に限定
• 燃料品質非常にセンシティブ
Flue gas800-900°C (1472-1652oF)
Coal<10mm(0.4 in)
Biomass<50mm(2.0 in)
Limestone<1mm(0.04 in)
800-900°C(1472-1652°F)
4.5-5.0 m/s(15-16 ft/s)
Air
燃料多様性、低温燃焼を特長とし、低品位燃料を低エミッションで利用可能
Fuel& Air
°C192715731216860504149
CFB Animation
PCボイラとCFBボイラの違い
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石炭褐炭~瀝青炭~無煙炭
オイルコークス 石炭クズ高灰分含有石炭等
オイルシェール 木質チップ(木質バイオマス)
乾燥スラッジペレット化燃料
石炭類
循環流動層ボイラの燃料多様性
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新エネルギー燃料
建設廃材 TDF (廃タイヤ燃料) 廃プラスティック燃料
南洋系バイオマス
循環流動層ボイラの燃料多様性
森林未利用材(生木チップ) 林地残材(バーク含)
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CFBでの燃料使用実績
弊社納入のCFBでの使用実績燃料(混焼を含む)
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
10,000
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00
燃料比(-)
低位発
熱量
(kcal/kg)
バイオマス燃料s 廃タイヤ・プラスティック類 石炭
標準設計
Indonesia
PC Boilers
廃タイヤ等
木質バイオマス
無煙炭用設計
スラッジ類
豪州炭
中国炭・ロシア炭ベトナム無煙炭
中国低品位無煙炭
中国低品位無煙炭(BCG)
ベトナム低品位褐炭(VND)
幅広い燃料の専焼利用・混焼利用が可能
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Global CFB Market Share over 2007-2011
Source: FW sales database and FW-McCoy database for FW served markets
Samcheok USC4 X 550 MWe UNITS
FW CFB大型化開発
事業用への参入
PCボイラの更新に対応
事業用超臨界CFB
事業用 超々臨界CFB(建設中)
CFBボイラの開発動向
2009年 ポーランド(Lagisza)で超臨界ユニット(460MW)稼動開始韓国にて超々臨界ニユット(550MW)建設中
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2. CFBの海外展開
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低品位炭利用の追求
PCボイラでの高効率利用
低品位炭利用の提案
水分・灰分の増加(低品位燃料))
課題:有効利用
①改質利用
②CFBによる直接燃焼
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低品位炭利用の課題と提案
非流通炭のような低品炭の利用は、改質、ガス化、液化等による石炭品質の改善や付加価値の改善があり、開発が進んでいる。
これらの技術革新は、より高い価値を生み出すために非常に重要な技術であるが、燃料操作と輸送のため、燃料価格が高騰するケースが存在している。
特に、インドネシアの例では、極めて低品位の石炭は交通インフラの整備されていない地域に多く存在し、上記の改善をしても、国内利用には価格的に不利な可能性も高い。
そのため、交通インフラの整備されていない地域ではCFBによる直接燃焼による山元発電推進を提案する。
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低品位炭利用の課題と提案
非流通炭 品質改善輸送インフラ有 日本への輸出
国内PC利用(工業地域圏)
CFBでの燃焼 山元発電利用
輸送インフラ 無
交通インフラ未整備地区では、機器整備工場、分析機関等の充実も期待できず、大型高効率のSC,USCの導入の基盤技術も未整備。
写真は2013年度NEDO事業水分50% LHV 2300kcal/kg
燃焼実証済み石炭の採掘場
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低品位炭利用から新エネルギー燃料利用へ
CFBでは、多種燃料の混焼が可能であり、低品位炭利用に加え、バイオマス燃料、廃タイヤ、廃プラなどの新エネルギー燃料の利用が可能であり、バイオマス燃料利用によるCO2二国間クレジットの対応等が可能。今後アジア諸国の近代化に伴う新エネルギー燃料利用ニーズが予想され、CFBによる混焼技術利用を展開。
建設開始年建設開始年20112011年年 66月月 (立柱)(立柱)運転開始年運転開始年20201313年年 33月月事業主事業主 TuasTuas Power UtilitiesPower Utilities Pte.LtdPte.Ltd..
ジュロン島テンブス地区ジュロン島テンブス地区シンガポールシンガポール
発電出力発電出力 100100MWeMWeボイラ蒸発量ボイラ蒸発量 445050t/ht/h蒸気圧力蒸気圧力 110.50.5MPaMPa蒸気温度蒸気温度 551010℃℃使用燃料使用燃料 インドネシア亜瀝青炭インドネシア亜瀝青炭 80%80%
PKSPKS(パームカーネルシェル)(パームカーネルシェル)20%20%
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低品位炭利用の課題と提案
非流通炭 CFBでの燃焼山元発電利用2国間クレジット
環境改善
低品位炭産地近くには、森林系他バイオマス燃料の腑存量も多くバイオマス燃料利用の展開が望まれる。
南洋系バイオマス
バイオマス有効利用
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海外における石炭利用の価値モデル
高品位炭(外貨取得)
高品位炭の安定供給
(エネルギセキュリティ)
石炭会社の価値 国際貢献 日本の価値
PCによる
高効率利用(SC,USC)
該当国内
安定電源低価格
環境改善/安定
近代化促進
低品位炭有効利用
燃料価値改善改質
燃料価値改善液化・ガス化
ディーゼル油燃料転換
CFBによる
山元発電
CO2削減
日本製品のマーケット拡大
CO2クレジット
バイオマス等
改質炭へ
高効率
効率改善・バイオマス
新燃料価値
CCT
低コスト利用
低品位炭利用において石炭利用価値モデルに貢献できる
輸送インフラ 弱
輸送インフラ 有
輸出へ
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ビジネスモデル
燃料・発電規模に合わせて様々な設備対応可能燃料・発電規模に合わせて様々な設備対応可能
山元自家発 自家発・PPS IPP・低品位炭事業用
短納期モジュール設計
多燃料対応 低品炭高効率利用バイオマス混焼
小型CFB
新エネ対応
高効率再熱式設備
25~75MW 100~200MW5MW
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ご清聴ありがとうございました。
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参考資料:SHI CFB納入実績表
SHI 供給範囲 容量 燃料運用 CO2削減量
運開 会社名 立地 B TG MWe 蒸発量 温 度 圧 力 石油 木質 RPF
(Reference) ton/h ℃ ㎏/c㎡ 石炭 コークス バイオ 廃タイヤ 廃プラ スラッジ t-CO2/Y
88.08 オーミケンシ 加古川 X X 4 35 485 62 100% max20% 12,200
88.09 神戸製鋼所 長 府 X X 12 54 500 110 100%89.04 新日本製鐵 広 畑 X (65) 250 571 127 100%89.06 神戸製鋼所 神 戸 X (40) 150 541 125 100%
石炭 90.10 神戸製鋼所 加古川 X (60) 225 543 105 100% max20% 70,000
自家発 95.02 王子板紙 祖父江 X (20) 120 540 123 100%
96.04 太平洋セメント 佐 伯 X X 29 96 541 105 100%
99.08 住友大阪セメント 高 知 X X 61 230 541 131 100% max10% 35,800
05.08 DSR中国 アモイ X (1 x 100) 220x3 540 100 100%
07.12 Kumho韓国 ヨース X (2 x 66) 250x2 540 130 70% 30% 222,200
10.05 江蘇王子製紙/中国 南通 X (2 x 37) 200x2 538 124 99% 1% 5,200
12.08 Cheng Loong Paper Holi 台湾 X (34) 130 541 127 100% (将来10%) (将来2%)
15.5/8 Antam Pomalaa X 2 x 30 125x2 541 100 100%
01.06 電発/太平洋セメント 糸魚川 X X 149 475 569/541 173/37 100% max20%
03.04 Vinacoalベトナム ナズオン X (2 x 56) 205x2 540 130 100%
石炭IPP 05.04 電発/太平洋セメント 土 佐 X 165 525 569/541 173/36 100%
05.10 住友大阪セメント 高 知 X X 62 237 541 131 100% max10% 34,300
04.10 サミット明星パワー 糸魚川 X X 50 196 513 103 30% 建廃70% 221,300
06.05 王子製紙 日南 X (18) 130 541 117 建廃17% チップ80% max20% 3% 223,700
05.09 北越製紙 勝田 X X 50 195 513 102 40% 建廃60% 3% 192,600
石炭 06.10 中越パルプ 二塚 X (35) 130 530 124 10% 建廃15% チップ60% 15% 183,400
+バイオ 07.12 ダイセル化学 大竹 X X (80) 300 541 128 70% チップ30% 158,300
+リサイクル 08.03 高砂製紙 茨城 X X 15 65 450 63 建廃70% チップ30% 107,100
燃料 07.10 日本製紙 富士 X (59) 230 505 104 20% 建廃60% 20% 297,600
07.11 日本製紙 岩沼 X (59) 230 505 104 40% チップ40% 20% 252,000
07.12 日本大昭和板紙 東北 X (45) 180 480 80 90% 建廃10% (10%) 33,300
08.12 日本製紙 旭川 X (43) 170 510 104 22% バーク54% チップ20% 3% 1% 215,500
08.09 日本製紙 白老 X (74) 280 536 130 85% 抜根9% 5% 1% 68,600
09.01 王子製紙 富岡 X X 32 300 485 70 49% 30% 21% 246,900
09.06 日本大昭和板紙 芸防 X X 30 280 535 105 99% 1% 5,000
10.11 東レ 愛媛 X X 25 150 541 103 90% 10% 25,700
11.2 川崎バイオマス発電 川崎 X X 33 137 513 102 100% 203,900
12.7 旭化成ケミカルズ 延岡 X X 14 80 493 62 30% 60% 10% 95,300
12.7 グリーン発電会津 会津 X X 5 25 453 55 100% 37,200
12.11 TuasPower シンガポール X 70 450 510 107 80% 20% 146,700
12.11 日本合成化学 熊本 X (5.5) 28 453 55 40% 60% 28,800
13.11 TuasPowerⅡA シンガポール X (70) 450 510 107 80% 20% 146,700
14.09 KumhoⅡ ヨース X (62)x2 400x2 541 129 70% 30% 355,520
15.01 日本海水 赤穂 X X (18.5) 77 513 102 100% 114,600
15.02 王子マテリア 富士 × (57) 230 485 89 40% 20% 40%14.11 グリーン発電大分 日田 X X 5 25 453 55 100% 37,200
15.4 王子グリーンエナジー 日南 X X 25 100 541 105 20% 80%
住友-FosterWheeler 循環流動層ボイラ実績
ボ イ ラ ー