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超臨界CO2サイクル火力発電システムのパイロットプラント向け燃焼器初着火

― パイロットプラントによる検証をスタート ―

ニュース

火力

研究開発・技術

2018年6月15日

東芝エネルギーシステムズ株式会社

当社は、超臨界CO2サイクル火力発電システムのパイロットプラント向け燃焼器の初着火に成功しました。今回着火に成功した燃焼器は、300MW級商用プラントに適用可能な燃焼器と同サイズの50MWth注1燃焼器です。

 当社は2013年に10MWth*燃焼器を用いた300気圧での実圧燃焼試験に成功し、その成果を活用して50MWth燃焼器の開発を進めてきました。今回実施した試験は、共同開発者のうちの1社であるネットパワー社がアメリカ・テキサス州に建設した超臨界CO2サイクル火力発電システムのパイロットプラントに、当社が設置した燃焼試験設備を組み合わせた燃焼試験です。パイロットプラントの起動プロセスにおいて燃焼器の着火に成功したことで、実用化に向けた大きなマイルストーンを達成しました。

*2019年7月31日訂正:2013年に用いた燃焼器のサイズを5MWthから10MWth に修正しました。

 今後は、本燃焼試験で燃焼器の性能評価およびパイロットプラントの基本的な運用性を確認した後に、燃焼器をパイロットプラントのタービンに組み込み、タービン・燃焼器を含むシステム全体の性能、運用性および信頼性の検証等を行う計画です。検証試験で得られたデータを元に技術を確立し、300MW級プラントの商用化を目指します。
 
 超臨界CO2サイクル火力発電システムは、既存のガスコンバインドサイクル発電システムと同等の発電効率を有しながら、CO2を分離回収する設備を別に設置することなく、高純度の高圧CO2を回収することができるニアゼロエミッション火力発電システムです。
 当社は、ネットパワー社、マクダーモット社注2、エクセロン社との4社で2012年に本システムを共同開発することに合意し、キーコンポーネントである高温・高圧のタービン・燃焼器の開発を担当しています。2016年、2017年にそれぞれ、超臨界CO2サイクル火力発電システムのパイロットプラント向けタービン、燃焼器を出荷しています。

 当社は今後も、環境調和性の高い本システムの開発を通じて、エネルギーの最適活用と地球温暖化防止に貢献していきます。

注1 MWth: megawatt thermal(メガワットサーマル)。ワットサーマルは熱出力の単位。
注2 2018年5月にCB&IがMcDermottに合併された。

システムの概要 

超臨界CO2サイクル火力発電システムは、CO2、天然ガスおよび酸素を注入して燃焼させて発生した高温ガスでタービンを回転させて発電します。その後、タービンから排出された燃焼ガス(CO2と蒸気)は、熱交換器を経て冷却され、水分を分離した後、高圧ポンプで圧縮されます。大部分のCO2は燃焼器へ循環されますが、燃焼により発生したCO2分はそのまま回収することができます。

システムの構成図

超臨界CO2サイクル火力発電システム パイロットプラント (写真提供: ネットパワー社、マクダーモット社)
超臨界CO2サイクル火力発電システム パイロットプラント (写真提供: ネットパワー社、マクダーモット社)

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