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東芝エネルギーシステムズ株式会社

研究開発

トップページ火力 > 研究開発

私たちは将来の成長エンジンの核となる技術を創造し、
持続可能な社会を目指します。

私たちは蒸気条件を700℃以上にすることで、大幅な効率向上を可能にするA-USC(700℃級超々臨界圧発電)の早期実用化のために様々な開発に取り組むとともに、要素技術開発の国家プロジェクト※1に参画しています。
また、CO2排出量の削減のため、発電効率向上技術や高効率発電と高圧なCO2の回収が同時に実現できる、超臨界CO2サイクル火力発電システムの実用化を目指して研究開発を進めています。超臨界CO2サイクルでは、キーコンポーネントである超臨界CO2サイクル用タービンおよび燃焼器の開発を行い、火力発電時のCO2排出量の削減に貢献します。
※1 :「先進超々臨界圧火力発電技術実用化要素技術開発」(2008年~)

A-USC(700℃級超々臨界圧発電)

A-USCとは、Advanced Ultra-Supercriticalの略で700℃超臨界圧発電システムのことです。最新の通常火力発電では蒸気温度は約600℃ですが、A-USCでは、蒸気条件を700℃以上にすることで大幅に効率が向上します。主蒸気圧力35MPa、主蒸気温度700℃、再熱蒸気温度720℃/720℃の二段再熱蒸気条件のA-USCプラントでは、46%以上の送電端効率[HHV基準]が期待できます。

超臨界CO2サイクル

A-USCの実用化のためには、700℃以上の蒸気に耐えられる材料の開発と、信頼性、経済性を同時に達成するためのシステムと構造上の工夫が必要になり、研究開発を進めています。

超臨界CO2サイクル

三川発電所 蒸気タービン実証試験設備

総合検証試験

福岡県大牟田市にある株式会社シグマパワー有明三川発電所内にある蒸気タービン発電実証試験設備にて、工場の試験装置では不可能な実負荷、実プラント運用条件で蒸気タービンの総合検証試験を行っています。これにより開発のスピードアップを図り、高い性能と信頼性を併せ持つ蒸気タービンの早期市場投入を進めています。

三川発電所 実証試験設備

蒸気タービン試験設備
蒸気タービン実証試験設備
高圧タービン
高圧タービン
低圧タービン
低圧タービン
蒸気タービン試験設備の構成
蒸気タービン試験設備の構成

超臨界CO2サイクル火力発電システム

超臨界CO2サイクル火力発電システムは、CO2、燃料、および酸素を高圧で燃焼器に注入して燃焼させ、発生した高温高圧の燃焼ガスでタービンを回転させて発電するしくみです。
タービンからの排ガス(CO2と水蒸気)は、熱交換器を経て冷却され、水分が分離除去された後、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分のCO2は高圧かつ高純度の状態でそのまま回収することができます。

当社は2012年度から米国のネットパワー社、シカゴブリッジアンドアイアン社およびエクセロン社との4社で共同開発を進めており、重要部品である超臨界CO2サイクル用タービンおよび燃焼器を担当しています。

システムの特徴:

  • ・既存のガスコンバインドサイクル発電システム(GTCC)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、燃焼により発生するCO2を高純度・高圧でほぼすべてを回収することができます。

  • ・蒸気タービンとガスタービンの2つのタービンを有するGTCCと比較すると、1つのタービンで発電できるため、コンパクトな構成を実現できます。

  • ・燃料である天然ガスの燃焼には、空気の代わりに酸素を用いるため、燃焼による窒素酸化物が発生しない環境調和型の火力発電システムを実現することができます。

超臨界CO2サイクル火力発電システム
超臨界CO2タービン
超臨界CO2タービン

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