先進超々臨界圧火力発電(A-USC) 技術開発
2015年6月16日
A-USC開発推進委員会
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次世代火力発電協議会
(第1回会合)資料2-2
目 次
1. A-USCとは 2. 技術開発の概要 3. 技術の優位性 4. 実用化、コスト、導入見通し(国内外) 5. 今後の技術開発の方向性と
更なる高効率化に向けた課題
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1. A-USCとは
3
A-USC:700℃超級の次世代超々臨界圧プラント
(Advanced-Ultra Super Critical)
先進超々臨界圧火力発電(A-USC)
ボイラ
35MPa, 700℃
蒸気タービン
ボイラ
25MPa, 600℃
蒸気タービン
USC(最新石炭火力技術) 送電端熱効率 42%(HHV)
A-USC 送電端熱効率 46~48%(HHV)
バイオマス混焼 CO2回収 純酸素燃焼 排煙回収
将来
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2. 技術開発の概要
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A-USC補助事業実施体制
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経済産業省
資源エネルギー庁
IHI 新日鐵 住金 東芝
ABB日本
ベーレー 富士電機
三菱
重工業
三菱日立 パワー
システムズ
岡野 バルブ 製造
東亜バルブエンジニアリング
電力中央
研究所
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017以降
H20 H21 H22 H23 H24 H25 H26 H27 H28
基本設計、配置最適化、経済性試算
要素開発 ボイラ 材料開発
材料製造性検証
タービン 材料開発
高温弁 構造・要素・材料開発
設備計画
材料改良仕様策定等
高温長期材料試験(3~7万時間)
試作
システム設計、設計技術開発
実缶試験・回転試験(高温弁含む)
大径管、伝熱管用新材料開発、材料改良
ロータ、ケーシング等の大型溶接技術、試作
実サイズ部材試作
溶接技術開発・試験、曲げ試験
試験、評価
システム設計
試設計
設備設計 設備製造、据付
高温長期材料試験(3~7万時間)
10万時間
10万時間
マスタースケジュール
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部 位 メタル温度(℃) 圧力(MPa)
火 炉 ~530 28
配 管 530
管寄せ 530
過熱器 530→750
管寄せ 700
主蒸気管 700
高圧タービン 700→450 25→5.5
低温再熱蒸気管 450 5.5
再熱器 450→750
管寄せ 705
高温再熱蒸気管 705
中・低圧タービン 700→33 5.0→0.005
主蒸気管
過熱器
再熱器
火 炉
高温再熱蒸気管 低温再熱蒸気管
高圧 タービン
低圧 タービン 中圧
タービン
一段再熱の場合
700℃級USCボイラにおける耐圧部材の使用条件
ボイラ Ni基合金管試作
350
40
350
40
350
40
HR6W
Alloy 617
HR35
新日鐵住金殿提供 9
HR6W Alloy 617
大径管 2009年度試作 小径管 2010年度試作
ボイラヘッダーモックアップ
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三菱日立パワーシステムズ(長崎)殿、IHI殿、三菱日立パワーシステムズ(呉)殿提供
蒸気タービン技術開発課題 大型ロータと溶接技術
高・中圧タービン 超高圧タービン
Ni基合金 Ni基合金 12%Cr鋼 12%Cr鋼 12%Cr鋼 12%Cr鋼
12%Cr鋼 Ni基合金 Ni基合金 12%Cr鋼
[溶接ロータ] [溶接ロータ]
[内部車室] [内部車室] [外部車室] [外部車室]
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蒸気タービンロータ TOS1X
12
TOS1X-Ⅱ TOS1X-Ⅰ
温度(℃)
10万時間クリープ破
断強
度 (M
Pa)
Mod 12%Cr Steel New 12%Cr Steel
TOS1X-Ⅱ
TOS1X-1 Alloy 617
東芝殿提供
蒸気タービンロータ溶接 LTES700R
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三菱日立パワーシステムズ殿提供
LTES700R
12Cr鋼
溶接部
LTES700R
溶接部
LTES700R
異材溶接 共材溶接
実缶試験
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試験状況
■2015年5月15日に試運転完了。翌日より700℃長期運転開始。
ボイラ内部
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回転試験
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A-USC技術の優位性
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A-USC技術の優位性
• これまでに蓄積された運転ノウハウ、 人的、物的資源の活用 →従来技術の延長線上で実用化が可能
• 幅広いユーザニーズに対応可能なシステム構成の柔軟さ
• 幅広い炭種対応
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実用化、コスト、導入見通し(国内外)
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実用化、コスト、導入見通し(国内外)
• 実用化の見通し – 2017年度以降再熱700℃から段階的に実用化 →600℃級USCと同様の導入過程を想定 (21, 22ページ参照)
• コスト見通し – 600℃級USCに対して10~30%のプラントコスト増
• 導入見通し(国内外) – 国内では老朽火力のリプレース等で既存資源を有効活用した導入(23ページ参照)
– 国外では国内での実績をベースとした導入
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実用化の見通し
25MPa, 700℃
Steam Turbine
Boiler
720℃
35MPa, 650℃
Steam Turbine
720℃ 720℃
Boiler
25MPa, 650℃
Steam Turbine
720℃
Boiler
Boiler
35MPa, 700℃
Steam Turbine
720℃ 720℃
21
USC技術の導入過程
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Phase-1 Ph-2 USC技術開発
石炭火力の運開台数
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7.今後の技術開発の方向性
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今後の技術開発の方向性と 更なる高効率化に向けた課題
• 国内リプレース等での段階的な実用化に対応した 保守技術開発
• 更なる高効率化を目指した750℃級材料技術の開発 (NEDO戦略的省エネルギー技術革新プログラムで基礎検討中)
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西暦 2008 2016 2017 2022
平成 20 28 29 35
→段階的実用化700℃級A-USC製造技術開発
700℃級A-USC保守技術開発
ご静聴ありがとうございました。
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