| 研究概要 |
CO2の排出削減とLNGの保有する冷熱エネルギーの有効利用を目的として,CO2を環境に全く排出しない複合発電サイクルを提案し,熱力学的検討を行った.このサイクルの特徴は,(1)プラントの概念は通常の複合発電プラントの変形である.(2)プラントへの入力は,燃料のLNGと酸化剤の空気であるが,NGは純粋なメタンとして計算を行っている.一方,空気はまず空気分離器により窒素と酸素に分離して,酸素のみを燃焼室に導くという構造になっている.(3)プラントからの出力は動力,液体の二酸化炭素,液体の水,および気体の窒素の4つである.(4)空気分離および二酸化炭素液化分離プロセスにおいて,LNGの冷熱を利用することにより,所要動力の低減化を行っている.(5)ガスタービンサイクルの燃焼器出口温度を所定の値に調節するために,二酸化炭素を循環させている.
第1段階として,プロトタイプのサイクル構成を考案し,ASPEN PLUSというプロセスの静特性を解析するソフトウェアを使用して種々の条件に対する,各状態点の温度,圧力,組成,流量およびサイクルの熱効率を計算した.このサイクルを最適化した結果,空気比1.0および1.2に対して,それぞれ低発熱量基準のサイクル効率46.9%および46.6%を得た.
第2段階として,ガスタービン背圧を大気圧以下に設定した再熱方式のサイクル構成を考案し,各状態点の温度,圧力,組成,流量およびサイクルの熱効率を計算した.
このサイクルを最適化した結果,ガスタービン背圧0.11barで空気比1.0および1.2に対して,それぞれ低発熱量基準のサイクル効率56.9%および56.4%%という高効率を得た.空気比1.0の場合,空気分離に要する動力として12%,酸素の圧縮および二酸化炭素液化のための圧縮動力として2%効率が低下している.CO2を液化して回収するので,当然従来のLNG複合発電サイクルに比べて効率は低下するが,LNGの冷熱をうまく利用することで,サイクルの構成を改良すれば,50%以上の高効率が期待できることが分かった.
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