エネルギー技術研究所

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研究設備

エネルギー技術研究所の設備をご紹介いたします。

大型実験設備

火力次世代燃料高度燃焼試験設備 シングルバーナ炉

わが国の微粉炭火力発電所では、これまで品質の良い瀝青炭が主に用いられてきましたが、今後、石炭の安定調達および石炭価格の増加の抑制を図る上で、低品位炭などの炭種の拡大が重要です。また、CO2排出削減のためのバイオマス燃料の導入も進められています。このような燃料の多様化に対応するため、本装置は、固体燃料の粉砕・燃焼特性および環境対策物質の排出特性などを評価すると共に、低品位燃料が利用可能となる燃焼技術について開発することが可能となっております。

石炭燃焼特性実証試験装置

石炭火力発電において、今後の瀝青炭の需給を考慮すると、利用石炭種を多様化する必要があります。また、環境面においては、硫黄酸化物、窒素酸化物などの環境対策を始め、石炭灰の有効利用等の方策が至近年で必要となることが予想されます。本装置は、これらの課題に、より高度に対処し、且つ、粉砕、燃焼および排煙処理系統を実機と同様の過程で評価を可能とするものです。

石炭ガス化研究炉

本設備は、幅広いガス化条件が達成でき、炉内ガス温度・ガス組成等の詳細計測や炉壁・熱交伝熱管への灰付着現象解明のための特殊計測機器、ガス化炉からの溶融スラグ排出状態をオンラインで監視・評価するための先進的計測システムを備えた、国内外に例のない研究用ガス化炉です。

炭化燃料化実験設備

木質バイオマスなどの原料から炭化燃料を製造する実験設備で、原料供給装置、高含水原料を乾燥する乾燥機、原料を熱分解して炭化燃料を製造する炭化機、炭化に必要な熱風を発生させる熱風炉、熱分解時に発生する熱分解ガスを焼却する処理炉、などから構成されます。炭化機には外熱式ロータリーキルンを採用しており、炭化温度や炭化時間(原料滞留時間)などの炭化条件を制御することができます。

その他(実験装置、分析装置など)

非破壊形状計測装置

高出力のX線を用いたCTスキャンにより、火力機器に用いられる高温部品の内部冷却構造を含めた形状データを、非破壊で取得することが可能です。これまでに、新品、使用済み部品を含めた多数のガスタービン動翼の形状計測に利用されています。取得した形状データから、部品の温度・応力分布の解析評価他に不可欠な形状モデルを作成できます。

非接触3次元デジタイザ

火力機器などに用いられる部品の外面形状を、レーザ光を用いた三角測量法により非接触で計測できる装置です。持ち運ぶことができ、発電所等の現場での使用も可能です。計測した形状は、寿命評価を行うための温度・応力分布の数値解析モデルや経年劣化に対する傾向管理に用います。

実機翼TBC遮熱性能非破壊評価装置

ガスタービン動翼の遮熱コーティング(TBC)に発生することが懸念される各種損傷劣化(減肉、焼結、はく離等)を非破壊で評価する装置です。加熱用のCO2レーザをTBC表面に照射し、健全部との温度の違いを赤外線カメラで計測することで、損傷劣化の発生状況を評価することが可能です。レーザ照射ノズルは、ロボットアームに取り付けられており、動翼の表面形状に沿ってノズルを一定速度で移動させながら評価することで、TBC全面に対する連続的かつ高精度な評価を可能としています。

電気加熱式管状反応炉(常圧DTF装置)

石炭等固体燃料の高温場における反応性、ガスおよび粒子の生成特性を明らかにするための基礎実験装置(供給量:20-300g/h、最高温度:1500℃、昇温速度:1000℃/s)です。これまで、燃焼およびガス化条件における窒素化合物の生成挙動や将来の石炭利用発電システムを模擬した場での石炭の反応性等を明らかにしました。現在は、石炭やバイオマス燃料の熱分解特性と生成チャ−の反応性、低品位炭の基礎反応特性等の解明を実施しています。

超高温・加圧型燃料反応実験設備 (PDTF)

噴流床のボイラーやガス化炉内の反応環境を模擬し、石炭(瀝青炭)や新種燃料(超重質油や低品位炭など)の超高温・加圧下での反応基礎特性を解明できます。最高温度1800℃、最高圧力2.5MPaという世界でも屈指の仕様を誇っています。

加圧型チャーガス化反応速度測定装置

石炭ガス化炉の設計や運転には石炭ガス化反応速度データが不可欠です。本装置は、加圧型熱天秤を用いてガス化反応速度を測定するものであり、CO2や水蒸気に対するガス化反応速度を効率的に取得することが可能です。

液体燃料基礎燃焼実験設備

本設備は、液体燃料の基礎的な燃焼特性(NOxおよび未燃分など)を大気圧条件下で把握することができます。また、燃料および空気の予熱温度の影響や液体噴霧ノズル(圧力噴霧ノズル)および空気スワーラの影響を検討することができます。

CO2回収型GT用基礎燃焼試験装置

CO2回収型高効率IGCCシステムを構成するセミクローズドガスタービンにおける燃焼を再現するため、CO2、H2Oを主体とする希釈ガス中で石炭ガス化ガスを模擬した燃料を大気圧下でO2燃焼させることのできる装置です。本装置によりCO2回収型高効率IGCCシステムでの燃焼特性の把握を行います。

昇温脱離測定装置

触媒の酸強度、触媒・吸収剤からの吸着・吸収物質の脱離特性、触媒・吸収剤の酸化還元特性、反応特性などを分析します。

微量物質挙動評価装置

模擬石炭燃焼排ガスならびに湿式脱硫装置を想定した湿式スクラバー等を用いて、ガス状微量物質の挙動や除去特性を評価する設備です。

化学形態別水銀連続分析計

燃焼排ガス中のガス状水銀は金属水銀と2価水銀の形態で存在し、化学的性質の違いからそれぞれ挙動が大きく異なっています。水銀の反応性や石炭燃焼プロセスにおける挙動の解明、水銀除去法の検討などには、化学形態別の連続測定が不可欠です。本装置は、当所と日本インスツルメンツが共同開発したガス状水銀の化学形態別連続測定計であり、排ガス中の酸性ガスの影響を排除し、公定法と同等の精度での測定を可能としています。可搬性、メンテナンス性にも優れ、現場計測も可能な測定装置です。

●担当部署
エネルギー技術研究所 火力運用保守領域
●主な仕様
測定可能化学形態:ガス状金属水銀、ガス状2価水銀、ガス状全水銀
測定可能範囲:0.1〜1000μg/m3N
吸引ガス量:0.5リットル/分
検出方法:冷原子吸光法

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