三菱重工技報 Vol.46 No.1 (2009) 新製品・新技術/サービス特集

特 集 論 文21

石炭火力発電所の CO2 回収技術の概要
Summary of CO2 Recovery Technology from Coal-fired Power Plant

飯嶋 正樹

長安 立人

Masaki Iijima

Tatsuto Nagayasu

沖野 進

梶谷 嘉則

Susumu Okino

Yoshinori Kajiya|1. はじめに化石燃料を使い続ける限り，地球温暖化対策として CO２回収・貯留（以下，CCS）は必要不可
欠である．相対的に CO２排出量の多い石炭火力への対策は特に重要で，CCS における回収側の課題として，CO２回収エネルギー削減，CO２回収コスト低減とともに，石炭火力からの CO２回収大容量実証が挙げられる．本報では，世界の CO２回収技術の動向，CO２回収貯留プロジェクトの動向を解説し，当社技術の位置付けと特徴を紹介する．

|2. CO２排出源
世界での CO２総排出量の約６割にのぼる 135 億トンが固定排出源由来のものであり，固定排出源からの CO２回収貯留なしに CO２の削減はできない．また，固定排出源からの CO２排出量のうち，実に７割以上を発電部門(石炭，ガス，石油ほか)が占めている．そのため，CO２排出量の削減を行っていくためには，発電部門からの CO２排出量削減が有効であることが分かる．次に，発電部門からの CO２排出量の内訳を見ていく．発電部門からの CO２排出量のうち実に約６割を石炭火力発電所からの CO２排出が占めている．その他の燃料としては，天然ガス，燃料油などの順となっている.
つまり，世界の CO２総排出量のうち２割以上を石炭火力発電所からの排出が占めているのである．石炭は埋蔵量が豊富なこと，また石油や天然ガスと比べ安価なことから，今後は更に使用量が増加し，CO２排出量に占める石炭の割合も増加すると予想される．これらのことから，発電部門の中でも特に石炭火力発電所への対策が CO２排出量削減への寄与が大きいことが分かる．

|3. CO２回収技術
3.1 CO２回収の概要
CO２の回収には 3 つの方式があり，それぞれ①燃焼排ガスからの回収（Post Combustion），②酸素燃焼（Oxy-Fuel），③燃焼前 CO２回収（Pre-Combustion）である．
(1) 燃焼排ガスからの回収（Post-Combustion）
燃焼排ガスからの CO２回収では，化学吸収法が実用化されている（ただし発電所全体からの CO２を回収するような大型の CO２回収の実績はない）．他の方式（物理吸収法，吸着法，膜分離法）も研究されているが，いまだ実用化されていない．現在，実用化されている化学吸収法としては下記３つがある．
・ Kerr-McGee/ABB Lummus Crest プロセス・・・MEA15-20 wt％使用
・ Flour Daniel ECONAMINE プロセス・・・MEA30 wt％使用
・ 関西電力㈱/三菱重工プロセス（KM-CDR プロセスと呼ぶ）・・・KS-1 吸収液使用

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この中で最も省エネなプロセスは，KS-1 吸収液を使用した KM・CDR プロセスであり，他プロセスと比較してエネルギ－消費は約 20％削減されている.
(2) 酸素燃焼（Oxy-Fuel）
空気分離により酸素を製造し，CO２リッチの排ガスをボイラへ再循環させながら，燃焼温度を下げて燃焼させる．排ガスの CO２濃度は 80-98％（Vol.）で，CO２の 100％回収が可能である．
(3) 燃焼前 CO２回収（Pre-Combustion）
天然ガスのスチームリフォーミングや，天然ガス，石炭の部分酸化法により，H2，CO，CO２を生成し，CO は CO シフト反応により，H２とし，CO２を分離して，H２を製造する方法．アンモニ
ア，水素製造の目的で商用的に用いられている．

3.2 当社 CO２回収技術の特徴
当社は 1990 年から関西電力（株）と共同で発電所などの排ガス中の CO２回収技術の研究開発を開始し，主なテーマとして，まず CO２回収エネルギーの削減に取り組んで来た．この研究開発の成果として，省エネルギー吸収液の実用化，省エネ再生システムの実用化及び発電設備とCO２回収設備とのスチームシステムの最適なインテグレーションを確立している．

|4. CO２回収貯留プロジェクトの動向
4.1 CO２回収貯留プロジェクトの現状
CO ２ 回収・貯留はいまだ限定的にしか実施されていない．現在商用規模で実施されている
CO２回収貯留プロジェクトを可能にした要因は，大気に CO２の状態で排出されていた，又は排出される予定であった CO２が対象であり，コスト的に安価であったこと，またノルウェーにおける CO２税や，ウェイバーン（カナダ）の EOR（Enhanced Oil Recovery，石油増進回収）への回収 CO２利用などのインセンティブがあったことが挙げられる．

4.2 今後の見通し
CCS に関して，新たに英国のプロジェクトなど，欧州で実証試験が始まろうとしている．このように国主導の実証試験を行わないと，CCS はなかなか進まない．これと併せて，貯留場所の調査，関連法令，国際ルールの整備や CO２排出権取引のような経済的インセンティブを与える仕組みづくりを進めることが，CCS を広く実現していくためには必要である．

|5. 当社実績
5.1 商用機実績
当社は CO２回収技術を実用化しており，当社 KM-CDR プロセスによる商用実績は，天然ガス焚き用に現状４基が運転中であり，さらに３基が建設中，１基が建設予定である（図１参照）．

①マレーシア 200T/D
Petronas 1999～②日本 330T/D
化学会社 2005～③インド 450T/D
IFFCO (AONLA) 2006～④インド 450T/D
IFFCO (PHULPUR) 2006～

図１ 当社商用機実績

5.2 石炭 CO２回収試験実績
石炭火力からの CO２回収実用化は，CCS における重要課題の 1 つである．当社は，微粉炭焚きボイラ排ガスからの CO ２回収について，（財）地球環境産業技術研究機構(RITE)の補助金とJ-POWER（電源開発㈱）のご協力を得て，松島発電所にて 10ｔ CO2/日実証プラントを建設し，

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2006～7 年に 4 000 時間以上の試験を実施のうえ，KM-CDR プロセスが適用できることを確認した．これにより，次ステップとしての中型機（数百～千 t CO２/日規模）実証を経て，大型商用機の実現を目指している．

|6. まとめ
化石燃料を使い続ける限り，地球温暖化対策として CO２回収・貯留（CCS）は必要不可欠である．本報では，CCS の回収側の技術に焦点を当て，世界の CO２回収技術の動向，及び当社技術の特徴と位置付けを紹介した．回収側の課題としては，CO２回収エネルギー削減，CO２回収コスト低減，石炭火力からの CO２回収実用化が挙げられる．当社は，これらの課題に対応すべく，今後も研究開発を進め，温暖化対策に貢献していきたい．

参考文献(1) Published 2005, IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage

執筆者紹介
飯嶋正樹
プラント・交通システ
ム事業センター
環境・化学プラント
プロジェクト部 主幹

梶谷嘉則
プラント・交通システ
ム事業センター
環境・化学プラント計画部 環境プラント
計画グループ

長安立人
プラント・交通システ
ム事業センター
環境・化学プラント計画部 環境プラント
計画グループ長

沖野 進
技術本部
広島研究所
化学プロセス研究室主席