第章

1

石炭ガス化複合発電
技術開発の経緯と現状

第１章

石炭ガス化複合発電技術開発の経緯と現状 ● 目

次

横須賀研究所

エネルギー機械部

犬丸

淳

横須賀研究所

エネルギー機械部

原

三郎

１−１

技術開発の背景１−２

石炭ガス化複合発電の方式と特徴………………………………………………………………………………………13

１−３

海外における開発経緯と最新動向………………………………………………………………………………………16

１−４

我が国における開発経緯と最新動向……………………………………………………………………………………19

１−５……………………………………………………………………………………………………………11

株式会社クリーンコールパワー研究所

技術部長

石橋

喜孝

株式会社クリーンコールパワー研究所

技 術 部

寺田

斉

250ＭＷ実証機計画の概要 …………………………………………………………………………………………………20

経済社会研究所
コラム：石炭ガス化複合発電のLCA解析

祐樹…………………………………………………………………………………………24

犬丸淳（1984年入所）
入所より現在に至るまで、石炭ガス化研究に従事。これまで、２トン/日ガス化炉を用いた空気吹きガス化基本技術の開発、ガス化
炉内のガス流れ、溶融灰の挙動等に関する研究を行ってきた。この間、IGC組合に出向しパイロットプラント計画に参加。今後も、ク
リーンコールパワー研究所を強力に支援し、IGCCの実用化・本格導入のために努力していく所存です。

原三郎（1987年入所）
これまで石炭ガス化に関する研究に携わり、ガス化性能の評価を中心に行い、さらに、200トン/日パイロットプラントや実証機計画に加わってきました。現在は、石炭ガス化に加え、オリマルジョンや残渣油などの超重質
油ガス化についても研究を行っています。
今後は、引き続きガス化複合発電の実用化に向けて研究を進めるとともに、低品位炭のガス化技術や化学原料・合成燃料併産型の新しいシステムについての検討も行っていきたい。

石橋 喜孝（1979年東京電力㈱入社）
1990年７月、環境部環境技術課副長。
1993年７月、火力部課長（石炭技術担当）。
1997年７月、火力部火力エンジニアリングセ
ンター石炭グループマネージャー。
1999年２月、エネルギー・環境研究所 石炭技術グループマネージャー。
2001年６月、クリーンコールパワー研究所
技術部長。

寺田
斉（1993年東京電力㈱入社）
1998年東京電力`エネルギー・環境研究所
石炭グループ。
2001年6月クリーンコールパワー研究所
技術部。

本藤 祐樹（平成４年入所）
主に環境面および経済面からの技術評価に関する研究に従事。これまでに、発電技術の環境対策コスト分析、LCAによる発電技術の評価、産業連関表を利用したLCA手法およびデータベースの開発などを実施した。

10

本藤

１−１

技術開発の背景

資源に乏しい我が国において、エネルギーセキュリテ

高効率発電技術体系である ¸ 。石炭ガス化複合発電は、ィーの観点から、豊富な埋蔵量を有する石炭資源の活用

石炭を利用した高効率発電技術の中でも、今後開発すべは必要不可欠である。また、地球温暖化問題への対応か

き重要な中核技術として位置づけられている。

ら、CO2 排出量削減のためできる限りプラントの高効率

このような背景のもとで、2010 年頃に IGCC 技術を確化を図る必要がある。これらの課題を満足でき、21 世

立し、2020 年〜 2030 年に石炭ガス化燃料電池複合発電

紀の石炭利用火力発電の主力を担う発電方式として、高（IGFC）技術を確立することが目標とされている。

効率で環境性に優れた石炭ガス化複合発電（IGCC ：当研究所では、21 世紀前半の電力需給と各種電源開Integrated coal Gasification Combined Cycle）の早期実発をシナリオ的に想定し、発電による CO2 排出量の試算用化が強く望まれている。

を行い、CO2 抑制方策の効果を検討している¹。本検討

石炭ガス化複合発電は、以下のような特徴を持つ。

では、2010 年における新設原子力導入量を電事審計画
値の７割と想定し、2030 年〜 2050 年で火力発電の効率

１）埋蔵量が豊富で世界中に広く分布する石炭資源を利が現状水準の場合と高効率の新技術を導入した場合につ用できる。特に灰付着トラブル等の観点から、既設のいて試算を行っている。図 1-1-2 は、検討で想定した高微粉炭火力発電所では困難であった灰融点の低い石炭

効率石炭火力発電の導入シナリオを示す。図 1-1-3 は、の利用が可能であるため、エネルギーセキュリティー

2050 年までの CO 2 排出量の推移をシナリオごとに示しの確保、利用炭種の拡大に寄与できる。

たものである。表 1-1-1 に、想定したシナリオを示す。

２）熱効率が高いため、発電電力量あたりの二酸化炭素、
硫黄酸化物、窒素酸化物、ばいじんの発生量を低減でこの結果から、以下のことが言える。
¸

火力発電の効率が現状水準のまま推移すれば、いずき、またプラント出力に対する蒸気タービン出力の割れの火力構成比でも 21 世紀中葉の CO2 排出量は、合が小さいため温排水の発生量を低減できるなど、環1990 年の値を上回る（図 1-1-3 中、A−B、E−F）。

境性に優れている。

¹

2030 年以降では火力発電の高効率化による CO 2 排

３）石炭中の灰は、ガラス質の溶融スラグとして排出さ出量抑制効果が大きくなり、LNG および高効率石炭れるため、未燃炭素がほとんど含まれず金属類の溶出火力の導入割合に応じて、CO 2 排出量を 1990 年の値がない。また、微粉炭ボイラからのフライアッシュに

以下（図 1-1-3 中、G−H）、あるいは 1990 年の値近比べ、埋立て容積が約半分で済む。

く（図 1-1-3 中、C−D）まで抑制できる。
この検討結果が示すように、火力発電の高効率化は

さらに、石炭ガス化複合発電が普及すれば、LNG に対する価格牽制力としての効果も期待できる。
石炭ガス化複合発電商用機（600MW 級）の送電端熱効率は、46 ％（HHV ベース、湿式ガス精製、1500 ℃級

CO2 排出量抑制の観点から不可欠である。特に、長期的なエネルギーセキュリティーのために石炭火力は必要な技術であり、その高効率化を図るためには石炭ガス化複合発電の導入拡大が最も効果的である。

GT）〜 48 ％（HHV ベース、乾式ガス精製、1500 ℃級

石炭ガス化複合発電は、現在想定されている石炭火力

GT）と試算されている。さらに、将来は燃料電池との新技術の中で、将来最も高い効率を狙える技術であり、組み合わせにより 50 ％以上の送電端熱効率も可能とさ我が国が保有すべき極めて重要な技術であることは明白

れている。

である。

図 1-1-1 は、通産省資源エネルギー庁が取りまとめた

電中研レビュー No.44 ● 11

蒸気タービン

圧力：肉厚増による経済性
温度：材料開発、経済性

超々臨界圧
Ultra S. C.
41〜43％
39〜41％

超臨界圧
Super C.

加圧流動床
P−FBC
42〜43％
41〜42％

常圧流動床
A−FBＣ

流動床燃焼

ガスタービン

LNG1100℃ CC
43〜44％
42〜43％

石炭ガス化

勿来IGCC 1300℃
パイロットプラント（空気吹き噴流床）

海外技術を含め酸素吹きの情報収集・評価実施主体・仕様等の決定が必要

10kW程度の発電試験を実施中

図1-1-1

IGCC
PFBC

図1-1-2

COAL：2010年からの火力の増分を全て石炭火力に配分
13000 LNG ：2010年からの火力の増分を全てLNG火力に配分

PC-SC, USC

2010

2020

2030

2040

2050

2060
西暦年

高効率石炭火力発電の導入シナリオ例

表1-1-1 2030〜2050年における火力発電の導入量の想定
2010年か火力発電 らの火力 図中のの効率 の増分量 番号の配分
需要に不足する分を全て火力で
全て石炭 )
現状水準（火力構成比57％）
全てLNG *
火力補填シナリオ 補填する。
火力設備容量1.7億kW
全て石炭 +
高効率
火力発電量0.65兆kWh
全てLNG ,
需要に不足する分を全て非化石
全て石炭 現状水準
非化石エネルギー で補填する。
（火力構成比50％）
全てLNG .
補填シナリオ
火力設備容量1.5億kW
全て石炭 /
高効率
火力発電量0.55兆kWh
全てLNG 02030〜2050年

)COAL

11000
*LNG
-COAL
+COAL

10000
9000

電事審
計画70％

.LNG
,LNG
/COAL

8000

6000

実績値
高効率
現状技術

電事審
計画

0LNG

5000
1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060
西暦年

図1-1-312火力構成比率57％
火力構成比率50％

7000

1996年以前に建設された石炭火力2000

12000
CO2排出量（万t-C）

年度末電源設備容量 （万kW）IG-MCFC, IG-SOFC

01990

ガス化燃料電池
IGFC
石炭ガス化対象としては今後の 55％以上（発電端）
検討課題

石炭高効率発電技術体系

6000

2000

A−PFBC 1300℃
アドバンストPFBC
48〜50％
45〜47％

ガス化燃料電池
IGFC
石炭ガス化対象 55％以上（発電端）
としては今後の検討課題

固体電解質型燃料電池
LNG・SOFC
55%以上（発電端）

PC-SC, USC：超臨界圧および超々臨界圧
IG-MCFC：溶融炭酸塩型燃料電池複合発電
IG-SOFC：固体電解質型燃料電池複合発電

4000

上段：発電端効率
下段：送電端効率

IGCC 1500℃
52〜53％
46〜48％

IGCC 1300℃
48〜50％
43〜44％

10000

8000

％

LNG1500℃ CC
52〜53％
51〜52％

1000kW程度の発電試験を実施中 溶融炭酸塩型燃料電池
LNG・MCFC
55%以上（発電端）

直接発電：実用化されていない技術

ガスタービン入口温度の高温化
PFBC／IGCCの成果の反映
PDU試験によるトータルシステムとしての検証が必要

LNG1300℃ CC
48〜49％
47〜48％

統合すべき要素の開発試験
が必要

超々臨界圧
Ultra S. C.
41〜43％
39〜41％

電源構成の各シナリオにおけるCO2排出量

１−２

石炭ガス化複合発電の方式と特徴

石炭ガス化複合発電は、図 1-2-1 に示す通り、石炭ガある。酸素吹きでは、発熱量 10.5MJ/m3N（2500kcal/m3N）

ス化設備を中心に、ガス精製設備（脱じん、脱硫）、複程度の中カロリーガスが得られる。空気吹きに比べ生成合発電設備等、より構成されるが、各構成設備の組み合

ガス流量が少ないことからガス化炉はコンパクトになる

わせにより種々のシステムが考えられる。IGCC 構成設

が、空気分離装置の所要動力が大きくなり、送電端効率

備の代表的な方式とその特徴を以下に示す。

の面でやや不利となる。また、空気分離装置で副生する窒素をガスタービン燃焼器に噴射して NOx 発生を抑制

1-2-1

石炭ガス化設備

するとともに、動力を回収する方式も採用されている。
空気吹きでは、発熱量 4.2MJ/m3N（1000kcal/m3N）程度の低カロリーガスが得られる。空気吹きの場合でも微石炭ガス化設備は、ガス化炉の方式、ガス化剤の種類、粉炭やチャーの加圧・搬送用、シール・パージ用の不活石炭供給方式などにより分類される。

性ガスを製造するための空気分離装置が必要となる。ガ¸

ガス化炉方式

ス化炉安定運転範囲の拡大や生成ガス発熱量の向上のた

石炭ガス化炉は、供給石炭の粒径や炉内での石炭の流めに、この不活性ガス製造用空気分離装置で副生される

動状態、灰の排出形態から、固定床方式、流動床方式、酸素をガス化剤空気に混入する、酸素富化空気吹きも採噴流床方式に大別される。発電用としては、大容量化が用されている。

容易で負荷追従性に優れた噴流床方式が適しており、現º在、国内外で開発が行われている IGCC の大部分は、加石炭供給方式

圧型噴流床方式ガス化炉を採用している。加圧型噴流床

ガス化炉への石炭供給方式としては、微粉炭を気流搬方式においても、ガス流れにより上昇流方式と下降流方送で供給するドライフィード方式とスラリー（CWM ：式、炉形状・バーナ配置により二室二段、一室二段、一Coal Water Mixture）化して供給するスラリーフィー

室一段に分類される。

ド方式がある。
スラリーフィード方式は、ガス化炉への加圧供給が容¹

ガス化剤種類易であり、多くの実績がある。しかし、部分燃焼で発生した熱の一部が、スラリー水の蒸発熱として奪われるこ

ガス化剤としては、酸素や空気を用いるのが一般的で

石炭

石
炭
ガ
ス
化
炉

熱
交
換
器

脱
じ
ん

脱
硫
排ガス

燃焼器

発電機

図1-2-1

ST

圧縮機

HRSG
GT

石炭ガス化複合発電の基本システム構成

電中研レビュー No.44 ● 13

と、湿式ガス精製と組み合わせた場合には冷却過程での¹

乾式ガス精製方式
セラミックフィルタやメタルフィルタまたは移動床に

水蒸気損失が大きいことなどから、熱効率はドライフィよる脱じん、流動床または固定床による脱硫から構成さードに比べ低くなる。
一方、ドライフィード方式は、熱効率的には有利であれる。さらに脱じんと脱硫を一体化した移動床同時脱硫

るが、微粉炭を加圧するためのロックホッパシステムお脱じん技術も開発されている。乾式ガス精製の場合、ガよび各バーナへの定量分配システムが必要となり、スラスの顕熱損失が少なく熱効率面では有利であるが、生成

リーフィード方式に比べ設備構成が複雑となる。

ガス中のアンモニアが除去されないため、ガスタービン
でのフュエル NOx 発生を抑える低 NOx 燃焼技術が必要

国内外で開発が行われている主要な加圧型噴流床方式となる。

石炭ガス化炉を表 1-2-1 に示す。

1-2-3
1-2-2

複合発電設備ガス精製設備¸

ガスタービン

IGCC におけるガス精製設備（脱じん・脱硫）として石炭ガス用ガスタービンは、LNG や軽質油用に開発

は、低温の湿式ガス精製方式と高温の乾式ガス精製方式

された高温ガスタービン技術をベースとしている。石炭がある。

ガスは発熱量が約 4.2MJ/m3N 〜 10.5MJ/m3N の低〜中カロリーガスで、LNG の発熱量に比べ５〜 10 分の１と低¸

湿式ガス精製方式

いため、これに対応した安定燃焼技術が必要である。特水スクラバによる脱じんと化学吸収法、物理吸着法あに起動用燃料から石炭ガスへの切り替え時の安定性に注

るいは直接酸化法による湿式脱硫から構成される。湿式意が必要である。また、LNG 等に比べ石炭ガスの火炎

ガス精製方式では、生成ガス中のアルカリ金属やアンモ温度は低いため、サーマル NOx の発生量は少なくなる

ニアが除去されるため、ガスタービンの信頼性や環境保が、石炭ガス中にアンモニアが含まれている場合は、フ

全性の面からは有利であるが、ガスの顕熱損失および水ュエル NOx への転換を抑制する低 NOx 燃焼技術が必要

蒸気や水溶性ガスの損失により熱効率的には不利である。

となる。

近年、湿式脱硫とセラミックフィルタあるいはメタルフ
ィルタによる乾式脱じんを併用する方式も採用されている。

¹

排熱回収ボイラー（HRSG）、蒸気タービンHRSG や蒸気タービンについては、既存の LNG 複合

表1-2-1型

国内外で開発中の主要な加圧型噴流床ガス化炉

電中研/三菱炉（IGCC実証機）

日立炉（EAGLE）

シェル炉

プレンフロー炉

ダウ炉

テキサコ炉
一室一段

式

二室二段

一室二段

一室一段

一室一段

二室二段

ガス流れ

上昇流

上昇流

上昇流

上昇流

上昇流

下降流

石炭供給

ドライ

ドライ

ドライ

ドライ

スラリー

スラリー

ガス化剤

酸素富化空気

酸素

酸素

酸素

酸素

酸素
CWM, 酸素

概念図

微粉炭
空気

14

CWM

微粉炭
チャー
空気

微粉炭
酸素

｛

チャー
酸素

微粉炭
酸素

微粉炭
酸素

CWM
酸素

発電や汽力発電での技術を適用可能である。IGCC の特A

全ての空気をガスタービン圧縮機からの抽気でまか徴としては、次節に述べる通りガス化炉後流の熱交換器でも熱回収を行い、複合発電設備側と水・蒸気系のイン
テグレートをすることが可能な点である。この結果、ガなう。（図 1-2-2 _で原料空気圧縮機がないもの。
）
B（図 1-2-2 _）C

１：１と蒸気タービンの出力割合が高くなる。

インテグレーション無し
全ての空気を別置き原料空気圧縮機から供給する。

また、通常の微粉炭火力と比較した場合、IGCC のプ
ラント出力に対する蒸気タービン出力の割合は約 50 ％パーシャルインテグレーション
空気の一部を別置き原料空気圧縮機から供給する。

スタービンと蒸気タービンの出力比は、LNG 複合発電
ではおよそ２：１であるのに対し、IGCC ではおよそ

フルインテグレーション（図 1-2-2 _で抽気空気がないもの）
また、酸素吹きの場合は、空気分離装置で副生する窒程度であることから、プラント出力当たりの温排水量を素を NOx 発生抑制と動力回収のためガスタービン燃焼

低減することが可能となる。

器に投入する方式（図 1-2-2 _）、空気吹きの場合は、

1-2-4

インテグレーション技術

空気分離装置で副生する酸素をガス化剤空気に混入する方式（図 1-2-2 `）、も採用されている。

IGCC の大きな特徴は、ガス化炉、ガス精製、複合発
電設備、空気分離装置等の主要構成機器間で空気や水・¹

水・蒸気系のインテグレーション

蒸気等の物質や熱エネルギーを有機的に結合して高効率ガス化炉後流の熱交換器、複合発電設備の排熱回収ボを達成していることである。IGCC の主なインテグレー

イラ等における熱回収方法を最適化するため、水・蒸気ション技術を以下に記す。

系のインテグレーションが行われ、単圧、復圧、３重圧、¸

さらに、再熱・再生の有無などが加わり、多種多様なシ

空気系のインテグレーション
ガス化剤である酸素あるいは不活性ガス製造のためのステムが構成される。

空気分離装置への空気供給方法として次の３つがある。

酸素

ガス化炉

生成ガス

微粉炭・チャーの加圧・搬送
各部シール・パージ等
酸素

窒素
空気分離装置

ガス化炉

生成ガス

燃料ガス
空気分離装置
窒素

燃料ガス

燃焼器

抽気空気

燃焼器
抽気空気
圧縮機

原料空気圧縮機

タービン
原料空気圧縮機_`

酸素吹きケース

図1-2-2

圧縮機

タービン

酸素富化空気吹きケース

空気系のインテグレーション

電中研レビュー No.44 ● 15

１−３

海外における開発経緯と最新動向

石炭ガス化炉の開発の歴史は古く、1920 年代に都市

ダ、シェル炉）、ワバッシュリバー（米国、ダウ炉）、タ

ガスや化学原料の製造用として実用化されている。発電

ンパ（米国、テキサコ炉）、プエルトヤノ（スペイン、

用ガス化炉の開発は 1970 年代より本格化し、西独のプレンフロー炉）の４大プロジェクトがあげられる。

STEAG 社が政府の援助のもとに、1972 年頃からクールウォーター計画では、噴流床方式ガス化炉によるKellerman 発電所で 170MW の固定床方式による世界初

世界初の IGCC 実証運転（発電出力 120MW）が行われ、の IGCC 運転を行った。図 1-3-1 に、IGCC 用ガス化炉

熱効率（送電端）は 30 ％前後と低いものの、安定したの開発の歴史を示す º。一般に、石炭処理量が数トン/

運転が行えることを実証した。我が国も出資共同体

日規模のベンチプラントによる研究からスタートし、数（JCWP ：東京電力㈱、電力中央研究所、㈱東芝、石十〜数百トン/日規模のパイロットプラントを経て、千川島播磨重工業㈱が参加）を組織し、実証試験に参加し〜２千トン/日級の実証・商用炉へと開発が進められてた。
表 1-3-1 に、現在運転中の主要な実証・商用プラント

いる。

の概要および最近の技術動向を示す。

近年、IGCC 用ガス化炉の開発は噴流床方式が主流となり、本格的な実証計画としては、1984 年から５年間

いずれも、ガス化方式には酸素吹き噴流床、ガス精製運転を行ったクールウォーター計画（米国、テキサコ炉）には湿式が採用されている。これまでの主なトラブルとをはじめとして、現在運転中の、デムコレック（オラン

して、灰付着、セラミックフィルタの破損、ガスタービ

2001年６月現在

ガス化方式
1970
1975
1980
1985
電中研/三菱炉（IGCC実証機）
電中研横須賀 2t/日
［空気吹き噴流床］
日立炉
1t/日炉（日立）（EAGLE）［酸素吹き噴流床］
CE炉
70年代初頭から発電［空気吹き噴流床］用ボイラの基礎技術
ウィンザー 120t/日常圧炉PP
加圧型検討を基に開発に着手
テキサコ炉
モンテベロー 15〜25t/日PP［酸素吹き噴流床］50年代から開発した
重質油ガス化技術を オーベルハウゼン 150t/日（プロセスガス供給）
基に開発

1990

1995
勿来 200t/日PP

50t/日PP（HYCOL）

クールウォータープロジェクト（米）1000t/日DP備考2007年に実証炉運開
実証炉FS 予定
2002年に、EAGLE試
若松EAGLE PP 験開始予定

スプリングフィール
スプリングフィールド（米） ド計画は、経済情勢
600t/日DPを理由に中止タンパ：1996年運開
タンパ（米）2300t/日CP

シェル炉
ブフナム：
［酸素吹き噴流床］50年代初頭から開発 アムステルダム（蘭）1998年１月より商用
ディ
アパーク
（米）
6t/日PPに着手
運転開始
250t/日DP
ブフナム（蘭）2000t/日CP
ハーブルグ 150t/日PP
ワバッシュリバー：ダウ炉
商用運転中［酸素吹き噴流床］70年代初頭から開発 プラクマイン（米）プラクマイン（米）2400t/日CP
ワバ
ッ
シュ
リバー
（米）
に着手
12〜35t/日PP
2600t/日CP
プラクマイン（米）1600t/日DP
プレンフロー炉［酸素吹き噴流床］40年代から開発に着ハンブルグ（独）150t/日PPで手したコッパーストチ
シェルと共同開発
ェック法を基に開発
HTW炉
20年代から開発に着［流動床］
手されたウィンクラ
Freohen（独）34t/日PPー法を基に開発、常圧150t/日規模は56年
に試験開始
ルルギ炉
［酸素吹き固定床］ ルーネン（独）360t/日PP
58年からPP試験開始
ウェストフィールド（英）350t/日PP

フルステンハウゼン（独）48t/日PP

Berrenrath（独）720t/日DP

ウェストフィールド（英）600t/日DP

PP：パイロットプラント
DP：実証プラント
CP：商用プラント（補助を受けて建設され、実証運転の後商用運転を行うものも含む）：現在でも炉が存在し、試験運転を行っているとみられるもの

図1-3-116IGCC用ガス化炉開発の歴史

プエルトヤノ（西）2600t/日CP

プエルトヤノ：1998年運開コブラ計画は中止。
チェコ400MW IGCC
コブラ計画 ケルン（独） 計画有り（2003年運
3600t/日CP
開予定）
ケンタッキー（米）BGL 400MW IGCC計画有り（2002年運開予定）

表1-3-1
プロジェクト
方式

プラント出力

海外IGCCプロジェクトの最新動向

Demkolec（オランダ）Wabash River（アメリカ）

Tampa（アメリカ）

Puertollano（スペイン）

シェル炉（ドライフィード/酸素吹き）
湿式ガス精製

ダウ炉（スラリーフィード/酸素吹き）
湿式ガス精製

テキサコ炉（スラリーフィード/酸素吹き）
湿式ガス精製

プレンフロー炉（ドライフィード/酸素吹き）
湿式ガス精製発電端284MW（送電端253MW）

発電端296MW（送電端262MW）

発電端322MW（送電端250MW）

発電端335MW（送電端300MW）

Demkolec

Global Energy, PSI Energy

タンパ電力

Elcogas実 施 主 体スポンサー

・オランダ発電事業者連合SEPに ・Global EnergyとPSI Energy
・EUの共同プロジェクトとして・タンパ電力より設立されたデムコレック社 ・DOE（CCT-Â）から50％の補助 ・DOE（CCT-Á）から50％の補助設置されたエルコガス社
金（最終的には41％補助）金（最終的には26％補助） ・ECから約９％の補助金

スケジュール

1990年
着工
1990年９月 着工
1993年 4月 着工
1994年７月 着工
1994年１月 実証試験開始
1995年８月 石炭ガス化開始
1996年10月 天然ガス炊試運転
1996年７月 ガス化運転開始（GT不具合により実証試験1年延長） 1995年11月 実証試験開始
1996年９月 実証試験開始
開始
1998年１月 商用運転開始（試験期間４年間） 1997年11月 石炭ガス化開始（試験期間３年間）
1998年 3月 石炭ガスでGT運転
開始

運 転 状 況送電端効率

（主要なトラブル）（主要なトラブル）（主要なトラブル）（主要なトラブル）
・大塊スラグによるスラグ取出部 ・シンガス熱交換器管の塩素濃縮 ・GGHチューブリークによるGT ・GT燃焼振動により燃焼器バーの閉塞損傷があり現在GGTを全て撤去と部材の初期残留応力による応
ナ全数取り替え・GT燃焼器の燃焼振動
・スクラバー出入口部の生成ガス ・GTバーナのオーバーヒートが力腐食割れ発生・セラミックフィルタの破損
配管エロージョン・セラミックフィルタの破損
発生・精製ガス中の塩素によるCOS ・シンガス熱交換器の灰詰まり（運転実績）
コンバータ触媒の劣化（運転実績）
・総運転時間：15000時間
・GT燃焼器ライナーにクラック （運転実績）
・総運転時間数：593時間（H10/12月末）
・総運転時間：10010時間
・最大連続運転時間：100時間
・最大連続運転時間：1050時間 （運転実績）（H10/12月末） ・ガス化炉累積運転時間（H11/10月末） ・総運転時間：14275時間・最大連続運転時間：1250時間：1278時間（石炭ガス＆LNG） ・ガス化炉最大連続運転時間（H11/10月末）（その他特記事項）
・ガス化炉累計運転時間・最大連続運転時間：：182時間・低品位炭や石炭コークスによる：1278時間（H11/10月末）
2200時間以上（H11/10月末）
低コスト化を検討中（H12/10月末） ・ガス化炉最大連続運転時間：1154時間（H12/10月末）
・計画 41.1％（HHV）
・計画 37.8％（HHV）
・計画 39.7％（HHV）
・計画 41.5％（HHV）
・実績 ―・実績 39.7％（HHV）
・実績 37.5％（HHV）
・実績 ―ン燃焼器の燃焼振動等が報告されている。これらのプラる。ブフナム発電所に採用されたシーメンス社は、ター

ントは、運開後まもないプエルトヤノを除き、現在は概ビンロータ軸を対象として両側にサイロ型燃焼器を２筒ね順調な運転が可能となりつつある。しかしながら、配置し、それぞれの燃焼器にはデュアル燃料タイプのハ

種々のトラブル報告や連続運転時間の伸び悩み等から推

イブリッドバーナを複数本配置している。ノズルの中心察すると、直ちに我が国へ商用機として導入できる状況には、天然ガス用バーナを配置し、その外周に空気およにはないものと考えられる。表 1-3-2 に、これらのプラびガス化燃料用の旋回羽根を持つ。一方、アルストーム

ントでの主なトラブル経験とそれらに基づく実証機への社では、EV バーナを用いて旋回空気中に中カロリー燃

反映事項を整理して示す。

料を噴射して急速に希釈混合し、サーマル NOx を抑制

なお、乾式ガス精製については、プラント熱効率の２ポする燃焼方式について研究がなされており、アニュラー

イント程度の上昇が期待できるため、将来必要な技術と型燃焼器構造を採用している。また、GE ではマルチキ

して我が国が先行的に開発を進め、勿来 200 トン/日パャン・マルチバーナ型燃焼器を採用しており、同時に、イロットプラントにおいて、流動床方式（200 トン/日

窒素、水蒸気等の希釈ガスを燃焼器のヘッドエンドから規模）、固定床方式（20 トン/日規模）等の運転研究が燃焼用空気中に噴出させる研究もなされている。このよ

終了している。海外でも米国を中心に開発・運転計画がうに、主要なガスタービンメーカのシーメンスウェスチ

進められているが、詳細な報告は未だない。主要な

ングハス、アルストーム、および GE 各社は従来から保IGCC 用ガス精製方式の概要を表 1-3-3 に示す。なお、有する天然ガス焚きガスタービンの構造の相違から、そタンパにおける乾式ガス精製試験は中止が決定している。

れぞれ異なった特徴を有するガスタービンを開発してきIGCC 用ガスタービンについて、メーカごとに比較すている。

電中研レビュー No.44 ● 17

表1-3-2

海外プラント運転実績と実証機への反映事項
運

ガス化炉概念図
ブ
フ
ナ
ム
︵
オ
ラ
ン
ダ
︶
ワ
バ
ッ
シ
ュ
リ
バ
ー
︵
ア
メ
リ
カ
︶

生成ガス

実

績

実証機への反映事項
・シミュレーション、試験炉による事前検証
・スラグクラッシャー大型化

・セラミックフィルタの割れ発生→
フィルタ固定構造の変更

・フィルタ支持・固定構造の適正化
・破損時の早期検知とバックアップ
対策

複合発電設備・ガスタービン燃焼振動発生→燃焼器・バーナ設計変更

・実圧実寸燃焼試験実績の検討・評
価

全体システムスラグ・フ ル イ ン テ グ レ ー シ ョ ン（ASU−GT）での制御不良→起動用空気圧縮機設置・空気分離装置（ASU）は別置き空気圧縮機により、単独運転

生成ガス

・SGC入口部に灰堆積発生→流路形
状、流速変更・シミュレーション、試験炉による事前検証
・スーツブロアの設置

・塩化物濃縮によるSGC伝熱管の腐食・応力腐食割れ→SGC補修

・温度管理の徹底による塩化物濃縮
防止・塩化物によるCOS転換触媒の劣化→上流にスクラバー設置、触媒
種変更

・耐ハロゲン性触媒の採用

・セラミックフィルタの割れ→メタ
ルフィルタに変更

・フィルタ支持・固定構造の適正化

・ガスタービン燃焼器ライナーにク
ラック→燃料ノズル・ライナー交換・実圧実寸燃焼試験実績の検討・評
価・輻射型ガス冷却器上部シール部リーク→設計変更、運転手順確立

・シール部設計の適正化
・監視計測手法の検討

・対流型冷却器でガス温度低、結露により灰付着→輻射型冷却器設計変更

・熱交換器設計の適正化（パイロット
炉実績、基礎試験、シミュレーション）

・石炭性状変化によるスラグトラブル→一部設備改造・炭種による影響の事前評価

ガス精製設備・ガス熱交における腐食、灰堆積・ガス流速上昇・エロージョンによりガスリーク→設計変更検討中

・温度管理（起動、停止、部分負荷）の徹底
・ガス熱交設計の適正化

複合発電設備・ガス熱交の腐食・粗ガスリークによるタービン翼損傷→熱交バイパス、
フィルター設置

・タービン翼デポジット特性の解明

ガス化炉設備ガス精製設備石炭酸素

ガス化炉設備石炭スラリー
ガス精製設備酸素
複合発電設備スラグ
石炭
酸素 スラリー

タ
ン
パ
︵
ア
メ
リ
カ
︶

ガス化炉設備生成
ガス
スラグ

表1-3-3

国内外におけるガス精製技術の開発動向
ガス化炉形式集じんプロセス

脱硫プロセス

デムコレック（オランダ）

乾式給炭
酸素吹き
一段噴流床

サイクロン＋
セラミックフィルタ＋
湿式スクラバ

湿式：化学/物理吸収
スルフィノールM法

湿式（ガス量100％）
スクラバ

湿式（ガス量100％）
MDEA法

タンパ
（アメリカ）

スラリー給炭酸素吹き
一段噴流床

乾式（ガス量10％）サイクロン＋
メタルフィルタ

乾式（ガス量10％）
移動床

ワバッシュリバー（アメリカ）

スラリー給炭酸素吹き
二段噴流床

メタルフィルタ＋
湿式スクラバ

湿式：化学吸収
MDEA法

プエルトヤノ（スペイン）

乾式給炭
酸素吹き
一段噴流床

セラミックフィルタ＋
湿式スクラバ

湿式：化学吸収MDEA法

ピニオンパイン（アメリカ）

乾式給炭
空気吹き
流動床

サイクロン＋
セラミックフィルタ

乾式：流動床200トン／日パイロット
プラント（福島県いわき市）

乾式給炭
空気吹き
二段噴流床

乾式（ガス量100％）
グラニュラベッド

乾式（ガス量100％）
流動床

乾式（ガス量10％）
ポーラスフィルタ

乾式（ガス量10％）
ハニカム固定床

プロジェクト名18

転・塊状、針状スラグ堆積によるスラ
グ払い出し不良発生→出口弁大口
径化

１−４

我が国における開発経緯と最新動向
この FS の結果を受け、NEDO は、「パイロットプラ

1-4-1

ＩＧＣＣ開発経緯

ントの基本計画」を 1985 年度に取り纏め、総合エネル
ギー調査会石油代替エネルギー部会石炭ガス化委員会及我が国で事業用 IGCC として開発が進められている噴び産業技術審議会新エネルギー技術開発部会石炭ガス化

流床方式石炭ガス化複合発電技術について、その開発経特別委員会に諮問し、噴流床石炭ガス化複合発電パイロ

緯を記す（図 1-4-1）。

ットプラント計画を実行に移すこととなった。

噴流床石炭ガス化複合発電については、1980 年 12 月

1986 年６月に 10 電力会社と当研究所から成る石炭ガに中電協技術開発推進会議の小委員会として石炭ガス化

ス化複合発電技術研究組合（IGC 組合）が設立され、勿専門部会が設置され（〜 1986 年９月）、さらに、火力新来 200 トン/日パイロットプラント計画を開始した。ガ

技術研究会（1981 年 12 月〜 1983 年７月）、火力新技術

ス化炉については、1982 年度より当研究所と三菱重工

調査委員会（1982 年 3 月〜 1983 年９月）での検討の結業（株）が 2 トン/日炉により開発を行ってきた空気吹

果、大容量化、炭種適合性、環境保全性、負荷応答性等

き加圧二段噴流床方式が、ガス精製については、夕張に優れる噴流床方式の石炭ガス化複合発電技術開発を官

40 トン/日パイロットプラントで開発を行ってきた流動民一体となって進めることとなった。

床脱硫・移動床脱じんが採用された。

こういった流れの中で、当研究所は中電協からの依頼

当研究所は、1982 年度〜 1995 年度に２トン/日ガス化を受け、石炭ガス化複合発電技術調査及びパイロットプ

炉の運転を行い、空気吹き加圧二段噴流床ガス化炉の基

ラントの概念設計を実施した（1981、82 年度）。引き続本技術を確立した »。20 銘柄（約 40 種）のガス化特性

き、当研究所は NEDO からの委託を受け、パイロットを確認するとともに、フラックス添加や混炭による高灰プラント基本計画策定のためのフィージビリティ・スタ

融点炭の融点降下方策を開発し、高灰融点炭を高性能でディ（FS）を実施した（1983 〜 1985 年度）。

ガス化できることを確認した ¼。また、２トン/日ガス

1974

75

76

77

78 79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

00

01

噴流床石炭ガス化複合発電技術のFS
200トン/日パイロットプラント（勿来）開発スケジュール
実証機FS及び要素試験

実証機計画

総合エネルギー調査会石炭ガス化委員会
産業技術審議会石炭ガス化特別委員会
火力新技術研究会

21世紀に向けた発電技術懇談会・火力部会
IGCC準備検討委員会

火力新技術調査委員会
国・電力・電中研の動向
中電協石炭ガス化専門部会
石炭ガス化発電技術調査及びパイロットプラント概念設計

２トン/日炉による試験研究（電中研・横須賀）
実証機支援研究（電中研）

図1-4-1

我が国における噴流床石炭ガス化複合発電技術の開発経緯

電中研レビュー No.44 ● 19

化炉を活用し、パイロットプラントのガス化炉設計デー

実施主体となり計画を推進している。

タを取得した。以下の１０項目の研究成果が、パイロッ
トプラントの設計および運転に反映された。

1-4-2

その他の開発動向①ガス化炉形状（炉内流動試験）、B水冷スラグホー
ル、C電気集塵機（EP）、Dガス化炉材料選定、Eチ¸

噴流床方式多目的ガス化技術

ャーの生成ガス搬送、F微量ガス成分把握、Gパイロ

サンシャイン計画において、1983 年度より噴流床方

ットプラント候補炭の事前検証、H熱交換器伝熱特性、式多目的ガス化技術に関する検討が行われた。その検討

I遮断弁の耐久性、Jスラグホッパ水の水質調査結果に基づき、1986 年度に石炭利用水素製造ガス化技

パイロットプラントは、1991 年度より運転が開始さ術の開発が開始され、㈱日立製作所が 1981 年度より開れ、スラッギングトラブルに苦しんだものの、最終的に発を行ってきた酸素吹き加圧二段噴流床方式ガス化炉をはこれを克服して 789 時間の連続運転時間を達成し、採用した 50 トン/日パイロットプラントが袖ヶ浦に建設½

1996 年度に成功裏に終了した 。

され、1991 年度から 1993 年度にかけて運転が行われた

勿来パイロットプラントの成果を踏まえ、実証機計画（HYCOL 計画）。引き続き、1995 年度より燃料電池用石に関する検討が行われ、1996 年６月に 21 世紀に向けた炭ガス製造技術として本ガス化技術の開発（EAGLE 計

発電技術懇談会・火力部会の中間報告として、IGCC の画）が進められており、電源開発㈱の若松総合事業所に位置づけ、開発の重要性が取り纏められ、1997、98 年

おいて、150 トン/日パイロットプラントの運転が 2002

度に実証機 FS を実施することとなった。また、IGCC

年度より開始される予定である。

準備検討委員会（1996 年８月〜 1997 年３月）において、実証機 FS の位置づけの再確認と前提条件等の検討が行

¹

加圧ＣＰＣ
25 トン/日、２ MPa、空気または酸素富化空気吹きガわれた。
実証機 FS は、NEDO より東京電力㈱に委託されたが、ス化炉の開発が、石炭利用総合センター（CCUJ）、川10 電力会社及び当研究所が共同研究契約を締結し、東崎重工業㈱、中部電力㈱、電源開発㈱により電源開発㈱京電力㈱に各法人からの出向・派遣者が集結し、実施さ

若松総合事業所において行われ、1999 年度をもって終れた。本 FS の結果、勿来方式ガス化炉（酸素富化空気

了した。

吹き加圧二段噴流床方式）と湿式ガス精製（MDEA）の組み合わせが最も高い評価を受けた。
1999 年度より、上記の電力共同研究として実証機計º

多目的石炭転換技術
100 トン/日、0.3MPa、酸素吹きガス化炉の開発が、画がスタートした。1999 年度〜 2000 年度は東京電力㈱CCUJ、新日鐵㈱が、2001 年度以降は㈱クリーンコールパワー研究所が幡製鉄所において行われ、2000 年度をもって終了した。

１−５

他７社により北九州市の新日鐵㈱八250MW 実証機計画の概要

2001 年６月、㈱クリーンコールパワー研究所が電力共同出資により設立され、国からの補助を受け事業主体

1-5-1

実証プラント試験の概要

として IGCC 実証機プロジェクトを実施することとなった。空気吹き IGCC 開発の最終段階に入った、実証機プ
ロジェクトの概要と計画について以下に述べる。

20

実証プラントの概要を表 1-5-1 に示す。

表1-5-1

実証プラントの概要に向けたフィージビリティスタディ（FS）において選定された方式である。

出 力（石炭使用量）250MW級（約1700トン/日）

方 式
ガ ス 化 炉ガ ス 精 製
ガスタービン

空気吹き噴流床ドライフィードガス化
湿式ガス精製（吸収液MDEA）、石膏回収
1200℃級パイロットプラントでは、より高効率が得られる乾式
ガス精製を採用した。試験において目標性能は達成した
ものの、実証プラントに採用するには機器信頼性・環境性に課題が多く、IGCC 実証プラントを確実に成功させる狙いから、実証プラントには比較的技術課題の少ない発電端48％（LHVベース）、46％（HHVベース）
送電端42％（LHVベース）、40.5％（HHVベース）

目標熱効率

湿式ガス精製を採用することとした。ガスタービンは出力を 250 MW に抑えるため、1200 ℃級を採用すること

¸

出力規模

とした。

出力規模は、パイロットプラントから実証プラントへºのスケールアップ比率と、実証プラントから商用プラン

熱

効

率

目標熱効率は 1200 ℃級ガスタービンでは高効率化に

トへのスケールアップ比率の双方を鑑み、適正な値を選は限界があるが、新鋭大容量微粉炭火力と同程度の送電定する必要がある。
パイロットプラントから実証プラントへのスケールア

端効率 40.5%を設定した。実証試験で IGCC の総合的なップ比率は、海外プラントの実例（４〜 10 倍程度）を検証がなされれば、商用段階では 1500 ℃級ガスタービ

参考として約８倍、実証プラントから商用プラントへのンの採用により、送電端効率で 46 〜 48%を達成できる

スケールアップ比率については、過去の電力プラントのと見込んでいる。
IGCC システムの構成を図 1-5-1 に示す。

スケールアップ実績（最大 2.12 倍）を参考にして２倍程度を選定し、結果として実証プラントの出力規模を 250

1-5-2

MW とした。

¹

方式

実証プラントの目標

実証プラントとして達成すべき目標を表 1-5-2 の通り

方式としては、空気吹きガス化炉と湿式ガス精製の組定めた。表 1-5-3 に示す IGCC の商用化時点で求められみ合わせを採用する。1997 年度に実施された実証試験

る信頼性、熱効率、環境性、炭種適合性、経済性の水準

石炭ガス化炉

DeSOx

空気

GGH

ポーラス GGH
フィルタ

石炭供給系

H2 S
燃焼炉
COS
変換器

吸収液
再生塔

冷却塔 洗浄塔 H2S
吸収塔

空気
スラグ

チャー

燃焼器
T

蒸気タービン〜C

空気
ガスタービン
HRSG

窒素

酸素

空気分離
装置

図1-5-1

空気昇圧機

M
GGH：ガス熱交換器

IGCCのシステム構成

電中研レビュー No.44 ● 21

表1-5-2
指実証プラントの達成目標
水

標

準

信頼性

年利用率70％以上の見通しが得られること

熱効率

送電端効率 42％（LHV）、40.5％（HHV）

環境性

SOx：８ppm
NOx：５ppm3
ばいじん：４mg/m N

炭種適合性
経済性

微粉炭火力に適合しにくい灰融点の低い石炭（灰溶融度1400℃以下）を使用
し、安定運転ができること
発電原価が微粉炭火力と同等以下となる見通しを得ること

表1-5-3
指（16％O2換算）（16％O2換算）（16％O2換算）

商用化時点で求められる水準
水

標

信頼性

年利用率70％以上

熱効率

発電端
51％
53％

環境性

SOx：８ppm
NOx：５ppm3
ばいじん：４mg/m N

炭種適合性
経済性

送電端
46％
48％

準

1500℃級ガスタービン/湿式ガス精製の場合（HHV）
1500℃級ガスタービン/乾式ガス精製の場合（HHV）（16％O2換算）（16％O2換算）（16％O2換算）

瀝青炭に加えて、亜瀝青炭等の灰融点の低い、より低質な石炭を利用して安定運転ができること
発電原価が微粉炭火力と同等以下を基に設定された。

»

炭種適合性
商用段階では幅広い炭種適合性が求められるが、微粉

¸

信

頼

性

実証プラントは、商用プラント並の信頼性を検証する

炭火力向きの炭種によるガス化はすでに勿来パイロット
プラントで検証済みである。
実証プラントでは主として、微粉炭火力に不向きであという趣旨から、ベース電源として必要な年利用率を確保できることとした。

り IGCC に適していると考えられる、低灰融点炭を使用することとする。

¹

熱

効

率

実証プラントにおいては、規模が比較的小さいこと、

¼

経

済

性

ガスタービン性能が商用規模のものより劣ることを勘案

今後大規模電源においても、競争入札による導入の決すると、送電端効率 40.5 ％程度となる。それでも定が行われていく所である点も踏まえ、少なくとも既存

1000MW 級大容量微粉炭火力の送電端効率とほぼ同等の超々臨界圧微粉炭火力（USC）と同等程度の経済性のであり、妥当な水準と考えられる。

確保が必要である。

実証プラントで IGCC の総合的な検証がなされれば、商用段階では大容量で高性能な 1500 ℃級ガスタービン

1-5-3

実証プラント試験スケジュールの採用により、高い熱効率が達成されると見込んでいる。
現在計画中の実証プラント試験スケジールを表 1-5-4
º

環

境

性

SOx、NOx、ばいじん等の排出濃度が最新鋭の微粉炭火力と同等で、熱効率の向上により発電電力量あたりの排出量が低減されることを目標とした。

に示す。実証プラント試験は 1999 年度から 2009 年度までの 11 年間で計画され、「事前検証試験」と「実証試験」の 2 つの工程に大別される。
今後は事前検証試験の成果を反映して、2001 年度より実証プラントの基本設計・詳細設計に入り、実証プラ

22表1-5-4
年

度

1999

2000

2001

実証プラント試験スケジュール

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

事前検証試験

事前検証
試験

基本設計・詳細設計

実証試験

建

設

運転試験

環境アセスメント

環境
アセスメントントの建設を 2004 年度から、運転試験を 2007 年度から

クリーンコールパワー研究所は、実施主体として、開始する計画としている。建設に先立ち環境アセスメン

30%を国からの補助金及び、残る 70%を参加電力 11 法

トを行う必要があり、実証プラントの設計と並行して実人からの分担金を基に実証プラント試験を推進している。

施する計画としている。図 1-5-2 に実証プラントの完成

また研究員は、各法人からの出向者および派遣者により予想図を示す。

構成されている。
実証プラント試験の開発計画は、いよいよ本格的な段

1-5-4

研究開発の実施体制

階に入った。事前検証試験の成果など、実証プラントの信頼性向上に向けたデータも確実に収集されつつあり、

実証プラント試験の開発体制を図 1-5-3 に示す。

今後の実証プラント設計に生かしていくこととしている。

IGCC 実用化に至る最終段階として、民間主導の開発体

空気吹き噴流床 IGCC は、既に十余年をかけて開発を制を構築するため、電力９社および電源開発㈱が出資す進めてきた我が国独自の石炭の高効率発電技術である。

る㈱クリーンコールパワー研究所が設立された。出資

12 法人が一丸となり、日本の電力に適用しうる高効率、10 社と電力中央研究所および㈱クリーンコールパワ

高信頼性で、かつ経済性に優れる IGCC の早期実用化にー研究所の 12 法人は共同研究契約を締結し、実証プラ

向けて、全力を挙げていく計画である。

ント試験を推進していく。

ガスタービン
資源エネルギー庁
150m

補助金30％

ガス化炉

共同研究契約`クリーンコールパワー研究所170m

図1-5-2

分担金70％
研 究 員

電力９社
電源開発
電力中央研究所

ガス精製

実証プラントの完成予想図

図1-5-3実証プラント試験の研究開発体制

電中研レビュー No.44 ● 23

コラム：石炭ガス化複合発電の LCA 解析
１．は じ め に表を用いて推計する手法（産業連関法）が有効で石炭火力は、供給および価格の安定性に優れてある。本研究では、積み上げ法と産業連関法の長いることから、ベースもしくはミドル供給力を担所を生かした融合手法を利用して、ライフサイク

う電源として期待されている。しかし、石炭はそ

ルにわたる CO 2 排出量を推計している。なお、分の燃焼に伴う熱量あたりの大気汚染物質の排出量

析手法の一般論の詳細については文献¸を参照さが他の燃料と比較して多いという問題点がある 。

れたい。

とりわけ、温室効果ガスの排出は重大な問題である。
当研究所では、2010 年頃の技術確立を目指して研究開発が進められている石炭ガス化複合発電（IGCC）を取り上げ、現在利用されている平均的な
微粉炭火力と比較してどの程度の CO 2 削減効果が

ライフサイクル CO2 排出原単位 [g-CO2/kWh（送電端）]（発電燃料＋設備建設＋設備運用＋設備解体）[g-CO2]＝ ――――――――――――――――――――――――
耐用年間の発電電力量（送電端）[kWh]式１（１ kWh あたりのライフサイクル CO2 排出量）

あるのか、また、地球温暖化の観点からみて石油
火力や LNG 火力と比べ十分な競争力を持つか否かについて検討した。

３．検討対象とライフサイクルの定義
表 １ に、検討対象とした石炭ガス化複合発電（IGCC）プラントと従来型微粉炭火力発電プラント

２．ライフサイクルアプローチの仕様を示す。

発電に伴う CO 2 排出量を考えるとき、発電燃料

IGCC と従来型いずれも、図１に示す範囲をライが燃焼する際に排出される CO 2 のみを思い浮かべ

フサイクルとして設定した。発電燃料となる石炭てしまいがちである。しかし、実際には、発電燃

は、海外炭と国内炭を利用するとし、その比率は料の生産や輸送、発電所の建設などに伴い CO 2 は

近年の実績に基づき想定した。海外炭は複数の国排出されていることにも着目すべきである。一般から輸入しており、その輸入比率も近年の実績にに、資源の採取から、製造、使用、廃棄に至るす基づいた。海外炭は、炭鉱から積出し港までディべてのプロセスを踏まえて環境負荷を評価する方

ーゼル機関車で輸送し、そこから、コールセンタ

法は、広くはライフサイクルアプローチ（LCA）

ーなどを経由せずに発電所へ船舶輸送されるとしと呼ばれている。

た。国内炭は炭鉱近くの港から発電所までの船舶

地球温暖化という観点から発電技術を評価する

輸送のみを考慮した。発電所で発生した石炭灰は、

場合には、1 kWh（送電端）あたりのライフサイ
クル CO2 排出量（式 1 ）が、指標として有効であ

表１

検討対象とした発電プラントる。これは、発電所の耐用年間において排出される温室効果ガス量を、その期間中の総発電量（送

従来型

IGCC
設備容量（MW）

643

643

利用率

70%

果ガスは、GWP（地球温暖化ポテンシャル）を用

70%

発電効率（発電端）

51.0%

39.6%

いて CO 2 量に換算される。ライフサイクルにわた

所内率

9.9%

6.9%

り排出される温室効果ガスは、発電燃料の燃焼に耐用年数（年）3030電端）で割ることで求められる。CO2 以外の温室効よる直接排出、設備建設、設備運用、設備解体に伴う間接排出の 4 つに大きく分けられる。このうち、発電所などの設備建設に伴う CO 2 排出量の推計が

設備建設

鉄道車両
製造

船舶建造

採炭・
前処理

国外
陸上輸送

国際
船舶輸送

発電所
建設

設備建設

設備建設

船舶建造

発電

石炭灰
埋立処分

採炭・
前処理

国内
船舶輸送

最も煩雑である。一般に、ライフサイクルからの排出量を推計するためには、そのライフサイクルに含まれるプロセスをひとつずつ検討する手法（積み上げ法）が採用される。しかし、発電システ
ムのように多種多様な製品で構成されている設備の製造および建設のプロセスをひとつずつ把握す
るのは極めて困難である。そこで、設備の製造および建設に伴う CO 2 排出量については、産業連関

24

図１

石炭火力のライフサイクル

有効利用することなくすべて埋立て処分されるとした。

IGCC と従来型とでは、それぞれに適した石炭が異なるため、その性状、輸入国、採炭時の漏洩メ
タン量などが異なる可能性もある。ただし、これ

４．結
4.1

果

らの前提条件が異なっても、表１で示された設計

従来の微粉炭火力との比較

どおりの技術特性が実現されるならば、IGCC の大

IGCC のライフサイクルにおける CO 2 排出量はきな優位性は変わらない。

779g-CO2/kWh と、従来型の 965g-CO2/kWh に比べて、186g-CO2/kWh 少ない（図２）。効率改善によ

4.2

る発電用石炭の燃焼に伴う直接排出量の減少が大他の火力発電技術との比較

地球温暖化の面からみた IGCC の環境特性は、きく効いている。他方、間接排出量は見かけ上ほ

LNG 火力には及ばないが、現状の平均的な重油火とんど変化はない。ただし、内訳をみると、IGCC

力とほぼ同程度であると認められる（図 2）。直接

では、発電時に必要とされる水酸化ナトリウムな排出量は、IGCC と重油火力とでほぼ同じである。

どの消耗資材の増加により、発電運用時の CO 2 排

他方、石炭採掘時に漏洩するメタンが原油採掘時

出量は従来型に比べて 4g-CO 2 /kWh 多い。逆に、に比べて多いために、メタン漏洩量については

IGCC では発電効率の向上により、従来型微粉炭にIGCC の方がやや多い。漏洩メタンの回収および有比べて必要とされる発電用石炭量が少なく、石炭

効利用が確立されれば、IGCC の間接排出量は減少の採掘や輸送に伴う CO 2 排出量が 4g-CO 2/kWh ほ

する可能性がある。なお、発電燃料の性状の違い

ど減少する。その結果、間接排出量は増加分と減による CO 2 排出係数の差異、そして、発電燃料の少分が打ち消しあい、見かけ上ほとんど同じとな

輸入国の想定、などに結果が依存することを踏まる。また、石炭採掘時に漏洩するメタン量は、従える必要がある。

来型に比べて IGCC は必要となる石炭量が少ないた
め、IGCC が 9g-CO2/kWh 少ない。

以上のことから、設計通りの送電端効率が達成されるならば、IGCC は現状の平均的な重油火力技
術と比べて十分競合できるものであるといえる。

合計値

779

965

766

722

608

５．ま
ライフサイクルCO2排出量（t-CO2/kWh）

1000

800
700

ているにも関わらず、環境面からダーティーなイ

29
0
54

36
29

メージを持たれる傾向があることは否めない。し024

か し 、 C O 2（ メ タ ン を 含 む ） 排 出 量 に 関 し て は 、
9

600

121

500
400

712

いう石炭の短所を最小限にとどめ、上述した長所

698

300
478

200

を生かすための技術であると言える。
資源小国である我が国は、特定の電源に依存す

100ることは避けねばならず、経済、安全保障、環境

0
Ｉ
Ｇ
Ｃ
Ｃ

微
粉
炭
火
力

重
油
火
力

原
油
火
力

Ｌ
Ｎ
Ｇ
火
力

メタン漏洩
間接CO2排出量（設備建設、運用）
直接CO2排出量（発電燃料の燃焼）（注）重油火力、原油火力、LNG火力は文献[1]より

図２

IGCC 技術と現状の平均的な重油火力技術との間にほとんど差は無い。IGCC は、CO2 排出量が多いと

887
710

め

石炭は、供給安定性や価格安定性の面から優れ

46

900

と

火力発電技術のライフサイクルCO2排出量などの様々な制約の基に最適な電源構成を組む必要がある。環境制約を満たしつつ、電源選択の幅を広めるために、今後、IGCC 技術はじめとしたク
リーンコールテクノロジーの研究開発が期待され
る。
参考文献
¸

本藤祐樹、内山洋司、森泉由恵、「ライフサイ
クル CO2 排出量による発電技術の評価」、電力中

１ 本研究の従来型のライフサイクル CO2 排出量が、文献¸における石炭火力の値と異なるのは、発電用石炭の熱量が異なるためである。

央研究所報告 Y99009、（2000）

電中研レビュー No.44 ● 25