続する発電機で発電します。温度水準のエネルギー供給、電力供給

3.2

異なる 2 種類のタービンを使うので、構火力発電

造は複雑になりますが、最大で 50％前後

火力発電には、ボイラーで高圧水蒸気を作り、タービンの発電効率が得られます。

を回転させて発電機を駆動する汽力発電と、ガスの高温燃焼排ガスでタービンを回転させるガスタービン発電があ

四つ目はディーゼルエンジンなどの内ります。燃料は石炭、石油、天然ガスが主に使われます。

燃機関で発電する内燃力発電（internal

発電所の主な設備は、燃料貯蔵設備、発電設備、排ガス処

combustion power generation）です。燃理設備、冷却水関連設備、変圧器、送電設備です。大規模

料の燃焼ガスで内燃機関を駆動し、接続な火力発電所の発電能力は、数百万 kW に達しています。

する発電機で発電します。エンジンを使うので短時間で始動できるのが長所で、燃料にはガス、灯油、軽油、A 重油などを使用し１．火力発電の方式ます。発電効率は規模にもよりますが、概ねガスエンジンなら 30～35％、ディーゼルエンジンなら火力発電には主に四つの方式があります。一つ35~40%です。発電効率が低いことと、エンジンのは「汽力発電」と呼ばれる方式で、水蒸気の圧力を定期的な点検や保守が必要なことから、大規模な利用します。燃料（石炭、石油、天然ガスなど）を商用電力ではなく、需要規模の小さな地域や離島燃やした熱で高温・高圧の水蒸気を作り、蒸気タの小規模発電に使われています。

ービンを回し、タービンに接続させた発電機を駆動して発電します。汽力発電に使用する水蒸気の２．火力発電所の設備構成

温度と圧力は、最高で約 600℃、250 気圧です。発電効率は最大で約 40％前後です。発電効率は、燃2.1 石炭火力発電（汽力発電）

料の燃焼で得られる熱エネルギーに対して、得られる電力エネルギーの比率です。

図 1 に石炭を燃料とする汽力発電所の事例として、九州電力苓北発電所の設備構成を示します。

二つ目は「ガスタービン発電」で、天然ガスを燃石炭は石炭船からアンローダーで陸揚げし、貯炭やした高温の燃焼ガスでガスタービンを回し、接場で一時的に保管され、それからベルトコンベア続させた発電機で発電します。ガスタービンは小で下部が漏斗状の石炭バンカーに移されます。こ型で高出力が得られることから、飛行機のジェッ

こまでは塊状の石炭ですが、ボイラーに送入するトエンジンにも利用されています。ガスタービン前に、微粉炭機で 100～200 メッシュ（0.25～発電は 1100℃～1300℃の熱エネルギーを利用す0.5mm）に粉砕します。微粉化するのは、液体燃る発電ですが、発生する排ガスの熱を利用しない料のように先端を細くしたバーナーで燃焼させる

場合の発電効率は、最大で 38％前後です。

ためです。バーナー燃焼だと石炭を定量供給できるので、安定した均一燃焼が可能になり燃焼効率

三つめは「コンバインドサイクル発電」で、ガスを高めることができます。

タービンと蒸気タービンを組み合わせた発電方式です。ガスタービン発電の排気温度はまだ高いのボイラーで発生した燃焼排ガスは、排煙脱硝装で、下流に熱回収ボイラーを設置して蒸気を発生させます。その蒸気で蒸気タービンを駆動し、接1図 1．汽力発電所（石炭燃料）の設備構成（九州電力苓北発電所）出典：九州電力 HP
CaSO3・0.5H2O+0.5O2+1.5H2O→CaSO4・2H2O

置を経て空気予熱器で燃焼用空気を加熱し、電気集塵機に入ります。排煙脱硝装置は触媒の入った反応器で、直前でアンモニアを送入し、下記の反一方、ボイラーで発生させた蒸気は蒸気タービ

応で一酸化窒素を窒素と水分に分解します。

ンで発電機を駆動し、圧力と温度の低下した蒸気

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

は復水器で凝縮・冷却され温水になります。この電気集塵機では石炭に含まれていた灰分を内部の温水は、再度、ボイラー給水になって循環利用さ電極に付着させ、排ガスから分離します。付着しれます。図 1 では復水器の冷熱源に海水を使用した灰分は、電極に定期的な衝撃を与えて落下させ、ていますが、内陸立地の場合は工業用水を使用し外部に排出します。排ガスは、次に円筒形の吸収ます。このため、温度が上昇した工業用水を冷却塔を中心とする排煙脱硫装置に送られます。

する冷水塔を設置します。冷水塔はビルの屋上でよく見かけるので、ご存じの方も多いでしょう。

排煙脱硫装置の基幹設備は吸収塔で、直径が 10通常は円筒形で、上から温まった水を降らせ、下ｍ前後、高さは 30ｍを超えることが珍しくありまから空気を送って水の一部を蒸発させます。水のせん。排ガスは吸収塔の下部から送入され、石灰蒸発潜熱が熱を奪い、温度が下がる仕組みです。

石を乳化した炭酸カルシウム（CaCO3）を上部か塔の内部には気液接触をよくするために、金網やら落下させるか、または下部から噴水のように高プラスチックの充填物を詰めます。発電所の冷水く吹き上げて接触させます。塔形式ではなく、炭塔はビルの屋上にある空調用より大規模で、直径酸カルシウム溶液を入れたタンクに排ガスを吹きも高さも十数ｍから 30ｍに達する場合が珍しく込む方式もあります。排ガスに含まれる硫黄酸化ありません。日本の発電所は臨海立地なので冷水物は、炭酸カルシウムと接触すると下記の反応で塔を使いませんが、中国やアメリカなど内陸に立石膏（CaSO4）になるので、吸収塔に続く遠心分地する発電所では、下部が広く、上にいくと少し離機で分離して外部に排出します。なお、反応生細くなり、その上ではまた広くなっている冷水塔成物の石膏は耐火性があるので、建材工場で石膏を遠くからも見ることができます。発電機で発生ボードに加工され、住宅やオフィスの壁材に広くさせた電力は、変圧器で昇圧されて送電線に送り利用されています。

込まれます。

SO2＋CaCO3＋0.5H2O→CaSO3・0.5H2O＋CO22

2.2 石油火力発電所（汽力発電）

電所には排煙脱硝装置が設置されていません。石
油燃料は石炭に比べて燃焼時の窒素酸化物の発生

図２には、石油を燃料とする汽力発電の事例とが少ないので、この発電所では設置しなくても排して、九州電力川内発電所の設備構成を示します。

出規制基準を満たせるからです。しかし、工場の燃料の重油または原油は右端に示すタンカーから集積密度が高いコンビナート地域では、排出規制陸揚げされ、燃料タンクに貯蔵されます。タンカ

基準が厳しいので、排煙脱硝装置が必要になる場

ーが停泊している間は、周囲にオイルフェンスを合も少なくありません。排煙脱硫装置も設置され敷設し、何らかの事故で燃料油が海上に漏れても、ていませんが、一般的に石油燃料は石炭に比べて周辺に拡散しない対策を講じます。オイルフェン

硫黄分が少ないので、この発電所では設置しなくスは水面の上部が約 20 センチ、水面下が約 40 セても排出規制基準を満たせるからです。

ンチで、上部にはウレタンなどでできたフロート部があり下には錘がついています。横に長いスカボイラーで発生させた蒸気は蒸気タービンで発ート状になっており、保管中は巻いてありますが、電機を駆動し、圧力と温度の低下した蒸気は復水敷設する時は船で牽引して敷設します。ローディ器で凝縮・冷却され温水に戻ります。この温水がングアームはポンプでタンカーから燃料油を陸揚ボイラー給水として循環利用されるのは、石炭火げする設備ですが、同時に陸上の燃料タンクに残力発電の場合と同じです。復水器の冷熱源に使用っていた燃料油の蒸気をタンカーに戻します。そされた海水は、一般的に取水温度から約 7℃高くうしないと揮発性の炭化水素が大気に放出され、なった温度で放水口から海中に放流されます。発燃料の損失になるだけでなく環境汚染の原因にな電機で発生させた電力は、変圧器で高圧に変換し、るからです。

送電線に送り込まれます。発電機で発生する電力は、通常、2 万ボルト（V）以下です。変圧器で昇図２．汽力発電所（石油燃料）の設備構成（九州電力川内発電所）出典：九州電力 HP
燃料はボイラーで燃焼し、燃焼排ガスは燃焼用圧するのは、高圧送電の方が送電抵抗による損失空気を予熱すると同時に温度を下げ、電気集塵機が少ないからです。に送られます。電気集塵機の原理は石炭燃焼の場
2.3 天然ガス火力発電（汽力発電）

合と同じですが、石炭と比べると灰分が少ないので、集塵の負荷は小さくて済みます。なお、この発3図 3．汽力発電所（天然ガス燃料）の設備構成（九州電力新小倉発電所）出典：九州電力 HP
図 3 に天然ガスを燃料とする汽力発電の事例として、九州電力新小倉発電所の設備構成を示しま

ボイラーで発生させた蒸気は蒸気タービンで発す。燃料天然ガスには、液化天然ガス（LNG）を電機を駆動し、復水器で凝縮・冷却されて温水にガス化して使用します。通常、LNG のガス化は戻ります。石炭火力発電や石油火力発電と同じでLNG 受入基地が実施し、発電所はガス化した天然す。冷熱源に海水を使用するのも、使用して温度ガスを、パイプラインを通して購入する立場です。

が高くなった海水を海中に放流するのも、石炭火図 3 の右に示す LNG タンクやベーパライザー力発電や石油火力発電と同じです。発生した電力（LNG 気化器）は、発電所の近隣に立地する LNGを送電する前に昇圧するのも同様です。

受入基地にあります。
2.4

コンバインドサイクル発電（天然ガス燃料）

燃料はボイラーで燃焼し、排煙脱硝装置を経て
図 4 にコンバインドサイクル発電の事例として、燃焼用空気を予熱すると同時に温度を下げ、煙突から排出されます。排煙脱硝装置は、図 1 に示し九州電力新大分発電所の設備構成を示します。燃た石炭燃料の火力発電装置と同じです。排煙脱硫料は天然ガスですから、受入基地が LNG をガス装置は設置されていませんが、天然ガスには硫黄化し、パイプラインを通して送り込みます。中央分が含まれていないので必要ありません。なお、に示すのがガスタービンで、燃焼ガスがタービン一般的に資源国のガス井戸から噴出する天然ガスを回転させます。ガスタービンの左側に示すのがには、硫黄分が硫化水素として含まれています。

同軸の空気圧縮機で、その左に示すのが発電機でしかし天然ガスを液化する前に、硫黄分をほぼ完す。ガスタービンの燃焼排ガスは、排煙脱硝装置全に除去するので、LNG には残っていないのです。

を経て排熱回収ボイラーに送られます。燃料は天硫黄分を除去するのは、天然ガスの液化段階で硫然ガスですから、燃料には窒素が含まれていませ

黄分が固体になり、設備に損傷を与えるからです。

ん。しかし燃焼過程で空気中の窒素が一酸化窒素

図 3 には電気集塵機も設置されていませんが、になるので、排煙脱硝装置を設置し、直前にアン

LNG には煤塵の大きな要因になる灰分が全く含モニアを吹き込んで環境に負荷を与えない窒素とまれていないからです。

水蒸気に変換します。排煙脱硝の反応メカニズム4図 4．コンバインドサイクル発電所の設備構成（九州電力新大分発電所）出典：九州電力 HP
は、図 1 の石炭燃料の火力発電所と同じです。ています。しかし人口が少なく、したがって電力需要も少ない島は、本土と独立した内燃力発電が排熱回収ボイラーでは蒸気を発生させ、多段で採用されています。内燃力発電所の主要な設備は、構成される蒸気タービンを駆動し、連結する発電燃料貯蔵タンク、大型のディーゼルエンジン、発機の出力に変換されます。蒸気タービンの駆動で電機、エンジン冷却水の循環ポンプ、温度の上昇

温度と圧力が低下した蒸気は、他の汽力発電と同したエンジン冷却水と海水との熱交換器、発生電様に復水器で凝縮させ、ボイラー給水として循環力の変圧器です。エンジンと発電機は、防音と振使用します。復水器で少し温度が上昇した海水は、動対策を講じた建物の中に設置します。ディーゼ

放水口から海中に放散されます。発生した電力は、ルエンジンではなくガスエンジン、またはガスタ変圧器で昇圧させて送電線に送り込みます。

ービンを使う場合もあります。ディーゼルエンジンの燃料には、硫黄分が少なくて粘度の低い A 重

ガスタービン発電は、燃焼ガスで直接タービン油を使うのが一般的ですが、灯油を使う場合もあを駆動させます。このため、ボイラーで蒸気を発ります。エンジンなので、大気に放出する排ガス生させてタービンを駆動する間接方式に比べて、の温度がボイラーの排ガスより高く、通常はエン燃焼排ガスの温度が高くなります。コンバインド

ジン冷却水の排熱も回収しないので、発電効率はサイクル発電は、この熱損失を少しで少なくする汽力発電より低い水準に止まります。一方、起動ため、燃焼排ガスの下流に排熱回収ボイラーを設と停止が容易なので、需要の時間的な変動に追随置して発電効率を高めているのです。

しやすいのが長所です。表 1 に日本の火力発電所を示します。

（おわり）

2.5 内燃力発電（エンジン駆動発電）
参考：
日本には非常に多くの島があり、人口の多い島には海底ケーブルを通して本土から電力が送られ
5

電気事業連合会 HP、電力会社 HP

表 1．日本の火力発電所（出力 100 万 kW 以上、2019 年）
電力会社

発電所名

出力

(略:発電所)（万 kW）

燃料

燃料：Ｃ：石炭

電力会社

Ｏ：石油

Ｇ：天然ガス

発電所名

出力

燃料

(略:発電所)（万 kW）七尾大田火力

120

C

北海道

苫東厚真

165

C

東北

東新潟火力

515

O, G

敦賀火力

120

C

原町火力

200

C

富山新港

192

C,O,G

秋田火力

163

O

姫路第二411G

能代火力

120C海南

210

O

東京電力

鹿島火力

566

O,G

堺港

200

G

フュエル

袖ヶ浦火力

360

G

御坊

180

O＆パワー

姉崎火力

360

O,G

南港

180

G

富津火力

516

G

姫路第一

151

G

横浜火力

354

O,G

多奈川第二

停止中

広野火力

440

C.O

赤穂

120

O

千葉火力

438

G

相生

112

Ô横須賀火力

354

O,G

舞鶴

180

C

東扇島火力

200

G

柳井発

140

G

五井火力

停止中

玉島

120

O,G

川崎火力

342

G

三隅

100

C

南横浜火力

115

G

新小野田

100

C

品川火力

114

G

坂出

138

O,G

大井火力

105

O

阿南

125

O

常陸那珂火力

200

C

新大分

280

G

川越火力

480

G

新小倉

180

G

碧南火力

410

C苓北

140

C

知多火力

397

G

豊前

100

O

渥美火力

140

O

川内火力

100

O

知多第二火力

171

G磯子

120

C

新名古屋火力

306

G

竹原

105

C

西名古屋火力

238

G

松島

100

C

上越

238

G

橘湾

210

C

松浦

200

C

中部電力

北陸電力

関西電力

中国電力

四国電力

九州電力

電源開発

6