質問: 二酸化炭素削減のための技術として副生ガスと排水を利用したコンバインドサイクル発電というもの化学雑誌でみました。その雑誌には2015年までにはこれらのガス+水を使った新たな発電施設ができるとのことが書いてありましたが!その発電メカニズムなどの詳細な情報が乗っていなかったので、できればその動作メカニズムまでを知れたと思い質問します。 コンバインドサイクル発電はガスタービンと蒸気タービンの組み合わせだと聞いています。まず最初に1)高炉+転炉から出る副生ガスでガスタービンをうまくまわせるのでしょうか?ガスタービンは空気と燃料なるもので動くのではないでしょうか?そして副生ガスには大量の水素+Co2やSOX&NOXなどの環境破壊につながるガスが混ざっているはずです。この汚染ガスがガスタービンを回すイメージができません。 2)実際に製鉄所では、このような方法で発電しているのでしょうか?またこのような発電が可能だった場合その発電量はどのくらいになるのでしょうか? 最後に3)副生ガスと排水を利用したコンバインドサイクル発電の仕組みがわかるフラッシュ動画などありましたら教えていただけるとうれしいです。 以上で質問を終わります。
回答: >ガスタービンは空気と燃料なるもので動くのではないでしょうか? >そして副生ガスには大量の水素+Co2やSOX&NOXなどの環境破壊につながるガスが混ざっているはずです。 副生ガスの主成分は水素や一酸化炭素でるため、都市ガスとして使えるほどであり、モロに燃料に該当するのだけど..... (CO2でなくCOです。COは有毒ですが、明らかに燃料です。) SOX&NOXは微量成分なので、エネルギーとして論じる際は関係なし。 環境破壊を考えるときは、微量でも影響が大きいので問題とするけど。 >その雑誌には2015年までにはこれらのガス+水を使った新たな発電施設ができるとのことが書いてありました 排水を利用というのが何のことなのことなのかわかりません。 ※発電(の冷却水)にしろ製鉄にしろ、水は循環させて使っているはず。 この部分を無視し、副生ガス+コンバインド発電でいいなら、 たとえば、JFE(新日鉄)の君津発電所で、34万kWの設備(5号機)が稼動中です。 2015年に発電施設ができる、とは、何のこっちゃ?? >副生ガスと排水を利用したコンバインドサイクル発電の仕組み まあ、そんなに難しくかんがえることはないです。 副生ガスの部分は無視。 単に燃料の違いで本質的には関係なし。 排水利用の部分も無視。 ごめんなさい。意味わからん。発電の仕組みとして本質的な部分に関係あるとは思えないけど。 ガスタービンにしろ蒸気タービンにしろ、要するに「風車」です。 普通の風車(風力発電の風車やオランダ式風車)と違うのは、 風車:風速が遅く、かつ、風圧はたいしたことない。 タービン:風速が速く、かつ、風圧がベラボーに高い。 という条件の違いがあるため、羽根の形状がまるで違うため、見た目はまるで違います。 でも、理論的には同じことをやっているとしか言えません。 で、タービンの効率について、基本的には、 ・高温高圧なほど理論的なエネルギー変換効率が高い ということ。(熱力学の基本法則です。) ・ガスタービンは、燃焼ガスで直接タービンを回す ・蒸気タービンは、燃焼ガスのエネルギーを蒸気に与え、蒸気でタービンを回す。 温度は、高いほうから低いほへしか移動しないため、 ガス温度>蒸気温度。これは絶対。 なら、まずはガスでタービンをブン回して、タービンの排気ガス(それなりに温度が高い) で蒸気を作り蒸気タービンを回すのが効率が一番いいじゃないか、というのがその発想。 ・ついでに、ガスタービンと蒸気タービンの軸を連結すれば発電機は1つで済むじゃないか。 というのもあるけど、あくまでオマケです。 大体でいいなら、 蒸気タービンのみ: 効率40~50% ガスタービン+蒸気タービン:効率50~55% (こっちのほうが設備費用が高いことにも注意。) 副生ガスを使った場合、石油や天然ガスより燃料の質が悪いため、これより効率が落ちます。