川崎重工、NOx水素ガス燃焼技術を開発…高効率ガスタービンに適用して2015年度市場投入

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川崎重工業は、ガスタービンに搭載される独自の「追焚き燃焼方式」を利用したドライ・ロー・エミッション(DLE)燃焼器を開発したと発表した。

体積当たり60%の水素ガス混焼時、NOx値を天然ガス焚き並みの25ppm以下に抑制する技術を世界で初めて開発した。

同社は、この技術を適用した自社開発の30MW級高効率ガスタービン「L30A」の営業活動を開始し、2015年度に市場投入する予定。

NOxは、空気中で燃料を燃焼する過程で生成され、生成量は燃焼温度に強く依存する。DLE燃焼器は、燃料を空気と混合させて希薄な状態で燃焼させる予混合燃焼方式を採用することで、水や蒸気の噴射に拠らず燃焼温度を低く制御することができ、NOx排出量を大幅削減できる。

低NOx化と安定燃焼が両立できる燃料濃度に制御する必要があるため、特に水素ガス燃焼時には、燃焼速度の違いから水素がバーナ付近で燃える逆火などの不安定現象が発生しやすいという課題があった。

同社は、これまでパイロットバーナ、メインバーナ、追焚きバーナの多段バーナ構成によるDLE燃焼器を開発・実用化してきた。今回の技術開発では、実績のあるDLE燃焼器をベースに、パイロットバーナとメインバーナは天然ガスを使用し、逆火などのリスクの小さい追焚きバーナを水素ガス焚き用に改良した。これにより体積当たり60%(熱量換算30%)に相当する水素ガス混焼を実現し、宇宙航空研究開発機構(JAXA)の高温高圧燃焼試験設備で低NOx性能を確認した。

水素ガス混焼ガスタービンは、石油精製工場や石油化学工場から発生する未利用の副生水素ガスを有効利用することで、天然ガス使用量を低減し、CO2を削減することが可能。

この技術は、水素ガスを体積当たり0~60%(熱量換算0~30%)の任意の割合で利用可能で、ユーザーの副生ガス発生状況にフレキシブルに対応できまる。

副生ガス有効利用のニーズが高まる一方で、今後もNOxに対する排出規制は強化されることが予想される。同社は、低NOx化をDLE燃焼器で実現するため、技術開発を加速する。
《レスポンス編集部》

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