IHI、2000kW級ガスタービンで液体アンモニアの70%混焼に成功――100%での運転も限定的に達成

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IHIは2021年3月26日、液体アンモニアを燃焼器内に直接噴霧して天然ガスと混焼させる2000kW級ガスタービンの技術開発を実施し、熱量比率70%の液体アンモニアを安定燃焼させると同時に、NOx発生量を抑制することに成功したと発表した。100%液体アンモニア専焼でのガスタービン運転にも限定的に成功したという。

同社は2018年3月に、2000kW級ガスタービンで熱量比率20%の気体アンモニアを天然ガスと安定に混焼させるとともに、NOx発生量を抑制する燃焼技術を実証していた。ここからCO2排出量をさらに削減するには、アンモニア混焼率を高める必要があった。しかし、多量の気体アンモニアをガスタービンに供給するには、蒸発器や制御弁などの付帯設備を大型化する必要があり、設備コストの増加が課題となっていた。

そこでIHIは、東北大学の小林秀昭教授や産業技術総合研究所と共同で、液体アンモニアを燃焼器に直接噴霧して安定燃焼させる技術の開発に取り組んだ。この技術では、通常液体状態で貯蔵されているアンモニアを気化させずに直接使用するため、付帯設備が不要になるという。


アンモニアは天然ガスと比べて燃焼速度が遅いため、安定燃焼させるのは難しい。また、液体アンモニアの気化潜熱が一般的な液体燃料よりも非常に大きく、燃焼器内の急激な温度低下を招くことも、安定燃焼を妨げる。そのためIHIは、航空エンジンの開発で培った知見に基づき燃焼器を改良し、液体アンモニアと天然ガスの混焼技術の開発に取り組んできた。

今回の技術開発では、この技術を2000kW級ガスタービンに適用。さまざまな開発試験を2020年10月から実施したところ、混焼率70%での安定燃焼とNOx発生量の抑制に成功したという。課題は残るが、液体アンモニアのみでの運転にも成功。IHIは、引き続き安定燃焼やNOxなど排気ガス中の有害成分抑制に取り組み、2025年を目途にアンモニア専焼ガスタービンの商用化を目指すとしている。

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