化学業界の歴史

高効率ガス化複合発電（IGCC）とは 〜石炭火力発電を進化させた次世代技術〜

 
Contents
  1. 1. 概要
  2. 2. 発電原理
  3. 3. IGCCの構造とプロセス
  4. 4. 従来型石炭火力との違い
  5. 5. IGCCの利点
  6. 6. 課題
  7. 7. 日本におけるIGCCの導入事例
  8. 8. 世界での動向
  9. 9. 将来展望
  10. 10. まとめ

1. 概要

IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）は、石炭や石油コークスなどの固形燃料をガス化し、そのガスを使ってガスタービンと蒸気タービンを組み合わせて発電する高効率な火力発電方式です。
従来の石炭火力よりも発電効率が高く、環境負荷も低減できるため、次世代の石炭利用技術として注目されています。

2. 発電原理

2.1 基本の流れ

  1. ガス化炉で石炭を高温高圧下で部分酸化し、**石炭ガス（合成ガス）**を生成。
    主成分は一酸化炭素（CO）と水素（H₂）。

  2. ガス精製設備で硫黄化合物や塵などの不純物を除去。

  3. 精製ガスをガスタービンで燃焼させ発電。

  4. ガスタービンの排熱で蒸気をつくり、蒸気タービンで再び発電（コンバインドサイクル）。

3. IGCCの構造とプロセス

3.1 プロセス図（イメージ）

石炭
↓（粉砕）
ガス化炉 → 合成ガス
↓（精製）
ガスタービン → 排熱 → 蒸気タービン
↓ ↑
発電 発電

3.2 主要設備

  • ガス化炉：流動床式・噴流床式が主流

  • ガス精製装置：脱硫塔、集塵装置、脱塩素装置

  • ガスタービン・蒸気タービン：高効率の複合サイクルを構成

4. 従来型石炭火力との違い

項目 従来型（汽力発電） IGCC
燃料 石炭（直接燃焼） 石炭（ガス化後燃焼）
発電方式 蒸気タービン単独 ガスタービン＋蒸気タービン
発電効率 約38〜40％ 約46〜50％（将来55％超の可能性）
排出物処理 燃焼後処理 燃焼前処理（ガス精製段階）
CO₂削減効果 小 中〜大

5. IGCCの利点

  1. 高効率
    複合サイクルにより、石炭火力として世界最高クラスの効率を実現。

  2. 環境負荷低減

    • 硫黄酸化物（SOx）、窒素酸化物（NOx）、ばいじんの排出を大幅に低減。

    • 燃焼前にガス精製するため処理効率が高い。

  3. 多様な燃料対応
    石炭だけでなく石油コークス、バイオマス混焼も可能。

  4. CO₂回収の容易さ
    合成ガス段階でCO₂分離・回収（CCS/CCUS）を導入しやすい。

6. 課題

  1. 建設コストが高い
    ガス化炉・精製設備・複合タービンなど大型で複雑。

  2. 運転・保守の難しさ
    高温・高圧設備が多く、運用ノウハウが必要。

  3. 石炭依存からの脱却問題
    CO₂排出は従来型より減るが、再エネ・原子力と比べるとゼロではない。

7. 日本におけるIGCCの導入事例

  • 福島県いわき市 勿来IGCC発電所（2021年商業運転開始）
    出力：54.3万kW、発電効率：約48％
    東日本大震災の復興事業の一環として整備。

  • 福島県広野町 広野IGCC発電所（2021年商業運転開始）
    出力：54.3万kW
    国内最大級の石炭ガス化複合発電プラント。

日本はIGCCの商業化において世界トップクラスの技術力を持ち、今後はアジア新興国への輸出も視野に入れています。

8. 世界での動向

  • 米国：ケンプ発電所（ミシシッピ州）でCO₂回収型IGCC（後に石炭利用を停止）

  • 中国：大型IGCCを複数建設し、石炭化学との統合も進行

  • 欧州：環境規制強化により石炭利用は縮小傾向だが、CCS併用型の実証は継続

9. 将来展望

9.1 脱炭素社会への適合

  • IGCC＋CCUSでCO₂排出大幅削減

  • グリーン水素との混焼によりゼロエミッション化の可能性

9.2 高効率化の進展

  • 次世代ガスタービンの採用により発電効率55％超を目指す

9.3 国際展開

  • 石炭資源を持つ新興国向けに、環境負荷の少ない発電技術として輸出可能

10. まとめ

高効率ガス化複合発電（IGCC）は、石炭火力の弱点だった低効率と高排出を大幅に改善する技術です。
発電効率の高さ、不純物除去の容易さ、CCUSとの親和性から、石炭利用の最終形態ともいえます。
ただし、建設費や運用コスト、CO₂排出ゼロ化の課題も残されており、再エネや水素との組み合わせが将来の鍵となります。

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