酸素燃料の説明:純粋な酸素が発電所の効率をどのように改善するか
酸素燃料は、空気中の酸素、窒素、二酸化炭素の混合物の代わりに純粋な酸素を使用して燃料を燃焼させることです。純粋な酸素を使用して燃料を燃焼させると、窒素を除去する必要がなく、二酸化炭素含有量を貯蔵することができます。これは、発電所の廃棄物を浄化する上で重要なステップです。発電所から放出されるガスの 75% は窒素であり、二酸化炭素蒸気から窒素を除去する必要があります。最も有望な用途は石炭燃焼発電所ですが、ガス タービン、酸素生成、溶接用途でも恩恵を受ける可能性があります。
ほとんどのボイラーでは燃焼温度が高くなりますが、石炭火力発電所はボイラーの設計を変更せずに酸素燃料を燃焼するように再構成できます。酸素燃料燃焼プロセスでは、石炭の燃焼温度が非常に高くなりますが、これは酸素と他のプラントプロセスからの蒸気または排ガスを混合することで制御できます。ボイラー内の窒素は低レベルでのみ存在し、空気を汚染する窒素や一酸化窒素はほとんど生成されません。
化石燃料と酸素燃料の燃焼から生じる排ガスには窒素が含まれません。二酸化炭素と水はガスの主成分であり、濃縮するとほぼ純粋な二酸化炭素の流れになります。利点は、残りのガスを保管する前に、従来の方法よりもはるかに迅速かつ安価に圧縮、乾燥、精製できることです。
ガス タービン サイクルは酸素燃料を使用することで改善されますが、ガス タービンのブレードは高温に耐えられないため、酸素を含む燃料で動作するにはタービンを再設計する必要があります。改造されたタービンから出る高温の煙道ガスは、実際に蒸気サイクルの効率を高めます。酸素燃料溶接と切断では、溶接工が発生する熱量をより適切に制御できるため、溶接ゾーンの温度を安全なレベルに維持できます。溶接ビードのサイズや形状もより簡単に制御でき、溶接で酸素燃料を使用するために必要な変更もかなり簡単です。
酸素燃料の完全な用途はまだ開発中です。このテクノロジーは米国、カナダ、ヨーロッパ、日本でテストされており、テクノロジーの複雑さとリスクが少ないことが魅力です。環境にとってより安全なクリーンな燃焼の石炭火力発電所や発電施設への需要により、技術の進歩に伴い酸素ベースの燃料システムが大幅に増加する可能性があります。極低温法よりも低コストで酸素を生成し、空気から分離することも可能である可能性があります。
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アンドリュー・カーマイヤー著
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