火力発電(蒸気タービン)

水蒸気のもつエネルギーを、タービン(羽根車)と軸を介して回転運動へと変換する。

発電所で使用される蒸気タービンは、高圧、中圧、低圧の3つのタービンから構成されており、蒸気(主蒸気)は、高圧タービンを回した後、再熱器で再び熱せられ(再熱サイクル)、再熱蒸気として中圧タービンへ送られ、最後に低圧タービンを回し復水器へ送られる。このタービンの構成により、一軸型(タンデム・コンパウンド)、二軸型(クロス・コンパウンド)がある。70万kW以上の大出力機ではベースロード発電向けの運用が多く熱効率が重視されていたことや、高速回転に伴う低圧タービン最終段動翼の遠心力の制約などにより二軸型が使用されることが多いが、建設コストの低減や運用性向上が重視されるようになったため、軽量のチタン動翼による遠心力の緩和や材料強度の改善などにより一軸型を採用した発電所もある。

日本では近年、熱効率向上のため、蒸気条件を主蒸気温度、再熱蒸気温度ともに600℃前後まで向上させている。

なお、日本の火力発電用タービンの回転速度は、50Hzでは3000min-1、60Hzでは3600min-1である。

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火力発電(ガスタービン)

原動機の一種であり、燃料の燃焼等で生成された高温のガスでタービンを回して回転運動エネルギーを得る内燃機関である。

ガスタービン発電方式や、コンバインドサイクル発電方式の発電所に設置されている。燃料は主に天然ガス(LNG)であるが、小型のものは重油や軽油が使用される。蒸気タービンに比べて起動時間が短いため、ピーク時用内燃力発電として1950年代から用いられていた。また、ディーゼルエンジンと比較して、小型軽量で冷却水が不要なため、非常用発電機に用いられる。

ガスタービンは高温で動作するため、その排気もまた十分に高温であり、排熱回収ボイラー、蒸気タービンと組み合わせた高効率コンバインドサイクル発電方式の普及が進んでいる。また、電気および蒸気を付近の工場などに供給する熱電併給システム(コジェネレーション)を導入している発電所もある。

コンバインドサイクル発電で使用されるガスタービンは、導入当初1,100℃級であったが、熱効率向上のため高温化が進み、改良型では1,300℃級が採用され、近年では1,500℃級、1,600℃級が採用されてきている。熱効率(低位発熱量基準)は、ガスタービン発電では38%前後、汽力発電(蒸気タービン)では44%前後が限度であったが、1,600℃級ガスタービンと蒸気タービンの組み合わせでは60%以上が可能となった。

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火力発電(ボイラー)

石炭や石油、天然ガス(LNG)を燃焼させて得た熱を水に伝え、水蒸気に変える。純度の高い水が必要であるため、水処理装置(イオン交換樹脂や逆浸透膜装置及び付帯設備)で硬度分、場合によっては、シリカやその他のイオン、溶存ガスなど除去している。水蒸気は蒸気タービンへ送られるほか、付近の工場などに蒸気を供給している発電所もある。

発電用ボイラーは伝熱部が水管になっている水管ボイラーであり、循環方法により貫流ボイラー、強制循環ボイラー、自然循環ボイラーがある。熱効率向上のため再熱式がほとんどである。また、貫流ボイラーは定圧ボイラーと変圧ボイラーがあり、近年は発電出力に応じて給水圧力を調整できる変圧ボイラーが採用されているほか、定圧ボイラーの弁を取り替えて、過熱器での変圧運転を行い、低出力運転時の発電効率を向上させている発電所もある。

発電効率向上のため、2015年現在の日本では超臨界圧(蒸気温度374.1℃以上、蒸気圧力22.1MPa以上)や、超々臨界圧(蒸気温度593℃以上、蒸気圧力24.1MPa以上)としている。この場合、必ず貫流ボイラーが採用される。

なお、排熱回収型コンバインドサイクル発電方式では、ガスタービンからの高温排気を取り入れる、排熱回収ボイラーが使用される。こちらは自然循環ボイラーである。

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火力発電

火力発電は、石油・石炭・天然ガス ・廃棄物などの化石燃料の反応熱エネルギーを電力へ変換する発電方法の一つである。水力発電に比べて建設費が安い、電源立地の自然的条件の制約が少ない、大容量機設置ができる、大消費地に近接した地点で建設できるので電力輸送の際の損失が少なくてすむのが利点。しかし大気汚染の原因となる二酸化炭素(CO2)や、燃料の種類により、発がん性物質である窒素酸化物(NOx)や、硫黄酸化物(SOx)等の有害物質を多量に排出する、運転費が大きい等の欠点がある[1] 。

火力発電を行うための設備を有し、火力発電を専門に行う施設を火力発電所という。

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各国の廃棄物発電 (マレーシア)

2011年12月に再生可能エネルギーに関するFIT制度が開始され、これに廃棄物発電も含まれており、2015年までの累積発電量は200メガワットである。マレーシア国内での廃棄物発電は未だ事例が少ないものの、セランゴール州カジャン市近郊で700トン/日の都市ごみを受け入れてのRDF発電が行われており、また同時にごみを分別した上でのリサイクルも行われている。このRDF発電での発電総量は8.9メガワットになっている。

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各国の廃棄物発電 (アメリカ合衆国)

アメリカでは1980年代のエネルギー政策などの影響により廃棄物発電の導入が進んだものの、1990年代には成長が鈍化し、2014年現在では再生可能エネルギー促進策の一環としての導入促進策が進んでいる。

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各国の廃棄物発電 (日本)

日本での廃棄物発電は1990年代後半から発展しており、得られた電力は施設の運用に使用し、残りを2002年に導入されたRPS法の規定を利用して電力会社に売電される。ただし、廃棄物発電施設からの発電に関しては施設そのものが小規模であることに絡み「発電ボイラーを設置しても安定電力供給ができないこと」「ボイラーの設置費用が回収不能であること」「電力会社から余剰電力の買い取りを拒否される事例が多いこと」などが報告されている。

2012年度の一般廃棄物総排出量は約4,522万トンであり、このうち直接焼却率が廃棄物総処理量の79.8%、直接最終処分率が同じく1.3%、リサイクル率が20.4%となっており、焼却率の高さが大きな特徴となっている。また同年度のごみ処理施設による総発電量は約227万世帯分の年間電力使用量と同等である。また2007年度の日本の廃棄物発電による総発電量は約1,630メガワットで、2012年度にはこれを約2,500メガワットに増加させる目標が掲げられていた。

日本ではごみ処理施設を再生可能エネルギー回収施設として見る視点の意識は希薄であるとされ、また廃棄物発電そのものの発電効率も低く、廃棄物発電そのものがごみの減量・リサイクル化に逆行するもの、とする意見がある。

またごみの燃焼に伴う環境負荷の観点からみてもごみ処理施設は小規模である方が望ましいともされている。

京都市の東部クリーンセンター(醍醐石田団地に隣接する京都市のゴミ焼却処理場。隣接する「東余熱利用センター(温水プール・老人福祉施設・図書館)」へ焼却炉の余熱を供給)では、発電した電力と蒸気を隣接する下水処理場「石田水環境保全センター」へ供給していたが、合理化および施設の老朽化に伴い2013年3月をもって休止した。

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廃棄物発電概要

一般的には、可燃ごみを焼却してその熱を回収し、湯を沸かして蒸気タービンを回すことによって発電を行う火力発電の一種である。

廃棄物焼却施設は都市近郊に設置されている理由から、(専用の火力発電施設などと比較して)小規模ではあるものの電力消費が大規模にならざるを得ない都市に直結した分散型電源施設という捉え方がある。

廃棄物を燃焼させた後に排出される排出ガスにはボイラーなどの金属部品の腐食を誘発する塩化水素などが多く含まれるため、一般的な火力発電所と比較すると蒸気温度を低温下させる必要があることが発電効率の低減に繋がっている。これらの既知の問題点についてはさまざまな新技術を用いて問題を解決する技術的発展を含む努力が行われている。

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廃棄物発電

廃棄物発電(はいきぶつはつでん)は、廃棄物をエネルギー源として行う発電。ごみ発電とも。再生可能エネルギーであるバイオマス発電に分類される。地球温暖化問題に絡む化石燃料代替のための新エネルギーとして注目されるようになった経緯を持つ。

ただし、燃焼させる燃料としての廃棄物にはプラスチックや化学繊維など化石燃料由来のものも混じる理由から、厳密には燃料全てが再生可能エネルギーとは言えない。

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サーマルリサイクル(リサイクルか?)

サーマルリサイクルというのは和製英語であり、欧米ではサーマルリカバリー (Thermal Recovery) と呼ぶ。このことから、サーマルリサイクルはリサイクルではなく、環境に悪いものとする考えも根強いが、全てのリサイクルが環境に優しいとは限らず、日本におけるリサイクル神話の現れである。リサイクルと称さない欧米の方が、サーマルリサイクルを早くから推進しており、広く行われている。また、そもそも捨てるものを燃料として再使用していることからリサイクルではないとは言い切れず、加えて先述のLCAの問題ある。よって、サーマルリサイクルが善か、もしくは悪かというのは

対象は何なのか
どれくらい処理しなければならないのか
周辺環境はどうなのか

・・・など様々な条件によって変わってくるため一概には言えない。 例えば先のペットボトルの例で言うのであれば、ペットボトルをマテリアルリサイクルしようとすれば「砕いて、洗って、溶かして・・・」と言った工程がある。その際、このハイブリッドカー用バッテリーリサイクル工程(工程が西日本を縦断している。)のように適切な処理施設が遠ければ金と時間と資源の無駄遣いにもなりかねないのである。

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