8.4 主要補機類の開発

8.4.1 研究開発目標

8.4.1.1 研究目標

(1)　技術開発項目

　水素利用技術の一つとして、環境性に優れかつ画期的高効率が期待できる水素燃焼タービンの主要補機類の開発に関する調査、要素技術開発を行い、パイロットプラント開発のために必要な基礎技術を確立する。

(2)　技術開発目標

　水素燃焼タービンサイクルの構成機器の研究開発を行うにあたって、機器の成立性や運用性の検討並びに要素技術開発に必要な基礎技術の調査・検討を行う。

8.4.1.2 研究範囲

　水素利用技術の一つとして、環境性に優れかつ画期的高効率が期待できる水素燃焼タービンの研究開発課題に関し、調査研究とパイロットプラント開発のために必要な基礎技術開発を行うと共に、主要技術の次段階研究に必要な技術的方策を検討する。
　平成７年度の実施内容は、各種水素燃焼タービン発電サイクル用高温熱交換器について、概念設計を行いコンパクト化と構造健全性につき検討する。
　液体水素を気化する高効率でコンパクトな極低温熱交換器の基礎技術の検討を行うとともに、液体水素冷熱利用による酸素製造装置の成立性と高性能化の可能性を検討する。

8.4.2 平成７年度の研究開発成果

(1)　冷熱利用技術の開発として、下記の検討を実施した。

(I) 気化システム基本条件の調査検討(その２）
(II) 冷熱利用システム立地条件の調査検討(その２）
(III) 液体水素冷熱利用水素・酸素供給装置の基礎技術の内、酸素製造装置の成立性検討

　気化システム基本条件の調査検討により液体水素用気化器として、オープンラック方式を選定し、設計条件を把握した。又装置構造を検討し、基本的にはＬＮＧ気化器構造が適用出来ることを確認した。
　冷熱利用システム立地条件の調査検討として冷熱取り出し用熱交換器形式としてプレートフィン方式及び二重管方式が適用可能との結論を得、基本的構造検討を実施した。又酸素製造プラントの動力原単位低減方法について検討し、原料空気圧縮機のサクション温度冷却のためのシステムを検討した。
　酸素製造装置の成立性検討としてシングルカラム方式の酸素製造プラントを評価するため原単位特性を供給酸素ガス純度93％〜99％の範囲で検討した。結果は酸素ガス純度99％近辺に最適値があることが判明した。このときの原単位は約0.32kWh／Nm３程度となる。
　更に原単位低減を計るため、ダブルカラム方式の酸素製造プラントの不純物濃度と動力の関係について検討し、酸素ガス純度99％で原単位0.28kWh／Nm３程度となる結果を得た。

(2)　高温熱交換器の開発として本年度は下記を実施した。

(I) 高温材料の伝熱特性調査を実施したが、伝熱特性推算精度向上のため、今後とも調査を継続する。

(II) 新ランキンサイクル用蒸気発生器（ＨＲＢＬ）の体格と主要寸法について検討した。今後は構造健全性に付いて更に詳細検討実施予定。

(III) グラーツサイクル用高温熱交換器は、コンバインドサイクル用ＨＲＳＧの技術を拡張することで実現可能。

(IV) 500MW級グラーツサイクル用高温熱交換器の体格と主要寸法を、シェル＆チュ−ブ方式及びダクト＆チュ−ブ方式の２型式で検討した。ダクト＆チュ−ブ方式がよりコンパクトになる可能性があり、今後更に詳細検討を実施する。

(V) 耐熱合金の高温ガス雰囲気中での耐酸化特性について調査実施。

8.4.3 今後の進め方及び課題

　冷熱利用技術の開発としては本年度の検討結果をベースに、更にシステムの成立性についての検討内容を深める予定である。
　高温熱交換器の開発に関しても本年度の検討結果をベースに、機器の成立性と構造健全性の詳細検討を実施する予定である。