140 平成25年度火力原子力発電大会論文集 〔『火力原子力発電』別冊（CD-ROM）（2014年４月発刊）〕 界圧自然循環型ボイラである既納２プロジェクトでの計 画ならびに運転実績を踏まえ，PRB炭専焼対応として， ①30%超の石炭中全水分に対する一次空気系・燃焼系へ の配慮，②20%超の灰中Ca量および灰融点1,100℃程度 の灰に対するボイラのスラッギング・ファウリング対策， といった設計指針を確立している。 本稿で紹介する，Sandy Creek発電所向け超臨界圧ボ イラ（以下，本ボイラ）は，米国向け既納２プロジェク トで検証されたこれらの知見をもとにPRB炭専焼として 計画された。本稿では，本ボイラ（写真１）について， 設備概要，据付・試運転実績を紹介する。
１．はじめに
㈱IHI（以下，当社）は，Sandy Creek発電所向けに 変圧運転用超臨界圧貫流再熱式ボイラ（送電端出力： 900MW；以下，超臨界圧ボイラ）および脱硝設備を納 入し，2013年５月に引き渡しを完了した。また，これ まで当社が米国向けに納入した，Omaha Public Power District社Nebraska City発電所向け２号機ボイラ（亜臨 界圧自然循環形，送電端出力：660MW）と脱硝設備， およびLS-Power社Plum Point発電所向け１号機ボイラ （亜臨界圧自然循環形，送電端出力：665MW）と脱硝設 備は，それぞれ2009年５月，2010年９月に商用運転を開 始している。これら３プロジェクトは，米国のエンジニ アリング会社であるBlack&Veatch社，据付会社である Zachry社，土建会社であるKiewit社との共同企業体の もとで，当社はボイラおよび脱硝設備を納入し，据付な らびに試運転での指導員を派遣するプロジェクトであ る。 当社が米国に納入した，これらの３プラントは，いず れも米国西部亜瀝青炭（Powder River Basin Coal：以下， PRB炭）の専焼ボイラとして計画された。当社は，亜臨 ● 原稿受付年月日 平成25年９月30日 ● ＊㈱IHI （IHI Corporation）論 文
米国における 900MW 超臨界圧亜瀝青炭専焼ボイラの計画と
試運転実績
（Design & Operating Result of 900MW Super Critical Steam Generator Firing Sub-bituminous Coal in USA）
榎 本 聖
＊ （T. Enomoto） 米国テキサス州Sandy Creek発電所向けに納入した超臨界圧ボイラの計画と試運転実績を 紹介する。本ボイラは，高水分，低灰融点に各種配慮を払った米国西部亜瀝青炭専焼ボイラで あり，米国最大級の容量を有する超臨界圧ボイラである。本プロジェクトを通じて，超臨界圧 ボイラに高水分亜瀝青炭専焼に対応できるということが検証でき，国内外の炭種拡大および高 効率化要求に寄与するものと確信する。This paper describes the design and operating result of super critical steam generator delivered to Sandy Creek Energy Station in the state of Texas. This steam generator is designed to combust Powder River Basin（PRB） coal, sub-bituminous coal extracted in the Western United States. Many special considerations had been paid to design the steam generator to apply the PRB coal which has characteristics such as high moisture, low ash fusion temperature, etc. We are firmly confident that the expertise and experience gained through the project will promote the improvement of thermal power plant efficiency and the utilization of wider variety of coal in the world.
141 平成25年度火力原子力発電大会論文集 〔『火力原子力発電』別冊（CD-ROM）（2014年４月発刊）〕 米国における900MW超臨界圧亜瀝青炭専焼ボイラの計画と試運転実績
２．計画石炭性状
本ボイラは，米国で1970年代より使用されている米国 国産の亜瀝青炭であるPRB炭を専焼するボイラとして計 画された。 一般的なPRB炭の性状を表１に示す。PRB炭の特徴と しては，①全水分が30%程度（計画最大32%）と高水分 であること，②灰融点が1,100℃程度と低灰融点である こと，③揮発分が30%と高揮発分であること，④灰中Ca 量が20%を超過すること，⑤発熱量が5,000kcal/kg以下 と低発熱量であること，などが挙げられる。３．ボイラ設備仕様ならびに特長
PRB炭専焼への対応のために，本ボイラの設計上，特 に配慮した点を以下に述べる。これらの配慮点は，当社 燃焼試験設備での亜瀝青炭燃焼試験結果および米国向け 既納２プロジェクトでの計画・運転実績を反映したもの である。本ボイラの設備仕様概要を表２に，ボイラ全体 側面図を図２に示す。 3.1 火炉計画 瀝青炭（灰融点：1,300～1,500℃程度）と比して，低 灰融点（1,100℃）であるPRB炭専焼であることを考慮し， 瀝青炭焚きボイラで培った技術や当社燃焼試験設備での 亜瀝青炭燃焼試験結果および米国向け既納２プロジェク トでの計画・運転実績を反映し，スラッギング・ファウ リングを防止する計画とした。具体的には，火炉容積を 当社瀝青炭専焼ボイラに比して10%程度増加させること により，①火炉出口ガス温度の低減によるファウリング 防止，②火炉熱負荷の低減によるスラッギング防止，と いった配慮を行った。また，スラッギングへの対策とし て，火炉に水スートブロワを配置した。 写真１ Sandy Creek発電所向けボイラ全景社団法人 火力原子力発電技術協会
イラ（以下，本ボイラ）は，米国向け既納２プロジェク トで検証されたこれらの知見をもとに PRB 炭専焼とし て計画された。本稿では，本ボイラ（写真１）について， 設備概要，据付・試運転実績を紹介する。 写真 1： Sandy Creek 発電所向けボイラ全景 ２．計画石炭性状 本ボイラは，米国で 1970 年代より使用されている米 国国産の亜瀝青炭である PRB 炭を専焼するボイラとし て計画された。 表 1：PRB 炭代表性状 一般的なPRB 炭の性状を表１に示す。PRB 炭の特徴 としては，①全水分が30%程度（計画最大 32%）と高水 分であること，②灰融点が 1,100℃程度と低灰融点であ ること，③揮発分が30%と高揮発分であること，④ 灰中 Ca 量が 20%を超過すること，⑤ 発熱量が 5,000 kcal/kg 以下と低発熱量であること，などが挙げられる。 ３．ボイラ設備仕様ならびに特長 PRB 炭専焼への対応のために，本ボイラの設計上，特 に配慮した点を以下に述べる。これらの配慮点は，当社 燃焼試験設備での亜瀝青炭燃焼試験結果および米国向け 既納２プロジェクトでの計画・運転実績を反映したもの である。本ボイラの設備仕様概要を表２に，ボイラ全体 側面図を図２に示す。 表 2：設備仕様概要 図 2： Sandy Creek 発電所向けボイラ全体側面図 3.1 火炉計画 瀝青炭（灰融点：1,300～1,500 ℃程度）と比して，低 灰融点（1,100 ℃）である PRB 炭専焼であることを考慮 主 蒸 気 6,295 klb/h (2,856 t/h ) 再 熱 蒸 気 5,140 klb/h (2,332 t/h ) 過 熱 器 出 口 3,864 psig (26.6 MPa ) 再 熱 器 出 口 711 psig (4.9 MPa ) 過 熱 器 出 口 1,086 ゜F (586 ゜C ) 再 熱 器 出 口 1,082 ゜F (583 ゜C ) 給 水 温 度 節 炭 器 入 口 565 ゜F (296 ゜C ) 過 熱 器 出 口 4,777 psig (32.8 MPa ) 再 熱 器 出 口 877 psig (5.9 MPa ) 項 目 ボ イ ラ 形 式 通 風 方 式 仕 様 変圧運転用超臨界圧貫流再熱式 平衡通風 蒸 気 温 度 最 高 使 用 圧 力 最 大 連 続 負 荷 時 米国西部亜瀝青炭 (Powder River Basin Coal)燃 料 蒸 気 流 量 蒸 気 圧 力 発 熱 量 （ 到 着 ベ ー ス ） 4,700 kcal/kg (HHV) 全 水 分 29.4 % 固 定 炭 素 34 % 揮 発 分 31 % 灰 融 点 （ 軟 化 点 ） 1,140 degC 灰 中 Ca 量 20.8 % 表１ PRB炭代表性状 社団法人 火力原子力発電技術協会 トで検証されたこれらの知見をもとに PRB 炭専焼とし て計画された。本稿では，本ボイラ（写真１）について， 設備概要，据付・試運転実績を紹介する。 写真 1： Sandy Creek 発電所向けボイラ全景 ２．計画石炭性状 本ボイラは，米国で 1970 年代より使用されている米 国国産の亜瀝青炭である PRB 炭を専焼するボイラとし て計画された。 表 1：PRB 炭代表性状 一般的なPRB 炭の性状を表１に示す。PRB 炭の特徴 としては，①全水分が30%程度（計画最大 32%）と高水 分であること，②灰融点が 1,100℃程度と低灰融点であ ること，③揮発分が30%と高揮発分であること，④ 灰中 Ca 量が 20%を超過すること，⑤ 発熱量が 5,000 kcal/kg 以下と低発熱量であること，などが挙げられる。 ３．ボイラ設備仕様ならびに特長 PRB 炭専焼への対応のために，本ボイラの設計上，特 に配慮した点を以下に述べる。これらの配慮点は，当社 既納２プロジェクトでの計画・運転実績を反映したもの である。本ボイラの設備仕様概要を表２に，ボイラ全体 側面図を図２に示す。 表 2：設備仕様概要 図 2： Sandy Creek 発電所向けボイラ全体側面図 3.1 火炉計画 瀝青炭（灰融点：1,300～1,500 ℃程度）と比して，低 灰融点（1,100 ℃）である PRB 炭専焼であることを考慮 主 蒸 気 6,295 klb/h (2,856 t/h ) 再 熱 蒸 気 5,140 klb/h (2,332 t/h ) 過 熱 器 出 口 3,864 psig (26.6 MPa ) 再 熱 器 出 口 711 psig (4.9 MPa ) 過 熱 器 出 口 1,086 ゜F (586 ゜C ) 再 熱 器 出 口 1,082 ゜F (583 ゜C ) 給 水 温 度 節 炭 器 入 口 565 ゜F (296 ゜C ) 過 熱 器 出 口 4,777 psig (32.8 MPa ) 再 熱 器 出 口 877 psig (5.9 MPa ) 項 目 ボ イ ラ 形 式 通 風 方 式 仕 様 変圧運転用超臨界圧貫流再熱式 平衡通風 蒸 気 温 度 最 高 使 用 圧 力 最 大 連 続 負 荷 時 米国西部亜瀝青炭 (Powder River Basin Coal)
燃 料 蒸 気 流 量 蒸 気 圧 力 発 熱 量 （ 到 着 ベ ー ス ） 4,700 kcal/kg (HHV) 全 水 分 29.4 % 固 定 炭 素 34 % 揮 発 分 31 % 灰 融 点 （ 軟 化 点 ） 1,140 degC 灰 中 Ca 量 20.8 % 表２ 設備仕様概要 図２ Sandy Creek発電所向けボイラ全体側面図
142 平成25年度火力原子力発電大会論文集 〔『火力原子力発電』別冊（CD-ROM）（2014年４月発刊）〕 米国における900MW超臨界圧亜瀝青炭専焼ボイラの計画と試運転実績 3.2 後部伝熱面計画 灰中Ca分が高いPRB炭専焼であることから，微粒子 灰のファウリングによる伝熱面の閉塞が懸念された。こ れらへの対策として，後部伝熱面計画において，①バン ク高さの制限によるスートブローイング効果の向上，② 伝熱面間隔のワイドピッチ化，③後部伝熱面低温部の通 過ガス流速の上昇による微粒子灰の付着の防止，といっ た各種配慮を行った。 3.3 高蒸気条件対応 火炉・伝熱面計画でのPRB専焼対策のもと，日本国内 の瀝青炭焚き変圧運転用超々臨界圧貫流（USC）ボイラ と同等の材料選定を行った。表３に本ボイラにおける各 伝熱面の主な適用材料を示す。 3.4 ミル計画・バーナ計画 PRB炭の全水分30%超に対する配慮として，乾燥能力・ 粉砕能力に優れた大型ミルを採用した。また，バーナに ついては，PRB炭専焼であることにより，従来と比して 流入する一次空気量が相対的に増加し，かつ微粉炭中の 水分量が増加することが予想され，燃焼性への考慮が必 要であった。米国向け既納２プロジェクトでは，計画段 階において当社燃焼試験設備での燃焼試験ならびにシ ミュレーションによる流れ解析を行い，バーナ計画での 配慮を行っており，本プロジェクトでも，同様の配慮を 行った。
４．据付工事
据付工事はお客様の所掌となっており，現地指導員を 派遣し，お客様への据付指導を行うことが当社の責務で あった。プロジェクト体制は，亜臨界圧自然循環ボイラ である既納２プロジェクトと同様であった。 米国では，長期間新設の大型石炭焚き火力の計画が凍 結されていたこともあり，超臨界圧ボイラの据付経験者 が不足していた。このことから当社は，①ヘリカル構造 を火炉水冷壁の特徴とする当社の超臨界圧ボイラの構造 説明，②据付要領説明および現地指導員派遣による据付 工法の指導，③わかりやすい据付図面の提供といった全 面的なサポートを実施し，予定どおりの工程にて据付が 完了した。５．運転結果
5.1 ボイラ燃焼調整～性能試験 据付工事と同様に，ボイラ試運転，および性能試験に ついてもお客様の所掌にて実施し，当社からは試運転， および性能試験の段階で現地指導員を派遣した。2013年 ４月に性能試験を実施し，ボイラ性能が保証性能を全て 満足していることを確認した。性能試験は，MCR条件 にて実施し，安定した運転を確認した。表４に主要運転 データを示す。ボイラ効率，環境性能ともに計画値を十 分満足する性能が得られた。 5.2 スラッギング・ファウリング対策 スラッギング・ファウリングによる伝熱面への灰付着 により，火炉および後部伝熱面の収熱量が経時的に低下 しやすい特性を持つが，運転実績より，適切にスートブ ロワを実施することにより，収熱量の低下は計画の範囲 内に抑制されることを確認した。このことから，火炉お よび後部伝熱面の構造・配置計画上の配慮の妥当性が検 証されたとともに，スートブロワ配置が適切であること が確認された。図３に，スートブロワ運用時の運転デー タトレンドを示す。本図は，最終過熱器周辺のスートブ ロワ３台の運転状況と最終過熱器収熱の相関関係を示す ものである。 上記から，米国向け亜臨界圧自然循環ボイラの既納２ プロジェクトで培った火炉・後部伝熱面計画でのPRB炭 専焼に対する設計指針の妥当性を，変圧運転用超臨界圧 貫流ボイラにおいても確認することができた。 し，瀝青炭焚きボイラで培った技術や当社燃焼試験設備 での亜瀝青炭燃焼試験結果および米国向け既納２プロジ ェクトでの計画・運転実績を反映し，スラッギング・フ ァウリングを防止する計画とした。具体的には，火炉容 積を当社瀝青炭専焼ボイラに比して10%程度増加させる ことにより，①火炉出口ガス温度の低減によるファウリ ング防止，②火炉熱負荷の低減によるスラッギング防止， といった配慮を行った。また，スラッギングへの対策と して，火炉に水スートブロワを配置した。 3.2 後部伝熱面計画 灰中Ca 分が高い PRB 炭専焼であることから，微粒子 灰のファウリングによる伝熱面の閉塞が懸念された。こ れらへの対策として，後部伝熱面計画において，① バン ク高さの制限によるスートブローイング効果の向上，② 伝熱面間隔のワイドピッチ化，③後部伝熱面低温部の通 過ガス流速の上昇による微粒子灰の付着の防止，といっ た各種配慮を行った。 3.3 高蒸気条件対応 火炉・伝熱面計画でのPRB 専焼対策のもと，日本国内 の瀝青炭焚き変圧運転用超々臨界圧貫流（ＵＳＣ）ボイ ラと同等の材料選定を行った。表３に本ボイラにおける 各伝熱面の主な適用材料を示す。 表 3：各伝熱面の代表的な適用材料 3.4 ミル計画・バーナ計画 PRB 炭の全水分 30%超に対する配慮として，乾燥能 力・粉砕能力に優れた大型ミルを採用した。また，バー ナについては，PRB 炭専焼であることにより，従来と比 して流入する一次空気量が相対的に増加し，かつ微粉炭 中の水分量が増加することが予想され，燃焼性への考慮 が必要であった。米国向け既納２プロジェクトでは，計 画段階において当社燃焼試験設備での燃焼試験ならびに シミュレーションによる流れ解析を行い，バーナ計画で の配慮を行っており，本プロジェクトでも，同様の配慮 を行った。 ４．据付工事 据付工事はお客様の所掌となっており，現地指導員を 派遣し，お客様への据付指導を行うことが当社の責務で あった。プロジェクト体制は，亜臨界圧自然循環ボイラ である既納２プロジェクトと同様であった。 米国では，長期間新設の大型石炭焚き火力の計画が凍 結されていたこともあり，超臨界圧ボイラの据付経験者 が不足していた。このことから当社は，①ヘリカル構造 を火炉水冷壁の特徴とする当社の超臨界圧ボイラの構造 説明，②据付要領説明および現地指導員派遣による据付 工法の指導，③わかりやすい据付図面の提供といった全 面的なサポートを実施し，予定どおりの工程にて据付が 完了した。 ５．運転結果 5.1 ボイラ燃焼調整～性能試験 据付工事と同様に，ボイラ試運転，および性能試験に ついてもお客様の所掌にて実施し，当社からは試運転， および性能試験の段階で現地指導員を派遣した。2013 年 4 月に性能試験を実施し，ボイラ性能が保証性能を全て 満足していることを確認した。性能試験は，MCR 条件に て実施し，安定した運転を確認した。表４に主要運転デ ータを示す。ボイラ効率，環境性能ともに計画値を十分 満足する性能が得られた。 表 4：性能試験結果（代表） 87.6 % (87.4 %) 28 ppmd@6%O2 ( 30 ppmd@6%O2 以下) 101 ppmd@6%O2 以下 (150 ppmd@6%O2 以下) 環 境 値 ボ イ ラ 効 率 脱 硝 出 口 NOx ボ イ ラ 出 口 CO 実 績 項 目 （計 画） 伝 熱 面 適用材料（代表） 火 炉 壁 SA213T12 一 次 過 熱 器 SA213T12 二 次 過 熱 器 SA213T91 三 次 過 熱 器 CodeCase2328-1 （ 最 終 過 熱 器 ） （火SUS304J1HTB相当） 最 終過 熱器 出口 管寄 SA335P91 CodeCase2328-1 （火SUS304J1HTB相当） 再 熱 器 出 口 管 寄 SA335P91 再 熱 器 表４ 性能試験結果（代表） 社団法人 火力原子力発電技術協会 し，瀝青炭焚きボイラで培った技術や当社燃焼試験設備 での亜瀝青炭燃焼試験結果および米国向け既納２プロジ ェクトでの計画・運転実績を反映し，スラッギング・フ ァウリングを防止する計画とした。具体的には，火炉容 積を当社瀝青炭専焼ボイラに比して10%程度増加させる ことにより，①火炉出口ガス温度の低減によるファウリ ング防止，②火炉熱負荷の低減によるスラッギング防止， といった配慮を行った。また，スラッギングへの対策と して，火炉に水スートブロワを配置した。 3.2 後部伝熱面計画 灰中Ca 分が高い PRB 炭専焼であることから，微粒子 灰のファウリングによる伝熱面の閉塞が懸念された。こ れらへの対策として，後部伝熱面計画において，① バン ク高さの制限によるスートブローイング効果の向上，② 伝熱面間隔のワイドピッチ化，③後部伝熱面低温部の通 過ガス流速の上昇による微粒子灰の付着の防止，といっ た各種配慮を行った。 3.3 高蒸気条件対応 火炉・伝熱面計画でのPRB 専焼対策のもと，日本国内 の瀝青炭焚き変圧運転用超々臨界圧貫流（ＵＳＣ）ボイ ラと同等の材料選定を行った。表３に本ボイラにおける 各伝熱面の主な適用材料を示す。 表 3：各伝熱面の代表的な適用材料 3.4 ミル計画・バーナ計画 PRB 炭の全水分 30%超に対する配慮として，乾燥能 力・粉砕能力に優れた大型ミルを採用した。また，バー ナについては，PRB 炭専焼であることにより，従来と比 して流入する一次空気量が相対的に増加し，かつ微粉炭 中の水分量が増加することが予想され，燃焼性への考慮 が必要であった。米国向け既納２プロジェクトでは，計 画段階において当社燃焼試験設備での燃焼試験ならびに シミュレーションによる流れ解析を行い，バーナ計画で の配慮を行っており，本プロジェクトでも，同様の配慮 を行った。 ４．据付工事 据付工事はお客様の所掌となっており，現地指導員を 派遣し，お客様への据付指導を行うことが当社の責務で あった。プロジェクト体制は，亜臨界圧自然循環ボイラ である既納２プロジェクトと同様であった。 米国では，長期間新設の大型石炭焚き火力の計画が凍 結されていたこともあり，超臨界圧ボイラの据付経験者 が不足していた。このことから当社は，①ヘリカル構造 を火炉水冷壁の特徴とする当社の超臨界圧ボイラの構造 説明，②据付要領説明および現地指導員派遣による据付 工法の指導，③わかりやすい据付図面の提供といった全 面的なサポートを実施し，予定どおりの工程にて据付が 完了した。 ５．運転結果 5.1 ボイラ燃焼調整～性能試験 据付工事と同様に，ボイラ試運転，および性能試験に ついてもお客様の所掌にて実施し，当社からは試運転， および性能試験の段階で現地指導員を派遣した。2013 年 4 月に性能試験を実施し，ボイラ性能が保証性能を全て 満足していることを確認した。性能試験は，MCR 条件に て実施し，安定した運転を確認した。表４に主要運転デ ータを示す。ボイラ効率，環境性能ともに計画値を十分 満足する性能が得られた。 表 4：性能試験結果（代表） 87.6 % (87.4 %) 28 ppmd@6%O2 ( 30 ppmd@6%O2 以下) 101 ppmd@6%O2 以下 (150 ppmd@6%O2 以下) 環 境 値 ボ イ ラ 効 率 脱 硝 出 口 NOx ボ イ ラ 出 口 CO 実 績 項 目 （計 画） 伝 熱 面 適用材料（代表） 火 炉 壁 SA213T12 一 次 過 熱 器 SA213T12 二 次 過 熱 器 SA213T91 三 次 過 熱 器 CodeCase2328-1 （ 最 終 過 熱 器 ） （火SUS304J1HTB相当） 最 終過 熱器 出口 管寄 SA335P91 CodeCase2328-1 （火SUS304J1HTB相当） 再 熱 器 出 口 管 寄 SA335P91 再表３ 各伝熱面の代表的な適用材料熱 器143 平成25年度火力原子力発電大会論文集 〔『火力原子力発電』別冊（CD-ROM）（2014年４月発刊）〕 米国における900MW超臨界圧亜瀝青炭専焼ボイラの計画と試運転実績 5.3 火炉パス出口メタル温度 火炉での燃焼性／灰付着性に影響を受ける火炉パス出 口メタル温度について確認した結果を図４に示す。PRB 炭専焼である本ボイラにおいて，火炉パス出口温度の分 布は，当社の国内瀝青炭専焼USCボイラと同等の安定し た分布となっていることを確認した。 5.4 ミル・バーナ計画 ボイラ定格負荷での静定運転時の主要ミル運転デー タを表５に示す。運転実績より，計画容量を十分に確保 可能であることが確認できた。 バーナでの着火・燃焼も良好であり，バーナ性能は， 当初計画の灰中未燃分・NOx性能を上回る結果となり， 当社計画の手法が有効であり，更なる高水分炭対応のミ ル・バーナの計画が可能であることを検証した。
６．おわりに
当 社 は こ れ ま で，Omaha Public Power District社 Nebraska City発電所向け２号機ボイラおよびLS-Power 社Plum Point発電所向け１号機ボイラと，２機の米国向 け亜臨界圧自然循環ボイラでの計画・製造・建設・試運 転サポートをとおして，PRB炭専焼ボイラ計画における 設計上の知見，および米国における石炭火力据付・試運 転の経験を積んできた。本稿で紹介したSandy Creek発 電所向け超臨界圧ボイラは，これら当社の過去の米国向 けプロジェクトにおいて培った知見・経験を超臨界圧ボ イラに適用したものである。本ボイラにおける運転実績 から，安定して計画性能を満足することを確認でき，当 社のPRB炭専焼に対する設計計画上の配慮が超臨界圧ボ イラにも適用可能であることを確認できた。 超臨界圧ボイラである本プロジェクトおよび亜臨界圧 自然循環ボイラである過去の２プロジェクトでは，燃料 炭として米国国内産炭であるPRB炭を燃料炭としている が，瀝青炭との比較として，高水分・低発熱量・低灰融 点といった性質は，PRB炭に限らず一般的な亜瀝青炭に 共通した性質である。このことから，ファウリング・ス
社団法人 火力原子力発電技術協会
スラッギング・ファウリングによる伝熱面への灰付着 により，火炉および後部伝熱面の収熱量が経時的に低下 しやすい特性を持つが，運転実績より，適切にスートブ ロワを実施することにより，収熱量の低下は計画の範囲 内に抑制されることを確認した。このことから，火炉お よび後部伝熱面の構造・配置計画上の配慮の妥当性が検 証されたとともに，スートブロワ配置が適切であること が確認された。図３に，スートブロワ運用時の運転デー タトレンドを示す。本図は，最終過熱器周辺のスートブ ロワ３台の運転状況と最終過熱器収熱の相関関係を示す ものである。 図 3：
スートブロワ運用時の最終過熱器収熱の変化 上記から，米国向け亜臨界圧自然循環ボイラの既納２ プロジェクトで培った火炉・後部伝熱面計画でのPRB 炭 専焼に対する設計指針の妥当性を，変圧運転用超臨界圧 貫流ボイラにおいても確認することができた。 5.3 火炉パス出口メタル温度 火炉での燃焼性／灰付着性に影響を受ける火炉パス出 口メタル温度について確認した結果を図４に示す。PRB 炭専焼である本ボイラにおいて，火炉パス出口温度の分 布は，当社の国内瀝青炭専焼USC ボイラと同等の安定し た分布となっていることを確認した。 図 4：
火炉パス出口温度分布の比較 5.4 ミル・バーナ計画 ボイラ定格負荷での静定運転時の主要ミル運転データ を表５に示す。運転実績より，計画容量を十分に確保可 能であることが確認できた。 バーナでの着火・燃焼も良好であり，バーナ性能は， 当初計画の灰中未燃分・NOx 性能を上回る結果となり， 当社計画の手法が有効であり，更なる高水分炭対応のミ ル・バーナの計画が可能であることを検証した。 表 5：主要ミル運転データ ６．おわりに当社はこれまで，Omaha Public Power District 社 Nebraska City 発電所向け２号機ボイラおよび LS - Power 社 Plum Point 発電所向け１号機ボイラと，２機
項 目 給 炭 量 186 klb/h 183 klb/h （ ミ ル １ 台 あ た り ） ( 84 t/h ) ( 83 t/h ) 微 粉 度 （#200メッシ ュ 通過 ） 349 klb/h 333 klb/h ( 158 t/h ) ( 151 t/h ) 567 ゜F 550 ゜F ( 297 ゜C ) ( 288 ゜C ) 149 ゜F 138 ゜F ( 65 ゜C ) ( 59 ゜C ) 原 炭 中 水 分 量 27.3 % 26.1 % ミ ル 出 口 空 気 温 度 実 績 計 画 ミ ル 入 口 空 気 量 ミ ル 入 口 空 気 温 度 70 %以上 77 % 国内瀝青炭専焼
USC ボイラ Sandy Creek
ユニット出力 最終過熱器収熱 最終過熱器スートブロワ (ON) (ON) (OFF) (OFF) (OFF) (ON) (ON) (ON) (ON) 火 炉 パ ス 出 口 温 度 （ ℃ ） 図３ スートブロワ運用時の最終過熱器収熱の変化 社団法人 火力原子力発電技術協会 5.2 スラッギング・ファウリング対策 スラッギング・ファウリングによる伝熱面への灰付着 により，火炉および後部伝熱面の収熱量が経時的に低下 しやすい特性を持つが，運転実績より，適切にスートブ ロワを実施することにより，収熱量の低下は計画の範囲 内に抑制されることを確認した。このことから，火炉お よび後部伝熱面の構造・配置計画上の配慮の妥当性が検 証されたとともに，スートブロワ配置が適切であること が確認された。図３に，スートブロワ運用時の運転デー タトレンドを示す。本図は，最終過熱器周辺のスートブ ロワ３台の運転状況と最終過熱器収熱の相関関係を示す ものである。 図 3 ：スートブロワ運用時の最終過熱器収熱の変化 上記から，米国向け亜臨界圧自然循環ボイラの既納２ プロジェクトで培った火炉・後部伝熱面計画でのPRB 炭 専焼に対する設計指針の妥当性を，変圧運転用超臨界圧 貫流ボイラにおいても確認することができた。 5.3 火炉パス出口メタル温度 火炉での燃焼性／灰付着性に影響を受ける火炉パス出 口メタル温度について確認した結果を図４に示す。PRB 炭専焼である本ボイラにおいて，火炉パス出口温度の分 布は，当社の国内瀝青炭専焼USC ボイラと同等の安定し た分布となっていることを確認した。 図 4 ：火炉パス出口温度分布の比較 5.4 ミル・バーナ計画 ボイラ定格負荷での静定運転時の主要ミル運転データ を表５に示す。運転実績より，計画容量を十分に確保可 能であることが確認できた。 バーナでの着火・燃焼も良好であり，バーナ性能は， 当初計画の灰中未燃分・NOx 性能を上回る結果となり， 当社計画の手法が有効であり，更なる高水分炭対応のミ ル・バーナの計画が可能であることを検証した。 表 5：主要ミル運転データ ６．おわりに
当社はこれまで，Omaha Public Power District 社 Nebraska City 発電所向け２号機ボイラおよび LS - Power 社 Plum Point 発電所向け１号機ボイラと，２機
項 目 給 炭 量 186 klb/h 183 klb/h （ ミ ル １ 台 あ た り ） ( 84 t/h ) ( 83 t/h ) 微 粉 度 （#200メッシ ュ 通過 ） 349 klb/h 333 klb/h ( 158 t/h ) ( 151 t/h ) 567 ゜F 550 ゜F ( 297 ゜C ) ( 288 ゜C ) 149 ゜F 138 ゜F ( 65 ゜C ) ( 59 ゜C ) 原 炭 中 水 分 量 27.3 % 26.1 % ミ ル 出 口 空 気 温 度 実 績 計 画 ミ ル 入 口 空 気 量 ミ ル 入 口 空 気 温 度 70 %以上 77 % 国内瀝青炭専焼
USC ボイラ Sandy Creek
ユニット出力 最終過熱器収熱 最終過熱器スートブロワ (ON) (ON) (OFF) (OFF) (OFF) (ON) (ON) (ON) (ON) 火 炉 パ ス 出 口 温 度 （ ℃ ） 図４ 火炉パス出口温度分布の比較
社団法人 火力原子力発電技術協会
5.2 スラッギング・ファウリング対策
スラッギング・ファウリングによる伝熱面への灰付着
により，火炉および後部伝熱面の収熱量が経時的に低下
しやすい特性を持つが，運転実績より，適切にスートブ
ロワを実施することにより，収熱量の低下は計画の範囲
内に抑制されることを確認した。このことから，火炉お
よび後部伝熱面の構造・配置計画上の配慮の妥当性が検
証されたとともに，スートブロワ配置が適切であること
が確認された。図３に，スートブロワ運用時の運転デー
タトレンドを示す。本図は，最終過熱器周辺のスートブ
ロワ３台の運転状況と最終過熱器収熱の相関関係を示す
ものである。
図
3
：
スートブロワ運用時の最終過熱器収熱の変化
上記から，米国向け亜臨界圧自然循環ボイラの既納２
プロジェクトで培った火炉・後部伝熱面計画での
PRB 炭
専焼に対する設計指針の妥当性を，変圧運転用超臨界圧
貫流ボイラにおいても確認することができた。
5.3 火炉パス出口メタル温度
火炉での燃焼性／灰付着性に影響を受ける火炉パス出
口メタル温度について確認した結果を図４に示す。
PRB
炭専焼である本ボイラにおいて，火炉パス出口温度の分
布は，当社の国内瀝青炭専焼
USC ボイラと同等の安定し
た分布となっていることを確認した。
図
4
：
火炉パス出口温度分布の比較
5.4 ミル・バーナ計画
ボイラ定格負荷での静定運転時の主要ミル運転データ
を表５に示す。運転実績より，計画容量を十分に確保可
能であることが確認できた。
バーナでの着火・燃焼も良好であり，バーナ性能は，
当初計画の灰中未燃分・
NOx 性能を上回る結果となり，
当社計画の手法が有効であり，更なる高水分炭対応のミ
ル・バーナの計画が可能であることを検証した。
表
5：主要ミル運転データ
６．おわりに
当社はこれまで，
Omaha Public Power District 社
Nebraska City 発電所向け２号機ボイラおよび LS -
Power 社 Plum Point 発電所向け１号機ボイラと，２機
項 目 給 炭 量 186 klb/h 183 klb/h （ ミ ル １ 台 あ た り ） ( 84 t/h ) ( 83 t/h ) 微 粉 度 （#200メッシ ュ 通過 ） 349 klb/h 333 klb/h ( 158 t/h ) ( 151 t/h ) 567 ゜F 550 ゜F ( 297 ゜C ) ( 288 ゜C ) 149 ゜F 138 ゜F ( 65 ゜C ) ( 59 ゜C ) 原 炭 中 水 分 量 27.3 % 26.1 % ミ ル 出 口 空 気 温 度 実 績 計 画 ミ ル 入 口 空 気 量 ミ ル 入 口 空 気 温 度 70 %以上 77 %
国内瀝青炭専焼
USC ボイラ
Sandy Creek
ユニット出力
最終過熱器収熱
最終過熱器スートブロワ
(ON) (ON) (OFF) (OFF) (OFF) (ON) (ON) (ON) (ON)火
炉
パ
ス
出
口
温
度
（
℃
）
表５ 主要ミル運転データ 社団法人 火力原子力発電技術協会 の米国向け亜臨界圧自然循環ボイラでの計画・製造・建 設・試運転サポートをとおして，PRB 炭専焼ボイラ計画 における設計上の知見，および米国における石炭火力据 付・試運転の経験を積んできた。本稿で紹介したSandy Creek 発電所向け超臨界圧ボイラは，これら当社の過去 の米国向けプロジェクトにおいて培った知見・経験を超 臨界圧ボイラに適用したものである。本ボイラにおける 運転実績から，安定して計画性能を満足することを確認 でき，当社のPRB 炭専焼に対する設計計画上の配慮が超 臨界圧ボイラにも適用可能であることを確認できた。 超臨界圧ボイラである本プロジェクトおよび亜臨界圧 自然循環ボイラである過去の２プロジェクトでは，燃料 炭として米国国内産炭であるPRB 炭を燃料炭としてい るが，瀝青炭との比較として，高水分・低発熱量・低灰 融点といった性質は，PRB 炭に限らず一般的な亜瀝青炭 に共通した性質である。このことから，ファウリング・ スラッギングへの対策など，これらのPRB 炭専焼ボイラ において適用された設計上の配慮事項は，広く国内外の 亜瀝青炭専焼ボイラに適用可能である。よって，本プロ ジェクトで検証された知見や得られた経験は，高効率 USC プラントでの炭種拡大要求の実現に寄与するもの と確信する。 最後に，本プロジェクト推進に際し，多大なご協力を いただいた本プロジェクトの共同事業体であり直接的な お客様でもあるSandy Creek Power Partners の関係各 位に厚くお礼申し上げたい。 参考文献 (1)武藤 寛也, 米国亜瀝青炭専焼ボイラの計画と運転実 績, 火力原子力発電 平成 22 年度火力原子力発電創立 60 周年記念大会（2012 年 2 月）, p259-263 表 6：当社米国プロジェクト主要実績 項 目プ ラ ン ト 名 称 Nebraska City Plum Point Sandy Creek
ボ イ ラ 形 式 変圧運転用超臨界圧貫流再熱式
燃 料
客 先 名 称 Nebraska City Power Partners Plum Point Power Partners Sandy Creek Power Partners
送 電 端 出 力 660 MW 665 MW 900MW 契 約 日 2005年5月 2006年2月 2007年8月 運 開 日 2009年5月 2010年9月 2013年5月 米国西部亜瀝青炭（PRB 炭） 仕様 単胴自然循環形再熱式 表 6 当社米国プロジェクト主要実績
144 平成25年度火力原子力発電大会論文集 〔『火力原子力発電』別冊（CD-ROM）（2014年４月発刊）〕 米国における900MW超臨界圧亜瀝青炭専焼ボイラの計画と試運転実績 ラッギングへの対策など，これらのPRB炭専焼ボイラに おいて適用された設計上の配慮事項は，広く国内外の亜 瀝青炭専焼ボイラに適用可能である。よって，本プロジェ クトで検証された知見や得られた経験は，高効率USCプ ラントでの炭種拡大要求の実現に寄与するものと確信す る。 最後に，本プロジェクト推進に際し，多大なご協力を いただいた本プロジェクトの共同事業体であり直接的な
お客様でもあるSandy Creek Power Partnersの関係各 位に厚くお礼申し上げたい。
参 考 文 献
（1）武藤 寛也, 米国亜瀝青炭専焼ボイラの計画と運転 実績, 火力原子力発電 平成22年度火力原子力発電創 立60周年記念大会（2012年２月），p259-263
