協力 · IHI · 火力最適化SuperMROとIHI:調査、1D–3D解析から燃焼・熱消費率改善へ
SuperMROはIHIの協力パートナーとして石炭火力の調査、評価、技術計画を展開します。燃焼性能、熱消費率削減の可能性、信頼性を重視し、現状から解析・モデル化を経て検証可能な運転結果につなげます。計算報告だけで完了とはしません。
IHI発電ボイラーの参考画像。SuperMRO案件ではありません。
用語一覧
| 用語 | 説明 |
|---|---|
| Heat rate | 発電量当たり燃料エネルギー。kJ/kWh等で表し、総/正味発電量と高/低位発熱量を明記。同じ基準なら低いほど高効率。 |
| 1Dモデル | 要素・ネットワークによる質量、エネルギー収支と伝熱評価。 |
| CFD 3D | 数値流体力学。三次元の流れ、熱、燃焼解析であり、単なる3D作図ではありません。 |
| OFA | バーナー上方への段階的空気供給。NOx、CO、燃え切りを同時評価。 |
| FEGT / UBC | 炉出口ガス温度/灰中未燃炭素。 |
| Baseline / validation | 現状基準/モデル整合性と実測結果の検証。 |
IHIとSteinmüller Engineeringの技術
IHIは発電ボイラー、燃料改造、ライフサイクルサービスを提供します。IHIグループのSteinmüller Engineering GmbHは燃焼、伝熱、コンサルティング、デジタル技術を持ちます。DimBo®は熱力計算ツールで、ANSYS Fluent、RECOM-AIOLOS、EBSILONも紹介されています。ツール、実施組織、範囲は案件別に定め、全製品が毎契約に含まれるとは考えません。[1][2][3]
ソフトより先に課題を定義する
燃料、水分、粉砕粒度、負荷の変化は燃焼と吸熱に影響し得ます。未燃炭素、CO/NOx、温度不均一、スラッギング・付着、減温水、低負荷制限を調べます。これは調査項目で、全機の故障診断ではありません。
ミル、微粉炭分配、一次・二次空気、バーナー、OFA、伝熱面、APHを一体で評価。本文バーナー説明は微粉炭炉中心で、CFBは別モデルが必要。燃焼効率、ボイラー効率、全機熱消費率は関連しますが同一ではありません。
1DとCFDは補完関係
1Dで熱収支と系統シナリオを評価。DimBo公式説明は定常計算で、過渡応答には適切な動的ツール/範囲を選びます。組合せでは1DがCFD境界と熱目標を与えます。[3]
CFDは旋回、混合、粒子、反応、局所伝熱を解析。価値は物理モデル、メッシュ、境界、検証にあり色ではありません。初期選別は1Dで足りる場合があり、空間・詳細設計課題でCFDを追加。一律のセル数・計算時間はありません。[2][4]
発電所は教育、文書、適切な移転/ライセンス合意で1D利用・発展に参加できます。詳細燃焼CFDは専門家が担当し、モデル/ソフト移管は自動的な契約内容ではありません。
1DとCFD 3D比較
| 観点 | 1Dモデル | CFD 3D |
|---|---|---|
| 範囲 | 対象ボイラー/系統のガス、水蒸気、関連補機 | 炉、バーナー、空気・ガス流路の詳細領域 |
| 問い | 熱の行先、吸熱、燃料・負荷変更の影響 | 混合、流れ、局所高温、酸素不足の形成 |
| 出力 | 熱収支、流量、温度、吸熱分布、境界条件 | 速度・温度場、燃焼、局所熱流束、モデル排出 |
| 役割 | 系統評価、候補選別、詳細解析の基礎 | 原因分析、バーナー・配風設計、案の検証 |
SuperMRO–IHI–発電所の実施段階
- 01 · 調査
ボイラー資料、燃料、負荷、バーナー・伝熱面。
- 02 · 基準
計測、データ品質、指標合意。
- 03 · モデル
課題別1D/CFD、校正・検証。
- 04 · 計画
技術経済比較、設計、停止計画。
- 05 · 確認
試運転調整、受入、改造後追跡。
実施可能な改造に結び付ける
燃料・配風、バーナーバランス、OFA、ノズル形状、燃料変更を比較します。NOx改善はCO、未燃分、火炎安定、壁近傍、金属温度を確認し、腐食・過熱と引換えにしません。
Herne 4号機の公開例はCFD、LowNOxバーナー、微粉炭分配、OFA、試運転を組合せています。IHIの2017年論文もCFD、模型試験、燃焼改造を紹介。メーカー実績であり、SuperMRO実績やベトナム全設備への保証ではありません。[4][5]
バイオマス混焼・転換
解析は新燃料評価を助けますが、ノズルや比率変更だけではありません。受入、貯蔵、粉砕/乾燥、供給、燃焼性、灰/アルカリ/塩素、付着・腐食、伝熱面、補機を確認。混焼率はエネルギー/質量基準を明記。IHIは転換技術を公開していますが適用は各機別です。[1]
同じ基準で効果を測る
総/正味熱消費率、ボイラー効率、所内電力、NOx/CO、UBC、FEGT、金属温度、負荷を合意。前後比較では負荷、燃料、環境、設備状態、計測信頼性を補正/整合します。
燃料、補機、保守、停止、投資を評価し、燃料削減と熱消費率改善を二重計上しません。モデル限界、不確かさ、保証責任を明確化。一定節約率や計算結果で運転受入を代替しません。
SuperMROが現場と結果を結ぶ
SuperMROはIHIと調査、データ、基準計測、モデル、案、改造文書、実施調整を支援できます。SuperMROは運転要求を技術範囲に整理し資料/停止を調整、IHIと適切な技術組織は合意範囲で解析設計を担当。発電所はデータ確認、変更承認、安全運転を担います。
基準、仮定、検証モデル、比較表、物資/工事、受入、追跡計画を明確に。教育、モデル移管、改造後支援は契約に規定。Industrial Trustは正しい計画と検証結果から生まれます。
