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ベンソンから現代まで: 超臨界蒸気発生器はどのようにして未来の発電に進化したのか?
初期の設計から今日の超臨界蒸気発生器に至るまでの蒸気発生器技術の進化は、エンジニアリングの進歩が電力業界全体にどのような影響を与えたかを示しています。超臨界蒸気発生器は新しいタイプのボイラーであり、臨界圧力および臨界温度以上で動作し、発電に不可欠な装置となっています。従来の亜臨界ボイラーとは異なり、超臨界蒸気発生器は 22 MPa (3200 ポンド/平方インチ) 以上の圧力と 374°C (705°F) の高温で動作し、水の密度が相変化することなくスムーズに減少し、水が次の状態に変わります。区別できない蒸気。
水が臨界温度を超えて加熱され、一定の低い亜臨界圧力まで膨張すると、この技術は燃料を効率的に使用でき、効率的な発電が可能になることを意味します。
歴史的に、超臨界蒸気発生器はベンソン ボイラーと呼ばれることもありました。 1922 年、マーク ベンソンは水を高圧で蒸気に変換するボイラー設計の特許を取得しました。 Benson の設計では安全性が主要な考慮事項です。ベンソンが登場するまで、初期の蒸気発生器の設計は比較的低い圧力、通常は約 100 バール (10 MPa) 程度の圧力にしか耐えることができませんでしたが、これは当時の蒸気タービン開発の業界標準でした。これらのボイラーの際立った技術的特徴の 1 つは、リベット留めされた水/蒸気分離ドラムです。ベンソンの技術が発展し続けるにつれて、ボイラーの設計はすぐにベンソンの当初のコンセプトから逸脱してしまいました。
超臨界蒸気発生器の高効率により、超臨界蒸気発生器は現代の電力業界に定着し、発電所の全体的なパフォーマンスが向上します。
時が経ち、1957 年に米国オハイオ州のファイロ発電所は、短期間超臨界レベルで運転できる世界初の商業用超臨界蒸気発電装置となりました。 2012 年、超臨界温度で運転するように設計された米国初の石炭火力発電所であるジョン W. タークル石炭火力発電所がアーカンソー州に開設され、超臨界技術のさらなる成熟を示しました。
技術の進歩に伴い、超臨界蒸気発生器の革新は続いています。英国のコサムガス・蒸気複合サイクル発電所は、ベンソンボイラーの利点とドラムボイラーの設計利点を組み合わせた新しい排熱回収ボイラーの運転に成功しました。さらに、中国の堯夢発電所は、これまでに我々が確認した最初の参考プロジェクトであり、2001 年に建設が開始され、この技術分野における中国の野心を示しています。
2014 年、オーストラリア政府研究機関 CSIRO は、太陽熱エネルギーの利用により超臨界蒸気の圧力と温度の新記録に達したと発表し、将来の技術の多様性をさらに証明しました。
より効率的で排出量の少ない技術の需要に伴い、石炭火力発電業界でも超臨界および超超臨界石炭発電に基づく高効率低排出（HELE）技術の使用が開始されています。これらの技術は発電効率を向上させるだけでなく、化石燃料による環境負荷の低減にも貢献します。
全体として、超臨界蒸気発生器の開発には明らかな傾向が見られます。将来の発電では、世界的なエネルギー需要の課題に対応するために、より効率的な技術に依存する必要があります。再生可能エネルギーがますます重要になる時代に突入する中、これらの技術は将来のエネルギーミックスにおいてどのような役割を果たすことができるのでしょうか?
