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石炭革命の歴史: 1 つの発電所がどのようにしてアメリカを微粉炭の時代に導いたのか?
アメリカのエネルギーの歴史における石炭の役割を過小評価することはできません。技術の進歩に伴い、石炭の燃焼方法は大きく変化し、特に微粉炭技術の出現により、石炭をより効率的に熱エネルギーに変換できるようになり、現代の発電所の運転の基礎が築かれました。微粉炭燃焼技術の台頭は石炭革命の始まりを示し、電力生産方法が変化しただけでなく、米国の経済と社会生産性に大きな影響を与えました。
微粉炭技術の起源
微粉炭ボイラーは、微粉炭 (微粉炭または石炭灰とも呼ばれます) を燃焼させることによって熱を生成する工業用ボイラーです。
微粉炭技術が登場する前は、ほとんどのボイラーはグリル燃焼技術を使用していました。この技術では、半破砕粒子の形で燃料をボイラーの底部にある移動火格子に置き、火格子からの空気の上向きの流れによって燃焼させていました。ただし、この方法には効率と操作に多くの制限があります。 1918 年、ミルウォーキー パワー アンド ライト カンパニーは微粉炭の実験を行い、この探査が後の微粉炭燃焼技術の基礎を築きました。これにより、米国初の中央発電所であるオナイダ ストリート発電所では、発電に粉砕燃料の使用を開始することができました。
微粉炭ボイラーの動作原理
微粉炭ボイラーの基本動作原理は、石炭を小麦粉程度の細かい粉末に粉砕することで、ボイラー内のスペースを最大限に活用して固体燃料を燃焼させることができます。このプロセスでは、原料炭を空気と十分に混合し、高温で乾燥させながら粉砕します。微粉炭はパイプを通ってバーナーに輸送され、さらに加熱された空気と混合されてボイラーに注入されます。
このような操作は燃焼効率を向上させるだけでなく、残留すすや灰も削減します。これらは最終的には電気集塵機などの特殊な灰除去システムによって捕捉され、処理されます。
今日の微粉炭技術
今日の微粉炭発電プラントは、亜臨界微粉炭発電プラント、超臨界微粉炭発電プラント、および超々臨界微粉炭発電プラントの 3 つのカテゴリに分類できます。 3 つの主な違いは、動作する温度と圧力です。これらのパラメータが増加すると、ボイラーの動作効率も向上します。
さらに、異なる種類の石炭（インド炭やインドネシア炭など）は、発熱量が異なるため、効率を向上させるために異なる施設で使用されます。これらすべては、微粉炭技術が進化し続け、エネルギー生産において重要な役割を果たし続けていることを示しています。亜臨界発電所の効率は約 37% ですが、超臨界発電所の効率は 40% に達することがあり、超々臨界圧発電所の効率は 42% ～ 45% です。
微粉炭技術のその他の応用
微粉炭技術は、発電所に加えて、蒸気機関車や商船などの他の分野にも応用されています。 1929年にアメリカ海運局が微粉炭ボイラーを使用したマーサー号という商船を評価したところ、その稼働効率が石油燃料の95％に達することが判明した。微粉炭を燃料として使用すると、作業効率が向上するだけでなく、石油燃焼よりもコスト競争力が高くなります。
今後の展望
環境保護への意識の高まりと再生可能エネルギーの台頭により、微粉炭技術は将来的に新たな課題に直面することになります。しかし、多くの専門家は、微粉炭技術の効率性と実現可能性により、短期的には依然として戦略的に重要であると信じています。この技術を持続的かつ効果的に活用し、持続可能な発展を目指していくことが今後の喫緊の課題となります。
したがって、世界的なエネルギー変革の文脈において、私たちが考える必要があるのは、微粉炭技術が将来のエネルギー需要と環境保護の課題に適応し、新しいエネルギー政策の下でも輝き続けることができるかどうかということです。
