空冷式コンデンサーで工場の水使用量を削減

多くの工場は、環境法の変化や世間の圧力により、既存の発電施設を閉回路冷却水システム、あるいは河川や海洋を一度通った冷却水を継続する代わりに乾式冷却オプションに改修することを余儀なくされています。 特に乾燥地帯では、発電所と人々のニーズを同時に満たすのに十分な水がないのである。 (POWER, January 2008, “Costlier, scarcer supplies dictate making thermal plants less thirsty.”)

現実的な開発者は、発電所の立地オプションが増え、水使用問題がテーブルから取り除かれるため建設許可の承認を大幅に早めることができるので、プロジェクトの初期段階で乾式冷却を選択することもできる。 プロジェクトのスケジュールを 6 か月でも短縮すれば、プロジェクトの経済性が完全に変わり、乾式冷却オプションの資本コストの増加と容易に釣り合うようになります。

米国における乾式冷却のアプリケーションは乾燥地域に限定されておらず、水が通常より豊富な東部、北部、および山岳地帯に設置されたプラントにも指定されています (図 1)。 それはなぜか。 近年、乾式冷却全般、特に空冷式コンデンサー（ACC）を検討する理由は、単に利用できる水が少ないという理由だけではなくなってきている（サイドバー参照）。 例えば、乾式冷却の適用が発電所の標準的な設計オプションになりつつあることを示す強い指標がある。 実際、イギリス、アイルランド、ベルギー、ルクセンブルク、北イタリアなど水資源が豊富な地域でも採用が進んでいる（図2）。 実際、ヨーロッパ最大のコンバインドサイクル発電所は定格 1200 MW で、空冷式コンデンサーを使用している

中国は、水の供給にさらにストレスを与えることを非常に懸念しており、新しい発電所の多くに乾式冷却を採用しています。 実際、中国は急増する新規発電所のうち 35,000MW 以上に空冷式コンデンサーを設置し、過去数年間、設置数で市場を独占しています(図 3)。 過去2年間、中国は300MW×2、600MW×2の典型的な容量を持つ新規石炭火力発電所向けに、毎月平均1台の新しいACCを購入している（図4）

中国をはじめ、世界各地でACCを採用する場合、水源に近い場所である必要はもはやありません。 その代わり、送電線とガス配電線（コンバインドサイクルプラント用）または鉄道線（石炭火力発電所用）に対して最適な立地が可能である。

最後に、湖、川、海に面した発電所を必要としない場合、土地のコストを削減することができます。

市場の傾向はポジティブ

1960年代から1990年代にかけて、ヨーロッパには大規模または中規模の発電所の市場は非常に小さかった。 その代わり、大型の石炭火力中央発電所や原子力発電所に頼っていた。 一方、中東、中国、南アフリカ、アメリカでは、水不足（炭鉱、砂漠地帯など）を理由に乾式冷却方式が普及した。 1990年以降、ドライクーリングの世界市場は爆発的に拡大し、この13年間だけで約20倍にもなった（図5）。 炸裂している。 空冷式コンデンサの世界市場は、この15年間で爆発的に拡大した。 ヨーロッパでの伸びは、最近のガス焚きコンバインドサイクル発電所の新設が急増していることに起因している。 出典：日本経済新聞社 SPX Cooling Technologies Inc.

非常に短期的には、乾式冷却装置の市場は、おそらくこの急速に成長する国の巨大な電力要件を考慮して、中国で非常に活発に継続されます。 また、欧州でも、多くのEU諸国が将来の水供給管理に新たな関心を寄せていることから、相応の成長が見込まれる。 また、中東（エミレーツ）やインドも近い将来、非常に重要な市場となることは間違いないでしょう。 米国では、2005年半ばから順調に市場が拡大しています。

事例紹介 ニューヨーク市アストリア・エナジー・プラント

おそらく記録上最も困難なコンバインドサイクルプロジェクトの1つが、ニューヨーク市（NYC）クイーンズ区アストリアにある、イースト川沿いの23エーカーの敷地に建設された550MWアストリア・エナジー・プロジェクトである。 世界的に有名なスタインウェイピアノの調律室が工場の真向かいにあることから、ACCは低騒音設計の直径36フィートのファンを使用しました。 このプロジェクトは2006年5月に商業運転を開始しました。

5億6500万ドルのアストリア・エナジーは、ニューヨークで25年以上にわたって建設された最大のプラントでした。 このプラントは、2 基の GE 7FA ガスタービン、2 基のアルストム熱回収蒸気発生器 (HRSG)、アルストム蒸気タービン、SPX Cooling Technologies 空冷蒸気復水器で固定された 2 x 1 構成です。

プロジェクトは、最初のスコップで土を掘ってから 24 ヶ月未満で完了しました。 このスケジュールは、経験豊富なプラント建設業者にとっては、中西部のグリーンフィールド・サイトであれば、セントラルパークを散歩するようなものだと思われるかもしれません。 しかし、ニューヨークではそうではない。この小さな工場用地は、トラックによるアクセスが制限されており、大きな敷地を確保することができない。 そのため、建設順序を支える資材を毎日オンタイムで配送する、ジャストインタイムの建設プロジェクトとなった。 しかし、この工場では、大水深の水域にアクセスできるため、バージ船による機材搬入が可能でした。

The Shaw Group、Alstom Power、および SPX Cooling Technologies を含むプロジェクトの主要請負業者は、完全に組み立てられた HRSG と空気凝縮器を含む主要モジュールを州外で組み立て、それらを現場に運搬することによって、典型的な建設手法を変革した。 このプロジェクトが承認された理由として、興味深いことがあります。 ニューヨーク市は、市内への送電容量が限られているため、全電力の 80% を 5 つの行政区内で発電することを要求しています。

ニューヨーク市の許可の大きなハードルの 1 つは、貫流冷却にイースト川を使用しないようにプラントを設計することでした。 実際、最終的な許可証には、ACCが水を消費したり、環境に排出したりしないことが明記されています。

プレハブ式の組立品を出荷。 このプロジェクトのACCは24のモジュール/ファンで構成され、ニューヨークから300マイル南、バージニア州ノーフォーク近郊の造船所であらかじめ組み立てられた。 このオフサイトの施設は、ACCモジュールがアストリアの現場で必要とされる時期よりかなり前に、予備組み立てを行うスペースと時間を確保しました。 バージニア州は気候が温暖なため、労働生産性が高く、また、資材の置き場所や吊り上げ設備に十分なスペースがあったことも重要であった（図6）。 アストリア・エナジー社の空冷式コンデンサー（ACC）は、バージニア州ノーフォークであらかじめ組み立てられていた。 提供する。 SPX Cooling Technologies Inc.

24 モジュールの ACC は、12 のサイドバイサイドのモジュールセクションで組み立てられた(図 7)。 12個のACCセクションはそれぞれ、幅約43フィート×長さ85フィート×高さ49フィートで、重さは約300メートルトンであった。 ACCは2つのセクションがバージに持ち上げられ、その後2つのバージが一緒にバージニアからタグボートで現場まで輸送された（図8）

迅速な組み立てとスタートアップ。 契約締結からわずか9ヵ月後、ACCは最終組み立てのためにアストリアに到着し始めました。 荷船が現場に到着すると、すぐに産業用の薄型電動台車に降ろされ、すでに現場に建てられていたACC鋼製支持構造物の横に転がされた（図9）。 1,000トンクレーンが12個のモジュールをそれぞれ所定の位置に吊り上げ、1週間に約2個の割合で設置された（図10）

蒸気ダクトは、オフサイトで事前に組み立てられ、長いはしけの寸法によって決まる長さで、現場での最終組み立てのために到着しました。 このように、ACCの組み立てに必要な総工数の80％はバージニア州で行われ、現場製作と比較して大幅なコスト削減が実現された（図11）。 また、この地域の他のACCコンバインドサイクルプロジェクトと比較して、モジュール化アプローチにより、ACCの設置に要する時間を簡単に50％削減することができた。

-William Wurtz ([email protected]) は SPX Cooling Technologies Inc.

のドライクーリング、アメリカス担当副社長兼ゼネラルマネジャーである。