【テクノアーカイブ】USC（超々臨界圧）発電プラント Part 1 USC発電プラントとは

なぜ『超々』？　火力発電ボイラのカテゴリー

水は 22.12 MPa、374℃を超えると、液体と気体の境界がなくなり、密度が変化しながらも沸騰現象（気泡の発生）を起こさずに加熱される「超臨界流体」状態になります。

この超臨界状態をベースとして火力発電ボイラは蒸気条件（ボイラから送り出される圧力と温度）でカテゴリー分類されます。

　　　　　　　※主蒸気圧力・主蒸気温度はタービン入口の圧力・温度

『超臨界圧（Super Critical）』を超える蒸気条件だから『超々（Ultra Super Critical）』

スーパーマンとウルトラマンが一緒になったみたいに凄いということなんです。

なお、USCは火力発電の一種ですが、供給安定性と燃料単価の経済的合理性からすべて石炭火力（微粉炭燃焼）となっています。

蒸気条件の変遷

火力発電ボイラの効率化は1950年から1959年にかけ、蒸気条件の高温高圧化（超臨界圧）により急速に進んだものの、その後の約30年間は進展がありませんでした。

この間、1980年から国家プロジェクトによりUSCプラントの早期実用化を目指した材料開発・実用化の取り組みが結実し、1993年に蒸気温度593℃の商用USCプラント（中部電力碧南3号）が運転開始しました。

その後、蒸気条件は着々と向上し、2009年には世界最高水準の蒸気温度（620℃）である電源開発磯子新2号が運転を開始。2020年6月には蒸気温度630℃の電源開発竹原新1号が運転開始しました。

図　　火力発電ボイラの蒸気条件の変遷
（出典）火力発電プラント用材料とその課題

蒸気条件が向上するとどうなるの？

１．高効率化により燃料費を削減できる
　超臨界圧（SC）ボイラの送電端効率40～42%であるのに対し、600℃級USCの効率は45％前後まで向上します。３～５％効率が向上するということは、石炭の消費量を減らすことができるので、燃料費の削減に貢献します。一見、この数字は小さいように見えますが、大規模発電所では1時間に200トンの石炭を燃焼しますので、1時間で６～10トン、1日では144～240トン、1年なら52,560～87,600トンも石炭を節約できるんです。