2025年9月に第16回世界精密鋳造会議(WCIC2025)が、2025.9.9-12に神戸コンベンションセンターで開催されました。
WCIC2025
-Investment Casting Driving Sutainnable Society-

Information

参加感想

展示場では多数の企業団体が出展し、講演会では世界各国の鋳造協会精密鋳造部会が概況を報告、需要は宇宙航空と発電分野で大きな成長があったと。
展示の注目では、最新の飛行機用のジェットエンジン模型(ガスタービンブレード現物見本付き)が宇宙航空分野で、また現代の高効率ガスタービン発電用途が注目を集めました。

ガスタービンは効率向上のために。ガス燃焼部分のタービン入り口温度が年々上昇し、現在は1700度以上を目指すと。

そんな温度で耐えられる金属は存在しないので、タービンブレードには特殊な工夫が施されていると。
金属溶解温度より高いガス温度に耐えるため、最高温度に晒される高圧用タービンブレードの内部に空洞を作り、そこから低温空気を噴出させてタービンブレード表面に冷たい空気の流れを作り高温のガスとの直接接触を防止する特殊機構。
これを精密鋳造鋳物のタービンブレードに作っているのだ。高圧用部分用ブレードは親指ほどの小さな部品を中空にし表面との間に微細な穴が必要だ。中空にするのが中子で作るのか、機械加工で作るのか?説明はなかった。

精密鋳造は、エビフライ製造工程に似ている。

エビフライは外形のエビ周囲に小麦粉を水で練って付けてパン粉を付け、油で揚げる。

精密鋳造では、エビに相当する製品外形をロウで作り、セラミックを練ったものと粉とを繰り返しまぶし、乾燥させて固くして温度を上げてロウを溶かして流出させ、その後中空となったセラミック部分を高温で焼結して瀬戸物の主型を作り、まだ高温で白熱のセラミックの型に溶解金属を少ない温度差で流しいれ冷却して鋳物に作る。これが精密鋳造だ。温度が下がってからセラミックの主型を破壊して鋳物を取り出し、湯口を切断する。この方法では、ロウで作った外形を再現することができる。芸術品の鋳物を作る工程と同じだ。鋳型との温度差が少ないから、様々な特殊金属材料も利用しやすい。しかし、この製造法では中子を入れるのは至難の業だ。

いずれにせよ、このような方法で作ったジェットエンジンや発電設備が現代人類の空の便や生活に必要な発電を支えているのだ。
鋳造は、世に必須の技術だと、改めて実感した次第だ。
特に、通常の石炭火力などでは、40%程度が発電効率上限とされているのが、ガスタービン発電ではガス発電の後に、排ガス温度を利用して蒸気を発生させて蒸気で発電する複合発電(コンバインド発電)で64%以上の発電効率を達成しているという。技術の進歩はすばらしい!

発電事業で世界を代表するメーカーの一つである三菱重工の解説を引用でご紹介

ガスタービン・コンバインドサイクル発電プラント(GTCC)発電プラント
https://power.mhi.com/jp/products/gtcc

 
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  • 世界最高水準の発電効率  64%以上 LHV

  • 幅広い出力レンジ  3万-133万kW級

  • 複合サイクル発電プラント  On Grid実証設備

  • 従来型石炭焚き火力発電に対してCO2排出量  約50%減

複合発電による高効率エネルギー

ガスタービン・コンバインドサイクル発電プラント(GTCC)は、天然ガスなどの燃料を使用した最もクリーンかつ高効率な発電設備です。

三菱重工の最新鋭J形ガスタービンを適用したプラントの発電効率は従来型石炭焚き火力発電方式より20%向上し、世界最高水準の64%以上を達成しています。また、CO2排出量もおよそ50%削減することができます。

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GTCCとは

ガスタービンのみ単独で運転される発電方式(シンプルサイクル、またはオープンサイクルと称す)では、ガスタービンからの高温排ガス(600℃程度)は大気に放出されます。

コンバインドサイクル発電は、この高温排ガスを熱回収し、プラントの総合熱効率の向上をはかったもので事業用コンバインドサイクル発電プラントでは、ガスタービン排ガスを排熱回収ボイラーに導き、その熱回収によって蒸気を発生させ、蒸気タービンを駆動するサイクル(排熱回収サイクル)が多く採用されます。

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排熱回収サイクル

新規火力発電設備の主流となっている背景・特徴

  • 熱効率が高い
    • スチームパワーでは熱効率約40%であるのに対し、コンバインドサイクル発電では約60%以上(共に低位発熱量基準)の熱効率となる。
  • 環境に優しい
    • 大気中に出す二酸化炭素(CO2)が少ない
    • 大気中に出す窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)が少ない
    • 海に流す温排水が少ない