(57)【要約】  燃焼用空気を加圧する圧縮機１と、前記燃焼用空気６０及びガスタービン燃料６１を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器２と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機１を駆動するガスタービン３と、前記ガスタービン３の排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラ４と、前記排熱回収ボイラ４で得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービン５とを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、給水を太陽光の熱エネルギによって温水とする集熱器１０と、前記集熱器１０と前記排熱回収ボイラ４とから得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器９と、前記蓄熱器９に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機１の吸気空気に噴霧する噴霧装置４とを備えた。
2012042639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用空気（６０）を加圧する圧縮機（１）と、前記燃焼用空気（６０）及びガスタービン燃料（６１）を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機（１）を駆動するガスタービン（３）と、前記ガスタービン（３）の排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラ（４）と、前記排熱回収ボイラ（４）で得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービン（５）とを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、
給水を太陽光の熱エネルギによって温水とする集熱器（１０）と、前記集熱器（１０）と前記排熱回収ボイラ（４）とから得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器（９）と、前記蓄熱器（９）に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機（１）の吸気空気に噴霧する噴霧装置（４）とを備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項２】
燃焼用空気（６０）を加圧する圧縮機（１）と、前記燃焼用空気（６０）及びガスタービン燃料（６１）を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機（１）を駆動するガスタービン（３）と、前記ガスタービン（３）の排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラ（４）と、前記排熱回収ボイラ（４）で得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービン（５）とを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、
給水を蓄える給水タンク（１１）と、前記給水タンク（１１）の前記給水を加圧・送水する第１給水ポンプ（１２）と、前記第１給水ポンプ（１２）からの前記給水を太陽光の熱エネルギによって加熱する集熱器（１０）と、前記集熱器（１０）と前記排熱回収ボイラ（４）とから得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器（９）と、前記蓄熱器（９）に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機（１）の吸気空気に噴霧する噴霧装置（４）とを備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項３】
燃焼用空気（６０）を加圧する圧縮機（１）と、前記燃焼用空気（６０）及びガスタービン燃料（６１）を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機（１）を駆動するガスタービン（３）と、前記ガスタービン（３）の排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラ（４）と、前記排熱回収ボイラ（４）で得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービン（５）とを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、
給水を蓄える給水タンク（１１）と、前記給水タンク（１１）の前記給水を加圧・送水する第１給水ポンプ（１２）と、前記第１給水ポンプ（１２）からの前記給水を太陽光の熱エネルギによって加熱する集熱器（１０）と、前記排熱回収ボイラ（４）から取り出した流体を利用して前記集熱器（１０）からの高圧高温水を加熱する熱交換器（１３）と、前記熱交換器（１３）から得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器（９）と、前記蓄熱器（９）に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機（１）の吸気空気に噴霧する噴霧装置（４）とを備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記蓄熱器（９）に設けられ、前記蓄熱器（９）内の高圧高温水の温度を計測する温度センサ（５２）及び前記高圧高温水の圧力を計測する圧力センサ（５１）と、前記噴霧装置（４）の入口側に設けられ、前記噴霧水の流量を計測する流量センサ（５４）と、前記蓄熱器（９）の入口側に設けられ、前記高圧高温水の温度を計測する温度センサ（１２）と、前記第１給水ポンプ（１２）出口の給水流量を制御する給水流量調整弁（３１）と、前記圧力センサ（５１）の計測値を取り込み、前記給水流量調整弁（３１）を制御する制御手段（５６）と、前記噴霧装置（４）入口の前記噴霧水の流量を制御する噴霧水流量調整弁（３４）と、前記流量センサ（５４）の流量計測値を取り込み、前記噴霧水流量調整弁（３４）を制御する制御手段（５９）と、前記排熱回収ボイラ（４）からの前記高圧高温水又は前記流体の流量を制御する温度調整弁（３３）と、前記温度センサ（５２）及び（５５）の各計測値を取り込み、前記温度調整弁（３３）を制御する制御手段（５８）とを備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記給水タンク（１１）の給水の一部を取り出す給水配管（２１）と、前記給水配管（２１）内の前記給水を加圧・送水する第２給水ポンプ（１５）と、前記第２給水ポンプ（１５）から送水された前記給水を前記蓄熱器（９）の下流に導く合流配管（２２）とを備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記噴霧装置（４）の入口側に設けられ、前記噴霧水の温度を計測する温度センサ（５３）と、前記第２給水ポンプ（１５）の出口の給水流量を制御する噴霧水温度調整弁（３２）と、前記温度センサ（５３）の計測値を取り込み、前記噴霧水温度調整弁（３２）を制御する制御手段（５７）を更に備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光から熱エネルギを得る太陽光集熱器を備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用電力を支える発電プラントとして、ガスタービン発電プラント及びコンバインドサイクル発電プラントがある。このガスタービン発電プラント及びコンバインドサイクル発電プラントにおいては、夏季など大気温度が上昇する時期に運用する場合、大気温度が低い時期に運用する場合と比べて圧縮機の空気吸気量が相対的に減少し、発電出力および熱効率が低下することが知られている。【０００３】
ガスタービン発電プラントにおける発電出力の向上と熱効率の向上の双方を実現するために、圧縮機上流に微細液滴を噴霧することにより吸気空気を冷却するとともに、ガスタービンの排ガスを熱源として加湿された空気を昇温し、発電出力増加を実現する再生サイクル型ガスタービン発電プラントが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９８／４８１５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したガスタービン発電プラントであれば、大気温度が高い時期に運用する場合であっても、発電機出力を維持しつつ効率運転が可能である。  
しかしながら、上述したガスタービン発電プラントは、ガスタービンで得られた排ガスを燃焼用の空気の加熱に利用している。このため、特許文献１記載のガスタービン発電プラントの構成をコンバインドサイクル発電プラントに適用すると、燃焼用空気加熱後の低温排ガスを排熱回収ボイラへ投入することとなり、プラント全体としての熱効率が低下するという問題があった。【０００６】
本発明は上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、太陽熱のエネルギを利用してコンバインドサイクル発電の熱効率低下を抑制するとともに、気象条件に関わらず安定して発電出力を維持することが可能な太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、燃焼用空気を加圧する圧縮機と、前記燃焼用空気及びガスタービン燃料を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機を駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービンとを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、給水を太陽光の熱エネルギによって温水とする集熱器と、前記集熱器と前記排熱回収ボイラとから得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器と、前記蓄熱器に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機の吸気空気に噴霧する噴霧装置とを備えたものとする。【０００８】
上記の目的を達成するために、第２の発明は、燃焼用空気を加圧する圧縮機と、前記燃焼用空気及びガスタービン燃料を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機を駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービンとを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、給水を蓄える給水タンクと、前記給水タンクの前記給水を加圧・送水する第１給水ポンプと、前記第１給水ポンプからの前記給水を太陽光の熱エネルギによって加熱する集熱器と、前記集熱器と前記排熱回収ボイラとから得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器と、前記蓄熱器に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機の吸気空気に噴霧する噴霧装置とを備えたものとする。【０００９】
上記の目的を達成するために、第３の発明は燃焼用空気を加圧する圧縮機と、前記燃焼用空気及びガスタービン燃料を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機を駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービンとを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、給水を蓄える給水タンクと、前記給水タンクの前記給水を加圧・送水する第１給水ポンプと、前記第１給水ポンプからの前記給水を太陽光の熱エネルギによって加熱する集熱器と、前記排熱回収ボイラから取り出した流体を利用して前記集熱器からの高圧高温水を加熱する熱交換器と、前記熱交換器から得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器と、前記蓄熱器に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機の吸気空気に噴霧する噴霧装置とを備えたものとする。【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記蓄熱器に設けられ、前記蓄熱器内の高圧高温水の温度を計測する温度センサ及び前記高圧高温水の圧力を計測する圧力センサと、前記噴霧装置の入口側に設けられ、前記噴霧水の流量を計測する流量センサと、前記蓄熱器の入口側に設けられ、前記高圧高温水の温度を計測する温度センサと、前記第１給水ポンプ出口の給水流量を制御する給水流量調整弁と、前記圧力センサの計測値を取り込み、前記給水流量調整弁を制御する制御手段と、前記噴霧装置入口の前記噴霧水の流量を制御する噴霧水流量調整弁と、前記流量センサの流量計測値を取り込み、前記噴霧水流量調整弁を制御する制御手段と、前記排熱回収ボイラからの前記高圧高温水又は前記流体の流量を制御する温度調整弁と、前記温度センサの各計測値を取り込み、前記温度調整弁を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。【００１１】
更に、第５の発明は、第４の発明において、前記給水タンクの給水の一部を取り出す給水配管と、前記給水配管内の前記給水を加圧・送水する第２給水ポンプと、前記第２給水ポンプから送水された前記給水を前記蓄熱器の下流に導く合流配管とを備えたことを特徴とする。【００１２】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記噴霧装置の入口側に設けられ、前記噴霧水の温度を計測する温度センサと、前記第２給水ポンプの出口の給水流量を制御する噴霧水温度調整弁と、前記温度センサの計測値を取り込み、前記噴霧水温度調整弁を制御する制御手段を更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧縮機の上流側に液滴として噴霧される給水を太陽光から熱エネルギを得る集熱器で高圧の温水に生成した後、蓄熱器に貯留して高圧高温水とし、この高圧高温水を圧縮機入口の吸気空気へと噴霧し、減圧沸騰させるので、コンバインドサイクル発電の熱効率低下を抑制するとともに、気象条件に関わらず安定して発電出力を維持することが可能な太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第２の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図３】本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第３の実施の形態を示すシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態を示すシステム構成図である。  
図１は後述する集熱器、蓄熱器、噴霧装置、ガスタービン、排熱回収ボイラ、及び蒸気タービンを有するコンバインドサイクル発電プラントのシステムフローを示している。
【００１６】
図１において、コンバインドサイクル発電プラントは、圧縮機１、燃焼器２、ガスタービン３、排熱回収ボイラ４、蒸気タービン５、及び発電機６を備えている。圧縮機１は吸気ダクト８から空気を吸気・加圧し、燃焼用空気６０として燃焼器２に供給する。燃焼器２は、ガスタービン燃料６１を前記燃焼用空気６０と混合・燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生する。この燃焼ガスはガスタービン３を駆動する。ガスタービン３を駆動させた後の燃焼排ガスは排熱回収ボイラ４へ供給され、図示しない給水を加熱して蒸気を発生させる。この蒸気を用いて蒸気タービン５を駆動する。図１に示す排ガス６２は、排熱回収ボイラ４にて熱回収した後の排ガスである。ガスタービン３と蒸気タービン５は駆動軸１６を通して圧縮機１と発電機６を駆動し、発電する。
【００１７】
以上に述べた構成のコンバインドサイクル発電プラントに対し、本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントは、太陽熱利用温水噴霧装置を備えている。  
太陽熱利用温水噴霧装置は、噴霧装置７と、蓄熱器９と、集熱器１０と、給水タンク１１と、第１給水ポンプ１２と、送水ポンプ１４と、流量調整弁３１と、温度調整弁３３と、噴霧水流量調整弁３４とから大略構成されている。
【００１８】
圧縮機１の吸気側に設けた吸気ダクト８の内部には、噴霧装置７が設けられている。噴霧装置７は、蓄熱器９に貯留した高圧高温水を圧縮機１に向けて噴霧する。
【００１９】
噴霧装置７により吸気ダクト８内に噴霧された液滴は減圧沸騰により微細化が促進され、吸気ダクト８及び圧縮機１入口で速やかに気化して、気化潜熱により周囲の温度を低下させる。これにより、吸気空気の密度及び質量流量が増加して発電機出力が上昇するので、太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの発電効率が向上する。
【００２０】
本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態において、噴霧装置７から噴霧する高温高圧の温水は、蓄熱器９から噴霧水流量調整弁３４が設けられた噴霧水配管２０を介して供給する。
【００２１】
蓄熱器９には、太陽光に含まれる赤外線を熱源として供給される冷水を加熱する集熱器１０からの高圧の温水と、排熱回収ボイラ４から送水ポンプ１４により送水される加熱温水とが混合されて供給され、高温高圧下で貯留される。蓄熱器９内の圧力保持は予め封入してある空気、窒素ガス等の不凝縮ガスの液位上昇に伴う圧縮によってなされている。なお、集熱器には平板型集熱器、真空管型集熱器、集光型集熱器などの方式が提案されているが、本実施の形態においてはどの方式を用いても良い。
【００２２】
集熱器１０に供給される冷水は、給水タンク１１から流量調整弁３１を介して第１給水ポンプ１２により圧送されている。第１給水ポンプ１２は、集熱器１０から加熱された温水を蓄熱器９へ供給するための水圧を与えるものである。
【００２３】
また、集熱器１０の出口は蓄熱器９の入口と温水配管で接続されている。この温水配管は略中央部には分岐部が設けられ、この分岐部には排熱回収ボイラ４で得られた加熱温水の一部を蓄熱器９へ送水するための温水供給配管が接続されている。
【００２４】
この温水供給配管には、送水ポンプ１４と温度調整弁３３とが設けられている。
【００２５】
さらに、本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態においては、蓄熱器９の圧力、温水の温度・噴霧水の流量を計測し、プラントを安全かつ効率よく運用するための制御手段として、蓄熱器圧力制御手段５６、温水温度制御手段５８、噴霧水流量制御手段５９を備えている。温水の温度は、温水配管の分岐部下流側に設けられた温度センサ５５と蓄熱器９に設けられた温度センサ５２とにより検出され、蓄熱器９内部の温水の圧力は、蓄熱器９に設けられた圧力センサ５１により検出されている。また、噴霧水の流量は、噴霧水配管２０の下流側に設けられた流量センサ５４により検出されている。
【００２６】
蓄熱器圧力制御手段５６は、蓄熱器９内部の温水の圧力を圧力センサ５１により計測し、圧力センサ５１の計測値が設定圧力に追従するよう第１給水ポンプ１２出口に備えた流量調整弁３１の開度を制御するものである。本制御は、第１給水ポンプ１２出口の給水流量を制御することで、蓄熱器９に流入する温水の流量を調節し、蓄熱器９内部の温水の圧力を設定圧力に保つことを目的とする。
【００２７】
次に、噴霧水流量制御手段５９は、噴霧装置７へ流入する噴霧水の流量を流量センサ５４により計測し、流量センサ５４の計測値が設定流量に追従するよう噴霧水流量調整弁３４を制御するものである。本制御は、圧縮機１駆動力の直接的な低減を目的とする。
【００２８】
温度制御手段５８は、蓄熱器９入口における温水の温度及び蓄熱器９内部の温水の温度を温度センサ５５及び５２により計測し、各温度センサ５５，５２の計測値のいずれもが設定温度に追従するよう温水供給配管に備えた温度調整弁３３の開度を制御するものである。本制御は、排熱回収ボイラ４から蓄熱器９に供給する温水の流量を調節することにより、蓄熱器９内部の温水温度を設定温度に保つことを目的とする。
【００２９】
本実施の形態において、高圧高温水を貯留する蓄熱器９に、排熱回収ボイラ４の温水の一部を混合する系統を備えたので、気象条件に関わらず蓄熱器９から高圧高温水を噴霧水として噴霧装置７へ供給することができる。この結果、安定して圧縮機１の吸気冷却を行うことができる。なお、本発明において気象条件とは、天候条件、昼夜の日照変化、及び季節の日照変化を意味する。
【００３０】
例えば、日射条件が低下し、集熱器１０で給水を十分に加熱できない場合には、温度調整弁３３を開き排熱回収ボイラ４からの温水を混合することにより、蓄熱器９の温水温度を目的の温度以上に昇温することができる。
【００３１】
また、日射条件が良好で、集熱器１０のみで蓄熱器９の温水温度を目的の温度以上に昇温できる場合には、温度調整弁３３を絞り排熱回収ボイラ４から抜き出す温水量を減らすことにより、コンバインドサイクル全体の発電効率低下を抑えることができる。
【００３２】
上述した本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態によれば、圧縮機１の上流側に液滴として噴霧される給水を太陽光から熱エネルギを得る集熱器１０で高圧の温水に生成した後、蓄熱器９に貯留して高圧高温水とし、この高圧高温水を圧縮機１入口の吸気空気へと噴霧し、減圧沸騰させるので、コンバインドサイクル発電の熱効率低下を抑制するとともに、気象条件に関わらず安定して発電出力を維持することが可能な太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントを提供することができる。
【００３３】
また、上述した本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態によれば、集熱器１０で生成し、蓄熱器９に貯留した高圧高温水を圧縮機１入口の吸気空気へと噴霧するので、噴霧時の減圧沸騰による気化潜熱により圧縮機１吸気空気の温度が低下し、吸気空気の密度が増加する。これにより吸気空気の質量流量が増加するので、燃料を増加することなく発電出力を高めることが可能となる。
【００３４】
また、上述した本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態によれば、集熱器１０における高圧高温水の生成量が減少した場合でも、蓄熱器９から高圧高温水を補給することにより、気象条件に関わらず、安定してコンバインドサイクル発電の出力を上昇させることができる。
【００３５】
更に、上述した本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態によれば、ガスタービン３、蒸気タービン５及び排熱回収ボイラ４を組み合わせて構成されるコンバインドサイクル発電プラントなので、ガスタービン単独による発電方式に比べて熱効率の向上が図れると共に、より多くのＣＯ２排出量を削減することが可能であり、地球温暖化防止に寄与することができる。
【００３６】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図２は本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第２の実施の形態を示すシステム構成図である。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。  
図２は集熱器、蓄熱器、噴霧装置、ガスタービン、排熱回収ボイラ、及び蒸気タービンを有するコンバインドサイクル発電プラントのシステムフローを示している。本発明の太陽熱利用ガスタービンプラントの第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様のコンバインドサイクル発電プラントで構成されるが、以下の構成が異なる。
【００３７】
本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第１の実施の形態においては、排熱回収ボイラ２の温水の一部を集熱器１０で得られた加熱温水に混合させて、蓄熱器９に貯留することで、太陽熱変動による加熱不足を補償している。これに対し、第２の実施の形態においては、集熱器１０の出口に熱交換器１３を備え、集熱器１０で得られた加熱温水を排熱回収ボイラ２から取り出す流体と熱交換させて、蓄熱器９に貯留することで、太陽熱変動による加熱不足を補償するように構成している点が異なる。
【００３８】
熱交換機１３は、例えば、排熱回収ボイラ４からの流体が内部を通過する伝熱管をコイル状に形成した伝熱部と、この伝熱部の外側を集熱器１０からの加熱温水が通過する本体部と、伝熱部へ流体を導入する流体入口部と、伝熱部から流体を排出する流体出口部とを備えている。
【００３９】
排熱回収ボイラ４からは、流体が流体供給配管を介して熱交換機１３の流体入口部に供給される。また、熱交換機１３から排出される流体は、流体出口部から流体還流配管を介して排熱回収ボイラ４に戻される。流体供給配管には、送水ポンプ１４と温度調整弁３３とが設けられている。ここで、排熱回収ボイラ２から取り出す流体は、温水、蒸気、排ガスのいずれでもよい。
【００４０】
次に、本実施の形態における温度制御手段５８は、蓄熱器９入口における温水の温度及び蓄熱器９内部の温水の温度を温度センサ５５及び５２により計測し、各温度センサ５５，５２の計測値のいずれもが設定温度に追従するよう流体供給配管に備えた温度調整弁３３の開度を制御するものである。本制御は、排熱回収ボイラ４から熱交換器１３に供給する流体の流量を調節することにより、蓄熱器９内部の温水温度を設定温度に保つことを目的とする。
【００４１】
なお、日射条件が良好な場合、集熱器１０から多量の高圧高温水が発生し、蓄熱器９に供給される。このとき、蓄熱器９の圧力上昇を抑えるために流量調整弁３１を調整し給水量を減ずる必要があるが、給水量を減じた場合、集熱器１０でさらに温度が上昇し、集熱器１０で得られた加熱温水の温度が排熱回収ボイラ４から取り出す流体温度を上回る場合が予想される。本実施の形態では、この場合温度調整弁３３を開き、排熱回収ボイラ４より熱交換器１３に流体を供給する。これにより、集熱器１０で得られた加熱温水のエネルギのうち余剰分が排熱回収ボイラ４へと還元されることになる。この結果、加熱温水の温度上昇を抑えて蓄熱器９を安全に運用可能となる。
【００４２】
上述した本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００４３】
また、上述した本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第２の実施の形態によれば、日射条件が良好な場合、集熱器１０で得られた高圧高温水のうち余剰となった熱エネルギを集熱器１０の出口に設置した熱交換器１３を用いて回収し、回収した熱を排熱回収ボイラ４へと還元することができる。これにより、蓄熱器９内部における温水の圧力、温度上昇を抑えることができるので、蓄熱器９を安全に運用することが可能となると共に、コンバインドサイクル発電プラント全体の熱効率を向上することが可能である。
【００４４】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図３は本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第３の実施の形態を示すシステム構成図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。  
図３は集熱器、蓄熱器、噴霧装置、ガスタービン、排熱回収ボイラ、及び蒸気タービンを有するコンバインドサイクル発電プラントのシステムフローを示している。本発明の太陽熱利用ガスタービンプラントの第３の実施の形態は、大略第２の実施の形態と同様のコンバインドサイクル発電プラントで構成されるが、以下の構成が異なる。
【００４５】
本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第２の実施の形態においては、蓄熱器９から噴霧装置４には、噴霧水流量調整弁３４が設けられた噴霧水配管２０を介して噴霧水として高圧高温水を直接供給している。これに対し、第３の実施の形態においては、噴霧水配管２０の噴霧水流量調整弁３４の上流側に分岐部を設け、この分岐部に給水タンク１１から蓄熱器９内部圧力と同等の圧力まで昇圧した給水を供給する合流配管２２を接続している点が異なる。
【００４６】
給水タンク１１からの給水は、まず給水配管２１により一部取り出され、この給水配管２１に設けられた第２給水ポンプ１５により蓄熱器９内部圧力と同等の圧力まで昇圧される。第２給水ポンプ１５の出口側には、噴霧水温度調整弁３２が設けられた合流配管２２の一端が接続され、合流配管２２の他端は、蓄熱器９の下流側に設けられた噴霧水配管２０の分岐部に接続されている。このため、第２給水ポンプ１５に昇圧された給水タンク１１からの給水は、噴霧水温度調整弁３２を介して、蓄熱器９からの高温高圧水と混合している。
【００４７】
また、本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第３の実施の形態においては、噴霧水温度制御手段５７を更に備え、噴霧水配管２０の下流側に設けた温度センサ５３により噴霧する噴霧水の温度を検出している。
【００４８】
噴霧水温度制御手段５７は、噴霧装置７に供給する噴霧水の温度を温度センサ５３により計測し、温度センサ５３の計測値が設定噴霧水温度になるように噴霧水温度調整弁３２を制御するものである。本制御は、給水タンク１１から噴霧装置７に供給する給水の流量を調節することにより、噴霧水の温度を設定温度に保つことを目的とする。
【００４９】
例えば、噴霧装置７に供給する高圧高温水の条件としては、２〜５気圧、１２０℃〜１５０℃程度が好ましい。しかし、日射条件が良好な場合等に蓄熱器９に貯留される高圧高温水は、これらの条件より高圧高温となる場合が想定される。一方、このような噴霧装置７に供給される高温高圧水の条件の差異は、コンバインドサイクル発電プラントの効率向上には、何ら関係しないことが知られている。したがって、必要以上の高圧高温水の供給は、太陽熱エネルギの有効利用と効率向上に反することになる。
【００５０】
本実施の形態においては、噴霧装置７に供給する高圧高温水を一定に制御するために、給水タンク１１から冷却水を混合させたので、蓄熱器９から供給する高圧高温水の消費量を減らすことができる。この結果、蓄熱器９には、高圧高温水を長期間貯留することができる。
【００５１】
上述した本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第３の実施の形態によれば、上述した第１及び第２の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００５２】
また、上述した本発明の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントの第３の実施の形態によれば、給水の一部を蓄熱器９の出口において混合することにより、噴霧装置７に供給する噴霧水を一定温度に制御している。この結果、蓄熱器９から供給する高圧高温水の流量を削減することができるので、蓄熱器９の高圧高温水の消費量を抑えることができる。この結果、蓄熱器９には、高圧高温水が長期間貯留できるので、気象条件に関わらず、長期間安定してコンバインドサイクル発電プラントの出力を上昇させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１      圧縮機
２      燃焼器
３      ガスタービン
４      排熱回収ボイラ
５      蒸気タービン
６      発電機
７      噴霧装置
８      吸気ダクト
９      蓄熱器
１０    集熱器
１１    給水タンク
１２    第１給水ポンプ
１３    熱交換器
１４    送水ポンプ
１５    第２給水ポンプ
２０    噴霧水配管
２１    給水配管
２２    合流配管
３１    流量調整弁
３２    噴霧水温度調整弁
３３    温度調整弁
３４    噴霧水流量調整弁
５１    圧力センサ
５２    温度センサ
５３    温度センサ
５４    流量センサ
５５    温度センサ
５６    蓄熱器圧力制御手段
５７    噴霧水温度制御手段
５８    温水温度制御手段
５９    噴霧水流量制御手段
６０    燃焼用空気
６１    ガスタービン燃料
【図１】
2012042639.tif 000003
【図２】
2012042639.tif 000004
【図３】
2012042639.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月9日(2013.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用空気（６０）を加圧する圧縮機（１）と、前記燃焼用空気（６０）及びガスタービン燃料（６１）を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機（１）を駆動するガスタービン（３）と、前記ガスタービン（３）の排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラ（４）と、前記排熱回収ボイラ（４）で得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービン（５）とを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、
給水を蓄える給水タンク（１１）と、前記給水タンク（１１）の前記給水を加圧・送水する第１給水ポンプ（１２）と、前記第１給水ポンプ（１２）からの前記給水を太陽光の熱エネルギによって加熱する集熱器（１０）と、前記集熱器（１０）と前記排熱回収ボイラ（４）とから得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器（９）と、前記蓄熱器（９）に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機（１）の吸気空気に噴霧する噴霧装置（７）と、
前記蓄熱器（９）に設けられ、前記蓄熱器（９）内の高圧高温水の温度を計測する温度センサ（５２）及び前記高圧高温水の圧力を計測する圧力センサ（５１）と、前記噴霧装置（７）の入口側に設けられ、前記噴霧水の流量を計測する流量センサ（５４）と、前記蓄熱器（９）の入口側に設けられ、前記高圧高温水の温度を計測する温度センサ（５５）と、前記第１給水ポンプ（１２）出口の給水流量を制御する給水流量調整弁（３１）と、前記圧力センサ（５１）の計測値を取り込み、前記給水流量調整弁（３１）を制御する制御手段（５６）と、前記噴霧装置（７）入口の前記噴霧水の流量を制御する噴霧水流量調整弁（３４）と、前記流量センサ（５４）の流量計測値を取り込み、前記噴霧水流量調整弁（３４）を制御する制御手段（５９）と、前記排熱回収ボイラ（４）からの前記高圧高温水の流量を制御する温度調整弁（３３）と、前記温度センサ（５２）及び（５５）の各計測値を取り込み、前記温度調整弁（３３）を制御する制御手段（５８）とを備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項２】
燃焼用空気（６０）を加圧する圧縮機（１）と、前記燃焼用空気（６０）及びガスタービン燃料（６１）を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機（１）を駆動するガスタービン（３）と、前記ガスタービン（３）の排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラ（４）と、前記排熱回収ボイラ（４）で得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービン（５）とを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、
給水を蓄える給水タンク（１１）と、前記給水タンク（１１）の前記給水を加圧・送水する第１給水ポンプ（１２）と、前記第１給水ポンプ（１２）からの前記給水を太陽光の熱エネルギによって加熱する集熱器（１０）と、前記排熱回収ボイラ（４）から取り出した流体を利用して前記集熱器（１０）からの高圧高温水を加熱する熱交換器（１３）と、前記熱交換器（１３）から得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器（９）と、前記蓄熱器（９）に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機（１）の吸気空気に噴霧する噴霧装置（７）と、
前記蓄熱器（９）に設けられ、前記蓄熱器（９）内の高圧高温水の温度を計測する温度センサ（５２）及び前記高圧高温水の圧力を計測する圧力センサ（５１）と、前記噴霧装置（７）の入口側に設けられ、前記噴霧水の流量を計測する流量センサ（５４）と、前記蓄熱器（９）の入口側に設けられ、前記高圧高温水の温度を計測する温度センサ（５５）と、前記第１給水ポンプ（１２）出口の給水流量を制御する給水流量調整弁（３１）と、前記圧力センサ（５１）の計測値を取り込み、前記給水流量調整弁（３１）を制御する制御手段（５６）と、前記噴霧装置（７）入口の前記噴霧水の流量を制御する噴霧水流量調整弁（３４）と、前記流量センサ（５４）の流量計測値を取り込み、前記噴霧水流量調整弁（３４）を制御する制御手段（５９）と、前記排熱回収ボイラ（４）からの前記高圧高温水又は前記流体の流量を制御する温度調整弁（３３）と、前記温度センサ（５２）及び（５５）の各計測値を取り込み、前記温度調整弁（３３）を制御する制御手段（５８）とを備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記給水タンク（１１）の給水の一部を取り出す給水配管（２１）と、前記給水配管（２１）内の前記給水を加圧・送水する第２給水ポンプ（１５）と、前記第２給水ポンプ（１５）から送水された前記給水を前記蓄熱器（９）の下流に導く合流配管（２２）とを備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記噴霧装置（７）の入口側に設けられ、前記噴霧水の温度を計測する温度センサ（５３）と、前記第２給水ポンプ（１５）の出口の給水流量を制御する噴霧水温度調整弁（３２）と、前記温度センサ（５３）の計測値を取り込み、前記噴霧水温度調整弁（３２）を制御する制御手段（５７）を更に備えた
ことを特徴とする太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラント。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、燃焼用空気を加圧する圧縮機と、前記燃焼用空気及びガスタービン燃料を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機を駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービンとを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、給水を蓄える給水タンクと、前記給水タンクの前記給水を加圧・送水する第１給水ポンプと、前記第１給水ポンプからの前記給水を太陽光の熱エネルギによって加熱する集熱器と、前記集熱器と前記排熱回収ボイラとから得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器と、前記蓄熱器に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機の吸気空気に噴霧する噴霧装置と、前記蓄熱器に設けられ、前記蓄熱器内の高圧高温水の温度を計測する温度センサ及び前記高圧高温水の圧力を計測する圧力センサと、前記噴霧装置の入口側に設けられ、前記噴霧水の流量を計測する流量センサと、前記蓄熱器の入口側に設けられ、前記高圧高温水の温度を計測する温度センサと、前記第１給水ポンプ出口の給水流量を制御する給水流量調整弁と、前記圧力センサの計測値を取り込み、前記給水流量調整弁を制御する制御手段と、前記噴霧装置入口の前記噴霧水の流量を制御する噴霧水流量調整弁と、前記流量センサの流量計測値を取り込み、前記噴霧水流量調整弁を制御する制御手段と、前記排熱回収ボイラからの前記高圧高温水の流量を制御する温度調整弁と、前記温度センサの各計測値を取り込み、前記温度調整弁を制御する制御手段とを備えたものとする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の目的を達成するために、第２の発明は、燃焼用空気を加圧する圧縮機と、前記燃焼用空気及びガスタービン燃料を混合・燃焼して高温の燃焼ガスを発生する燃焼器と、前記燃焼ガスを用いて前記圧縮機を駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスの熱エネルギから蒸気を得る排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで得られた蒸気を用いて駆動する蒸気タービンとを備えた太陽熱利用コンバインドサイクル発電プラントであって、給水を蓄える給水タンクと、前記給水タンクの前記給水を加圧・送水する第１給水ポンプと、前記第１給水ポンプからの前記給水を太陽光の熱エネルギによって加熱する集熱器と、前記排熱回収ボイラから取り出した流体を利用して前記集熱器からの高圧高温水を加熱する熱交換器と、前記熱交換器から得られた高圧高温水を貯留する蓄熱器と、前記蓄熱器に貯留された高圧高温水を噴霧水として前記圧縮機の吸気空気に噴霧する噴霧装置と、前記蓄熱器に設けられ、前記蓄熱器内の高圧高温水の温度を計測する温度センサ及び前記高圧高温水の圧力を計測する圧力センサと、前記噴霧装置の入口側に設けられ、前記噴霧水の流量を計測する流量センサと、前記蓄熱器の入口側に設けられ、前記高圧高温水の温度を計測する温度センサと、前記第１給水ポンプ出口の給水流量を制御する給水流量調整弁と、前記圧力センサの計測値を取り込み、前記給水流量調整弁を制御する制御手段と、前記噴霧装置入口の前記噴霧水の流量を制御する噴霧水流量調整弁と、前記流量センサの流量計測値を取り込み、前記噴霧水流量調整弁を制御する制御手段と、前記排熱回収ボイラからの前記高圧高温水又は前記流体の流量を制御する温度調整弁と、前記温度センサの各計測値を取り込み、前記温度調整弁を制御する制御手段とを備えたものとする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、第３の発明は、第２の発明において、前記給水タンクの給水の一部を取り出す給水配管と、前記給水配管内の前記給水を加圧・送水する第２給水ポンプと、前記第２給水ポンプから送水された前記給水を前記蓄熱器の下流に導く合流配管とを備えたことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
更に、第４の発明は、第３の発明において、前記噴霧装置の入口側に設けられ、前記噴霧水の温度を計測する温度センサと、前記第２給水ポンプの出口の給水流量を制御する噴霧水温度調整弁と、前記温度センサの計測値を取り込み、前記噴霧水温度調整弁を制御する制御手段を更に備えたことを特徴とする。
【国際調査報告】
2012042639.tif 000006
2012042639.tif 000007
2012042639.tif 000008
2012042639.tif 000009