(57)【要約】【課題】日射量に変化が生じた場合であっても、ボイラで生成される蒸気の温度を所望の温度にすることを目的とする。【解決手段】ボイラシステム１は、給水から蒸気を生成するボイラ３と、ボイラ３に供給される給水が流通する第４給水配管２３と、太陽光を集光させて発生する熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱集熱器５１と、熱媒を循環させる循環流路５０と、第４給水配管２３を流通する給水と循環流路５０を流通する熱媒とを熱交換する太陽熱利用給水加熱器５２と、ボイラ３に設けられ、ボイラ３で生成される蒸気の温度を調整するスプレイ水量調整弁３９ａ及び燃料流量調整弁３３ａと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水から蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラに供給される前記給水が流通する給水流路と、
太陽光を集光させて発生する熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱加熱部と、
前記太陽熱加熱部が設けられ、前記熱媒を所定の一定流量で循環させる循環流路と、
前記給水流路を流通する前記給水と、前記循環流路を流通する前記熱媒とを熱交換する第１熱交換部と、
前記ボイラに設けられ、該ボイラで生成される前記蒸気の温度を調整する調整手段と、を備えるボイラシステム。
【請求項２】
前記循環流路では、前記太陽熱加熱部で加熱された前記熱媒のすべてが前記第１熱交換部へ供給され、前記第１熱交換部で熱交換した前記熱媒のすべてが前記太陽熱加熱部へ供給される請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項３】
前記ボイラは、前記蒸気を過熱する下流過熱器と、前記下流過熱器よりも上流側に設けられ前記蒸気を過熱する上流過熱器と、前記下流過熱器と前記上流過熱器との間に設けられて供給された前記蒸気の温度を低減させる過熱低減器と、前記上流過熱器よりも上流側の前記給水を抽水して前記過熱低減器へ供給するスプレイ水供給流路と、バーナに燃料を供給する燃料供給路と、を備え、
前記スプレイ水供給流路には、前記過熱低減器に供給する前記給水の量を調整するスプレイ水調整手段が設けられ、
前記燃料供給路には、前記バーナに供給する燃料の量を調整する燃料調整手段が設けられ、
前記調整手段は、前記スプレイ水調整手段及び前記燃料調整手段を有する請求項１または請求項２に記載のボイラシステム。
【請求項４】
前記ボイラは、前記上流過熱器よりも上流側に設けられて供給された前記給水を加熱する給水加熱部と、前記給水加熱部に供給される前記給水の温度を計測する給水温度計側手段と、を備え、
前記給水温度計側手段が計測する前記給水の温度に基づいて、前記燃料調整手段を制御する請求項３に記載のボイラシステム。
【請求項５】
前記太陽熱加熱部から前記第１熱交換部へ供給される前記熱媒の温度を計測する熱媒温度計測手段を備え、
前記熱媒温度計測手段が計測する前記熱媒の温度に基づいて、前記燃料調整手段を制御する請求項３または請求項４に記載のボイラシステム。
【請求項６】
前記給水流路からバイパスする第１バイパス流路と、
前記給水が前記給水流路を流通するか前記第１バイパス流路を流通するかを切り替える切替手段と、
前記太陽熱加熱部から前記第１熱交換部へ供給される前記熱媒の温度を計測する熱媒温度計測手段と、を備え、
前記第１熱交換部は、前記第１バイパス流路に設けられ、
前記熱媒温度計測手段が計測した前記熱媒の温度が所定の値よりも低い場合に、前記給水が前記第１バイパス流路に流入しないように、前記切替手段を制御する請求項１から請求項５のいずれかに記載のボイラシステム。
【請求項７】
前記給水流路に設けられ、前記ボイラで生成された前記蒸気によって駆動する蒸気タービンから抽気した前記蒸気と前記給水とを熱交換させる第２熱交換部と、
前記第２熱交換部をバイパスするように設けられ、前記第１熱交換部が設けられる第２バイパス流路と、を備え、
前記第２バイパス流路には、前記ボイラに供給される前記給水の一部が流通する請求項１から請求項５のいずれかに記載のボイラシステム。
【請求項８】
前記太陽熱加熱部と前記第１熱交換部との間に設けられる気水分離器を備え、
前記熱媒は、水または蒸気であって、
前記気水分離器は、供給された水と蒸気とを分離するとともに、分離した蒸気を前記第１熱交換部へ供給する請求項１から請求項７のいずれかに記載のボイラシステム。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載のボイラシステムと、
前記ボイラで生成した前記蒸気によって発電を行う発電部と、を備えた発電プラント。
【請求項１０】
ボイラにおいて、給水流路を介して供給された給水から蒸気を生成する蒸気生成工程と、
太陽光を集光させて発生する熱を利用して、循環流路を所定の一定流量で循環する熱媒を加熱する熱媒加熱工程と、
前記給水流路を流通する前記給水と、前記循環流路を流通する前記熱媒とを熱交換する熱交換工程と、
前記ボイラに設けられた調整手段によって、前記ボイラで生成される前記蒸気の温度を調整する調整工程と、を備えたボイラシステムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラシステム及び発電プラント並びにボイラシステムの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギである太陽光の集光熱を利用して熱媒を加熱し、加熱した熱媒を火力発電装置のボイラ給水の加熱に有効利用して、火力発電装置へ供給するボイラ燃料を削減し、二酸化炭素排出量を低減する発電プラントが知られている。
【０００３】
このような発電プラントでは、太陽光の集光熱を利用しているため、太陽光の日射量変化が発生すると、ボイラ給水の加熱量も変化し、ボイラに供給される給水の温度も変化してしまうという課題がある。ボイラに供給される給水の温度が変化すると、ボイラから蒸気タービンへ供給される蒸気の温度も変化するため、発電量が変化し、電力を安定して供給できない可能性がある。このため、日射量の変化が発生しても、ボイラに供給される給水の温度が変化しないように対策した発電プラントが考えられている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【０００４】
特許文献１に記載されたプラントでは、太陽熱利用の給水加熱器から排出された水の温度を計測する温度計測器を設け、温度計測器により計測される水の温度に基づいて、太陽熱利用の給水加熱器の入口に流入する水の流量を制御している。
【０００５】
特許文献２に記載されたプラントでは、集熱器で太陽光により加熱された熱媒体と、流入した給水との間において、熱交換が行われる太陽熱加熱器が設けられている。また、熱媒体を流通させるポンプの出力を調整することで、熱媒体の流量調節を行い、ボイラに流入する給水の温度を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５７２３２２０号公報
【特許文献２】特許第６１７８１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のプラントのように、太陽熱利用の給水加熱器の入口に流入する給水の流量を制御することで、ボイラへの給水の温度を一定に保つ制御を行った場合、給水と熱交換を行う熱媒の温度が変動する。このため、集光器を流通する熱媒による太陽熱の吸収効率が変動して、太陽光エネルギの利用効率を低下させてしまう可能性がある。このため、ボイラで生成した蒸気を蒸気タービン等へ供給して所定の発電出力を得るためには、太陽光エネルギの利用効率が低下した分、ボイラで用いられる燃料の量を増加させる必要があるため、ランニングコストが増大してしまう可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２のプラントのように、太陽光により加熱する熱媒の流量調節を行うことでボイラに流入する給水の温度を調整した場合にも、熱媒の量により利用できる太陽光エネルギが変化するため、太陽光エネルギの利用効率を低下させてしまう可能性がある。このため、特許文献１のプラントと同様に、ボイラで生成した蒸気を蒸気タービン等へ供給して所定の発電出力を得るためには、太陽光エネルギの利用効率が低下した分、ボイラで用いられる燃料の量を増加させる必要があるため、ランニングコストが増大してしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、太陽光の日射量に変化が生じた場合であっても、ボイラで生成される蒸気の温度を所望の温度にすることができるボイラシステム及び発電プラント並びにボイラシステムの運転方法を提供することを目的とする。
また、ボイラにおいて給水を加熱するために用いられる燃料を低減することができるボイラシステム及び発電プラント並びにボイラシステムの運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のボイラシステム及び発電プラント並びにボイラシステムの運転方法は以下の手段を採用する。
本発明の第１態様に係るボイラシステムは、給水から蒸気を生成するボイラと、前記ボイラに供給される前記給水が流通する給水流路と、太陽光を集光させて発生する熱を利用して熱媒を加熱する太陽熱加熱部と、前記太陽熱加熱部が設けられ、前記熱媒を所定の一定流量で循環させる循環流路と、前記給水流路を流通する前記給水と、前記循環流路を流通する前記熱媒とを熱交換する第１熱交換部と、前記ボイラに設けられ、該ボイラで生成される前記蒸気の温度を調整する調整手段と、を備える。
【００１１】
太陽光の日射量の変化に応じて、太陽熱加熱部で集光により発生する熱の量は変化する。太陽熱加熱部で発生する熱の量が変化すると、太陽熱加熱部における熱媒の加熱量も変化する。また、熱媒の加熱量が変化することで、循環する熱媒の温度が変化するため、第１熱交換部において熱媒と給水とが交換する熱の量も変化する。したがって、給水流路からボイラに供給される給水の温度も変化する。ボイラに供給される給水の温度が変化することで、ボイラで生成される蒸気の温度も変化する。このように、日射量に変化が生じると、それに応じて、ボイラで生成される蒸気の温度も変化する。
【００１２】
上記構成では、ボイラで生成される蒸気の温度を調整する調整手段がボイラに設けられている。これにより、日射量の変化によって、給水の温度が変化した場合であっても、ボイラに設けられた調整手段によって、ボイラで生成される蒸気の温度を調整することができる。したがって、日射量に変化が生じた場合であっても、ボイラで生成される蒸気の温度を所望の温度にすることができる。なお、ボイラで生成される蒸気の温度とは、例えば、ボイラから蒸気タービンへ供給される蒸気の温度が挙げられる。
【００１３】
また、上記構成では、ボイラで生成される蒸気の温度を調整する調整手段が、ボイラに設けられている。すなわち、熱媒を循環させる循環流路には、熱媒の温度を調整する調整手段が設けられていない。これにより、循環流路には、日射量の変化が生じた際に熱媒の加熱後の温度を維持するために熱媒の温度を積極的に低減する構成等の、温度を調整するための構成等が存在しない構成となる。このため、太陽熱加熱部で太陽光を集光させて発生するエネルギから熱媒を加熱して得た熱の略全部を、ボイラに供給される給水の加熱に利用する構成とすることができる。このように、太陽光の日射量の変化が生じても、太陽光を集光させて発生するエネルギから熱媒を加熱して得た熱の略全部を給水の加熱に利用することができる。したがって、日射量の変化が生じた際に太陽光から得たエネルギを積極的に低減させて熱媒の加熱後の温度を維持する構成等を設けるものと比較して、ボイラへ供給する給水への伝熱量を多くして、給水の温度を高くすることができる。よって、太陽光エネルギの利用効率の低下を抑制して、ボイラにおいて給水を加熱するために用いられる燃料を低減することができる。
なお、太陽光から得た熱を積極的に低減させる装置等を設ける構成とは、例えば、熱媒の循環流量を変化させて熱媒の温度を調整する調整手段を設ける構成や、熱媒と熱交換する給水量を調整する調整手段を設ける構成が挙げられる。
また、上記構成では、熱媒の循環流量が所定の一定流量とされている。所定の一定流量は、例えば、太陽光エネルギが最も高い条件において、太陽熱加熱部で太陽光を集光させて発生するエネルギから熱媒を加熱して得た熱媒の温度が、太陽熱加熱部での設計温度になる流量としてもよい。
【００１４】
また、本発明の第１態様に係るボイラシステムは、前記循環流路では、前記太陽熱加熱部で加熱された前記熱媒のすべてが前記第１熱交換部へ供給され、前記第１熱交換部で熱交換した前記熱媒のすべてが前記太陽熱加熱部へ供給されてもよい。
【００１５】
上記構成では、太陽熱加熱部で加熱された熱媒のすべてが第１熱交換部へ供給され、第１熱交換部で熱交換した熱媒のすべてが太陽熱加熱部へ供給される。これにより、確実に、循環流路に、太陽熱加熱部で太陽光を集光させて発生するエネルギで熱媒を加熱して得た熱を積極的に低減させる構成等が存在しない構成とすることができる。したがって、太陽光エネルギから太陽熱加熱部で熱媒を加熱して得た熱の略全部を確実に第１熱交換部で給水の加熱に利用することができる。
【００１６】
また、本発明の第１態様に係るボイラシステムは、前記ボイラは、前記蒸気を過熱する下流過熱器と、前記下流過熱器よりも上流側に設けられ前記蒸気を過熱する上流過熱器と、前記下流過熱器と前記上流過熱器との間に設けられて供給された前記蒸気の温度を低減させる過熱低減器と、前記上流過熱器よりも上流側の前記給水を抽水して前記過熱低減器へ供給するスプレイ水供給流路と、バーナに燃料を供給する燃料供給路と、を備え、前記スプレイ水供給流路には、前記過熱低減器に供給する前記給水の量を調整するスプレイ水調整手段が設けられ、前記燃料供給路には、前記バーナに供給する燃料の量を調整する燃料調整手段が設けられ、前記調整手段は、前記スプレイ水調整手段及び前記燃料調整手段を有する。
【００１７】
上記構成では、スプレイ水調整手段及び燃料調整手段を制御することで、ボイラで生成される前記蒸気の温度を調整している。これにより、日射量に変化が生じて給水の温度が変化した場合であっても、確実にボイラ内で、ボイラで生成される蒸気の温度を調整することができる。
なお、前記スプレイ水調整手段は、下流過熱器によって加熱された蒸気の温度に基づいて、ボイラで生成される蒸気の温度が所望の温度となるように、制御されるとより好適である。また、燃料調整手段は、過熱低減器に供給される蒸気の温度に基づいて、ボイラで生成される蒸気の温度が所望の温度となるように、制御されるとより好適である。
【００１８】
また、本発明の第１態様に係るボイラシステムは、前記ボイラは、前記上流過熱器よりも上流側に設けられて供給された前記給水を加熱する給水加熱部と、前記給水加熱部に供給される前記給水の温度を計測する給水温度計側手段と、を備え、前記給水温度計側手段が計測する前記給水の温度に基づいて、前記燃料調整手段を制御してもよい。
【００１９】
上記構成では、給水加熱部に供給される給水の温度を計測する給水温度計側手段が設けられ、給水温度計側手段が計測する給水の温度に基づいて、燃料調整手段を制御している。給水加熱部は、下流過熱器や上流過熱器等よりも、上流側に設けられている。すなわち、給水加熱部は、下流過熱器や上流過熱器等よりも、第１熱交換部に近い位置に設けられている。これにより、給水加熱部に供給される給水は、日射量が変化した際に、上流側過熱器３４等の下流側に設けられた構成よりも、早く温度変化が発生する。したがって、給水加熱部に供給される給水の温度に基づいて燃料調整手段を制御することで、より迅速に日射量の変化に対応することができる。よって、より正確に、ボイラで生成される蒸気の温度が所望の温度となるように燃料調整手段を制御することができる。
【００２０】
また、本発明の第１態様に係るボイラシステムは、前記太陽熱加熱部から前記第１熱交換部へ供給される前記熱媒の温度を計測する熱媒温度計測手段を備え、前記熱媒温度計測手段が計測する前記熱媒の温度に基づいて、前記燃料調整手段を制御してもよい。
【００２１】
上記構成では、太陽熱加熱部から第１熱交換部へ供給される熱媒の温度を計測する熱媒温度計測手段が設けられ、熱媒温度計測手段が計測する熱媒の温度に基づいて、燃料調整手段を制御している。日射量が変化すると、太陽熱加熱部で太陽光を集光させて発生する熱での熱媒の加熱量が変化する。このため、太陽熱加熱部から第１熱交換部へと供給される熱媒の温度も変化する。よって、太陽熱加熱部から第１熱交換部へ供給される熱媒の温度は、日射量の変化に対して迅速に変化する。したがって、太陽熱加熱部から第１熱交換部へ供給される熱媒の温度に基づいて燃料調整手段を制御することで、より迅速に日射量の変化に対応することができる。よって、より正確に、ボイラで生成される蒸気の温度が所望の温度となるように燃料調整手段を制御することができる。
【００２２】
また、本発明の第１態様に係るボイラシステムは、前記給水流路からバイパスする第１バイパス流路と、前記給水が前記給水流路を流通するか前記第１バイパス流路を流通するかを切り替える切替手段と、前記太陽熱加熱部から前記第１熱交換部へとの供給される前記熱媒の温度を計測する熱媒温度計測手段と、を備え、前記第１熱交換部は、前記第１バイパス流路に設けられ、前記熱媒温度計測手段が計測した前記熱媒の温度が所定の値よりも低い場合に、前記給水が前記第１バイパス流路に流入しないように、前記切替手段を制御してもよい。
【００２３】
上記構成では、第１熱交換部へとの供給される熱媒の温度が所定の値よりも低い場合に、第１バイパス流路に給水が流入しないように切替手段を制御している。すなわち、熱媒の温度が所定の値よりも低い場合には、第１熱交換部へと給水が供給されないようになっている。これにより、熱媒の温度が所定の値よりも低く、熱媒により好適に給水を加熱できない場合に、第１熱交換部へと給水が供給されないようにすることができる。なお、所定の値としては、例えば、第１熱交換部へと供給される給水の温度が挙げられる。第１熱交換部へとの供給される熱媒の温度が、第１熱交換部へとの供給される給水の温度よりも低い場合には、熱媒により給水が冷却されてしまう可能性があるので、このような場合に第１熱交換部へ給水が供給されないようにすることで、給水の冷却を抑制することができる。
【００２４】
また、本発明の第１態様に係るボイラシステムは、前記給水流路に設けられ、前記ボイラで生成された前記蒸気によって駆動する蒸気タービンから抽気した前記蒸気と前記給水とを熱交換させる第２熱交換部と、前記第２熱交換部をバイパスするように設けられ、前記第１熱交換部が設けられる第２バイパス流路と、を備え、前記第２バイパス流路には、前記ボイラに供給される前記給水の一部が流通してもよい。
【００２５】
上記構成では、蒸気タービンから抽気した蒸気によって給水を加熱する第２熱交換部をバイパスするように設けられた第２バイパス流路に、第１熱交換部が設けられ、第２バイパス流路には給水の一部が流通している。すなわち、第１熱交換部と、第１熱交換部と並列に設けられた第２熱交換部とによって給水を加熱している。これにより、第２熱交換部で加熱する給水量を低減させることができるので、蒸気タービンから抽気する蒸気の量を低減させることができる。したがって、蒸気タービンで得られるエネルギを増加させることができる。
【００２６】
また、本発明の第１態様に係るボイラシステムは、前記太陽熱加熱部と前記第１熱交換部との間に設けられる気水分離器を備え、前記熱媒は、水または蒸気であって、前記気水分離器は、供給された水と蒸気とを分離するとともに、分離した蒸気を前記第１熱交換部へ供給してもよい。
【００２７】
上記構成では、熱媒として安価な水または蒸気を用いている。したがって、熱媒のコストを低減することができる。
また、気水分離器を設け、気水分離器から蒸気のみを第１熱交換部へ供給している。これにより、第１熱交換部で、高温の蒸気のみによって給水を加熱することができるので、好適に給水を加熱することができる。
【００２８】
本発明の第１態様に係る発電プラントは、上記いずれかに記載のボイラシステムと、前記ボイラで生成した前記蒸気によって発電を行う発電部と、を備えている。
【００２９】
上記構成では、ボイラで生成される蒸気の温度を所望の温度にすることができるので、発電部で発電する発電量を所望の発電量とすることができる。また、ボイラで生成される蒸気の温度を一定とした場合には、発電部での発電量を一定とすることができるので、電力を安定的に供給することができる。
【００３０】
本発明の第１態様に係るボイラシステムの運転方法は、ボイラにおいて、給水流路を介して供給された給水から蒸気を生成する蒸気生成工程と、太陽光を集光させて発生する熱を利用して、循環流路を所定の一定流量で循環する熱媒を加熱する熱媒加熱工程と、前記給水流路を流通する前記給水と、前記循環流路を流通する前記熱媒とを熱交換する熱交換工程と、前記ボイラに設けられた調整手段によって、前記ボイラで生成される前記蒸気の温度を調整する調整工程と、を備えている。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、太陽光の日射量に変化が生じた場合であっても、ボイラで生成される蒸気の温度を所望の温度にすることができる。
また、ボイラにおいて給水を加熱するために用いられる燃料を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発電プラントの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る発電プラントに設けられる制御装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態に係る発電プラントに設けられる制御装置が行う処理を示すフローチャートであって、図２の続きを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発電プラントの概略構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る発電プラントに設けられる太陽熱利用給水加熱器の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明に係るボイラシステム及び発電プラント並びにボイラシステムの運転方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３４】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１から図３を用いて説明する。
発電プラント１００は、蒸気を生成するボイラシステム１と、ボイラシステム１で生成された蒸気によって蒸気タービン７を回転させることで発電を行う発電部２と、を備えている。
ボイラシステム１は、給水から蒸気を生成するボイラ３と、ボイラ３へ供給する給水を後述する蒸気タービン７から抽気した蒸気によって加熱する給水予熱部（第２熱交換部）４と、太陽光を集光させて発生するエネルギを利用して加熱した熱媒と熱交換することで、ボイラ３へ供給する給水を加熱する太陽熱利用加熱部５と、各種装置を制御する制御装置（図示省略）と、を備えている。
発電部２は、ボイラ３で生成した蒸気によって回転駆動する蒸気タービン７と、蒸気タービン７の回転駆動力によって発電する発電機８と、を備えている。
【００３５】
ボイラ３は、火炉３０と、火炉３０の壁部に設けられたバーナ３１と、火炉３０で生成された燃焼ガスが流通する煙道３２と、を備えている。
バーナ３１は、燃料配管（燃料供給路）３３を介して供給される燃料を燃焼させることで、火炉３０内で火炎を形成する。燃料配管３３には、内部を流通する燃料の流量を調整する燃料流量調整弁（燃料調整手段）３３ａが設けられている。燃料流量調整弁３３ａは、開度を調整することで、バーナ３１に供給する燃料の流量を調整することができる。
【００３６】
煙道３２内には、本実施形態の例では、燃焼ガス流れの上流側から順番に、少なくとも上流側過熱器（上流過熱器）３４、最終過熱低減器（過熱低減器）３５、最終過熱器（下流過熱器）３６、再熱器３７及び節炭器（給水加熱部）３８が設けられている。なお、これ以外の熱交換器が適宜位置に設けられていてもよい。上流側過熱器３４、最終過熱器３６、再熱器３７及び節炭器３８は、燃焼ガスから回収した熱を用いて、内部を流通する給水（または、蒸気）を加熱する熱交換器として機能する。
【００３７】
給水または蒸気流れにおいて、節炭器３８は、ボイラ３内に設けられる熱交換器の中で最も上流側に設けられている。節炭器３８の下流端は、第５給水配管２４を介して、上流側過熱器３４の上流端と接続されている。第５給水配管２４内を流通する給水は火炉３０からの熱により飽和蒸気となり、上流側過熱器３４に供給される。第５給水配管２４には、第５給水配管２４内を流通する給水の温度Ｔｅを計測する第２給水温度計測器２４ａが設けられている。第２給水温度計測器２４ａは、計測した温度を制御装置へ送信する。第５給水配管２４の途中位置からは、スプレイ水配管（スプレイ水供給流路）３９が分岐している。スプレイ水配管３９は、第５給水配管２４を流通する給水の一部を抽水して、抽水した水を最終過熱低減器３５内に供給する。スプレイ水配管３９には、内部を流通する水の流量を調整するスプレイ水量調整弁（スプレイ水調整手段）３９ａが設けられている。スプレイ水量調整弁３９ａは、開度を調整することで、最終過熱低減器３５内に供給する水の量を調整することができる。なお、第５給水配管２４の途中には図示しない熱交換器（蒸発器）を設け、火炉３０からの熱により給水を蒸発させてもよい。また、スプレイ水配管３９は、抽水した水を、最終過熱低減器３５の上流側の配管（すなわち、第１蒸気配管１１）へ供給してもよい。
【００３８】
上流側過熱器３４の下流端は、第１蒸気配管１１を介して、最終過熱低減器３５と接続されている。第１蒸気配管１１には、第１蒸気配管１１内を流通する蒸気の温度Ｔｓを計測する第１蒸気温度計測器１１ａが設けられている。第１蒸気温度計測器１１ａは、計測した温度を制御装置へ送信する。
【００３９】
最終過熱低減器３５は、第２蒸気配管１２を介して、最終過熱器３６の上流端と接続されている。最終過熱器３６の下流端は、第３蒸気配管１３を介して、後述する高圧蒸気タービン（蒸気タービン）７０と接続されている。第３蒸気配管１３には、第３蒸気配管１３内を流通する蒸気の温度Ｔｍを計測する第３蒸気温度計測器１３ａが設けられている。また、第３蒸気配管１３には、第３蒸気配管１３内を流通する蒸気の圧力Ｐｍを計測する蒸気圧力計測器１３ｂが設けられている。第３蒸気温度計測器１３ａ及び蒸気圧力計測器１３ｂは、計測した温度または圧力を制御装置へ送信する。また、第３蒸気配管１３には、第３蒸気温度計測器１３ａ及び蒸気圧力計測器１３ｂよりも下流側に、蒸気流量調整弁１３ｃが設けられている。蒸気流量調整弁１３ｃは、開度を調整することで、内部を流通して高圧蒸気タービン７０に供給する蒸気の流量を調整する。
【００４０】
再熱器３７の上流端は、第４蒸気配管１４を介して、高圧蒸気タービン７０の下流端部と接続されている。また、再熱器３７の下流端は、第５蒸気配管１５を介して、後述する中圧蒸気タービン７１と接続されている。
【００４１】
蒸気タービン７は、本実施形態では例えば、同軸で連結された高圧蒸気タービン７０、中圧蒸気タービン７１及び低圧蒸気タービン７２を有する。高圧蒸気タービン７０、中圧蒸気タービン７１及び低圧蒸気タービン７２は、各々、ボイラ３から供給された蒸気によって回転駆動する。中圧蒸気タービン７１の下流端部は、第６蒸気配管１６を介して、低圧蒸気タービン７２と接続されている。また、低圧蒸気タービン７２の下流端部は、第７蒸気配管１７を介して、復水器７３と接続されている。復水器７３では、供給された蒸気を凝縮させて復水としている。
【００４２】
発電機８は、高圧蒸気タービン７０、中圧蒸気タービン７１及び低圧蒸気タービン７２が共有する回転軸７４と連結されている。発電機８は、各蒸気タービンから回転軸７４を介して伝達される回転駆動力を電力に変換することで発電を行う。
【００４３】
給水予熱部４は、低圧蒸気タービン７２から抽気した蒸気で給水を加熱する低圧給水ヒータ４０と、中圧蒸気タービン７１から抽気した蒸気で給水を加熱する中圧給水ヒータ４１と、高圧蒸気タービン７０から抽気した蒸気で給水を加熱する高圧給水ヒータ４２と、を備えている。
【００４４】
低圧給水ヒータ４０は、３つの給水ヒータ４０、４１、４２の中で、給水流れにおける最も上流に配置されている。低圧給水ヒータ４０の上流端部は、第１給水配管２０を介して、復水器７３と接続されている。第１給水配管２０には、給水を流通させる復水ポンプ２０ａが設けられている。また、低圧給水ヒータ４０は、第１抽気配管２５を介して、低圧蒸気タービン７２と接続されている。低圧給水ヒータ４０では、給水と、第１抽気配管２５を介して供給された蒸気とを熱交換している。
【００４５】
低圧給水ヒータ４０と中圧給水ヒータ４１とは、第２給水配管２１を介して接続されている。第２給水配管２１には、給水を昇圧して流通させる給水ポンプ２１ａが設けられている。中圧給水ヒータ４１と高圧給水ヒータ４２とは、第３給水配管２２を介して接続されている。また、中圧給水ヒータ４１は、第２抽気配管２６を介して、中圧蒸気タービン７１と接続されている。中圧給水ヒータ４１では、給水と、第２抽気配管２６を介して供給された蒸気とを熱交換している。
【００４６】
高圧給水ヒータ４２の下流端部は、第４給水配管（給水流路）２３を介して節炭器３８の上流端に接続されている。第４給水配管２３の途中位置には、第１給水開閉弁（切替手段）２３ａが設けられている。第１給水開閉弁２３ａは、開閉弁である。また、第４給水配管２３の途中位置からは、第１給水開閉弁２３ａをバイパスするように、バイパス配管（第１バイパス流路）４３が設けられている。すなわち、バイパス配管４３の上流端は、第４給水配管２３の第１給水開閉弁２３ａの上流側に接続されている。また、バイパス配管４３の下流端は、第４給水配管２３の第１給水開閉弁２３ａの下流側に接続されている。バイパス配管４３には、第２給水開閉弁（切替手段）４３ａが設けられている。第２給水開閉弁４３ａは、開閉弁である。また、第４給水配管２３には、第１給水温度計測器（給水温度計側手段）２３ｂが設けられている。第１給水温度計測器２３ｂは、第４給水配管２３のうち、バイパス配管４３の下流端との接続部分よりも下流側に設けられている。第１給水温度計測器２３ｂは、第４給水配管２３の内部を流通する給水のうち、バイパス配管４３の下流端との接続部分よりも下流側を流通する給水の温度Ｔｈを計測する。すなわち、節炭器３８へ供給される直前の給水の温度を計測している。第１給水温度計測器２３ｂは、計測した温度を制御装置へ送信する。
また、高圧給水ヒータ４２は、第３抽気配管２７を介して、高圧蒸気タービン７０と接続されている。高圧給水ヒータ４２では、給水と、第３抽気配管２７を介して供給された蒸気とを熱交換している。
【００４７】
太陽熱利用加熱部５は、熱媒が循環する循環流路５０と、循環流路５０に設けられる太陽熱集熱器（太陽熱加熱部）５１と、循環流路５０に設けられる太陽熱利用給水加熱器（第１熱交換部）５２と、を備えている。また、循環流路５０には、熱媒を循環させる熱媒ポンプ５３及び太陽熱利用給水加熱器５２の下流端と太陽熱集熱器５１との間に設けられる熱媒温度計測器（熱媒温度計測手段）５４が設けられている。熱媒温度計測器５４は、計測した温度を制御装置へ送信する。循環流路５０を循環する熱媒として、本実施形態では、例えば温度上昇しても液相を維持し相変化し難い油系熱媒を用いている。なお、熱媒はこれに限定されず、例えば、溶融塩系熱媒等であってもよい。
【００４８】
太陽熱集熱器５１は、太陽光を集光させて発生するエネルギを利用して熱媒を加熱する。太陽熱集熱器５１は、例えば、フレネル式（平面または少曲面反射鏡で熱媒を加熱する方式）であってもよく、トラフ式（曲面反射鏡で熱媒を加熱する方式）であってもよい。また、タワー式であってもよい。本実施形態では、太陽熱集熱器５１が例えば並列的に複数設けられており、３台設けたものを図示している。なお、太陽熱集熱器５１の台数はこれに限定されない。１台であってもよく、２台であってもよい。また、４台以上の複数台であってもよい。
【００４９】
太陽熱利用給水加熱器５２は、太陽熱集熱器５１と熱媒ポンプ５３との間に設けられている。太陽熱利用給水加熱器５２は、太陽熱集熱器５１で加熱された熱媒と、バイパス配管４３を流通する給水とを熱交換させる。
熱媒温度計測器５４は、循環流路５０を循環する熱媒のうち、太陽熱集熱器５１で加熱された直後の熱媒の温度Ｔоを計測している。
【００５０】
循環流路５０には、熱媒の流量を調整するような装置は設けられていない。循環流路５０では、太陽熱集熱器５１で加熱された熱媒のすべてが太陽熱利用給水加熱器５２へ供給されて所定の一定流量で循環している。また、太陽熱利用給水加熱器５２で熱交換した熱媒のすべてが熱媒ポンプ５３に導入されている。また、熱媒ポンプ５３から吐出されたすべての熱媒が、太陽熱集熱器５１へ供給されている。すなわち、循環流路５０は、閉回路となっている。
【００５１】
制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００５２】
制御装置は、各弁の開閉状態または開度を制御する。制御装置は、各ポンプの駆動及び停止を制御する。制御装置は、各温度計測器が計測する温度に基づいて、最終過熱器３６から高圧蒸気タービン７０へと供給される蒸気の温度が所定の温度となるように、蒸気温度制御処理を行う。
【００５３】
以下に、制御装置が行う蒸気温度制御処理について、図２及び図３のフローチャートを用いて説明する。
蒸気温度制御処理を開始すると、制御装置はまず、最終過熱器３６から排出される蒸気（すなわち、ボイラ３から排出される蒸気）の蒸気温度Ｔｍの目標温度及び、最終過熱器３６から排出される蒸気（すなわち、ボイラ３から排出される蒸気）の蒸気圧力Ｐｍの目標圧力を設定する（Ｓ１）。蒸気温度Ｔｍの目標温度及び蒸気圧力Ｐｍの目標圧力は、例えば、高圧蒸気タービン７０が定格で回転する際の温度及び圧力等に設定される。次に、制御装置は、Ｓ２に進み、節炭器３８へ供給される直前の給水の温度Ｔｈが変化しているか否かを判断するとともに、太陽熱集熱器５１で加熱された直後の熱媒の温度Ｔоが変化しているか否かを判断する。どちらか一方でも変化していると判断した場合には、制御装置は日射量に変化があったと判断しＳ３に進む。どちらの値も変化していないと判断した場合には、日射量に変化がないと判断し、所定時間後に再度Ｓ２を繰り返す。
【００５４】
Ｓ３では、制御装置は、給水温度Ｔｈが第１所定値よりも小さいか否かを判断するとともに、熱媒温度Ｔоが第２所定値よりも小さいか否かを判断する。どちらか一方でも所定値よりも小さいと判断した場合には、日射量が低減し、熱媒による給水の加熱が好適に行われていないと判断し、Ｓ４に進む。どちらも所定の値よりも大きいと判断した場合には、制御装置は、熱媒による給水の加熱が好適に行われていると判断し、Ｓ７に進む。なお、第１所定値及び第２所定値は、例えばそれぞれ、太陽熱利用給水加熱器５２で熱交換を行い、発電部２が所定の最小発電出力（例えば２５％負荷など）を行う場合の、節炭器３８へ供給される直前の給水の温度Ｔｈと、太陽熱集熱器５１で加熱された直後の熱媒の温度Ｔоとを用いることができる。また、太陽熱利用給水加熱器５２で熱媒による給水の冷却を抑制するために、第１所定値及び第２所定値は、例えば、太陽熱利用給水加熱器５２で熱交換を行う直前の給水の温度を用いてもよい。
【００５５】
Ｓ４では、制御装置は、第１給水開閉弁２３ａを閉状態から開状態とするとともに、第２給水開閉弁４３ａを開状態から閉状態とする。次に、制御装置は、熱媒ポンプ５３を停止させる（Ｓ５）。熱媒ポンプ５３を停止させると、次に制御装置は、Ｓ６に進み、熱媒温度Ｔоが第２所定値よりもα分高い温度（第２所定値＋α）以上か否かを判断する。第２所定値＋α以上であると判断すると、日射量が増大して、熱媒による給水の加熱が好適に行える日射量となったと判断する。そして、まず、熱媒ポンプ５３を起動する。次に、第２給水開閉弁４３ａを閉状態から開状態とするとともに、第１給水開閉弁２３ａを開状態から閉状態とする。そして、Ｓ７へ進む。Ｓ６で、第２所定値＋αよりも小さいと判断すると、熱媒による給水の加熱が好適に行える日射量となっていないと判断し、所定時間後に再度Ｓ６を繰り返す。なお、このように、熱媒による給水の加熱を再開する温度を、第２所定値よりもα分高い温度とすることで、ヒステリシスを持たせることができるので、チャタリングを抑制することができる。例えば、αは、０．５〜１０℃の間の適当な値を用いてもよい。
【００５６】
Ｓ７に進むと、制御装置は、給水温度Ｔｈに基づいて、ボイラ３に投入する燃料の流量の推定量を算出する。次にＳ８に進み、先行制御としてＳ７で推定した燃料の流量となるように、燃料流量調整弁３３ａの開度を制御し、バーナ３１に供給される燃料の流量を調整する。ボイラ３に投入する燃料の流量の推定量は、例えば高圧蒸気タービン７０への蒸気供給流量（もしくは発電部２の発電出力）や給水温度Ｔｈに基づいて、内部関数として設定されていてもよい。なお、燃料流量調整弁３３ａの開度は、後述するＳ１０でも制御するため、Ｓ８で行う燃料流量調整弁３３ａの開度の制御は、Ｓ１０での制御に対する先行制御である。
【００５７】
燃料流量調整弁３３ａの先行制御が終了すると、制御装置は、ボイラ３内における蒸気の温度の制御処理を実行する（調整工程）。具体的には、まずＳ９で、スプレイ水量調整弁３９ａの開度を制御し、最終過熱低減器３５に供給されるスプレイ水の量を調整する。詳細には、Ｓ９で制御装置は、蒸気温度Ｔｍが目標温度となるように、スプレイ水量調整弁３９ａの開度を制御する。
次に、制御装置は、Ｓ１０に進み、燃料流量調整弁３３ａの開度を制御し、バーナ３１に供給される燃料の流量を調整する。詳細には、Ｓ１０で制御装置は、最終過熱低減器３５直前の蒸気温度Ｔｓが所定の温度となるように、燃料流量調整弁３３ａの開度を制御する。
【００５８】
次に、制御装置は、Ｓ１１に進み、ボイラ３から出力する蒸気温度Ｔｍが目標の蒸気温度か否かを判断する。蒸気温度Ｔｍが目標の蒸気温度であると判断した場合には、Ｓ１２に進む。蒸気温度Ｔｍが目標の蒸気温度ではないと判断した場合には、Ｓ９に戻る。Ｓ１２では、制御装置は、給水温度Ｔｈが第３所定値よりも小さいか否かを判断する。第３所定値は、例えば、節炭器３８内において給水が蒸発する温度の値に設定される。第３所定値以上であると判断した場合には、節炭器３８内において給水が蒸気化していると判断しＳ３に戻り、給水温度Ｔｈが第１所定値よりも小さいか否か、熱媒温度Ｔоが第２所定値よりも小さいか否かを再度判断して必要なステップを実施する。第３所定値よりも小さいと判断した場合には、Ｓ１３へ進む。Ｓ１３では、蒸気温度Ｔｍ及び蒸気圧力Ｐｍを維持されているため、蒸気流量調整弁１３ｃの開度を変化させないように維持することができる。蒸気流量調整弁１３ｃの開度を維持すると、制御装置は、本処理を終了する。
【００５９】
次に、本実施形態における水及び蒸気の流れについて説明する。
復水器７３から排出された給水は、復水ポンプ２０ａへ供給される。復水ポンプ２０ａから吐出された給水は、まず低圧給水ヒータ４０に導入される。低圧給水ヒータ４０では、第１給水配管２０を介して導入された給水と、低圧タービンから第１抽気配管２５を介して導入された蒸気とが熱交換することで、給水が加熱される。低圧給水ヒータ４０で加熱された給水は、低圧給水ヒータ４０から排出され、給水ポンプ２１ａへ供給されて昇圧する。給水ポンプ２１ａから吐出された給水は、中圧給水ヒータ４１に導入される。中圧給水ヒータ４１では、第２給水配管２１を介して導入された給水と、中圧タービンから第２抽気配管２６を介して導入された蒸気とが熱交換することで、給水が加熱される。中圧給水ヒータ４１で加熱された給水は、中圧給水ヒータ４１から排出され、高圧給水ヒータ４２へ導入される。高圧給水ヒータ４２では、第３給水配管２２を介して導入された給水と、高圧タービンから第３抽気配管２７を介して導入された蒸気とが熱交換することで、給水が加熱される。高圧給水ヒータ４２で加熱された給水は、高圧給水ヒータ４２から第４給水配管２３へ排出される。第４給水配管２３内を流通する給水は、２９０〜３００℃程度（温度は本実施形態での一例であり、これに限定されない）まで昇温されている。
【００６０】
第４給水配管２３を流通する給水は、第１給水開閉弁２３ａが開状態であって、第２給水開閉弁４３ａが閉状態の場合には、そのままボイラ３に設けられた節炭器３８へ供給される。一方、第４給水配管２３を流通する給水は、第１給水開閉弁２３ａが閉状態であって、第２給水開閉弁４３ａが開状態の場合には、全流量がバイパス配管４３へ流入する。バイパス配管４３を流通する給水は、太陽熱利用給水加熱器５２に導入される。太陽熱利用給水加熱器５２では、給水と循環流路５０を流通する熱媒とが熱交換することで、給水が加熱される（熱交換工程）。太陽熱利用給水加熱器５２で加熱された給水は、太陽熱利用給水加熱器５２から排出され、バイパス配管４３を介して、再度第４給水配管２３に流入する。第４配管に流入した給水は、ボイラ３に設けられた節炭器３８へ供給される。この時の給水温度Ｔｈは、３００〜３１０℃程度（温度は本実施形態での一例であり、これに限定されない）まで昇温されている。
【００６１】
節炭器３８へ供給された給水は、節炭器３８において、ボイラ３内で燃焼ガスと熱交換を行い、加熱される。節炭器３８で加熱された給水は、節炭器３８から排出され、第５給水配管２４を介して、上流側過熱器３４へ供給される。なお、第５給水配管２４内を流通する給水は火炉３０からの熱により飽和蒸気となり、上流側過熱器３４に供給される。第５給水配管２４の途中には図示しない熱交換器（蒸発器）があり給水を蒸発させてもよい。上流側過熱器３４では、第５給水配管２４を介して導入された蒸気と、燃焼ガスとが熱交換することで、蒸気が過熱される。上流側過熱器３４で過熱された蒸気は、上流側過熱器３４から排出され、最終過熱低減器３５へ導入される。最終過熱低減器３５では、第５給水配管２４から抽水されたスプレイ水を、蒸気へ噴霧することで、蒸気の温度を調整する。最終過熱低減器３５から排出された蒸気は、第２蒸気配管１２を介して、最終過熱器３６へ導入される。最終過熱器３６では、第２蒸気配管１２を介して導入された蒸気と、燃焼ガスとが熱交換することで、蒸気が過熱される。最終過熱器３６で過熱された蒸気は、最終過熱器３６から排出されるとともに、ボイラ３から出力される（蒸気生成工程）。
【００６２】
最終過熱器３６から排出される蒸気は、第３蒸気配管１３を介して、高圧蒸気タービン７０へ供給される。高圧蒸気タービン７０へ供給された蒸気は、高圧蒸気タービン７０を回転させ、高圧蒸気タービン７０から排出される。高圧蒸気タービン７０から排出された蒸気は、第４蒸気配管１４を介して再熱器３７へ供給される。すなわち、再度にボイラ３へ導入される。再熱器３７では、第４蒸気配管１４を介して導入された蒸気と、燃焼ガスとが熱交換することで、蒸気が加熱される。再熱器３７で加熱された蒸気は、再熱器３７から排出されるとともに、ボイラ３から再度に出力される。
【００６３】
再熱器３７から出力される蒸気は、第５蒸気配管１５を介して、中圧蒸気タービン７１へ供給される。中圧蒸気タービン７１へ供給された蒸気は、中圧蒸気タービン７１を回転駆動させ、中圧蒸気タービン７１から排出される。中圧蒸気タービン７１から排出された蒸気は、第６蒸気配管１６を介して低圧蒸気タービン７２へ供給される。低圧蒸気タービン７２へ供給された蒸気は、低圧蒸気タービン７２を回転させ、低圧蒸気タービン７２から排出される。低圧蒸気タービン７２から排出された蒸気は、第７蒸気配管１７を介して復水器７３へ供給される。復水器７３へ供給された蒸気は、冷却されることで凝縮する。凝縮した蒸気（すなわち水）は給水となって、復水ポンプ２０ａへ導入される。
【００６４】
次に、本実施形態における熱媒の流れについて説明する。
熱媒ポンプ５３から吐出された熱媒は、循環流路５０を流通し、太陽熱集熱器５１へ導入される。太陽熱集熱器５１では、太陽光を集光することにより発生するエネルギから、熱媒を加熱する（熱媒加熱工程）。太陽熱集熱器５１から排出された熱媒は、循環流路５０を流通し、太陽熱利用給水加熱器５２へ導入される。太陽熱利用給水加熱器５２では、熱媒と給水とを熱交換する（熱交換工程）。この時の熱媒温度Ｔｏは、３２０〜３５０℃程度（温度は本実施形態での一例であり、これに限定されない）まで昇温されている。太陽熱利用給水加熱器５２から排出された熱媒は、熱媒ポンプ５３へ供給される。
【００６５】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００６６】
日射量の変化に応じて、太陽熱集熱器５１で集光することにより発生するエネルギの量は変化する。太陽熱集熱器５１で発生するエネルギの量が変化すると、太陽熱集熱器５１における熱媒の加熱量も変化する。また、熱媒の加熱量が変化することで、循環する熱媒の温度が変化するため、太陽熱利用給水加熱器５２において熱媒と給水とが交換する熱の量も変化する。したがって、第４給水配管２３からボイラ３に供給される給水の温度も変化する。従来のボイラでは、ボイラ３に供給される給水の温度が変化することで、ボイラ３で生成される蒸気の温度も変化する。このように、日射量に変化が生じると、それに応じて、従来のボイラ３では、生成される蒸気の温度も変化する。
【００６７】
本実施形態では、制御装置によって、最終過熱低減器３５に供給されるスプレイ水の量及びボイラ３に投入される燃料の供給量の両方を調整することで、ボイラ３で生成される蒸気の温度を時間遅れの発生を抑制して調整している。
ボイラ３で生成される蒸気の温度は、最終過熱低減器３５に供給されるスプレイ水の量による制御で、時間遅れが少なく応答性に優れて制御される。スプレイ水の量が増加すると、上流側過熱器３４へ導入される蒸気流量が減少して最終過熱低減器３５入口の蒸気温度も変動するため、最終的にはボイラ３に投入される燃料の供給量の調整を行うことで、ボイラ３での本質的な熱バランスが行なわれ、生成される蒸気温度を長期的なバランス変動を制御して実施することができる。
これにより、日射量に変化が生じて、ボイラ３に供給される給水の温度が変化した場合であっても、ボイラ３で生成される蒸気の温度を迅速に所望の温度にして、ボイラ３から出力することができる。また、蒸気の温度を所望の温度とすることができるので、ボイラ３で生成される蒸気の圧力も所望の圧力で安定させることができる。
また、本実施形態では、ボイラ３で生成される蒸気の温度及び圧力を所望の温度及び圧力にすることができるので、発電機８で発電する発電量を所望の発電量とすることができる。また、発電機８での発電量を一定とすることができるので、電力を安定的に供給することができる。すなわち、太陽光の日射量の変化が発生しても、発電プラント１００から出力する電力を所望の電力量で安定して供給することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、最終過熱低減器３５に供給されるスプレイ水の量及びボイラ３に投入される燃料の供給量を調整することで、ボイラ３で生成される蒸気の温度を調整している。すなわち、ボイラ３で生成される蒸気の温度を調整する調整手段が、ボイラ３に設けられている。換言すれば、太陽熱利用加熱部５には、熱媒の温度を調整する調整手段が設けられていなく、熱媒の循環流量は所定の一定流量としてもよい。これにより、太陽熱利用加熱部５には、太陽光を集光させて発生するエネルギで熱媒を加熱して、熱媒の温度を積極的に低減させるなど調整する構成等が存在しない構成となるため、太陽光から得た熱の略全部をボイラ３へ供給される給水の加熱に利用することができる。このように、太陽光の日射量の変化が生じても、太陽光を集光させて発生するエネルギから熱媒を加熱して得た熱の略全部を給水の加熱に利用することができる。このため、太陽光から得た熱を積極的に低減させる装置等を設ける構成等の、温度を調整する構成等を設ける構成と比較して、ボイラ３へ供給する給水への伝熱量を多くして、給水の温度を高くすることができる。よって、ボイラ３において給水を加熱するために用いられる燃料を低減することができる。
なお、太陽光から得た熱を積極的に低減させる装置等を設ける構成等の、温度を調整する構成等を設ける構成とは、例えば、日射量の変化が生じた際に太陽光から得たエネルギを積極的に低減させて熱媒の加熱後の温度を維持する構成等を設けて太陽光から得た熱を積極的に低減させる構成等が挙げられる。また、例えば、熱媒の循環流量を変化させて熱媒の温度を調整する調整手段を設ける構成や、熱媒と熱交換する給水量を調整する調整手段を設ける構成が挙げられる。
【００６９】
本実施形態では、節炭器３８へ供給される直前の給水の温度Ｔｈに基づいて、燃料の供給量を先行制御している。節炭器３８は、最終過熱器３６や上流側過熱器３４よりも、上記流れにおいて、上流側に設けられている。すなわち、節炭器３８は、最終過熱器３６や上流側過熱器３４よりも、太陽熱利用給水加熱器５２に近い位置に設けられている。これにより、節炭器３８に供給される給水は、日射量が変化した際に、下流側に設けられた熱交換器に供給される給水や蒸気よりも、早く温度変化が発生する。したがって、節炭器３８へ供給される直前の給水の温度Ｔｈに基づいて燃料の供給量を先行制御することで、より迅速に日射量の変化に対応することができる。よって、最終過熱低減器３５に供給されるスプレイ水の量及びボイラ３に投入される燃料の供給量の両方を調整することで、ボイラ３で生成される蒸気の温度を調整する前に燃料の供給量を先行制御することができる。したがって、より正確かつ迅速に、全体制御系の時定数による整定への時間遅れを抑制して、ボイラ３で生成される蒸気温度Ｔｍが所望の温度となるように燃料の供給量を制御することができる。
【００７０】
なお、燃料の供給量の先行制御は、太陽熱集熱器５１から太陽熱利用給水加熱器５２へ供給される熱媒の温度Ｔоに基づいて行ってもよい。
太陽光の日射量が変化すると、太陽熱集熱器５１での熱媒の加熱量が変化する。このため、太陽熱集熱器５１から太陽熱利用給水加熱器５２へ供給される熱媒温度Ｔоも変化する。よって、熱媒温度Ｔｏは、日射量の変化に対して迅速に変化する。したがって、熱媒温度Ｔоに基づいて燃料の供給量を先行制御することで、さらに迅速に日射量の変化に対応することができる。よって、全体制御系の時定数による整定にさらに時間的余裕を持たせることができるので、さらに正確に、整定への時間遅れを抑制してボイラ３で生成される蒸気温度Ｔｍが所望の温度となるように燃料の供給量を制御することができる。
【００７１】
本実施形態では、給水温度Ｔｈが第１所定値よりも低い場合、または、熱媒温度Ｔоが第２所定値よりも低い場合に、バイパス配管４３に給水が流入しないように第１給水開閉弁２３ａ及び第２給水開閉弁４３ａを制御している。すなわち、給水温度Ｔｈまたは熱媒温度Ｔоが所定値よりも低い場合には、太陽熱利用給水加熱器５２へ給水が供給されないようになっている。これにより、熱媒により好適に給水を加熱できない場合に、太陽熱利用給水加熱器５２へと給水が供給されないようにすることができる。したがって、太陽熱利用給水加熱器５２で熱媒による給水の冷却を抑制することができる。なお、バイパス配管４３に給水が流入しないようにしても、給水ヒータ４０、４１、４２において、給水の加熱を行うとともに、ボイラ３にて出力される蒸気の温度制御を行うことができるので、ボイラ３の運転を継続することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、太陽熱利用部を循環する熱媒として、温度上昇しても液相を維持し相変化し難い熱媒として、例えば油系熱媒を用いている。これにより、熱媒の循環加圧を低くすることができるので、太陽熱集熱器５１の集熱管などの耐圧要求が低くなるため、太陽熱集熱器５１等の製造コストを抑制することができる。
【００７３】
〔第２実施形態〕
次に、本実施形態に係る第２実施形態について図４を用いて説明する。
第２実施形態に係る発電プラント２００は、バイパス配管を設ける位置等が第１実施形態と相違している。したがって、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００７４】
本実施形態に係るボイラシステム８１のバイパス配管（第２バイパス流路）８２は、上流端が、給水ポンプ２１ａと中圧給水ヒータ４１との間の第２給水配管２１に接続されている。すなわち、バイパス配管８２は、給水ポンプ２１ａの後流側から中圧給水ヒータ（第２熱交換部）４１及び高圧給水ヒータ（第２熱交換部）４２をバイパスするように設けられている。
【００７５】
また、本実施形態では、第１給水開閉弁８３が、バイパス配管８２の分岐部分と中圧給水ヒータ４１との間に設けられている。また、第１給水開閉弁８３は、開閉弁である。また、バイパス配管８２には、開閉弁である第２給水開閉弁４３ａと、流量調整弁である第３給水流量調整弁８４とが設けられている。第３給水流量調整弁８４は、第２給水開閉弁４３ａよりも下流側に設けられている。また、第３給水流量調整弁８４は、開度を調整することで、バイパス配管８２の内部を流通する給水の流量を調整することができる。
第３給水流量調整弁８４の開度は、バイパス配管８２に流入する給水の量が、全体給水の流量に対して、本実施形態では例えば、１０％から５０％程度となるように設定されている。すなわち、本実施形態では、中圧給水ヒータ４１及び高圧給水ヒータ４２と、太陽熱利用給水加熱器５２とが並列に設けられており、どちらでも給水を加熱している。
【００７６】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、中圧給水ヒータ４１及び高圧給水ヒータ４２と、太陽熱利用給水加熱器５２とが並列に設けられており、どちらでも給水を加熱している。これにより、中圧給水ヒータ４１及び高圧給水ヒータ４２で加熱する給水量を低減させることができるので、中圧蒸気タービン７１の第２抽気配管２６を介して抽気する蒸気の量及び高圧蒸気タービン７０の第３抽気配管２７を介して抽気する蒸気の量を低減させることができる。したがって、蒸気タービン７で得られるエネルギを増加させることができ、蒸気タービン７へ供給する蒸気量を減少させることができ、ボイラ３において給水を加熱するために用いられる燃料を低減することができる。
【００７７】
〔第３実施形態〕
次に、本発明に係る第３実施形態について図５を用いて説明する。
第３実施形態に係る発電プラント３００では、太陽熱利用加熱部の構成が第１実施形態と相違している。したがって、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００７８】
本実施形態に係る太陽熱利用加熱部９１は、熱媒として水を用いている。また、太陽熱利用加熱部９１は、太陽熱集熱器５１及び太陽熱利用給水加熱器５２のほかに、太陽熱集熱器５１と太陽熱利用給水加熱器５２との間に設けられる気水分離器９２と、太陽熱利用給水加熱器５２と熱媒ポンプ５３（以下、「第１熱媒ポンプ５３」という。）との間に設けられる凝縮器９３と、気水分離器９２と循環流路５０とを接続する水配管９４と、を備えている。水配管９４には、第２熱媒ポンプ９５が設けられている。
気水分離器９２は、太陽熱集熱器５１で加熱されて気液二相となった熱媒を水と蒸気とに分離する。また、分離した蒸気を、循環流路５０を介して太陽熱利用給水加熱器５２へ供給する。また、分離した水を、水配管９４を介して、第１熱媒ポンプ５３と太陽熱集熱器５１との間の循環流路５０へ供給する。凝縮器９３は、太陽熱利用給水加熱器５２で給水を加熱した熱媒（蒸気）を凝縮させて、水にする。
【００７９】
本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、熱媒として安価な水または蒸気を用いている。したがって、熱媒のコストを低減することができる。また、気水分離器９２を設け、気水分離器９２から蒸気のみを太陽熱利用給水加熱器５２へ供給している。これにより、太陽熱利用給水加熱器５２で、高温の蒸気のみによって給水を加熱することができるので、好適にバイパス配管４３から供給する給水を加熱することができる。
【００８０】
なお、本発明は、上記各実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上記各実施形態では、節炭器３８へ供給される直前の給水の温度Ｔｈの温度変化に基づいて、燃料供給量の先行制御を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、節炭器３８から排出された給水の温度Ｔｅの温度変化に基づいて、燃料供給量の先行制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１      ：ボイラシステム
２      ：発電部
３      ：ボイラ
４      ：給水予熱部（第２熱交換部）
５      ：太陽熱利用加熱部
７      ：蒸気タービン
８      ：発電機
１１    ：第１蒸気配管
１１ａ  ：第１蒸気温度計測器
１２    ：第２蒸気配管
１３    ：第３蒸気配管
１３ａ  ：第３蒸気温度計測器
１３ｂ  ：蒸気圧力計測器
１３ｃ  ：蒸気流量調整弁
１４    ：第４蒸気配管
１５    ：第５蒸気配管
１６    ：第６蒸気配管
１７    ：第７蒸気配管
２０    ：第１給水配管
２０ａ  ：復水ポンプ
２１    ：第２給水配管
２１ａ  ：給水ポンプ
２２    ：第３給水配管
２３    ：第４給水配管（給水流路）
２３ａ  ：第１給水開閉弁（切替手段）
２３ｂ  ：第１給水温度計測器（給水温度計側手段）
２４    ：第５給水配管
２４ａ  ：第２給水温度計測器
２５    ：第１抽気配管
２６    ：第２抽気配管
２７    ：第３抽気配管
３０    ：火炉
３１    ：バーナ
３２    ：煙道
３３    ：燃料配管（燃料供給路）
３３ａ  ：燃料流量調整弁（燃料調整手段）
３４    ：上流側過熱器（上流過熱器）
３５    ：最終過熱低減器（過熱低減器）
３６    ：最終過熱器（下流過熱器）
３７    ：再熱器
３８    ：節炭器（給水加熱器）
３９    ：スプレイ水配管（スプレイ水供給流路）
３９ａ  ：スプレイ水量調整弁（スプレイ水調整手段）
４０    ：低圧給水ヒータ
４１    ：中圧給水ヒータ
４２    ：高圧給水ヒータ
４３    ：バイパス配管（第１バイパス流路）
４３ａ  ：第２給水開閉弁（切替手段）
５０    ：循環流路
５１    ：太陽熱集熱器（太陽熱加熱部）
５２    ：太陽熱利用給水加熱器（第１熱交換部）
５３    ：熱媒ポンプ
５４    ：熱媒温度計測器（熱媒温度計測手段）
７０    ：高圧蒸気タービン（蒸気タービン）
７１    ：中圧蒸気タービン
７２    ：低圧蒸気タービン
７３    ：復水器
７４    ：回転軸
８１    ：ボイラシステム
８２    ：バイパス配管（第２バイパス流路）
８３    ：第１給水開閉弁
８４    ：第３給水流量調整弁
９１    ：太陽熱利用加熱部
９２    ：気水分離器
９３    ：凝縮器
９４    ：水配管
９５    ：第２熱媒ポンプ
１００  ：発電プラント
２００  ：発電プラント
３００  ：発電プラント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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