(57)【要約】【課題】発電出力を十分に増加させると共に、蒸気タービンを作動媒体として通過する蒸気の流量が上限許容値以下になるように、出力増大運転を容易に実行可能にする。【解決手段】実施形態の火力発電プラントは、蒸気タービンから抽気された蒸気を加熱媒体として用いて、復水器において凝縮された水を加熱する給水加熱部と、給水加熱部において加熱された水を加熱することによって蒸気を生成するボイラとを備え、抽気絞り弁を介して加熱媒体が供給される給水加熱器を給水加熱部が複数備えている。実施形態の火力発電プラントは、電力系統における系統周波数の減少を検出した際に発電機の発電出力を増加させる出力増大運転を行う場合に、系統周波数の減少を検出した時点における発電機の発電出力に基づいて、複数の抽気絞り弁の開度を小さくする動作を制御する制御装置を更に有する。【選択図】図１
2020051416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから排気された蒸気を冷却して凝縮させる復水器と、
前記蒸気タービンから抽気された蒸気を加熱媒体として用いて、前記復水器において凝縮された水を加熱する給水加熱部と、
前記給水加熱部において加熱された水を加熱することによって蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラで生成された蒸気が前記蒸気タービンに供給されることによって前記蒸気タービンが回転し、その駆動力によって発電を行う発電機と
を備え、抽気絞り弁を介して前記加熱媒体が供給される給水加熱器を前記給水加熱部が複数備えている、火力発電プラントであって、
電力系統における系統周波数の減少を検出した際に前記発電機の発電出力を増加させる出力増大運転を行う場合に、前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力に基づいて、前記複数の抽気絞り弁の開度を小さくする動作を制御する制御装置
を有する、
火力発電プラント。
【請求項２】
前記給水加熱部は、
前記複数の給水加熱器のそれぞれに供給される前記加熱媒体の圧力が、前記復水器で凝縮した水の流れに沿って順次高くなるように構成され、かつ、前記復水器で凝縮した水が前記複数の給水加熱器を順次流れることによって、前記復水器で凝縮した水の温度が上昇するように構成されており、
前記制御装置は、前記出力増大運転を行う際には、前記複数の給水加熱器において前記加熱媒体の圧力が高い側から低い側に向けて前記加熱媒体が供給される流量を低減させる前記給水加熱器の数が、前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が低くなるに伴って増加するように、前記複数の抽気絞り弁の動作を制御する、
請求項１に記載の火力発電プラント。
【請求項３】
前記給水加熱部は、前記給水加熱部として、
第１給水加熱器と、
前記加熱媒体の圧力が前記第１給水加熱器よりも低い第２給水加熱器と
を少なくとも含み、前記復水器で凝縮した水が、前記第２給水加熱器と前記第１給水加熱器とを順次流れることによって温度が上昇するように構成されていると共に、
前記抽気絞り弁として、
前記第１給水加熱器に流れる前記加熱媒体の流量を調整する第１の抽気絞り弁と、
前記第２給水加熱器に流れる前記加熱媒体の流量を調整する第２の抽気絞り弁とを少なくとも含み、
前記制御装置は、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が第１の閾値を超えた値である場合には、前記第１の抽気絞り弁の開度および前記第２の抽気絞り弁の開度を保持させた状態で前記出力増大運転を行い、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が前記第１の閾値以下であって前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を超えた値である場合には、前記第１の抽気絞り弁の開度を小さくし、かつ、前記第２の抽気絞り弁の開度を保持させた状態で前記出力増大運転を行い、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が前記第２の閾値以下であって前記第２の閾値よりも小さい第３の閾値を超えた値である場合には、前記第１の抽気絞り弁の開度および前記第２の抽気絞り弁の開度を小さくした状態で前記出力増大運転を行う、
請求項１に記載の火力発電プラント。
【請求項４】
前記給水加熱部は、前記給水加熱部として、
第１給水加熱器と、
前記加熱媒体の圧力が前記第１給水加熱器よりも低い第２給水加熱器と
を少なくとも含み、前記復水器で凝縮した水が、前記第２給水加熱器と前記第１給水加熱器とを順次流れることによって温度が上昇するように構成されていると共に、
前記抽気絞り弁として、
前記第１給水加熱器に流れる前記加熱媒体の流量を調整する第１の抽気絞り弁と、
前記第２給水加熱器に流れる前記加熱媒体の流量を調整する第２の抽気絞り弁とを少なくとも含み、
前記制御装置は、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が第１の閾値を超えた値である場合には、前記発電出力の値が小さくなるに伴って前記第１の抽気絞り弁の開度を小さくなるように前記第１の抽気絞り弁の開度を調整し、かつ、前記第２の抽気絞り弁の開度の開度を保持させた状態で、前記出力増大運転を行い、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が前記第１の閾値以下であって前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を超えた値である場合には、前記第１の抽気絞り弁の開度を小さくし、かつ、前記第２の抽気絞り弁の開度を保持させた状態で前記出力増大運転を行い、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が前記第２の閾値以下であって前記第２の閾値よりも小さい第３の閾値を超えた値である場合には、前記第１の抽気絞り弁の開度および前記第２の抽気絞り弁の開度を小さくした状態で前記出力増大運転を行う、
請求項１に記載の火力発電プラント。
【請求項５】
前記給水加熱部は、
前記加熱媒体の圧力が前記第２給水加熱器よりも低い第３給水加熱器
を前記給水加熱器として更に含み、前記復水器で凝縮した水が、前記第３給水加熱器と前記第２給水加熱器と前記第１給水加熱器とを順次流れることによって温度が上昇するように構成されていると共に、
前記抽気絞り弁として、
前記第３給水加熱器に流れる前記加熱媒体の流量を調整する第３の抽気絞り弁を更に含み、
前記制御装置は、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が第１の閾値を超えた値である場合には、前記第１の抽気絞り弁の開度、前記第２の抽気絞り弁の開度、および、前記第３の抽気絞り弁の開度を保持させた状態で前記出力増大運転を行い、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が前記第１の閾値以下であって前記第２の閾値を超えた値である場合には、前記第１の抽気絞り弁の開度を小さくし、かつ、前記第２の抽気絞り弁の開度および前記第３の抽気絞り弁の開度を保持させた状態で前記出力増大運転を行い、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が前記第２の閾値以下であって前記第３の閾値を超えた値である場合には、前記第１の抽気絞り弁の開度および前記第２の抽気絞り弁の開度を小さくし、かつ、前記第３の抽気絞り弁の開度を保持させた状態で前記出力増大運転を行い、
前記系統周波数の減少を検出した時点における前記発電機の発電出力が前記第３の閾値以下である場合には、前記第１の抽気絞り弁の開度、前記第２の抽気絞り弁の開度、および、前記第３の抽気絞り弁の開度を小さくした状態で前記出力増大運転を行う、
請求項３または４に記載の火力発電プラント。
【請求項６】
前記給水加熱部は、
高圧給水加熱部と、
前記加熱媒体の圧力が前記高圧給水加熱部よりも低い低圧給水加熱部と
を含み、前記復水器で凝縮した水が、前記低圧給水加熱部と前記高圧給水加熱部とを順次流れることによって温度が上昇するように構成されており、
前記第１給水加熱器、前記第２給水加熱器、および、前記第３給水加熱器は、前記高圧給水加熱部を構成する、
請求項５に記載の火力発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、火力発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギーによる発電の増加により発電量の急変が起こり、電力系統において系統周波数が急減する場合がある。具体的には、図１５に示すように、たとえば、１０秒程度の短時間で、１％程度の系統周波数の減少が発生する場合がある（系統周波数が５０Ｈｚである電力系統では、０．５Ｈｚ分、系統周波数が減少。系統周波数が６０Ｈｚである電力系統では、０．６Ｈｚ分、系統周波数が減少）。
【０００３】
上記のように電力系統において系統周波数が急激に減少したとき、火力発電プラントでは、系統周波数の安定化のために、発電出力を急速に増加させることが要求され、出力増大運転を実行する場合がある。
【０００４】
一般的な出力増大運転に関して、図１６Ａから図１６Ｃを用いて説明する。図１６Ａから図１６Ｃでは、系統周波数の減少を検出した時点における発電出力（初期出力）が９５％ＭＷである場合を示している。図１６Ａにおいては、蒸気加減弁の開度(ＭＣＶ開度)を実線で示している。図１６Ｂにおいては、高圧タービン（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を実線で示し、中圧タービン（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を一点鎖線で示すと共に、高圧タービン（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の制限値を破線で示し、中圧タービン（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の制限値を二点鎖線で示している。図１６Ｃにおいては、発電出力を実線で示している。
【０００５】
出力増大運転を実行する際には、一般的に、通常運転（系統周波数が安定している時に行われる運転）の際に開度を絞る運用（絞り運用）が行われている蒸気加減弁を、系統周波数の低下に応じた開度まで開く。図１６Ａに示すように、たとえば、９４％の開度から１００％の開度になるように、蒸気加減弁の動作を制御する。これにより、図１６Ｂに示すように、蒸気タービン（図では、高圧タービン（ＨＰ  ＳＴ）、中圧タービン（ＩＰ  ＳＴ））に作動媒体として供給される蒸気の流量を増加させる。その結果、発電出力（負荷）を増加させる。図１６Ｃに示すように、たとえば、発電出力が９５％ＭＷから９８％ＭＷに増加する。
【０００６】
発電プラントにおいては、通常運転時のプラント熱効率を高くするために、主蒸気加減弁の開度をほぼ全開に近い状態で通常運転を実行するものがある。このような発電プラントにおいて出力増大運転を実行する際には、主蒸気加減弁の開度を大きくする余地が小さいので、発電出力の増加が不十分になる場合がある。その結果、系統周波数を十分に回復させることが困難な場合がある。
【０００７】
このような課題に対応するために、さまざまな技術が提案されている。たとえば、出力増大運転を実行する際には、給水加熱器に接続するタービン抽気配管に設置された抽気弁を全閉状態または半閉状態にし、給水加熱器に熱媒として供給する抽気蒸気の流量を低減させる。その結果、蒸気タービンに作動媒体として供給される蒸気の流量が増加するので、発電出力の増加を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−６６１８８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】The Grid code (http://www2.nationalgrid.com/UK/Industry-information/Electricity-codes/Grid-Code/)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記方法では、脱気器へ送られる復水を十分に加熱できずに、脱気器へ入る水の温度が低下して脱気器の圧力が低下するので、脱気蒸気が多く必要になる。このとき、脱気蒸気の増加量は、低圧給水加熱器の抽気カット分よりも多くなる。その結果、発電出力が低下する場合がある。脱気蒸気の増加を防ぐためには、復水流量を低下させると共に、復水および給水を貯蔵するための容器が必要となる。長期間にわたって発電出力を増加させる場合には、現実的ではないほど、その容器の容量を大きくする必要がある。
【００１１】
また、上記方法において、発電出力が高い高負荷の運転を実行しているときに出力増大運転を行う際に、上記のように給水加熱器に熱媒として供給する抽気蒸気の流量を大幅に低減させた場合には、蒸気タービンを作動媒体として通過する蒸気の流量が上限許容値よりも大きくなる場合がある。その結果、蒸気タービンにおいて損傷が発生する可能性が高まる。
【００１２】
上記のような事情により、発電出力を十分に増加させると共に、蒸気タービンを作動媒体として通過する蒸気の流量が上限許容値以下になるように、出力増大運転を行うことが容易でない場合がある。
【００１３】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、発電出力を十分に増加させると共に、蒸気タービンを作動媒体として通過する蒸気の流量が上限許容値以下になるように、出力増大運転を容易に実行可能な、火力発電プラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
実施形態の火力発電プラントは、蒸気タービンと、蒸気タービンから排気された蒸気を冷却して凝縮させる復水器と、蒸気タービンから抽気された蒸気を加熱媒体として用いて、復水器において凝縮された水を加熱する給水加熱部と、給水加熱部において加熱された水を加熱することによって蒸気を生成するボイラと、ボイラで生成された蒸気が蒸気タービンに供給されることによって蒸気タービンが回転し、その駆動力によって発電を行う発電機とを備え、抽気絞り弁を介して加熱媒体が供給される給水加熱器を給水加熱部が複数備えている。実施形態の火力発電プラントは、電力系統における系統周波数の減少を検出した際に発電機の発電出力を増加させる出力増大運転を行う場合に、系統周波数の減少を検出した時点における発電機の発電出力に基づいて、複数の抽気絞り弁の開度を小さくする動作を制御する制御装置を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、第１実施形態に係る火力発電プラントの要部を模式的に示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る火力発電プラントにおいて、「出力増大運転」を実行する場合に、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４が電力系統に出力していた電力の値と、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開閉動作との関係を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態において、実施例１および比較例の条件を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施例１の条件１において、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施例１の条件１において、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実施例１の条件１において、発電出力を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例１の条件２において、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例１の条件２において、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、実施例１の条件２において、発電出力を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施例１の条件３において、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施例１の条件３において、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、実施例１の条件３において、発電出力を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施例１の条件４において、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施例１の条件４において、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、実施例１の条件４において、発電出力を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、比較例の条件１において、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、比較例の条件１において、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、比較例の条件１において、発電出力を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、比較例の条件２において、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、比較例の条件２において、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、比較例の条件２において、発電出力を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、比較例の条件３において、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、比較例の条件３において、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、比較例の条件３において、発電出力を示す図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る火力発電プラントにおいて、「出力増大運転」を実行する場合に、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４が電力系統に出力していた電力の値と、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開閉動作との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態に係る火力発電プラントにおいて、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力Ｌ）が９５％ＭＷを超えた値である場合（９５＜Ｌの場合）に実行する「絞り動作」の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第２実施形態に係る実施例２について、条件を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、実施例２の条件１において、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、実施例２の条件１において、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、実施例２の条件１において、発電出力を示す図である。
【図１５】図１５は、関連技術において、電力系統で系統周波数が急激に減少したときの様子を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、関連技術において出力増大運転を実行す場合における蒸気加減弁（ＭＣＶ）の開度を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、関連技術において出力増大運転を実行する際に、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量を示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、関連技術において出力増大運転を実行する場合における発電出力を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
［全体構成］
第１実施形態に係る火力発電プラントの要部について、図１を用いて説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の火力発電プラントでは、蒸気タービン１から排気された蒸気Ｆ１（排気蒸気）が、復水器２で冷却されて凝縮する。復水器２において凝縮した水Ｆ２（復水）は、給水加熱部３で加熱される。そして、給水加熱部３において加熱された水Ｆ３（給水）は、ボイラ４で加熱され、蒸気Ｆ４（主蒸気）が生成される。ボイラ４で生成された蒸気Ｆ４が蒸気タービン１に作動媒体として供給される。これにより、蒸気タービン１が発電機１４を駆動して、発電が行われる。
【００１８】
本実施形態において、火力発電プラントは、再生サイクルおよび再熱サイクルを構成するように、蒸気タービン１と復水器２と給水加熱部３とボイラ４との各部が構成されている。以下より、火力発電プラントを構成する各部の詳細について順次説明する。
【００１９】
本実施形態において、蒸気タービン１は、高圧タービン部１１、中圧タービン部１２、および、低圧タービン部１３によって構成されている。蒸気タービン１は、高圧タービン部１１と中圧タービン部１２と低圧タービン部１３とにおいて、タービンロータが回転することで、発電機１４を駆動する。発電機１４の駆動によって生じた電力は、電力系統（図示省略）に出力される。
【００２０】
具体的には、蒸気タービン１のうち、高圧タービン部１１は、ボイラ４から蒸気Ｆ４が作動媒体として供給口Ａ１１から流入し、排気口Ａ１１ｂから蒸気Ｂ１ｂが流出する。ここでは、ボイラ４で生成された蒸気Ｆ４は、主蒸気加減弁ＶＦ４を経由して、高圧タービン部１１に導入される。そして、高圧タービン部１１の排気口Ａ１１ｂから流出した蒸気Ｂ１ｂのうち、大部分の蒸気Ｂ１ｂ＿１は、ボイラ４に流れ、ボイラ４で再び加熱される。これに対して、排気口Ａ１１ｂから流出した蒸気Ｂ１ｂのうち、残りの蒸気Ｂ１ｂ＿２は、給水加熱部３に流れる。この他に、高圧タービン部１１は、抽気口Ａ１１ａが形成されており、抽気口Ａ１１ａから蒸気Ｂ１ａが流出し、その蒸気Ｂ１ａが給水加熱部３へ流れる。
【００２１】
蒸気タービン１のうち、中圧タービン部１２は、ボイラ４において再度加熱された蒸気Ｂ４（再熱蒸気）が作動媒体として供給口Ａ１２から流入し、排気口Ａ１２ｂ，Ａ１２ｃから蒸気Ｂ１ｄ，Ｂ１２が流出する。ここでは、ボイラ４において再度加熱された蒸気Ｂ４は、インターセプト弁ＶＢ４を経由して、中圧タービン部１２に導入される。中圧タービン部１２の排気口Ａ１２ｂから流出した蒸気Ｂ１ｄは、給水加熱部３へ流れる。また、中圧タービン部１２の排気口Ａ１２ｃから流出した蒸気Ｂ１２は、低圧タービン部１３へ流れる。この他に、中圧タービン部１２は、抽気口Ａ１２ａが形成されており、抽気口Ａ１２ａから蒸気Ｂ１ｃが流出し、その蒸気Ｂ１ｃが給水加熱部３へ流れる。
【００２２】
蒸気タービン１のうち、低圧タービン部１３は、供給口Ａ１３から作動流体として流入した蒸気Ｂ１２が流れ、排気口Ａ１３ｅから蒸気Ｆ１が流出する。排気口Ａ１３ｅから流出した蒸気Ｆ１は、復水器２へ流れる。この他に、低圧タービン部１３は、１つ以上の抽気口Ａ１３ａが形成されている。抽気口Ａ１３ａから流出した蒸気Ｂ１ｅ（抽気蒸気）は、給水加熱部３へ流れる。
【００２３】
復水器２は、蒸気タービン１から排気された蒸気Ｆ１（排気蒸気）を冷却して凝縮させるために設置されている。具体的には、復水器２は、蒸気タービン１を構成する低圧タービン部１３の排気口Ａ１３ｃから排出された蒸気Ｆ１を冷却し凝縮させる。ここでは、復水器２は、たとえば、海水や大気を冷却媒体として用いて、蒸気Ｆ１の冷却を行う。復水器２で凝縮した水Ｆ２は、復水ポンプＰ２によって加圧されて、給水加熱部３に移送される。
【００２４】
給水加熱部３は、蒸気タービン１から抽気された蒸気Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ＿２，Ｂ１ｃ〜Ｂ１ｅを用いて、復水器２で凝縮した水Ｆ２を加熱し、その加熱した水Ｆ３をボイラ４に供給するために設置されている。つまり、本実施形態の火力発電プラントは、再生サイクルを構成している。
【００２５】
給水加熱部３は、高圧給水加熱部３Ａと低圧給水加熱部３Ｂとを含む。高圧給水加熱部３Ａは、複数の給水加熱器３１〜３３を備えている。複数の給水加熱器３１〜３３のそれぞれは、たとえば、シェルの内部にチューブが収容されているシェル＆チューブ式の熱交換器である。高圧給水加熱部３Ａにおいては、第１高圧給水加熱器３１、第２高圧給水加熱器３２、および、第３高圧給水加熱器３３が給水加熱器として設置されている。
【００２６】
給水加熱部３においては、さらに、脱気器３１１が設けられている。脱気器３１１は、たとえば、直接接触式の熱交換器である。
【００２７】
給水加熱部３において、低圧給水加熱部３Ｂ、脱気器３１１、および、高圧給水加熱部３Ａのそれぞれに加熱媒体として供給される蒸気Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ＿２，Ｂ１ｃ〜Ｂ１ｅ（抽気蒸気）のそれぞれは、復水器２で凝縮した水Ｆ２の流れに沿って、圧力が順次高くなっている。すなわち、蒸気Ｂ１ａの圧力が最も高く、蒸気Ｂ１ｂ＿２，Ｂ１ｃ、Ｂ１ｄの順に圧力が下がり、蒸気Ｂ１ｅの圧力が最も低い。そして、給水加熱部３において、復水器２で凝縮した水Ｆ２は、低圧給水加熱部３Ｂ、脱気器３１１、高圧給水加熱部３Ａ（第３高圧給水加熱器３３、第２高圧給水加熱器３２、および、第１高圧給水加熱器３１）を順次流れるときに、蒸気Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ＿２，Ｂ１ｃ〜Ｂ１ｅの熱によって加熱されて、温度が上昇する。
【００２８】
給水加熱部３を構成する各部について更に詳細に説明する。
【００２９】
高圧給水加熱部３Ａのうち、第１高圧給水加熱器３１は、高圧タービン部１１の抽気口Ａ１１ａから供給される蒸気Ｂ１ａと、第２高圧給水加熱器３２から供給される水Ｆ３２との間において、熱交換が行われる。この熱交換により、第２高圧給水加熱器３２から流出した水Ｆ３２は、第１高圧給水加熱器３１で加熱される。この一方で、高圧タービン部１１の抽気口Ａ１１ａから流出した蒸気Ｂ１ａは、第１高圧給水加熱器３１での熱交換により冷却されて凝縮し、ドレン水Ｂ３１として第２高圧給水加熱器３２へ流出する。
【００３０】
高圧給水加熱部３Ａのうち、第２高圧給水加熱器３２は、高圧タービン部１１の排気口Ａ１１ｂから供給される蒸気Ｂ１ｂ＿２と、第３高圧給水加熱器３３から供給される水Ｆ３３との間において、熱交換が行われる。この熱交換により、第３高圧給水加熱器３３から流出した水Ｆ３３は、第２高圧給水加熱器３２で加熱される。この一方で、高圧タービン部１１の排気口Ａ１１ｂから流出した蒸気Ｂ１ｂ＿２は、第２高圧給水加熱器３２での熱交換により冷却されて凝縮し、ドレン水Ｂ３２として第３高圧給水加熱器３３へ流出する。
【００３１】
高圧給水加熱部３Ａのうち、第３高圧給水加熱器３３は、中圧タービン部１２の抽気口Ａ１２ａから供給される蒸気Ｂ１ｃと、脱気器３１１から供給される水Ｆ３１１との間において、熱交換が行われる。この熱交換により、脱気器３１１から流出した水Ｆ３１１は、第３高圧給水加熱器３３で加熱される。この一方で、中圧タービン部１２の抽気口Ａ１２ａから流出した蒸気Ｂ１ｃは、第３高圧給水加熱器３３での熱交換により冷却されて凝縮し、ドレン水Ｂ３３として脱気器３１１へ流出する。
【００３２】
高圧給水加熱部３Ａのうち、脱気器３１１は、中圧タービン部１２の排気口Ａ１２ｂから供給される蒸気Ｂ１ｄが、低圧給水加熱部３Ｂから供給される水Ｆ３４に混合されて加熱されることによって、その水Ｆ３４について脱気を行う。脱気器３１１は、広義には給水加熱器の一種であって、低圧給水加熱部３Ｂから供給された水Ｆ３４に溶解している気体を取り除くと共に、加熱を行う。脱気器３１１で脱気された水Ｆ３１１は、給水ポンプＰ３１１によって加圧された後に、第３高圧給水加熱器３３に移送される。
【００３３】
低圧給水加熱部３Ｂは、低圧タービン部１３の抽気口Ａ１３ａから供給される蒸気Ｂ１ｅと、復水器２から復水ポンプＰ２を介して供給される水Ｆ２との間において、熱交換が行われる。この熱交換により、復水器２から復水ポンプＰ２を介して供給される水Ｆ２は、加熱される。この一方で、低圧タービン部１３の抽気口Ａ１３ａから流出した蒸気Ｂ１ｅは、低圧給水加熱部３Ｂでの熱交換により冷却されて凝縮する。
【００３４】
本実施形態の給水加熱部３においては、複数の抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３が設けられている。
【００３５】
具体的には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１は、第１高圧給水加熱器３１に加熱媒体として供給する蒸気Ｂ１ａの流量を調整するために設置されている。第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２は、第２高圧給水加熱器３２に加熱媒体として供給する蒸気Ｂ１ｂ＿２の流量を調整するために設置されている。そして、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３は、第３高圧給水加熱器３３に加熱媒体として供給する蒸気Ｂ１ｃの流量を調整するために設置されている。
【００３６】
ボイラ４は、給水加熱部３で加熱された水Ｆ３（給水）を加熱することによって蒸気Ｆ４，Ｂ４（主蒸気，過熱蒸気）を生成するために設置されている。具体的には、ボイラ４は、給水加熱部３において第１高圧給水加熱器３１で加熱された水Ｆ３が被加熱媒体として供給される。そして、ボイラ４は、たとえば、燃焼により発生する熱を用いて、その給水加熱部３から供給された水Ｆ３を加熱して蒸発させる。ボイラ４で生じた蒸気Ｆ４は、蒸気タービン１を構成する高圧タービン部１１に作動媒体として供給される。
【００３７】
この他に、ボイラ４は、高圧タービン部１１の排気口Ａ１１ｂから流出した蒸気Ｂ１ｂのうち大部分の蒸気Ｂ１ｂ＿１が流入し、その蒸気Ｂ１ｂ＿１を再度加熱する。ボイラ４で再度加熱された蒸気Ｂ４は、蒸気タービン１を構成する中圧タービン部１２に作動媒体として供給される。このように、本実施形態の火力発電プラントは、ボイラ４で蒸気を再熱する再熱サイクルで構成されている。
【００３８】
本実施形態の火力発電プラントは、更に、制御装置８００を備えている。制御装置８００は、演算器（図示省略）とメモリ装置（図示省略）とを含み、メモリ装置が記憶しているプログラムを用いて演算器が演算処理を行うことによって、各部の制御を行うように構成されている。
【００３９】
ここでは、制御装置８００は、操作指令や検出データなどが入力信号として入力される。そして、制御装置８００は、その入力された入力信号に基づいて演算処理を行い、制御信号ＣＴＬを出力信号として各部に出力することで、各部の動作を制御する。
【００４０】
本実施形態において、制御装置８００は、電力系統において系統周波数が急速に減少したことを検知した場合には、系統周波数を回復させるために、系統周波数の減少を検知した時点よりも発電機１４の出力を増加させる「出力増大運転」を行う。「出力増大運転」は、たとえば、１０秒程度の短時間で、１％程度の系統周波数の減少が発生した場合に実行される。「出力増大運転」では、発電機１４の出力を「通常運転」の場合よりも急速に増加させる。
【００４１】
詳細については後述するが、本実施形態において「出力増大運転」を実行する場合には、制御装置８００は、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力していた電力（発電出力）に基づいて、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を小さくする動作（絞り動作）を制御する。
【００４２】
ここでは、制御装置８００は、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力）が低くなるに伴って、給水加熱器３１〜３３において加熱媒体の圧力が高い側から低い側に向けて加熱媒体が供給される流量を低減させる給水加熱器３１〜３３の数が増加するように、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の制御を行う。これにより、系統周波数の減少を検出した時点よりも給水加熱部３に供給する加熱媒体の流量を低減させることで、発電機１４の出力を増加させる。
【００４３】
［動作］
以下より、本実施形態の火力発電プラントの動作に関して、「通常運転」を行う場合と、「出力増大運転」を行う場合とに分けて説明を行う。
【００４４】
（通常運転）
本実施形態の火力発電プラントにおいて「通常運転」を行うときの動作の一例に関して説明する。
【００４５】
上記の火力発電プラントにおいて「通常運転」が行われる場合には、ボイラ４から蒸気Ｆ４が蒸気タービン１に供給され、蒸気タービン１で仕事を行う。蒸気タービン１においては、蒸気Ｆ４が主蒸気加減弁ＶＦ４を介して高圧タービン部１１に作動媒体として供給されて仕事を行う。そして、高圧タービン部１１から排気された蒸気Ｂ１ｂのうち、大部分の蒸気Ｂ１ｂ＿１がボイラ４で再度加熱された後に、そのボイラ４で再度加熱された蒸気Ｂ４がインターセプト弁ＶＢ４を介して中圧タービン部１２に作動媒体として供給されて仕事を行う。その後、中圧タービン部１２から排出された蒸気Ｂ１２が低圧タービン部１３に作動媒体として供給されて仕事を行う。低圧タービン部１３から排出された蒸気Ｆ１は、復水器２において凝縮され、その復水器２で凝縮された水Ｆ２が給水加熱部３で加熱される。給水加熱部３において、復水器２で凝縮された水Ｆ２は、蒸気タービン１から抽気された蒸気Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ＿２，Ｂ１ｃ，Ｂ１ｄ，Ｂ１ｅの熱によって加熱される。そして、給水加熱部３において加熱された水Ｆ３がボイラ４で加熱されることによって、ボイラ４で蒸気Ｆ４が生成される。その後、ボイラ４で生成された蒸気Ｆ４は、上述したように、蒸気タービン１に作動媒体として供給される。
【００４６】
給水加熱部３では、蒸気タービン１から抽気された蒸気Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ＿２，Ｂ１ｃが、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３を介して、加熱媒体として供給される。「通常運転」を行う場合において一定の発電出力（定格出力）で火力発電プラントが安定的に稼働している状態では、発電効率を最大に保持するために、制御装置８００は、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３を、たとえば、全開状態にしている。
【００４７】
（出力増大運転）
本実施形態の火力発電プラントにおいて「出力増大運転」を行うときの動作の一例に関して、図２を用いて説明する。
【００４８】
図２では、本実施形態において「出力増大運転」を実行する場合に、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４が電力系統に出力していた値Ｌ（％）と、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の動作との関係を例示している。図２では、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３について開度を小さくする「絞り動作」を実行する場合を「有」と示し、「絞り動作」を実行しない場合を「無」と示している。
【００４９】
図２に示すように、本実施形態では、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力）が低くなるに伴って、「絞り動作」を実行する抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の数が増加している。ここでは、上述したように、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の「絞り動作」は、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力）が低くなるに伴って、給水加熱器３１〜３３において加熱媒体の圧力が高い側から低い側に向けて加熱媒体が供給される流量を低減させる給水加熱器３１〜３３の数が増加するように制御される。以下より、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の「絞り動作」について、具体的に説明する。
【００５０】
（９５＜Ｌの場合）
図２に示すように、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力Ｌ）が９５％ＭＷ（第１の閾値Ｌ１）を超えた値である場合（９５＜Ｌの場合）には、制御装置８００は、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３について、「絞り動作」を実行しない。つまり、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を保持させた状態で出力増大運転を行う。
【００５１】
（９０＜Ｌ≦９５の場合）
系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力が９５％ＭＷ（第１の閾値Ｌ１）以下であって９０％ＭＷ（第２の閾値Ｌ２）を超えた値である場合（９０＜Ｌ≦９５の場合）には、制御装置８００は、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１については、「絞り動作」を実行するのに対して、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２および第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３については、「絞り動作」を実行しない。つまり、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を小さくし、かつ、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度および第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を保持させた状態で、出力増大運転を行う。
【００５２】
（８５＜Ｌ≦９０の場合）
系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力が９０％ＭＷ（第２の閾値Ｌ２）以下であって８５％ＭＷ（第３の閾値Ｌ３）を超えた値である場合（８５＜Ｌ≦９０の場合）には、制御装置８００は、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１および第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２については、「絞り動作」を実行するのに対して、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３については、「絞り動作」を実行しない。つまり、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度および第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度を小さくし、かつ、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を保持させた状態で、出力増大運転を行う。
【００５３】
（８５≦Ｌの場合）
系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力が８５％ＭＷ（第３の閾値Ｌ３）以下である場合（８５≦Ｌの場合）には、制御装置８００は、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３について、「絞り動作」を実行する。つまり、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を小さくした状態で、出力増大運転を行う。
【００５４】
［実施例］
以下より、本実施形態の火力発電プラントで実行する出力増大運転に関する実施例および比較例について説明する。
【００５５】
図３は、第１実施形態において、実施例１および比較例の条件を示す図である。
【００５６】
図４Ａから図４Ｃは、実施例１の条件１の場合について示す図である。図５Ａから図５Ｃは、実施例１の条件２の場合について示す図である。図６Ａから図６Ｃは、実施例１の条件３の場合について示す図である。図７Ａから図７Ｃは、実施例１の条件４の場合について示す図である。図８Ａから図８Ｃは、比較例の条件１の場合について示す図である。図９Ａから図９Ｃは、比較例の条件２の場合について示す図である。図１０Ａから図１０Ｃは、比較例の条件３の場合について示す図である。
【００５７】
ここで、図４Ａから図１０Ａにおいては、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示している。図４Ｂから図１０Ｂにおいては、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量と、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量とを実線で示すと共に、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の制限値、および、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の制限値を破線で示している。図４Ｃから図１０Ｃにおいては、発電出力を実線で示している。
【００５８】
（実施例１の条件１の場合）
実施例１の条件１の場合では、図３に示すように、発電出力Ｌが１００％ＭＷである状態で通常運転を実行しているときに、系統周波数の減少（図１５参照）を検出し、出力増大運転を行う場合に関して示している。つまり、図２に示したように、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力Ｌ）が９５％ＭＷ（第１の閾値Ｌ１）を超えた値である場合（９５＜Ｌの場合）において、出力増大運転を行う場合に関して例示している。
【００５９】
上記の場合において、実施例１の条件１の場合では、図４Ａに示すように、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３について、「絞り動作」を実行しない。すなわち、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を、通常運転のときの開度に保持させた状態で出力増大運転を行う。具体的には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を、全開状態の開度（１００％）に保持する。そして、主蒸気加減弁ＶＦ４の開度は、従来技術と同様に増加され、場合によっては全開する。
【００６０】
これにより、図４Ｂに示すように、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量、および、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が増加する。その結果、図４Ｃに示すように、発電出力が増加する。実施例１の条件１の場合では、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態であると共に、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態で（図４Ｂ参照）、約１．８％ＭＷ程度、発電出力が増加する（図４Ｃ参照）。
【００６１】
（実施例１の条件２の場合）
実施例１の条件２の場合では、図３に示すように、発電出力Ｌが９５％ＭＷである状態で通常運転を実行しているときに、系統周波数の減少（図１５参照）を検出し、出力増大運転を行う場合に関して示している。つまり、図２に示したように、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力が９５％ＭＷ（第１の閾値Ｌ１）以下であって９０％ＭＷ（第２の閾値Ｌ２）を超えた値である場合（９０＜Ｌ≦９５の場合）において、出力増大運転を行う場合に関して例示している。
【００６２】
上記の場合において、実施例１の条件２の場合では、図５Ａに示すように、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１については、「絞り動作」を実行するのに対して、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２および第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３については、「絞り動作」を実行しない。すなわち、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を小さくし、かつ、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度および第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を保持させた状態で、出力増大運転を行う。ここでは、全開状態の開度（１００％）から、たとえば、５％の開度になるように、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を小さくする。その後、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を徐々に大きくする。そして、主蒸気加減弁ＶＦ４の開度は、従来技術と同様に増加され、場合によっては全開する。
【００６３】
これにより、図５Ｂに示すように、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量、および、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が増加する。その結果、図５Ｃに示すように、発電出力が増加する。実施例１の条件２の場合では、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態であると共に、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態で（図５Ｂ参照）、発電出力が約５％ＭＷ増加する（図５Ｃ参照）。
【００６４】
（実施例１の条件３の場合）
実施例１の条件３の場合では、図３に示すように、発電出力Ｌが９０％ＭＷである状態で通常運転を実行しているときに、系統周波数の減少（図１５参照）を検出し、出力増大運転を行う場合に関して示している。つまり、図２に示したように、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力が９０％ＭＷ（第２の閾値Ｌ２）以下であって８５％ＭＷ（第３の閾値Ｌ３）を超えた値である場合（８５＜Ｌ≦９０の場合）において、出力増大運転を行う場合に関して例示している。
【００６５】
上記の場合において、実施例１の条件３の場合では、図６Ａに示すように、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１および第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２については、「絞り動作」を実行するのに対して、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３については、「絞り動作」を実行しない。すなわち、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度および第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度を小さくし、かつ、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を保持させた状態で、出力増大運転を行う。ここでは、全開状態の開度（１００％）から、たとえば、５％の開度になるように、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度および第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度の両者を同じ割合で小さくする。その後、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度および第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度の両者を同じ割合で徐々に大きくする。そして、主蒸気加減弁ＶＦ４の開度は、従来技術と同様に増加され、場合によっては全開する。
【００６６】
これにより、図６Ｂに示すように、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量、および、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が増加する。その結果、図６Ｃに示すように、発電出力が増加する。実施例１の条件３の場合では、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態であると共に、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態で（図６Ｂ参照）、発電出力が約７％ＭＷ増加する（図６Ｃ参照）。
【００６７】
（実施例１の条件４の場合）
実施例１の条件４の場合では、図３に示すように、発電出力Ｌが８５％ＭＷである状態で通常運転を実行しているときに、系統周波数の減少（図１５参照）を検出し、出力増大運転を行う場合に関して示している。つまり、図２に示したように、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力が８５％ＭＷ（第３の閾値Ｌ３）以下である場合（８５≦Ｌの場合）において、出力増大運転を行う場合に関して例示している。
【００６８】
上記の場合において、実施例１の条件４の場合では、図７Ａに示すように、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３について、「絞り動作」を実行する。すなわち、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を小さくした状態で、出力増大運転を行う。ここでは、全開状態の開度（１００％）から、たとえば、５％の開度になるように、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度のそれぞれを同じ割合で小さくする。その後、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度のそれぞれを徐々に大きくする。具体的には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度および第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度の両者を同じ割合で徐々に大きくする。また、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３については、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度および第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度を大きくする割合よりも大きい割合で、開度を大きくする。そして、主蒸気加減弁ＶＦ４の開度は、従来技術と同様に増加され、場合によっては全開する。
【００６９】
これにより、図７Ｂに示すように、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量、および、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が増加する。その結果、図７Ｃに示すように、発電出力が増加する。実施例１の条件４の場合では、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態であると共に、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態で（図７Ｂ参照）、発電出力が約９％ＭＷ増加する（図７Ｃ参照）。
【００７０】
（比較例の条件１の場合）
比較例の条件１の場合では、図３に示すように、実施例１の条件１の場合と同様に、発電出力Ｌが１００％ＭＷである状態で通常運転を実行しているときに、系統周波数の減少（図１５参照）を検出し、出力増大運転を行う場合に関して示している。
【００７１】
上記の場合において、比較例の条件１の場合では、図８Ａに示すように、実施例１の条件１の場合の場合と異なり、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３について、「絞り動作」を実行する（実施例１の条件４の場合と同様）。そして、主蒸気加減弁ＶＦ４の開度は、実施例１と同様に増加され、場合によっては全開する。
【００７２】
これにより、図８Ｂに示すように、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量、および、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が増加する。その結果、図８Ｃに示すように、発電出力が増加する。しかしながら、比較例の条件１の場合では、実施例１の条件１の場合と異なり、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量が制限値を超えた状態であると共に、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が制限値を超えた状態になる（図８Ｂ参照）。
【００７３】
（比較例の条件２の場合）
比較例の条件２の場合では、図３に示すように、実施例１の条件２の場合と同様に、発電出力Ｌが９５％ＭＷである状態で通常運転を実行しているときに、系統周波数の減少（図１５参照）を検出し、出力増大運転を行う場合に関して示している。
【００７４】
上記の場合において、比較例の条件１の場合では、図９Ａに示すように、実施例１の条件２の場合の場合と異なり、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３について、「絞り動作」を実行する（実施例１の条件４の場合と同様）。そして、主蒸気加減弁ＶＦ４の開度は、実施例１と同様に増加され、場合によっては全開する。
【００７５】
これにより、図９Ｂに示すように、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量、および、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が増加する。その結果、図９Ｃに示すように、発電出力が増加する。しかしながら、比較例の条件２の場合では、実施例１の条件２の場合と異なり、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が制限値を超えた状態になる（図９Ｂ参照）。
【００７６】
（比較例の条件３の場合）
比較例の条件３の場合では、図３に示すように、実施例１の条件３の場合と同様に、発電出力Ｌが９０％ＭＷである状態で通常運転を実行しているときに、系統周波数の減少（図１５参照）を検出し、出力増大運転を行う場合に関して示している。
【００７７】
上記の場合において、比較例の条件３の場合では、図１０Ａに示すように、実施例１の条件３の場合の場合と異なり、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２、および、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３について、「絞り動作」を実行する（実施例１の条件４の場合と同様）。そして、主蒸気加減弁ＶＦ４の開度は、実施例１と同様に増加され、場合によっては全開する。
【００７８】
これにより、図１０Ｂに示すように、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量、および、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が増加する。その結果、図１０Ｃに示すように、発電出力が増加する。しかしながら、比較例の条件３の場合では、実施例１の条件３の場合と異なり、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が制限値を超えた状態になる（図１０Ｂ参照）。
【００７９】
上記の結果からわかるように、実施例１の場合においては、蒸気タービン１（高圧タービン部１１，中圧タービン部１２）に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態で、発電出力を増加させることができる。これに対して、比較例の場合においては、蒸気タービン１（高圧タービン部１１，中圧タービン部１２）に流入する蒸気の流量について制限値以下の状態にすることができない。
【００８０】
本実施例では、給水温度が高い側の抽気絞り弁について優先的に「絞り動作」を実行させ、給水温度が低い側の抽気絞り弁をできるだけ絞らない運用を実現する。これにより、より給水温度が低い給水加熱器は、通常通りの運転となる。これにより、より給水温度が高い給水加熱器から給水温度が低い給水加熱器へドレン水が送られるドレン回収時に、ドレン水を受け入れる側の給水加熱器の運転は通常運転であるため、ドレン水を受け入れる側の給水加熱器の運転がより安定して行われる副次的な効果が得られる。
【００８１】
具体的には、実施例１の条件２の場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１について「絞り動作」を行い、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２と第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３については「絞り動作」を行わない。第１の給水加熱器３１では、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の「絞り動作」により蒸気Ｂ１ａが減少し、その後、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の「絞り動作」の解消により蒸気Ｂ１ａが増加する。この結果、ドレン水Ｂ３１は減少した後に増加する。この間、ドレン水Ｂ３１を受け入れる第２の高圧給水加熱器３２については、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の「絞り動作」が行われずに通常通りの運転が行われるので、ドレン水Ｂ３１の減増に対しても安定な運転が実現できる。また、ドレン水Ｂ３１の減増に伴ってドレン水Ｂ３２も減増する。この間、ドレン水Ｂ３２を受け入れる第３の高圧給水加熱器３３については、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の「絞り動作」が行われずに通常通りの運転が行われるるので、ドレン水Ｂ３２の減増に対しても安定な運転が実現できる。
【００８２】
更に具体的な説明を記載する。実施例１の条件３の場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１と第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２について「絞り動作」を行い、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３については「絞り動作」を行わない。第１の給水加熱器３１では、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の「絞り動作」により蒸気Ｂ１ａが減少し、その後、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の「絞り動作」の解消により蒸気Ｂ１ａが増加する。この結果、ドレン水Ｂ３１は減少した後に増加する。この間、ドレン水Ｂ３１を受け入れる第２の高圧給水加熱器３２についても、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の「絞り動作」を行い、その後「絞り動作」を解消するため、蒸気Ｂ１ｂ＿２は減少した後に増加する。この時、ドレン水Ｂ３１の減増と、蒸気Ｂ１ｂ＿２の減増は、ほぼ同じタイミングで発生するため、第２の高圧給水加熱器３２の運転状態は全体がバランスした状態で推移し、安定に運転することができる。ドレン水Ｂ３１とドレン水Ｂ３２が減増する間、ドレン水Ｂ３２を受け入れる第３の高圧給水加熱器３３については、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の「絞り動作」が行われず通常通りの運転が行われるあるので、ドレン水Ｂ３２の減増に対しても安定な運転が実現できる。
【００８３】
更に具体的な説明を記載する。本実施例とは逆に、実施例の条件２の場合に、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１と第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２については「絞り動作」を実行せずに、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３のみについて「絞り動作」を実行する状態を検討する。中圧タービン部１２の通過蒸気流量には十分な余裕があり、高圧タービン部１１の通過蒸気流量の余裕が小さい場合には、この方法が適している。すなわち、「出力増大運転」の時に、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１が「絞り動作」を実行しないことにより、高圧タービン部１１の通過蒸気流量増加は、加減弁ＶＦ４の開度が増加し、場合によっては全開することによる蒸気流量増加にとどまるため、高圧タービン部１１の蒸気流量Ｂ１ｂは、制限値以上に増加することは無い。また、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３が「絞り動作」を実行することにより、発電機１４の出力を効果的に増加させることができる。なお、第３の高圧給水加熱器３３は、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３が「絞り動作」を実行することにより抽気蒸気流量が減少し、一方でドレン水Ｂ３２はほぼ一定の流量が供給されるため、抽気流量とドレン水流量のバランスが、「出力増大運転」の前と後とでは異なる状態となる。このバランスが一定範囲を逸脱しない範囲で第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３を「絞り動作」させることにより、給水加熱器３３を安定に運転することができる。具体的には、「絞り動作」時の第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度変化を、実施例１の条件２における第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度変化に対して半分程度にする方法と、第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の「絞り動作」の継続時間を、実施例１の条件２における第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の場合よりも半分程度に短くする方法との少なくとも一方の方法により、給水加熱器３３を安定に運転することができる。
【００８４】
［変形例］
なお、給水加熱部３が備える給水加熱器の台数は、適宜、変更してもよい。また、図２および図３に示した発電出力Ｌの値は、例示であって、発電プラントおよび許容値等に応じて適宜設定される。また、高圧抽気絞り弁Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３は、出力増大運転の際に５％の開度にする場合について記載したが、全閉を含む他の開度でも良い。
【００８５】
＜第２実施形態＞
［動作］
本実施形態の火力発電プラントにおいて「出力増大運転」を行うときの動作の一例に関して、図１１を用いて説明する。図１１では、図２と同様に、「出力増大運転」を実行する場合に、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４が電力系統に出力していた値Ｌ（％）と、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の動作との関係を例示している。図１１においても、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３について開度を小さくする「絞り動作」を実行する場合を「有」と示し、「絞り動作」を実行しない場合を「無」と示している。
【００８６】
図１１に示すように、本実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力）が低くなるに伴って、「絞り動作」を実行する抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の数が増加している。ここでは、上述したように、抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の「絞り動作」は、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力）が低くなるに伴って、給水加熱器３１〜３３において加熱媒体の圧力が高い側から低い側に向けて加熱媒体が供給される流量を低減させる給水加熱器３１〜３３の数が増加するように制御される。
【００８７】
しかし、本実施形態では、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力Ｌ）が９５％ＭＷ（第１の閾値Ｌ１）を超えた値である場合（９５＜Ｌの場合）の動作に関して、第１実施形態の場合と異なる。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様であるため、重複する事項に関しては、適宜、説明を省略する。
【００８８】
図１１に示すように、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力Ｌ）が９５％ＭＷを超えた値である場合（９５＜Ｌの場合）、本実施形態では、第１実施形態の場合（図２参照）と同様に、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２および第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３に関しては「絞り動作」を実行しない。しかしながら、本実施形態では、制御装置８００は、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１については「絞り動作」を実行する。つまり、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を小さくし、かつ、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度および第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を保持させた状態で、出力増大運転を行う。
【００８９】
本実施形態において、上記の発電出力Ｌが９５％ＭＷを超えた値である場合（９５＜Ｌの場合）に実行する「絞り動作」の一例について、図１２を用いて説明する。
【００９０】
既に第１実施形態の説明で述べたように、上記の発電出力Ｌが９５％ＭＷ以下の値である場合（Ｌ≦９５）に実行する「絞り動作」は、本実施形態においても、発電出力Ｌの値に関わらずに、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３を、予め定めた一定の開度（たとえば、５％の開度）まで小さくしている。
【００９１】
しかしながら、本実施形態において、上記の発電出力Ｌが９５％ＭＷを超えた値である場合（９５＜Ｌ）に実行する「絞り動作」は、図１２に示すように、発電出力Ｌが小さくなるに伴って第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度が小さい値になるように実行される。
【００９２】
具体的には、上記の発電出力Ｌが９５％ＭＷの場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を５％まで絞る。そして、上記の発電出力Ｌが９７％ＭＷの場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を２５％まで絞る。上記の発電出力Ｌが９５％ＭＷから９７％ＭＷまでの範囲である場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を、５％と２５％との間を線形補間した値になるように絞る。
【００９３】
そして、上記の発電出力Ｌが９８％ＭＷの場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を２９％まで絞る。上記の発電出力Ｌが９７％ＭＷから９８％ＭＷまでの範囲である場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を、２５％と２９％との間を線形補間した値になるように絞る。
【００９４】
そして、上記の発電出力Ｌが９９％ＭＷの場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を３５％まで絞る。上記の発電出力Ｌが９８％ＭＷから９９％ＭＷまでの範囲である場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を、２９％と３５％との間を線形補間した値になるように絞る。
【００９５】
そして、上記の発電出力Ｌが１００％ＭＷの場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を４０％まで絞る。上記の発電出力Ｌが９９％ＭＷから１００％ＭＷまでの範囲である場合には、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を、３５％と４０％との間を線形補間した値になるように絞る。
【００９６】
図１２に示す関数テーブルは、一例であり、高圧タービン部１１および中圧タービン部１２のそれぞれにおいて通過する蒸気の流量の制限値と、それぞれの抽気カットによって生ずる蒸気の流量の増加分とに応じて、適宜、設定される。
【００９７】
［実施例］
以下より、本実施形態の火力発電プラントで実行する出力増大運転に関する実施例について説明する。
【００９８】
図１３は、第２実施形態に係る実施例２について、条件を示す図である。
【００９９】
図１４Ａから図１４Ｃは、実施例２の条件１の場合について示す図である。ここで、図１４Ａから図１４Ｃのうち、図１４Ａは、各高圧抽気絞り弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開度を示している。そして、図１４Ｂは、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量と、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の流量とを実線で示すと共に、高圧タービン部１１（ＨＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の制限値、および、中圧タービン部１２（ＩＰ  ＳＴ）に流入する蒸気の制限値を破線で示している。図１４Ｃにおいては、発電出力を実線で示している。なお、実施例２の条件２から条件４のそれぞれは、実施例１の条件２から条件４のそれぞれと同じであるため、具体的な説明を省略する。
【０１００】
（実施例２の条件１の場合）
実施例２の条件１の場合では、図１３に示すように、発電出力Ｌが１００％ＭＷである状態で通常運転を実行しているときに、系統周波数の減少（図１５参照）を検出し、出力増大運転を行う場合に関して示している。つまり、図１１に示したように、系統周波数の減少を検出した時点で発電機１４から電力系統に出力された電力（発電出力Ｌ）が９５％ＭＷ（第１の閾値Ｌ１）を超えた値である場合（９５＜Ｌの場合）において、出力増大運転を行う場合に関して例示している。
【０１０１】
実施例２の条件１の場合では、図１４Ａに示すように、実施例１の条件１の場合と異なり、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１については、「絞り動作」を実行するのに対して、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２および第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３については、「絞り動作」を実行しない。すなわち、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を小さくし、かつ、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２の開度および第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３の開度を保持させた状態で、出力増大運転を行う。ここでは、図１２に示したように、全開状態の開度（１００％）から、たとえば、４０％の開度になるように、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を小さくする。その後、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を徐々に大きくする。
【０１０２】
これにより、図１４Ｂに示すように、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量、および、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が増加する。その結果、図１４Ｃに示すように、発電出力Ｌが増加する。実施例２の条件１の場合では、高圧タービン部１１に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態であると共に、中圧タービン部１２に流入する蒸気の流量が制限値以下の状態で（図１４Ｂ参照）、発電出力が一時的に約２．３％ＭＷ増加する（図１４Ｃ参照）。つまり、実施例２の条件１の場合では、実施例１の条件１の場合（１．８％ＭＷ増加）よりも大きな発電出力Ｌを得ることができる。
【０１０３】
なお、上記のように、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度を可変的に調整する絞り動作ためには、主蒸気加減弁で用いられる制御弁のように、動作が高速であって開度調整が可能な制御弁を用いることで、実用化が可能である。
【０１０４】
以上の結果から判るように、本実施形態では、蒸気タービンを作動媒体として通過する蒸気の流量が上限許容値以下になるように、出力増大運転を容易に実行可能である共に、出力増大運転の際に、上記した第１実施形態の場合よりも大きな発電出力Ｌを得ることが可能である。
【０１０５】
［変形例］
上記した第２実施形態では、上記の発電出力Ｌが９５％ＭＷを超えた値である場合（９５＜Ｌ）に実行する「絞り動作」において、第１の高圧抽気絞り弁Ｖ３１の開度に関して、発電出力Ｌが小さくなるに伴って小さくする場合を説明したが、これに限らない。他条件の「絞り動作」においても、発電出力Ｌが小さくなるに伴って各弁の開度を小さくしてもよい。つまり、第２の高圧抽気絞り弁Ｖ３２および第３の高圧抽気絞り弁Ｖ３３に関しても、「絞り動作」において、発電出力Ｌが小さくなるに伴って開度が小さくなるように、制御を行ってもよい。
【０１０６】
＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０７】
１…蒸気タービン、２…復水器、３…給水加熱部、３Ａ…高圧給水加熱部、３Ｂ…低圧給水加熱部、４…ボイラ、１１…高圧タービン部、１２…中圧タービン部、１３…低圧タービン部、１４…発電機、３１…第１高圧給水加熱器、３２…第２高圧給水加熱器、３３…第３高圧給水加熱器、３１１…脱気器、８００…制御装置、Ａ１１…供給口、Ａ１１ａ…抽気口、Ａ１１ｂ…排気口、Ａ１２…供給口、Ａ１２ａ…抽気口、Ａ１２ｂ…排気口、Ａ１２ｃ…排気口、Ａ１３…供給口、Ａ１３ａ…抽気口、Ａ１３ｅ…排気口、Ｐ２…復水ポンプ、Ｐ３１１…給水ポンプ、Ｖ３１…第１の高圧抽気絞り弁、Ｖ３２…第２の高圧抽気絞り弁、Ｖ３３…第３の高圧抽気絞り弁、ＶＢ４…インターセプト弁、ＶＦ４…主蒸気加減弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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