(57)【要約】【課題】比較的小さな占有面積上で構成することができる、複合サイクル発電プラントの蒸気タービン部用の復水器を提供すること。【解決手段】複合サイクル発電プラントは、入口セクション（４５、５６、６８）と出口セクション（４７、５８、７０）とを有する蒸気タービンセクション（４０、５０、６４）を含む。蒸気タービンセクション（４０、５０、６４）は、入口セクション（４５、５６、６８）から出口セクション（４７、５８、７０）に向けて蒸気を通過させる。複合サイクル発電プラントはまた、蒸気タービンセクション（４０、５０、６４）の出口セクション（４７、５８、７０）に流体接続された復水器（１００）を含む。復水器（１００）は、蒸気タービンセクション（４０、５０、６４）から通る蒸気から熱を抽出して復水を形成するよう構成された複数のヒートパイプ（１４６）を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口セクション（４５、５６、６８）及び出口セクション（４７、５８、７０）を含み、前記入口セクション（４５、５６、６８）から前記出口セクション（４７、５８、７０）に向けて蒸気を通過させる蒸気タービンセクション（４０、５０、６４）と、
前記蒸気タービンセクション（４０、５０、６４）の出口セクション（４７、５８、７０）に流体接続され、前記蒸気タービンセクション（４０、５０、６４）から通る蒸気から熱を抽出して復水を形成するよう構成された複数のヒートパイプ（１４６）を含む復水器（１００）と
を備える複合サイクル発電プラント（２）。
【請求項２】
前記復水器（１００）が容器（１２４）を含み、前記複数のヒートパイプ（１４６）の各々が、前記容器（１０３）に延びる第１の末端部分（１６０）と、前記容器（１２４）から突出する第２の末端部分（１６１）とを含む、請求項１記載の複合サイクル発電プラント（２）。
【請求項３】
前記復水器（１００）に向けられたファン（１７４、１７５）を更に備え、前記ファン（１７４、１７５）が、前記複数のヒートパイプ（１４６）の各々の第２の末端部分（１６１）を越えて強制空気流を導く、請求項２記載の複合サイクル発電プラント（２）。
【請求項４】
前記複数のヒートパイプ（１４６）の少なくとも一部が、液相及び蒸気相の少なくとも一方の状態の冷却媒体を含む気密シールヒートパイプである、請求項１記載の複合サイクル発電プラント（２）。
【請求項５】
前記複数のヒートパイプ（１４６）の各々が内表面と外表面とを含み、前記複数のヒートパイプ（１４６）の少なくとも一部が、前記外表面上に熱伝導性コーティングを含む、請求項１記載の複合サイクル発電プラント（２）。
【請求項６】
前記復水器（１００）が冷却媒体として水を含まない、請求項１記載の複合サイクル発電プラント（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の例示的な実施形態は、複合サイクル発電プラントの分野に関し、より詳細には、複合サイクル発電プラントの蒸気タービン部用の復水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複合サイクル発電プラントは、蒸気タービンシステムに動作可能に結合されたガスタービンシステムを利用する。ガスタービンシステムはガスタービンに結合された圧縮機を含む。蒸気タービンシステムは、中圧（ＩＰ）タービン部に動作可能に結合された高圧タービン（ＨＰ）部を含み、該中圧（ＩＰ）タービン部はまた、低圧（ＬＰ）タービンに結合される。ＬＰタービンは、例えば発電機を駆動するのに利用される。典型的な複合サイクル発電プラントにおいて、通常は蒸気の形である蒸気タービンからの排出ガスは、ボトミングサイクル上で冷却システムに移動して、排熱回収ボイラに戻り、再熱されて蒸気タービンに戻る。蒸気を凝縮して水に戻すためには、大量の潜熱を排出ガスから取り除く必要がある。
【０００３】
従来の冷却システムは、水を利用して水−蒸気熱交換機により排出ガス／蒸気から潜熱を除去する。凝縮されると、水を冷却／貯蔵するために大きな冷却タワー又は大きな水タンクが必要となる。水が無い場所では、蒸気−空気熱交換機が使用される。蒸気−空気熱交換機は、水−蒸気熱交換機よりも低効率であり、大きな占有面積を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の１つの例示的な実施形態によれば、複合サイクル発電プラントは、入口セクションと出口セクションとを有する蒸気タービンセクションを含む。蒸気タービンセクションは、入口セクションから出口セクションに向けて蒸気を通過させる。複合サイクル発電プラントはまた、蒸気タービンセクションの出口セクションに流体接続された復水器を含む。復水器は、蒸気タービンセクションから通る蒸気から熱を抽出して復水を形成するよう構成された複数のヒートパイプを含む。
【０００５】
本発明の別の例示的な実施形態によれば、蒸気タービンセクションから通る蒸気流から潜熱を抽出する方法は、蒸気タービンセクションから蒸気流を通す段階と、複数のヒートパイプを有する復水器に蒸気流を誘導する段階と、複数のヒートパイプを越えて蒸気流を通す段階と、を含む。ヒートパイプは、蒸気流から潜熱を吸収して復水を形成する。
【０００６】
本発明の更に別の例示的な実施形態によれば、蒸気タービンセクションに流体接続された復水器は、蒸気タービンセクションから通る蒸気から潜熱を抽出して復水を形成するよう構成された複数のヒートパイプを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の例示的な実施形態に従って構成された復水器を含む複合サイクル発電プラントの概略図。
【図２】本発明の例示的な実施形態に従って構成された復水器の部分的に切り取った右斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
最初に図１を参照すると、本発明の例示的な実施形態に従って構成された複合サイクル発電プラントが全体的に参照符号２で示されている。発電プラント２は、蒸気ターボ機械システム６に動作可能に接続されたガスターボ機械システム４を含む。図示のように、ガスターボ機械システム４は、入口部分１２及び出口部分１４を有するタービン９を含む。タービン９は、シャフト１９を介して圧縮機１７に動作可能に接続される。圧縮機１７は、入口部分２２及び出口部分２４を含む。ガスターボ機械システム４は更に燃焼器２７を含む。この構成を用いると、圧縮機１７の入口部分２２に入る吸入空気３０は加圧され、燃焼器２７からの燃料と混合されて点火され、高圧高温のガス流を形成する。高温高圧のガス流はタービン９に流れる。タービン９は、高温高圧のガス流を回転エネルギーに変換して仕事を発生させる。加えて、高温ガスは、排出ガスの形でタービン９の出口部分１４から第１の温度で流れる。
【０００９】
図１に更に示されるように、蒸気ターボ機械システム６は、シャフト１９を介して圧縮機１７に動作可能に結合された高圧（ＨＰ）タービンセクション４０を含む。ＨＰタービンセクション４０は、入口又は高圧段セクション４５と、出口又は低圧段セクション４７とを含む。ＨＰタービンセクション４０はまた、シャフト５４を介して中圧（ＩＰ）タービンセクション５０に動作可能に結合される。上述したことと同様の方法で、ＩＰタービンセクション５０は、入口セクション５６及び出口セクション５８を含む。出口セクション５８での蒸気は、入口セクション５６での蒸気よりも低圧の状態にある。また、上述したことと同様の方法で、ＩＰタービンセクション５０はまた、シャフト６６を介して低圧（ＬＰ）タービンセクション６４に動作可能に接続される。典型的な複合サイクル発電プラント用途において、ＬＰタービンセクション６４は、約６０ｐｓｉ〜７０ｐｓｉの間の圧力で動作する。勿論、７０ｐｓｉを上回る作動圧力及び６０ｐｓｉを下回る作動圧力もまた利用可能である。何れの場合においても、ＬＰタービンセクション６４は、入口セクション６８及び出口セクション７０を含み、出口セクション７０での蒸気は入口セクション６８の蒸気よりも低圧状態にある。ＬＰタービンセクション６４は、シャフト７８を介して発電機７５に動作可能に結合される。蒸気ターボ機械システム６は、蒸気を作動として利用して発電機７５を駆動する。以下でより詳細に検討するように、発電プラント２は、復水器１００から水を受け取る排熱回収ボイラ９０に結合される。より具体的には、復水器１００は、導管１０５を介してＬＰタービンセクション６４に、及び導管１１０を介してＨＲＳＧ９０に流体接続される。水は、復水器１００から送水ポンプ１１２を介してＨＲＳＧ９０に圧送される。ＨＲＳＧ９０は、復水器１００から得られた水を加熱して種々の圧力の蒸気を形成する。蒸気は、参照符号１１９〜１２３で示される蒸気導管を介して送給されて蒸気ターボ機械システム６に戻る。
【００１０】
次に図２を参照して、本発明の例示的な実施形態に従って構成された復水器１００を説明する。図示のように、復水器１００は、入口１２５、出口１２６、及び内部室１２８を有する容器を画成する本体１２４を含む。図示の例示的な実施形態によれば、復水器１００は、参照符号１４６で全体的に示された複数のヒートパイプを含み、これらは、ＬＰタービンセクション６４から流れる蒸気から潜熱を吸収するよう構成されている。ここで、用語「ヒートパイプ」とは、限定ではないが、銅、ステンレス鋼、及び／又はアルミニウムなどの高熱伝導性の材料で作られたシールパイプ又は管体を意味すると解釈すべきであることは理解されたい。真空ポンプは、シールパイプの内部から全ての流体（気体及び液体の両方）を排除するのに使用され、その後、パイプは、限定ではないが、水、エタノール、アセトン、ナトリウム、水銀などの作動流体又は冷却媒体の容量パーセント濃度で充填される。部分真空は、流体の一部が液相になり一部が気相になるように、作動流体の蒸気圧近傍又はそれ未満にされる。流体を吸収できるウィック（図示せず）がシールパイプ内に配置される。ウィックにおいて流体を蒸発させることにより、熱エネルギーがヒートパイプに伝達される。或いは、このようなパイプは、超高熱伝導性の「Ｑｕ材料」（別途符号表記せず）を含む。「Ｑｕ材料」は、通常、ヒートパイプの内側面又は内部表面上に設けられたコーティングの形式である。
【００１１】
複数のヒートパイプ１４６の各々は、外部表面（別途符号表記せず）と、内部室１２８を貫通して延びる第１の末端部分１６０とを含み、該末端部分は、中間又は熱交換ゾーン１６３を通って容器の外部に配列された第２の末端部分１６１につながっている。熱交換ゾーン１６３は、実際には、例えば内部室１２８内に配置された複数のヒートパイプの各々の一部である、第１の熱交換部分１６７と、第１の熱交換部分１６７と、
例えば内部室１２８の外部に配置された複数のヒートパイプの各々の一部である第２の熱交換部分１６８とを含む。図示の実施形態において、第２の熱交換部分１６８は、ファンのペア１７４、１７５に隣接して位置付けられた熱交換機１７０内に配列される。この配列では、ＬＰタービンセクション６４から通る蒸気内に同伴した潜熱は、ヒートパイプ１４６の外部表面を越えて流れ、第１の熱交換部分１６３により吸収されて復水を形成する。熱は、熱交換部分１６３を通って第２の熱交換部分１６８に急速に伝導される。ファン１７４及び１７５により発生した対流空気流は、第２の熱交換部分１６８の外部表面を越えて通って熱を除去する。水は、ＨＲＳＧ９０に流れて排出ガス３３により再熱されて追加の蒸気を形成し、これが蒸気ターボ機械システム６の種々の部分に戻される。
【００１２】
ここで、本発明の例示的な実施形態に従って構成された復水器は、構築するのが簡単であり、維持するのが容易で且つ熱除去効率を向上させることになる点を理解されたい。更に、例示的な実施形態による復水器は、冷却媒体としての水並びに関連するどのような水処理／貯蔵設備を必要としないことになる。最後に、本発明の例示的な実施形態による復水器は、比較的小さな占有面積上で構成することができる。
【００１３】
一般に、本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定められ、当業者に想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００１４】
２  複合サイクル発電プラント
４  ガスターボ機械システム
６  蒸気ターボ機械システム
９  タービン（４）
１２  入口部分（９）
１４  出口部分（９）
１７  圧縮機
１９  シャフト
２２  入口部分（１７）
２４  出口部分（１７）
２７  燃焼器
３０  吸入空気
４０  高圧（ＨＰ）タービンセクション
４２  シャフト
４５  入口セクション（４０）
４７  出口セクション（４０）
５０  中圧（ＩＰ）タービンセクション
５４  シャフト
５６  入口セクション（５０）
５８  出口セクション（５０）
６４  低圧タービンセクション
６６  シャフト
６８  入口セクション（６４）
７０  出口セクション（６４）
７５  発電機
７８  シャフト
９０  排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
１００  復水器
１０５  導管
１１０  導管
１１２  水ポンプ
１１９−１２３  蒸気導管
１２４  本体（１００）
１２５  入口（１００）
１２６  出口（１００）
１２８  内部室１（１００）
１４６  複数のヒートパイプ
１６０  第１の末端部分（１４６）
１６１  第２の末端部分
１６３  中間又は熱交換ゾーン
１６７  第１の熱交換部分
１６８  第２の熱交換部分
１７０  熱交換機
１７４  ファン
１７５  ファン
【図１】
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【図２】
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