(57)【要約】【課題】出力向上の際にプラントの熱効率を向上できる発電プラントを提供する。【解決手段】沸騰水型原子力発電プラントは、原子炉からの蒸気を高圧タービン及び低圧タービンに供給する。復水器での蒸気の凝縮で生成された水（給水）が、低圧及び高圧給水加熱器で加熱されて原子炉に供給される。低圧タービンから排気された蒸気は、蒸気圧縮装置（ヒートポンプ）２７によって圧縮され、ある低圧給水加熱器に供給されて給水を加熱する。低圧タービンからの抽気蒸気も上記のある低圧給水加熱器に供給される。蒸気圧縮装置２７の必要動力をＱ１、蒸気圧縮装置２７から供給される熱エネルギーをＱ３、蒸気圧縮装置２７の成績係数をＣＯＰ（＝Ｑ３／Ｑ１）、沸騰水型原子力発電プラントの熱効率をηとするとき、ＣＯＰ−１／η＞０が満足されるように、蒸気圧縮装置２７を主蒸気系のある位置及び給水加熱器に接続する。【選択図】図１
2010174755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を発生する蒸気発生装置を備えた発電プラントにおいて、
前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管、及び前記主蒸気配管により前記蒸気が順次供給される第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導く給水配管と、前記給水配管に設けられた複数の給水加熱器と、前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置と、蒸気圧縮装置が設置されていなく、前記主蒸気系の第１の位置から抽気された前記蒸気を１つの前記給水加熱器に導く第１配管と、前記蒸気圧縮装置が設けられ、前記第１の位置より下流に位置する前記主蒸気系の第２の位置と前記第１配管が接続される前記１つの給水加熱器を接続する第２配管とを備え、
前記蒸気圧縮装置による前記蒸気の圧縮に要する動力をＱ１，前記蒸気圧縮装置によって圧縮された前記蒸気によって前記１つの給水加熱器に供給される熱量をＱ３、Ｑ３／Ｑ１で定義される前記蒸気圧縮装置の成績係数をＣＯＰ，及び前記蒸気圧縮装置に前記動力Ｑ１を供給する前記発電プラントの熱効率をηとしたとき、ＣＯＰ−１／η＞０を満足させる前記第２の位置と前記１つの給水加熱器に、前記蒸気圧縮装置を設けた前記第２の配管を接続したことを特徴とする発電プラント。
【請求項２】
前記第１配管に流量調節弁を設けた請求項１に記載の発電プラント。
【請求項３】
蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管と、前記主蒸気配管により前記蒸気が供給される第１タービン及び前記第１タービンから排気された前記蒸気が供給される第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導き、下流から上流に向かって第１給水加熱器、第２給水加熱器、第３給水加熱器、第４給水加熱器、第５給水加熱器及び第６給水加熱器がこの順番に設けられた給水配管と、前記主蒸気系の、蒸気の流れ方向における異なる６つの抽気位置からそれぞれ別々に抽気された前記蒸気を、対応するそれぞれの前記給水加熱器に別々に供給する６本の抽気管と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置とを備え、
この蒸気圧縮装置で圧縮された蒸気を導く蒸気供給管を、前記第５給水加熱器及び第６給水加熱器のいずれかに接続したことを特徴とする発電プラント。
【請求項４】
蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管と、前記主蒸気配管により前記蒸気が供給される第１タービン及び前記第１タービンから排気された前記蒸気が供給される第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導き、下流から上流に向かって第１給水加熱器、第２給水加熱器、第３給水加熱器、第４給水加熱器、第５給水加熱器及び第６給水加熱器がこの順番に設けられた給水配管と、前記第１タービンの、軸方向において異なる２つの抽気位置及び前記第２タービンの、軸方向において異なる４つの抽気位置のそれぞれから別々に抽気された前記蒸気を対応するそれぞれの前記給水加熱器に別々に供給する６本の抽気管と、前記第２タービンに設けられた４つの前記抽気位置のうち最も下流に位置する前記抽気位置、及びこの抽気位置で前記第２タービンの周方向において前記抽気位置からずれた位置のいずれかから抽気された前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置とを備え、
この蒸気圧縮装置で圧縮された蒸気を導く蒸気供給管を、前記第３給水加熱器、前記第４給水加熱器及び第５給水加熱器のいずれかに接続したことを特徴とする発電プラント。
【請求項５】
蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管と、前記主蒸気配管により前記蒸気が供給される第１タービン及び前記第１タービンから排気された前記蒸気が供給される第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導き、下流から上流に向かって第１給水加熱器、第２給水加熱器、第３給水加熱器、第４給水加熱器、第５給水加熱器及び第６給水加熱器がこの順番に設けられた給水配管と、前記第１タービンの、軸方向において異なる２つの抽気位置及び前記第２タービンの、軸方向において異なる４つの抽気位置のそれぞれから別々に抽気された前記蒸気を対応するそれぞれの前記給水加熱器に別々に供給する６本の抽気管と、前記第２タービンに設けられた４つの前記抽気位置のうち上流から三番目に位置する前記抽気位置、及びこの抽気位置で前記第２タービンの周方向において前記抽気位置からずれた位置のいずれかから抽気された前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置とを備え、
この蒸気圧縮装置で圧縮された蒸気を導く蒸気供給管を、前記第２給水加熱器、前記第３給水加熱器及び第４給水加熱器のいずれかに接続したことを特徴とする発電プラント。
【請求項６】
蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管と、前記主蒸気配管により前記蒸気が供給される第１タービン及び前記第１タービンから排気された前記蒸気が供給される第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導き、下流から上流に向かって第１給水加熱器、第２給水加熱器、第３給水加熱器、第４給水加熱器、第５給水加熱器及び第６給水加熱器がこの順番に設けられた給水配管と、前記第１タービンの、軸方向において異なる２つの抽気位置及び前記第２タービンの、軸方向において異なる４つの抽気位置のそれぞれから別々に抽気された前記蒸気を対応するそれぞれの前記給水加熱器に別々に供給する６本の抽気管と、前記第２タービンに設けられた４つの前記抽気位置のうち上流から二番目に位置する前記抽気位置、及びこの抽気位置で前記第２タービンの周方向において前記抽気位置からずれた位置のいずれかから抽気された前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置とを備え、
この蒸気圧縮装置で圧縮された蒸気を導く蒸気供給管を、前記第１給水加熱器、前記第２給水加熱器及び第３給水加熱器のいずれかに接続したことを特徴とする発電プラント。
【請求項７】
蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管と、前記主蒸気配管により前記蒸気が供給される第１タービン及び前記第１タービンから排気された前記蒸気が供給される第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導き、下流から上流に向かって第１給水加熱器、第２給水加熱器、第３給水加熱器、第４給水加熱器、第５給水加熱器及び第６給水加熱器がこの順番に設けられた給水配管と、前記第１タービンの、軸方向において異なる２つの抽気位置及び前記第２タービンの、軸方向において異なる４つの抽気位置のそれぞれから別々に抽気された前記蒸気を対応するそれぞれの前記給水加熱器に別々に供給する６本の抽気管と、前記第２タービンに設けられた４つの前記抽気位置のうち最も上流に位置する前記抽気位置、及びこの抽気位置で前記第２タービンの周方向において前記抽気位置からずれた位置のいずれかから抽気された前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置とを備え、
この蒸気圧縮装置で圧縮された蒸気を導く蒸気供給管を、前記第１給水加熱器び第２給水加熱器のいずれかに接続したことを特徴とする発電プラント。
【請求項８】
蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管と、前記主蒸気配管により前記蒸気が供給される第１タービン及び前記第１タービンから排気された前記蒸気が供給される第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導き、下流から上流に向かって第１給水加熱器、第２給水加熱器、第３給水加熱器、第４給水加熱器、第５給水加熱器及び第６給水加熱器がこの順番に設けられた給水配管と、前記第１タービンの、軸方向において異なる２つの抽気位置及び前記第２タービンの、軸方向において異なる４つの抽気位置のそれぞれから別々に抽気された前記蒸気を対応するそれぞれの前記給水加熱器に別々に供給する６本の抽気管と、前記第１タービンに設けられた２つの前記抽気位置のうち最も下流に位置する前記抽気位置、及びこの抽気位置で前記第１タービンの周方向において前記抽気位置からずれた位置のいずれかから抽気された前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置とを備え、
この蒸気圧縮装置で圧縮された蒸気を導く蒸気供給管を、前記第１給水加熱器に接続したことを特徴とする発電プラント。
【請求項９】
前記蒸気供給管が接続された前記給水加熱器に接続される前記抽気管に、流量調節弁を設けた請求項３ないし８のいずれか１項に記載の発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントに係り、特に、原子力発電プラント及び火力発電プラントに適用するのに好適な発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントの熱効率を高めるために、圧縮機を用いた蒸気ヒートポンプを適用した火力発電プラントが提案されている。この火力発電プラントの例が、実開平１−１２３００１号公報に記載されている。提案された火力発電プラントは、ボイラで発生した蒸気を高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンに順次供給し、これらのタービンの回転軸に連結された発電機を回転させて発電を行っている。低圧タービンから排出された蒸気は、復水器で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管を通してボイラに供給される。給水は、給水配管を通る間に、４段の給水加熱器によって加熱されて温度が高められている。復水器から抽気された蒸気が圧縮機によって圧縮されて温度が上昇し、この圧縮された蒸気が、圧縮機の、軸方向における複数箇所から抽気されて各給水加熱器に供給される。給水は、各給水加熱器に供給されたその蒸気によって加熱される。蒸気は各給水加熱器で凝縮水となり、この凝縮水が給水に供給される。また、蒸気圧縮機は、蒸気を断熱圧縮するために内部エンタルピーが上昇して過熱状態となるので、これを防ぎ所要電力をセーブするために復水を上記圧縮機内にミスト状に噴霧している。
【０００３】
また、特開平５−６５８０８号公報は、熱併給蒸気タービンプラントを記載している。この熱併給蒸気タービンプラントは、ボイラで発生した蒸気をタービンに供給して発電機を回転させて電力を発生し、そのタービンから排気された蒸気を高圧プロセス蒸気供給先及び低圧プロセス蒸気供給先にそれぞれ供給する。高圧プロセス蒸気供給先に供給される蒸気は、タービンから排気された蒸気を圧縮機で圧縮している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平１−１２３００１号公報
【特許文献２】特開平５−６５８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蒸気圧縮機によって低温の蒸気を高温の蒸気にするためには、蒸気圧縮機での仕事が必ず必要になる。実開平１−１２３００１号公報に記載された火力発電プラントのように、蒸気圧縮機により低温の蒸気を圧縮して高温の蒸気にし、この高温の蒸気で給水を加熱するとき、蒸気圧縮機に必要とされる仕事が、蒸気圧縮機を導入したことにより得られた出力増加量よりも大きければ、正味の出力向上及びプラントの効率向上にはならない。
【０００６】
特に、発電プラントにおいて、出力の向上を行う場合、発電プラントの熱効率が低下するので、出力向上を行う際に、発電プラントの熱効率が低下することを抑制することが望まれる。このために、給水温度を上昇させることが考えられる。
【０００７】
発明者らは、蒸気発生装置を用いた発電プラントにおいて、発電プラントの主蒸気系から取り出した蒸気を、蒸気圧縮機を用いて圧縮し、圧縮されて温度が上昇した蒸気を用いて蒸気発生装置に供給する給水を加熱する場合に、プラントの熱効率を向上できる蒸気圧縮機の使い方を検討した。特に、発電プラントでは、１００％の定格出力をさらに向上させる出力向上が検討されている。
【０００８】
本発明の目的は、出力向上の際にプラントの熱効率を向上させることができる発電プラントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、蒸気発生装置に接続されて蒸気を導く主蒸気配管、及び前記主蒸気配管により前記蒸気が順次供給される第１タービン及び第１タービンよりも圧力が低い第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導く給水配管と、前記給水配管に設けられた複数の給水加熱器と、前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置と、蒸気圧縮装置が設置されていなく、前記主蒸気系の第１の位置から抽気された前記蒸気を１つの前記給水加熱器に導く第１配管と、前記蒸気圧縮装置が設けられ、前記第１の位置より下流に位置する前記主蒸気系の第２の位置と前記第１配管が接続される前記１つの給水加熱器を接続する第２配管とを備え、
前記蒸気圧縮装置による前記蒸気の圧縮に要する動力をＱ１，前記蒸気圧縮装置によって圧縮された前記蒸気によって前記１つの給水加熱器に供給される熱量をＱ３、Ｑ３／Ｑ１で定義される前記蒸気圧縮装置の成績係数をＣＯＰ，及び前記蒸気圧縮装置に前記動力Ｑ１を供給する前記発電プラントの熱効率をηとしたとき、ＣＯＰ−１／η＞０を満足させる前記第２の位置と前記１つの給水加熱器に、前記蒸気圧縮装置を設けた前記第２の配管を接続したことにある。
【００１０】
ＣＯＰ−１／η＞０を満足させる前記第２の位置と前記１つの給水加熱器に、蒸気圧縮装置を設けた第２の配管を接続しているので、発電プラントの熱効率を向上させることができる。したがって、発電プラントの出力向上の際に、プラントの熱効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、出力向上の際にプラントの熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】沸騰水型原子力発電プラントに適用した本発明の好適な一実施例である実施例１の発電プラントの構成図である。
【図２】従来の沸騰水型原子力発電プラントにおける給水の温度変化を示す説明図である。
【図３】図１に示す沸騰水型原子力発電プラントにおける給水の温度変化を示す説明図である。
【図４】発電プラントの熱力学的サイクルの説明図であり、（Ａ）は従来の発電プラントの概略構成図、（Ｂ）は（Ａ）に示す従来の発電プラントのＴ−Ｓ線図、（Ｃ）は本発明の一つの概要を示す改良案の発電プラントの概略構成図、及び（Ｄ）は（Ｃ）に示す改良案の発電プラントのＴ−Ｓ線図である。
【図５】沸騰水型原子力発電プラントに適用した本発明の他の実施例である実施例２の発電プラントの構成図である。
【図６】沸騰水型原子力発電プラントに適用した本発明の他の実施例である実施例３の発電プラントの構成図である。
【図７】沸騰水型原子力発電プラントに適用した本発明の他の実施例である実施例４の発電プラントの構成図である。
【図８】沸騰水型原子力発電プラントに適用した本発明の他の実施例である実施例５の発電プラントの構成図である。
【図９】沸騰水型原子力発電プラントに適用した本発明の他の実施例である実施例６の発電プラントの構成図である。
【図１０】沸騰水型原子力発電プラントに適用した本発明の他の実施例である実施例７の発電プラントの構成図である。
【図１１】加圧水型原子力発電プラントに適用した本発明の他の実施例である実施例８の発電プラントの構成図である。
【図１２】沸騰水型原子力発電プラントに適用した本発明の他の実施例である実施例９の発電プラントの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明者らは、実開平１−１２３００１号公報に記載された火力発電プラントを詳細に検討した。この結果、発明者らは、この火力発電プラントにおいて、前述したように、圧縮機が大型化して圧縮機で消費される電力量が多くなる、という課題を見出した。この電力としては圧縮機を備えた火力発電プラントで発生した電力を使用するので、圧縮機での大量の電力消費は、火力発電プラントの効率を結果として抑制している。
【００１４】
発明者らは、この課題の解決案を見出すべく、種々の検討を行った。この検討の結果、発電プラント、たとえば、火力発電プラントにおいて、タービン等の蒸気系から抽気した蒸気を、給水を加熱する給水加熱器に供給しながら、この給水加熱器にその蒸気の抽気点よりも下流の位置から供給した蒸気を圧縮機で圧縮してその給水加熱器に供給する（以下、この案を改良案という）ことによって、上記の課題を解決できることを発明者らが見出した。この改良案は本発明の一つの概念を示している。改良案では、タービン等の蒸気系から抽気した蒸気を、圧縮機を通さないで、給水を加熱する給水加熱器に供給しながら、この給水加熱器に圧縮機で圧縮された蒸気を供給するので、圧縮機による圧縮によって上昇する蒸気の温度上昇幅を、実開平１−１２３００１号公報に記載された火力発電プラントで必要とする、圧縮機による圧縮によって上昇する蒸気の温度上昇幅よりも小さくすることができる。改良案の発電プラントで使用される圧縮機の駆動に消費される所内電力は、実開平１−１２３００１号公報の発電プラントで使用される圧縮機の駆動に消費される所内電力よりも少なくなる。このため、改良案の発電プラントにおけるプラントの熱効率が向上する。
【００１５】
さらに、発明者らの検討によって、発電プラントの熱効率は、ＣＯＰ−１／η＞０を満足するときに向上することが分かった。ここで、ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）は蒸気を圧縮する圧縮機を有する蒸気ヒートポンプの成績係数及びηは蒸気ヒートポンプを駆動する電動機に電力を供給する発電システムの熱効率である。蒸気ヒートポンプの成績係数ＣＯＰは、蒸気ヒートポンプの必要動力Ｑ１及び蒸気ヒートポンプから給水の加熱に供給される熱量Ｑ３を用いてＱ３／Ｑ１と定義される。
【００１６】
従来の発電プラント及び改良案の発電プラントの熱力学的サイクルについて、図４を用いて説明する。
【００１７】
図４（Ａ）は、圧縮機が適用されない従来の発電プラントの概略構成を示している。ボイラ（蒸気発生装置）で発生した蒸気は主蒸気配管を通ってタービンに供給される。タービンから排出された蒸気は復水器で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管を通ってボイラに供給される。給水は、タービンから抽気されて給水配管に供給された抽気蒸気によって加熱される。
【００１８】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す従来の発電プラントに対するＴ−Ｓ線図を示している。ここで、Ｔは温度、Ｓはエントロピである。エントロピＳは通常用いられる比エントロピに流量Ｇを乗じたものである。ボイラ（蒸気発生装置）からの入熱量をＱ１とし、復水器からの放熱量をＱ２とする。入熱量Ｑ１はＡＢＣＤＩＪＫＬＭＡの面積で表され、放熱量Ｑ２はＡＩＪＫＬＭＡの面積で表される。タービンでなされる仕事Ｌは、Ｌ＝Ｑ１−Ｑ２となり、ＡＢＣＤＩＡの面積に対応する。発電プラントの熱効率ηはη＝Ｌ／Ｑ１によって算出される。
【００１９】
図４（Ｃ）は、圧縮機が適用された改良案の発電プラントの概略構成を示している。改良案の発電プラントは、従来の発電プラントの構成に圧縮機を付加した構成を有する。この改良案の発電プラントでは、タービンから排気された蒸気を圧縮機で圧縮し、圧縮された蒸気を、抽気蒸気が供給された給水加熱器に供給する。ボイラに供給される給水は、抽気蒸気及び圧縮された蒸気によって加熱される。
【００２０】
図４（Ｄ）は、図４（Ｃ）に示す改良案の発電プラントに対するＴ−Ｓ線図を示している。改良案においても、ボイラからタービンへの入熱量をＱ１ｉとし、復水器からの放熱量をＱ２ｉとする。改良案では給水加熱器によりΔＱ３のエネルギーが与えられるので、従来の発電プラント（図４（Ａ））及び改良案の発電プラント（図４（Ｃ））において蒸気発生量を同じであれば、Ｑ１ｉ＝Ｑ１−ΔＱ３であり、Ｑ２ｉ＝Ｑ２−ΔＱ２である。ここで、ΔＱ１を、圧縮機を有する蒸気ヒートポンプの軸動力としたとき、蒸気ヒートポンプの動力と蒸気ヒートポンプから給水の加熱のために供給されるエネルギーの間には、成績係数ＣＯＰを介して以下の関係式が成り立つ。
【００２１】
ΔＱ３＝ＣＯＰ×ΔＱ１                                      ……（１）
ΔＱ２＝（ＣＯＰ−１）×ΔＱ１                              ……（２）
改良案のタービンでなされる仕事ＬｉはＬｉ＝Ｑ１ｉ−Ｑ２ｉとなり、改良案の発電プラントの熱効率ηｉはηｉ＝Ｌｉ／Ｑ１ｉによって算出される。
改良案の発電プラントにおける正味の仕事Ｌｉは、従来の発電プラント（図４（Ａ））におけるタービンの仕事Ｌから圧縮機に必要な動力ΔＱ１を差し引いた（３）式の関係で表すことができる。
【００２２】
Ｌｉ＝Ｌ−ΔＱ１                                            ……（３）
Ｑ１ｉ＝Ｑ１−ＣＯＰ×ΔＱ１であるから、改良案の発電プラントの熱効率ηｉは（４）式で表される。
【００２３】
ηｉ＝（Ｌ−ΔＱ１）／（Ｑ１−ＣＯＰ×ΔＱ１）              ……（４）
Ｌ＝ηＱ１となるので、（４）式は（５）式のように整理することができる。
【００２４】
ηｉ／η  ≒  １＋（ΔＱ１／Ｑ１）＊（ＣＯＰ−１／η）      ……（５）
（５）式において、右辺の第２項が正の値を取るならば、左辺は１よりも大きな値となる。したがって、改良案の発電プラントの熱効率は、図４（Ａ）に示す従来の発電プラントに熱効率よりも高くなる。
【００２５】
具体的には、例えばプラント熱効率ηが０．３３４であるとき、ＣＯＰ＞３を満足するように、蒸気ヒートポンプの圧縮機を、発電プラントの主蒸気系の蒸気取り出し位置及び給水系の給水加熱器に接続すれば、図４（Ａ）に示す従来の発電プラントに比べて発電プラントの熱効率が向上する。後述の表１から表６は、ＣＯＰ＞３を満足した、蒸気ヒートポンプの蒸気圧縮機が接続される蒸気の取り出し位置及び蒸気圧縮機で圧縮された蒸気が供給される給水加熱器を示している。これらの表の「判定」の欄において○印が付された蒸気圧縮機の接続状態で、発電プラントの熱効率が向上する。
【００２６】
改良案の発電プラントによるプラントの熱効率の向上度合いを、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラントを例にし、（５）式に基づいて算出した。この沸騰水型原子力発電プラントの熱出力Ｑ１を３３００ＭＷｔ、蒸気ヒートポンプの圧縮機の軸動力ΔＱ１を３３．５ＭＷｔとする。沸騰水型原子力発電プラントの主蒸気系から取り出した、蒸気温度Ｔが１００℃の蒸気を、蒸気ヒートポンプの圧縮機によって１６０℃まで圧縮するとき、この蒸気ヒートポンプの成績係数ＣＯＰが６程度となる。従来の電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラントの熱効率ηの公称値が０．３３４であるので、成績係数ＣＯＰが６におけるプラント熱効率の向上割合は、ηｉ／η＝１．０３０５となる。これは、前述の条件の蒸気ヒートポンプを利用することによって、相対値として約３％、絶対値で約１％の熱効率が向上する。
【００２７】
以上に述べた改良案を基にして成された本発明の実施例を、以下に説明する。
【実施例１】
【００２８】
本発明の好適な一実施例である実施例１の発電プラントを、図１を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１である。
【００２９】
沸騰水型原子力発電プラント１は、蒸気発生装置である原子炉２、高圧タービン（第１タービン）３、低圧タービン（第２タービン）５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、主蒸気配管６、復水器１１、複数の給水加熱器、給水配管１５及び蒸気圧縮装置２７を備えている。これらの給水加熱器は、第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器（第１低圧給水加熱器）１７Ａ、第４低圧給水加熱器（第２低圧給水加熱器）１７Ｂ、第５低圧給水加熱器（第３低圧給水加熱器）１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器（第４低圧給水加熱器）１７Ｄを含んでいる。低圧給水加熱器は、低圧タービンからの抽気蒸気が供給される給水加熱器である。高圧給水加熱器は、高圧タービン３（または高圧タービン３の出口側の主蒸気配管６）からの抽気蒸気が供給される給水加熱器である。高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、主蒸気配管６によって原子炉２に接続される。湿分分離器（湿分分離装置）４は、高圧タービン３と低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃを接続している主蒸気配管６に設置される。高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、１つの回転軸１０によって互いに連結され、さらに、発電機９にも連結される。本実施例は、１台の高圧タービン及び３台の低圧タービンを設けているが、発電プラントの種類によりこれらの台数を変えてもよい。
【００３０】
本実施例は、主蒸気系及び給水系を有する。主蒸気系は、高圧タービン３、湿分分離器４、低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、主蒸気配管６及び復水器１１を有する。給水系は、給水配管１５、第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第６低圧給水加熱器１７Ｄ及び給水ポンプ１９を有する。
【００３１】
復水器１１は内部に複数の伝熱管１２を配置している。これらの伝熱管１２は、海水配管１３に接続される。海水循環ポンプ（図示せず）が海水配管１３に設置される。海水配管１３の両端は海に達している。
【００３２】
給水配管１５が復水器１１と原子炉２を接続する。第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄは、原子炉２から復水器１１に向ってこの順番で給水配管１５に設置されている。復水ポンプ１８が復水器１１と第６低圧給水加熱器１７Ｄの間で給水配管１５に設けられる。給水ポンプ１９が第１高圧給水加熱器１６Ａと第２高圧給水加熱器１６Ｂの間で給水配管１５に設けられる。
【００３３】
高圧タービン３に抽気点５０で接続された抽気管２０が第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。高圧タービン３に抽気点５１で接続された抽気管２１が第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続される。抽気管２１は高圧タービン３の動翼の最終段よりも下流で高圧タービン３に接続されており、抽気点５１は抽気点５０よりも後段になっている。低圧タービン５Ｂに抽気点５２で接続された抽気管２２が第３低圧給水加熱器１７Ａに接続される。湿分分離器４に接続されたドレン配管２６が第３低圧給水加熱器１７Ａに接続される。抽気点５３で低圧タービン５Ｂに接続された抽気管２３が第４低圧給水加熱器１７Ｂに接続される。低圧タービン５Ｂに抽気点５４で接続された抽気管２４が第５低圧給水加熱器１７Ｃに接続される。低圧タービン５Ｂに接続された抽気管２５が第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される。抽気点５２，５３，５４及び５５は、低圧タービンの軸方向において、低圧タービン５Ｂの蒸気流入口から低圧タービン５Ｂの蒸気排出口に向ってその順番に設けられている。これらの抽気点は、低圧タービン５Ｂに設けられた複数の静翼の異なる段数の位置で、低圧タービン５Ｂのタービンケーシング（図示せず）に設けられる。第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄを接続するドレン水回収配管３４は、復水ポンプ１８の上流で給水配管１５に接続される。
【００３４】
図１では、低圧タービン５Ｂが大きく低圧タービン５Ａ，５Ｃが小さくなっているが、これらの低圧タービンの大きさは同じである。図示されていないが、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対しても復水器１１がそれぞれ設けられており、各復水器１１にそれぞれ給水配管１５が接続されている。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに対応してそれぞれ設けられた合計３基の復水器１１に接続された３本の給水配管１５は、第２高圧給水加熱器１６Ｂの上流に位置する合流点で合流する。３本の給水配管１５は、合流点で合流した後、１本の給水配管１５になり、第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続される。合流点よりも下流では、給水配管１５は１本であり、第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１高圧給水加熱器１６Ａを経て原子炉２に達している。その合流点の上流で、他の２本の給水配管１５にも、図１に示す低圧給水加熱器である第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄ、及び復水ポンプ１８が、この順序で下流から上流に向ってそれぞれ設置されている。このため、低圧タービン５Ａ及び５Ｃのそれぞれに対応して、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄ、及び復水ポンプ１８を設置した給水配管５が、第２高圧給水加熱器１６Ｂよりも上流で設けられている。低圧タービン５Ａ及び５Ｃには、低圧タービン５Ｂと同様に、抽気点５２，５３，５４及び５５が設けられる。低圧タービン５Ａの抽気点５２，５３，５４及び５５には、低圧タービン５Ｂと同様に、抽気管２２，２３，２４及び２５が接続される。低圧タービン５Ａに接続された抽気管２２，２３，２４及び２５は、低圧タービン５Ｂの場合と同様に、低圧タービン５Ａに対応して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される。低圧タービン５Ｃの抽気点５２，５３，５４及び５５にも、低圧タービン５Ｂと同様に、抽気管２２，２３，２４及び２５が接続される。低圧タービン５Ｃに接続された抽気管２２，２３，２４及び２５は、低圧タービン５Ｂの場合と同様に、低圧タービン５Ｃに対応して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される。
【００３５】
以下の説明において、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄ、抽気管２２，２３，２４及び２５及び抽気点５２，５３，５４及び５５は、特に断りが無ければ、低圧タービン５Ｂに対応して設けられたそれらを意味している。
【００３６】
蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７は、蒸気圧縮機２８、駆動装置（例えば、モータ）２９及び制御弁３０を有する。駆動装置２９は蒸気圧縮機２８の回転軸に連結されている。低圧タービン５Ｂから排気された蒸気を導く蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８の蒸気流入口に接続される。蒸気供給管３２が蒸気圧縮機２８の蒸気排出口と第６低圧給水加熱器１７Ｄを接続している。蒸気供給管３１及び３２が第２配管であり、本実施例では抽気管２０〜２５が第１配管である。制御弁３０が蒸気供給管３２に設けられる。抽気蒸気が流れる抽気管２０〜２５には、蒸気圧縮装置２７が設置されていない。蒸気圧縮機２８として、単段遠心式水蒸気圧縮機を用いる。蒸気圧縮機２８として他のタイプの圧縮機を用いてもよい。蒸気圧縮機２８及び駆動装置２９は、タービン建屋内の空き空間に設置される。
【００３７】
原子炉２内の炉心７には、再循環ポンプ（図示せず）及びジェットポンプ（図示せず）によって冷却水が供給される。冷却水は炉心７内に装荷された複数の燃料集合体（図示せず）に含まれた核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、冷却水の一部が蒸気になる。原子炉２で発生した蒸気は、主蒸気配管６を通って、高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃにそれぞれ供給される。高圧タービン３から排出された蒸気は、途中で、湿分分離器４により湿分が除去された後に、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃにそれぞれ導かれる。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ内の圧力は、高圧タービン内の圧力よりも低くなっている。高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃは、蒸気によって駆動され、発電機９を回転させる。これにより、電力が発生する。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃから排気された蒸気は、それぞれに対応して別々に設けられた各復水器１１で凝縮されて水になる。海水が、海水循環ポンプの駆動によって海水配管１３の供給部を通して復水器１１内の各伝熱管１２内に供給される。各伝熱管１２から排出された海水は、海水配管１３の戻り部を通って海に放出される。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃから排気された蒸気は、各伝熱管１２内を流れる海水によって冷却されて凝縮される。蒸気の凝縮により、各伝熱管１２内を流れる海水の温度が上昇する。
【００３８】
各復水ポンプ１８、及び給水ポンプ１９がそれぞれ駆動されている。各復水器１１で生成された凝縮水は、給水として、これらのポンプによって昇圧され、給水配管１５を通って原子炉２に供給される。給水配管１５内を流れる給水は、各低圧タービンに対応してそれぞれ設けられた第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａによって順次加熱され、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに対して共通に用いられる第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１高圧給水加熱器１６Ａによってさらに順次加熱されて温度を上昇させ、設定温度（例えば、２１５℃）になった状態で原子炉２に供給される。
【００３９】
給水は、第６低圧給水加熱器１７Ｄにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点５５から抽気されて抽気管２５を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。給水は、第５低圧給水加熱器１７Ｃにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点５４から抽気されて抽気管２４を通して供給される抽気蒸気によってさらに加熱される。給水は、第４低圧給水加熱器１７Ｂにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点５３から抽気されて抽気管２３を通して供給される抽気蒸気によってさらに加熱される。給水は、第３低圧給水加熱器１７Ａにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点５２から抽気されて抽気管２２を通して供給される抽気蒸気、及び湿分分離器４から排出されてドレン配管２６を通して供給される飽和ドレン水によってさらに加熱される。給水は、第２高圧給水加熱器１６Ｂにおいて、高圧タービン３の抽気点５１から抽気されて抽気管２１を通して供給される抽気蒸気によってさらに加熱される。給水は、第１高圧給水加熱器１６Ａにおいて、高圧タービン３の抽気点５０から抽気されて抽気管２０を通して供給される抽気蒸気によってさらに加熱される。低圧タービン５Ａ及び５Ｃのそれぞれに対応して設けられた第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａにおいても、上記した各抽気蒸気を用いてそれぞれの給水配管１５内を流れる給水を加熱する。
【００４０】
【表１】
2010174755.tif 000003
【００４１】
蒸気圧縮装置２７の機能について説明する。所内電力、すなわち、発電機９で発生した電力により駆動装置２９を駆動して蒸気圧縮機２８の動翼が設けられたローターを回転させる。低圧タービン５Ｂから排気された蒸気（温度：３５℃、圧力：０．００５６ＭＰａ）が、蒸気供給管３１を通って蒸気圧縮機２８に供給される。この蒸気は、蒸気圧縮機２８の駆動により圧縮されて圧力が高められた後、蒸気供給管３２に排出される。蒸気は、蒸気圧縮機２８によって断熱圧縮されるために、温度も上昇する。圧縮された蒸気の温度は、抽気管２５で低圧タービン５Ｂの抽気点５５から抽気された蒸気の温度付近まで上昇する（表１参照）。蒸気圧縮機２８から排気される蒸気の圧力は０．０４ＭＰａ（表１参照）である。温度及び圧力が上昇した蒸気は、制御弁３０の開度調節により圧力が第６低圧給水加熱器１７Ｄの胴体内の圧力になるように調節されて、蒸気供給管３２を通して第６低圧給水加熱器１７Ｄの胴体側に供給される。抽気管２５を通して供給される抽気蒸気も、第６低圧給水加熱器１７Ｄの胴体側に供給される。第６低圧給水加熱器１７Ｄでは、給水は、抽気管２５を通して供給される抽気蒸気及び蒸気供給管３２を通して供給される圧縮された蒸気によって加熱される。蒸気供給管３２を通して第６低圧給水加熱器１７Ｄの胴体側に供給される圧縮蒸気の圧力は、抽気管２５への圧縮蒸気の逆流を避けるために、制御弁３０によって、抽気管２５によって第６低圧給水加熱器１７Ｄの胴体内に供給される抽気蒸気の圧力よりも高くならないように調節される。
【００４２】
蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７は、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。低圧タービン５Ａに対して設けられた蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ａから排出された蒸気を圧縮して低圧タービン５Ａに対して設けられた第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給する。低圧タービン５Ｃに対して設けられた蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ａから排出された蒸気を圧縮して低圧タービン５Ｃに対して設けられた第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給する。
【００４３】
本実施例における出力向上運転について説明する。従来、運転サイクルにおいて原子炉２が定格出力（１００％）で運転されていたのに対し、本実施例では、原子炉出力を、例えば、１２０％まで増大させて原子炉の運転が運転サイクルにおいて行われる。この原子炉出力を１２０％まで増大させて原子炉２の運転を行うことが、出力向上運転である。このような沸騰水型原子力プラントにおける出力向上は、例えば、再循環ポンプの容量増大及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃの長翼化によって達成できる。再循環ポンプの容量増大によって、炉心流量を従来の定格である１００％から１２０％まで増大させることができる。このため、本実施例では、炉心流量制御によって、原子炉出力を定格の１００％から１２０％までさらに向上させることができる。この出力向上運転時において、蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気が、第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給される。
【００４４】
本実施例は、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃの各抽気点５５から抽気されたそれぞれの抽気蒸気（蒸気圧縮機２８を通らない抽気蒸気）、及び各蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８により昇圧されて昇温された各蒸気を、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃのそれぞれに対応して設けられた各第６低圧給水加熱器１７Ｄで給水を加熱する熱源にしている。
【００４５】
蒸気圧縮装置２７を備えていない従来の電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラントにおける熱エネルギーの利用について説明する。この従来の沸騰水型原子力発電プラントは、本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１から蒸気圧縮装置２７を取り除いた構成を有する。従来の沸騰水型原子力発電プラントは、設定された炉心の熱出力で最高の熱効率が得られるように、主蒸気管６、高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃを含む主蒸気系での蒸気の流れを最適化している。具体的には、復水器１１で蒸気を凝縮して水にすると、原子炉２の圧力（約７ＭＰａ）では、熱サイクルの原理に基づいて原子炉２で発生するエネルギーの約２／３が、復水器１１から海３５（図示せず）に排出される温排水等により外部の環境に排出される。この排出されるエネルギーを有効に利用するために、原子炉２で発生した蒸気のうちの一部を、高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ等から抽気することにより、各給水加熱器での給水の加熱に用いている。原子炉２で発生した蒸気の熱が回収されて原子炉２に供給される給水の温度が上昇するため、原子炉２の熱効率が向上する。湿分分離器４を備えている沸騰水型原子力発電プラント１においては、発生した蒸気のうち最終的に低圧タービン出口から復水器１１に排気される蒸気の量は約５６％である。残りの約４４％の蒸気は、各給水加熱器において給水の加熱に用いられる。従来の沸騰水型原子力発電プラントも６基の給水加熱器を設置しているので、給水加熱器の１基当たりの抽気蒸気量は平均して原子炉２から排出される蒸気の約７％程度である。また、湿分分離器４の替わりに湿分分離再熱器または湿分分離過熱器を設置した改良型沸騰水型原子炉（以下、ＡＢＷＲと称す）を用いた従来の沸騰水型原子力発電プラントでは、原子炉で発生した蒸気のうち最終的に低圧タービン出口から復水器に送られる蒸気の量は約５４％である。これらの従来の沸騰水型原子力発電プラントの熱効率を向上させるためには、湿分分離器を湿分分離過熱器に変更すれば、蒸気の再熱効果により性能が向上することは一般的に知られている。しかしながら、特に、ＢＷＲ−５型の従来の沸騰水型原子力発電プラントでは、湿分分離器の容器が小さいため、この容器内に過熱器となる伝熱管を多数本追設することは極めて難しい。
【００４６】
蒸気圧縮装置２７を用いた本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１及び蒸気圧縮装置２７を用いていない従来の沸騰水型原子力発電プラントにおける給水配管内を流れる給水温度の変化を、図２及び図３を用いて説明する。
【００４７】
蒸気圧縮装置２７を用いていない従来の沸騰水型原子力発電プラントでは、図２に示すように、給水よりも温度の高い抽気蒸気が供給される６基の給水加熱器によって給水配管を流れる給水が順次加熱されている。抽気蒸気温度は蒸気タービンの段落圧力に対応した飽和蒸気温度である。給水加熱器の胴内で抽気蒸気が凝縮するので、加熱側の抽気蒸気は、蒸気の圧力に対応した飽和温度で温度が一定となる領域が存在する。加熱側流体と被加熱側流体で囲まれる面積は熱交換時の熱損失に対応するので、効率のよい熱交換を行うためには、熱交換時の損失を少なくするようにすれば良い。
【００４８】
本実施例のように、蒸気圧縮装置２７で圧縮されて温度が上昇した蒸気を利用して加熱する場合は、蒸気圧縮装置２７からの吐出蒸気は蒸気圧縮機の運転状態を調整することで任意の温度の蒸気を供給可能である。第６低圧給水加熱器１７Ｄの胴内に仕切板を設け、抽気蒸気による加熱と蒸気圧縮機吐出蒸気による加熱を分けて実施するものとする。蒸気圧縮機吐出蒸気の圧力を抽気蒸気圧力よりも低く調整した場合には、図３に示すように、蒸気圧縮機吐出蒸気で加熱する領域において、図２の従来例よりも加熱側流体温度と被加熱側給水温度の温度差を小さくすることができる。図３の例においても給水は図２の例と同一の温度まで加熱できる。このことは給水を必要な温度まで加熱し、かつ図３の矢印部に示される白抜きの領域で熱交換時の損失を低減したことに相当する。また、蒸気圧縮機吐出蒸気の圧力を抽気蒸気圧力よりも高く調整した場合には、第５低圧給水加熱器１７Ｃで必要とされる給水加熱を、第５低圧給水加熱器への抽気蒸気よりも低い温度で先行して実施することになるので、第５低圧給水加熱器への抽気蒸気流量を低減でき熱交換時の損失を低減したことに相当する。これらにより、本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率が向上する。
【００４９】
沸騰水型原子力発電プラント１において、定格の原子炉出力をさらに増大させる出力向上運転を行う場合、原子炉２から吐出される蒸気の流量が増加する。このため、出力向上運転において低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃで発電機９を回すために使用された低温で低圧の蒸気は、できるだけ復水器１１に排気せずに、給水の加熱に利用して熱回収することが望ましい。
【００５０】
本実施例は、前述したように、蒸気圧縮装置２７を設置し、蒸気圧縮機２８を用いて圧縮されて温度が上昇した蒸気を第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給し、給水の加熱に利用する。このため、原子炉２に供給される給水の温度が、従来の沸騰水型原子力発電プラントの給水温度よりも上昇する。給水温度の上昇により、原子炉２で核分裂によって発生する熱量を蒸気の生成に有効に利用することができ、原子炉２から排出する蒸気の流量を増大させることができる。このため、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率をさらに向上させることができる。
【００５１】
本実施例では、低圧タービンから排気された蒸気を圧縮して第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給するように蒸気圧縮装置２７を設けているので、蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７の成績係数ＣＯＰは、表１に示すように、５．９となり、ＣＯＰ＞３を満足している。したがって、本実施例は、前述したように、沸騰水型原子力発電プラント１内の低エネルギーの蒸気、すなわち、抽気管２５で低圧タービン５Ｃから抽気される蒸気よりもエネルギーが低い、低圧タービンから排気された蒸気を、蒸気圧縮装置２７によって、よりエネルギーの高い圧縮蒸気に変換させ、この蒸気を給水の加熱に用いることができるので、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率をさらに向上させることができる。
【００５２】
特に、本実施例は、低圧タービン５Ｃからの抽気蒸気及び蒸気圧縮機２８で圧縮した蒸気を用いて第６低圧給水加熱器１７Ｄで給水を加熱しているので、蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気の温度上昇割合を、実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機における蒸気の温度上昇割合よりも小さくすることができる。このため、蒸気を圧縮するために蒸気圧縮機２８で消費される所内電力は、実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機におけるそれよりも少なくなる。この所内電力の消費量の低下も、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率の向上に貢献する。本実施例で用いられる蒸気圧縮機２８は、実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機よりも小型であるので、所内電力の消費量が少ない。このため、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率がさらに向上する。
【００５３】
以上に述べた沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率の向上は、沸騰水型原子力発電プラント１で出力向上運転を行った場合における沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率をさらに向上させることになる。
【００５４】
本実施例は、蒸気圧縮機２８で圧縮した蒸気により給水を加熱しているので、復水器１１から海水排出管１３を通して海に排出される温排水の温度を低下させることができる。
【００５５】
本実施例は、電気出力１３５０ＭＷｅのＡＢＷＲ型の沸騰水型原子力発電プラントに適用することができる。後述の実施例２から７及び９のそれぞれの実施例も、そのＡＢＷＲ型の沸騰水型原子力発電プラントに適用することができる。
【００５６】
沸騰水型原子力発電プラント１において、低圧タービンから排気された蒸気を圧縮機２８で圧縮して得られた圧縮蒸気を第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給する場合も、蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７の成績係数ＣＯＰが、表１に示すように、３．７となる。これは、ＣＯＰ＞３を満足しており、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率を向上させる。したがって、沸騰水型原子力発電プラント１において、蒸気圧縮機２８に接続された蒸気供給管３２を、第６低圧給水加熱器１７Ｄの替りに、抽気管２４が接続されている第５低圧給水加熱器１７Ｃに接続してもよい。ただし、蒸気供給管３２の第４低圧給水加熱器１７Ｂへの接続は、蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰが、表１に示すように、２．８となる。このため、低圧タービンから排気された蒸気を蒸気圧縮機２８で圧縮して第４低圧給水加熱器１７Ｂに供給する場合には、蒸気圧縮機２８の駆動に消費される所内電力が増大するので、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率は蒸気圧縮装置２７を設置しない場合に比べて低下する。低圧タービンから排気された蒸気を蒸気圧縮装置２７で圧縮して給水加熱器に供給する場合には、蒸気圧縮装置２７で圧縮された蒸気は、第６低圧給水加熱器１７Ｄまたは第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給するとよい。
【実施例２】
【００５７】
本発明の他の実施例である実施例２の発電プラントを、図５を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ａである。
【００５８】
本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ａは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７を低圧タービン５Ｂの抽気点５５及び第３低圧給水加熱器１７Ｃに接続した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ａの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８の蒸気流入口と低圧タービン５Ｂの抽気点５５を接続している。蒸気供給管３２が蒸気圧縮機２８の蒸気排出口と第５低圧給水加熱器１７Ｃを接続している。抽気管２５が接続される抽気点５５と蒸気供給管３１が接続される抽気点５５は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対応して設けられた蒸気圧縮装置２７も、低圧タービン５Ａ及び５Ｃと該当する第５低圧給水加熱器１７Ｃに、同様に、接続されている。蒸気供給管３１は抽気管２５に接続してもよい。蒸気圧縮機２８の駆動により、抽気管２５を通して第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給される蒸気量が減少しないように、蒸気供給管３１の流路断面積を抽気管２５のそれよりも小さくする。配管の流路断面積を変える替りに、蒸気供給管３１に流量調節弁を設けて、蒸気圧縮機２８に供給する蒸気量を調節してもよい。同じ給水加熱器に蒸気を供給する抽気管及び蒸気供給管における蒸気流量を調節する方法は、後述の実施例３から実施例９の各実施例にも適用される。
【００５９】
【表２】
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【００６０】
沸騰水型原子力発電プラント１Ａの運転中に、低圧タービン５Ｂの抽気点５５から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮され、第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給される。低圧タービン５Ｂの抽気点５４から抽気された抽気蒸気が、抽気管２４を通って第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給される。低圧タービン５Ｂの抽気点５５から抽気されて蒸気圧縮機２８に供給される蒸気は、表２に示すように、温度が７５℃で圧力が０．０４ＭＰａである。蒸気圧縮機２８で圧縮されて第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給される蒸気の温度は１０５℃で、その蒸気の圧力は０．１２ＭＰａである（表２参照）。
【００６１】
本実施例では、低圧タービン５Ｂの抽気点５５から抽気された蒸気を圧縮して第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給するように蒸気圧縮装置２７を設けているので、蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰは、表２に示すように、９．０となり、ＣＯＰ＞３を満足している。したがって、本実施例は、抽気管２４で低圧タービン５Ｂの抽気点５４から抽気されて第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給される蒸気よりもエネルギーが低い、低圧タービン５Ｂの抽気点５５から排気された蒸気を、蒸気圧縮装置２７によって、エネルギーの高い圧縮蒸気に変換させ、この蒸気を給水の加熱に用いることができるので、沸騰水型原子力発電プラント１Ａの熱効率をさらに向上させることができる。
【００６２】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、実施例１に比べて蒸気圧縮機２８に供給される蒸気の圧力が高くなる（表１及び表２参照）。このため、本実施例では、蒸気圧縮機２８に供給される蒸気の比容積が実施例１に比べて小さくなるので、実施例１に比べて相対的に小型の蒸気圧縮機で実施例１と同じ流量の蒸気を圧縮することができる。また、本実施例で用いられる蒸気圧縮機２８が実施例１で用いられる蒸気圧縮機２８と同じサイズであるとき、本実施例では、実施例１よりも多量の蒸気を圧縮することができる。本実施例は、実施例１よりも沸騰水型原子力発電プラントの熱効率を向上させることができる。
【００６３】
沸騰水型原子力発電プラント１Ａにおいて、低圧タービン５Ｂの最も下流に位置する抽気点５５から排気された蒸気を圧縮機２８で圧縮して得られた圧縮蒸気を、第５低圧給水加熱器１７Ｃ以外に、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａのいずれか一方に供給する場合も、沸騰水型原子力発電プラント１Ａの熱効率を向上させることができる。蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰは、表２に示すように、第４低圧給水加熱器１７Ｂにその圧縮蒸気を供給する場合で５．３になり、第３低圧給水加熱器１７Ａにその圧縮蒸気を供給する場合で４．２になる。これらのケースでも、ＣＯＰ＞３を満足しており、沸騰水型原子力発電プラント１Ａの熱効率を向上させる。したがって、沸騰水型原子力発電プラント１Ａにおいて、蒸気圧縮機２８に接続された蒸気供給管３２を、第５低圧給水加熱器１７Ｃの替りに、抽気管２３が接続されている第４低圧給水加熱器１７Ｂまたは抽気管２２及びドレン水配管２６が接続されている第３低圧給水加熱器１７Ａに接続してもよい。ただし、蒸気供給管３２の第２高圧給水加熱器１６Ｂへの接続は、蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰが、表２に示すように、２．７となり、ＣＯＰ＞３を満足していない。このため、低圧タービン５Ｃから抽気された蒸気を蒸気圧縮機２８で圧縮して第２高圧給水加熱器１６Ｂに供給する場合には、蒸気圧縮機２８で消費される所内電力が増大するので、沸騰水型原子力発電プラント１Ａの熱効率は蒸気圧縮装置２７を設置しない場合に比べて低下する。低圧タービン５Ｂの抽気点５５から抽気された蒸気を蒸気圧縮装置２７で圧縮して給水加熱器に供給する場合には、蒸気圧縮装置２７で圧縮された蒸気は、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａのうちの１つに供給することが望ましい。
【実施例３】
【００６４】
本発明の他の実施例である実施例３の発電プラントを、図６を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｂである。
【００６５】
本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ｂは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７を低圧タービン５Ｂの抽気点５４及び第４低圧給水加熱器１７Ｂに接続した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｂの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８の蒸気流入口と低圧タービン５Ｂの抽気点５４を接続している。蒸気供給管３２が蒸気圧縮機２８の蒸気排出口と第４低圧給水加熱器１７Ｂを接続している。抽気管２４が接続される抽気点５４と蒸気供給管３１が接続される抽気点５４は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対応して設けられた蒸気圧縮装置２７も、低圧タービン５Ａ及び５Ｃと該当する第４低圧給水加熱器１７Ｂに、同様に、接続されている。蒸気供給管３１は抽気管２４に接続してもよい。
【００６６】
【表３】
2010174755.tif 000005
【００６７】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｂの運転中に、低圧タービン５Ｂの抽気点５４から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮され、第４低圧給水加熱器１７Ｂに供給される。低圧タービン５Ｂの抽気点５３から抽気された抽気蒸気が、抽気管２３を通って第４低圧給水加熱器１７Ｂに供給される。低圧タービン５Ｂの抽気点５４から抽気されて蒸気圧縮機２８に供給される蒸気は、表３に示すように、温度が１０５℃で圧力が０．１２ＭＰａである。蒸気圧縮機２８で圧縮されて第４低圧給水加熱器１７Ｂに供給される蒸気の温度は１３０℃で、その蒸気の圧力は０．２７ＭＰａである（表３参照）。
【００６８】
本実施例では、低圧タービン５Ｂの抽気点５４から抽気された蒸気を圧縮して第４低圧給水加熱器１７Ｂに供給するように蒸気圧縮装置２７を設けているので、蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰは、表３に示すように、１１．３となり、ＣＯＰ＞３を満足している。したがって、本実施例は、抽気管２３で低圧タービン５Ｂの抽気点５３から抽気されて第４低圧給水加熱器１７Ｂに供給される蒸気よりもエネルギーが低い、低圧タービン５Ｂの抽気点５４から排気された蒸気を、蒸気圧縮装置２７によって、エネルギーの高い圧縮蒸気に変換させ、この蒸気を給水の加熱に用いることができるので、沸騰水型原子力発電プラント１Ｂの熱効率をさらに向上させることができる。
【００６９】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、実施例２よりも沸騰水型原子力発電プラントの熱効率を向上させることができる。
【００７０】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｂにおいて、低圧タービン５Ｂの、二番目に蒸気流入口から遠く離れている抽気点５４から排気された蒸気を圧縮機２８で圧縮して得られた圧縮蒸気を、第４低圧給水加熱器１７Ｂ以外に、第３低圧給水加熱器１７Ａ及び第２高圧給水加熱器１６Ｂのいずれか一方に供給する場合も、沸騰水型原子力発電プラント１Ｂの熱効率を向上させることができる。蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰは、表３に示すように、第３低圧給水加熱器１７Ａにその圧縮蒸気を供給する場合で７．０になり、第２高圧給水加熱器１６Ｂにその圧縮蒸気を供給する場合で３．９になる。これらのケースでも、ＣＯＰ＞３を満足しており、沸騰水型原子力発電プラント１Ｂの熱効率を向上させる。したがって、沸騰水型原子力発電プラント１Ｂにおいて、蒸気圧縮機２８に接続された蒸気供給管３２を、第４低圧給水加熱器１７Ｂの替りに、抽気管２２及びドレン水配管２６が接続されている第３低圧給水加熱器１７Ａまたは抽気管２１が接続されている第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続してもよい。
【００７１】
蒸気供給管３２の第１高圧給水加熱器１６Ａへの接続は、蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰが、表３に示すように、２．９７となり、ＣＯＰ＞３を満足していない。このため、低圧タービン５Ｂから抽気された蒸気を蒸気圧縮機２８で圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する場合には、蒸気圧縮機２８で消費される所内電力が増大するので、沸騰水型原子力発電プラント１Ａの熱効率は蒸気圧縮装置２７を設置しない場合に比べて低下する。低圧タービン５Ｂの抽気点５４から抽気された蒸気を蒸気圧縮装置２７で圧縮して給水加熱器に供給する場合には、蒸気圧縮装置２７で圧縮された蒸気は、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ及び第２高圧給水加熱器１６Ｂのうちの１つに供給することが望ましい。
【実施例４】
【００７２】
本発明の他の実施例である実施例４の発電プラントを、図７を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｃである。
【００７３】
本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ｃは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７を低圧タービン５Ｂの抽気点５３及び第３低圧給水加熱器１７Ａに接続した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｃの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８の蒸気流入口と低圧タービン５Ｂの、蒸気流入口から三番目に遠く離れている抽気点５３を接続している。蒸気供給管３２が蒸気圧縮機２８の蒸気排出口と第３低圧給水加熱器１７Ａを接続している。抽気管２３が接続される抽気点５３と蒸気供給管３１が接続される抽気点５３は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対応して設けられた蒸気圧縮装置２７も、低圧タービン５Ａ及び５Ｃと該当する第３低圧給水加熱器１７Ａに、同様に、接続されている。蒸気供給管３１は抽気管２３に接続してもよい。
【００７４】
【表４】
2010174755.tif 000006
【００７５】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｃの運転中に、低圧タービン５Ｂの抽気点５３から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮され、第３低圧給水加熱器１７Ａに供給される。低圧タービン５Ｂの抽気点５２から抽気された抽気蒸気が、抽気管２２を通って第３低圧給水加熱器１７Ａに供給される。低圧タービン５Ｂの抽気点５３から抽気されて蒸気圧縮機２８に供給される蒸気は、表４に示すように、温度が１３０℃で圧力が０．２７ＭＰａである。蒸気圧縮機２８で圧縮されて第３低圧給水加熱器１７Ａに供給される蒸気の温度は１５０℃で、その蒸気の圧力は０．４７ＭＰａである（表４参照）。
【００７６】
本実施例では、低圧タービン５Ｂの抽気点５３から抽気された蒸気を圧縮して第３低圧給水加熱器１７Ａに供給するように蒸気圧縮装置２７を設けているので、蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰは、表４に示すように、１６．１となり、ＣＯＰ＞３を満足している。したがって、本実施例は、抽気管２２で低圧タービン５Ｂの抽気点５２から抽気されて第３低圧給水加熱器１７Ａに供給される蒸気よりもエネルギーが低い、低圧タービン５Ａから排気された蒸気を、蒸気圧縮装置２７によって、エネルギーの高い圧縮蒸気に変換させ、この蒸気を給水の加熱に用いることができるので、沸騰水型原子力発電プラント１Ｃの熱効率をさらに向上させることができる。
【００７７】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、実施例３よりも沸騰水型原子力発電プラントの熱効率を向上させることができる。
【００７８】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｃにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点５３から排気された蒸気を圧縮機２８で圧縮して得られた圧縮蒸気を、第３低圧給水加熱器１７Ａ以外に、第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１高圧給水加熱器１６Ａのいずれか一方に供給する場合も、沸騰水型原子力発電プラント１Ｃの熱効率を向上させることができる。蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰは、表４に示すように、第２高圧給水加熱器１６Ｂにその圧縮蒸気を供給する場合で４．９になり、第１高圧給水加熱器１６Ａにその圧縮蒸気を供給する場合で３．７になる。これらのケースも、ＣＯＰ＞３を満足しており、沸騰水型原子力発電プラント１Ｃの熱効率を向上させる。したがって、沸騰水型原子力発電プラント１Ｃにおいて、蒸気圧縮機２８に接続された蒸気供給管３２を、第３低圧給水加熱器１７Ａの替りに、抽気管２１が接続されている第２高圧給水加熱器１６Ｂまたは抽気管２０が接続されている第１高圧給水加熱器１６Ａに接続してもよい。
【００７９】
低圧タービン５Ｂの抽気点５３から抽気された蒸気を蒸気圧縮装置２７で圧縮して給水加熱器に供給する場合には、蒸気圧縮装置２７で圧縮された蒸気は、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１低圧給水加熱器１６Ａのうちの１つに供給することが望ましい。
【実施例５】
【００８０】
本発明の他の実施例である実施例５の発電プラントを、図８を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｄである。
【００８１】
本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ｄは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７を低圧タービン５Ｂの抽気点５２及び第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｄの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８の蒸気流入口と低圧タービン５Ｂの抽気点５２を接続している。蒸気供給管３２が蒸気圧縮機２８の蒸気排出口と第２高圧給水加熱器１６Ｂを接続している。抽気管２２が接続される抽気点５２と蒸気供給管３１が接続される抽気点５２は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対応して設けられた蒸気圧縮装置２７も、低圧タービン５Ａ及び５Ｃと該当する第２高圧給水加熱器１６Ｂに、同様に、接続されている。蒸気供給管３１は抽気管２２に接続してもよい。
【００８２】
【表５】
2010174755.tif 000007
【００８３】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｄの運転中に、低圧タービン５Ｂの抽気点５２から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮され、第２高圧給水加熱器１６Ｂに供給される。高圧タービン３の抽気点５１から抽気された抽気蒸気が、抽気管２１を通って第２高圧給水加熱器１６Ｂに供給される。低圧タービン５Ｂの最も上流に位置する抽気点５２から抽気されて蒸気圧縮機２８に供給される蒸気は、表５に示すように、温度が１５０℃で圧力が０．４７ＭＰａである。蒸気圧縮機２８で圧縮されて第２高圧給水加熱器１６Ｂに供給される蒸気の温度は１９５℃で、その蒸気の圧力は１．５ＭＰａである（表５参照）。
【００８４】
本実施例では、低圧タービン５Ｂの抽気点５２から抽気された蒸気を圧縮して第２高圧給水加熱器１６Ｂに供給するように蒸気圧縮装置２７を設けているので、蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰは、表５に示すように、６．６となり、ＣＯＰ＞３を満足している。したがって、本実施例は、抽気管２１で高圧タービン３の抽気点５１から抽気されて第２高圧給水加熱器１６Ｂに供給される蒸気よりもエネルギーが低い、低圧タービン５Ｂの抽気点５２から抽気された蒸気を、蒸気圧縮装置２７によって、エネルギーの高い圧縮蒸気に変換させ、この蒸気を給水の加熱に用いることができるので、沸騰水型原子力発電プラント１Ｄの熱効率をさらに向上させることができる。
【００８５】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、実施例４よりも沸騰水型原子力発電プラントの熱効率を向上させることができる。
【００８６】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｄにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点５２から抽気された蒸気を圧縮機２８で圧縮して得られた圧縮蒸気を、第２高圧給水加熱器１６Ｂ以外に、第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する場合も、沸騰水型原子力発電プラント１Ｄの熱効率を向上させることができる。蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰは、表５に示すように、第１高圧給水加熱器１６Ａにその圧縮蒸気を供給する場合に４．６になる。このケースも、ＣＯＰ＞３を満足しており、沸騰水型原子力発電プラント１Ｄの熱効率を向上させる。したがって、沸騰水型原子力発電プラント１Ｄにおいて、蒸気圧縮機２８に接続された蒸気供給管３２を、第２高圧給水加熱器１６Ｂの替りに、抽気管２０が接続されている第１高圧給水加熱器１６Ａに接続してもよい。
【００８７】
低圧タービン５Ｂの抽気点５２から抽気された蒸気を蒸気圧縮装置２７で圧縮して給水加熱器に供給する場合には、蒸気圧縮装置２７で圧縮された蒸気は、第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１低圧給水加熱器１６Ａのうちの１つに供給することが望ましい。
【実施例６】
【００８８】
本発明の他の実施例である実施例６の発電プラントを、図９を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｅである。
【００８９】
本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ｅは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７を高圧タービン３の抽気点５１及び第１高圧給水加熱器１６Ａに接続した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｅの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８の蒸気流入口と高圧タービン３の抽気点５０を接続している。蒸気供給管３２が蒸気圧縮機２８の蒸気排出口と第１高圧給水加熱器１６Ａを接続している。蒸気供給管３１を接続する抽気点５１は、抽気管２０の高圧タービン３への接続位置である抽気点５０よりも下流の位置である。抽気管２１が接続される抽気点５１と蒸気供給管３１が接続される抽気点５１は、高圧タービン３の最も下流に配置された動翼よりも下流の位置で、高圧タービン３の周方向において互いにずれている。蒸気供給管３１は抽気管２１に接続してもよい。
【００９０】
【表６】
2010174755.tif 000008
【００９１】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｅの運転中に、高圧タービン３の抽気点５１から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮され、第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。高圧タービン３の抽気点５０から抽気された抽気蒸気が、抽気管２０を通って第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。高圧タービン３の抽気点５１から抽気されて蒸気圧縮機２８に供給される蒸気は、表６に示すように、温度が１９５℃で圧力が１．５ＭＰａである。蒸気圧縮機２８で圧縮されて第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される蒸気の温度は２２０℃で、その蒸気の圧力は２．４ＭＰａである（表６参照）。
【００９２】
本実施例では、高圧タービン３の抽気点５１から抽気された蒸気を圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給するように蒸気圧縮装置２７を設けているので、蒸気圧縮装置２７の成績係数ＣＯＰは、表６に示すように、１３．６となり、ＣＯＰ＞３を満足している。したがって、本実施例は、抽気管２０で高圧タービン３の抽気点５０から抽気されて第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される蒸気よりもエネルギーが低い、高圧タービン３の抽気点５１から排気された蒸気を、蒸気圧縮装置２７によって、エネルギーの高い圧縮蒸気に変換させ、この蒸気を給水の加熱に用いることができるので、沸騰水型原子力発電プラント１Ｅの熱効率をさらに向上させることができる。
【００９３】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、実施例５よりも沸騰水型原子力発電プラントの熱効率を向上させることができる。
【実施例７】
【００９４】
本発明の他の実施例である実施例７の発電プラントを、図１０を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｆである。
【００９５】
本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ｆは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１に蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７Ａを付加した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｆの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。沸騰水型原子力発電プラント１Ｆは、蒸気圧縮装置２７及び２７Ａを有する。
【００９６】
蒸気圧縮装置２７Ａは、蒸気圧縮機２８Ａ、駆動装置（例えば、モータ）２９Ａ及び制御弁３０Ａを有する。駆動装置２９Ａは蒸気圧縮機２８Ａの回転軸に連結される。蒸気供給管３１Ａが、蒸気圧縮機２８Ａの蒸気流入口と低圧タービン５Ｂの抽気点５５を接続している。蒸気供給管３２が、蒸気圧縮機２８Ａの蒸気排出口と、抽気管２４が接続される第５低圧給水加熱器１７Ｃを接続している。抽気管２５が接続される抽気点５５と蒸気供給管３１Ａが接続される抽気点５５は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対応して設けられた蒸気圧縮装置２７Ａも、低圧タービン５Ａ及び５Ｃと該当する第５低圧給水加熱器１７Ｃに、同様に、接続されている。
【００９７】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｆの運転中に、低圧タービン５Ｂの抽気点５５から抽気された蒸気（温度：７５℃、圧力：０．０４ＭＰａ）が、蒸気圧縮機２８Ａで圧縮され、抽気管２４によって抽気蒸気が供給されている第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給される。蒸気圧縮機２８Ａで圧縮されて第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給される圧縮蒸気の温度は１０５℃であり、その蒸気の圧力は０．１２ＭＰａである（表２参照）。抽気管２５によって抽気蒸気が供給されている第６低圧給水加熱器１７Ｄには、蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気が供給される。
【００９８】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、２基の蒸気圧縮装置２７及び２７Ａを有している。このため、図３に示したように蒸気圧縮機吐出蒸気の圧力を抽気蒸気圧力よりも低く調整することで、従来例よりも加熱側流体温度と被加熱側給水温度の温度差を小さくすることができるので、２基の蒸気圧縮装置２７及び２７Ａを使用することで、第６低圧給水加熱器１７Ｄおよび第５低圧給水加熱器１７Ｃの双方において熱交換時の損失を低減できる。これにより１基の蒸気圧縮装置２７を使用した場合よりもさらに大きな熱効率向上効果を得ることができる。
【実施例８】
【００９９】
本発明の他の実施例である実施例８の発電プラントを、図１１を用いて説明する。前述した各実施例は原子力発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントを対象にしたものであるが、本実施例は、原子力発電プラントである加圧水型原子力発電プラントを対象としている。本実施例の加圧水型原子力発電プラント１Ｇにおける主蒸気系及び給水系のそれぞれの構成は、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１におけるそれらの構成と同じである。第２高圧給水加熱器１６Ｂよりも上流では、実施例１と同様に、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃごとに、第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａ、及び復水ポンプ１８を設けた給水配管１５、及び復水器１１が設けられている。加圧水型原子力発電プラント１Ｇは、沸騰水型原子力発電プラント１において蒸気発生装置である原子炉２を蒸気発生器（蒸気発生装置）４０に替え、新たに、原子炉２Ａ及び一次冷却系配管４１を設置した構成を有する。
【０１００】
蒸気発生器４０は、冷却水の循環ループを形成する一次冷却系配管４１によって原子炉２Ａに接続される。循環ポンプ（図示せず）が一次冷却系配管４１に設けられる。主蒸気配管６及び給水配管１５は、蒸気発生器４０に接続される。一次冷却系配管４１は蒸気発生器４０内に設けられた複数の伝熱管（図示せず）に連絡され、主蒸気配管６及び給水配管１５は蒸気発生器４０の胴体内に連絡される。
【０１０１】
原子炉２Ａ内の炉心７で加熱された高温の冷却水が、循環ポンプを駆動することによって一次冷却系配管４１を通って蒸気発生器４０の伝熱管内に供給される。この高温の冷却水は、蒸気発生器４０の胴体内に供給される給水を加熱する。給水は、給水配管１５から供給され、高温の冷却水による加熱によって蒸気になる。給水の加熱によって温度が低下した冷却水は、一次冷却系配管４１を通って原子炉２Ａに戻される。
【０１０２】
蒸気発生器４０発生した蒸気は、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、主蒸気配管６を通って高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに供給される。低圧タービンから排気された蒸気は、復水器１１で凝縮されて水になる。この水は、給水として、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、給水配管１５を通り、各給水加熱器によって順次加熱されて温度を上昇させ、設定温度になった状態で蒸気発生器４０に供給される。
【０１０３】
本実施例でも、実施例１と同様に、低圧タービンから排気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮され、抽気管２５によって抽気蒸気が導かれている第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給される。
【０１０４】
本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【０１０５】
本実施例における蒸気発生装置２７の接続状態の替りに、実施例２から６で述べた蒸気発生装置２７のそれぞれの接続状態を、加圧水型原子力発電プラント１Ｇに適用してもよい。さらに、実施例７と同様に、蒸気圧縮装置２７Ａを加圧水型原子力発電プラント１Ｇに追加してもよい。
【実施例９】
【０１０６】
本発明の他の実施例である実施例９の発電プラントを、図１２を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｈである。
【０１０７】
本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ｈは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１に流量調節弁４３を付加した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｆの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。流量調節弁４３は、蒸気圧縮機２８が接続される第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される抽気管２５に設けられている。この抽気管２５は低圧タービン５Ｂの抽気点５５に接続される。具体的には、流量調節弁４３は、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃにそれぞれ対応して設けられた各抽気管２５に設けられる。
【０１０８】
本実施例でも、実施例１と同様に、低圧タービンＢから排気された蒸気を、蒸気圧縮機２８で圧縮して第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給する。蒸気圧縮機２８から第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給される圧縮蒸気の流量は、沸騰水型原子力発電プラント１Ｈの運転期間を通して設定流量に保持される。
【０１０９】
蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気が、抽気管２５によって抽気蒸気が導かれている第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給されるので、第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給される加熱源としての蒸気の流量が、蒸気圧縮装置２７を備えていない従来の沸騰水型原子力発電プラントにおいて第６低圧給水加熱器に供給される蒸気の流量よりも増大する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｈにおいて、第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給される蒸気の流量が従来の沸騰水型原子力発電プラントにおけるその流量よりも増大した場合には、第６低圧給水加熱器１７Ｄよりも下流に位置する各給水加熱器に供給されるそれぞれの抽気蒸気の流量を減少させる調節を行う必要がある。しかしながら、本実施例は、圧縮された蒸気が導かれる第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続された抽気配管２５に流量調節弁４３を備えているので、この流量調節弁４３の開度を低減させて低圧タービン５Ｃから第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給する抽気蒸気の流量を減少させる。このため、第６低圧給水加熱器１７Ｄよりも下流に位置する各給水加熱器に供給されるそれぞれの抽気蒸気流量の調節は実質的に不要になる。本実施例は、抽気蒸気流量の調節が容易になる。流量調節弁４３の開度調節は、沸騰水型原子力発電プラント１Ｈが起動させる前に実施される。沸騰水型原子力発電プラント１Ｈが起動された後では、上記の抽気蒸気の流量を微調整する以外は実質的に流量調節弁４３の開度は調節されない。
【０１１０】
低圧タービン５Ａの抽気点５５に接続された抽気管２５に設けられた流量調節弁４３、及び低圧タービン５Ｃの抽気点５５に接続された抽気管２５に設けられた流量調節弁４３も、同様に調節される。
【０１１１】
蒸気圧縮装置２７を備えている本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、抽気管２５に流量調節弁４３を設けているので、流量調節弁４３を設けた抽気管２５以外の抽気管で供給する抽気蒸気流量の調節が実質的に不要になる。また、流量調節弁４３の開度減少によって、圧縮蒸気が供給される第６低圧給水加熱器１７Ｄへの抽気蒸気流量を減少させるので、沸騰水型原子力発電プラント１Ｈの熱効率がさらに向上する。
【０１１２】
流量調節弁４３の調節により、発電プラントの熱効率が上昇する理由を以下に説明する。蒸気圧縮機２８が蒸気供給管３１により低圧タービン５Ｂの抽気点５５に接続され、蒸気圧縮機２８が蒸気供給管３２により第５低圧給水加熱器１７Ｃに接続されている場合を想定する。
【０１１３】
第５低圧給水加熱器１７Ｃには、１０５℃の抽気蒸気を抽気点５４から抽気管２４を通して供給される。第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給される給水が、この抽気蒸気により９８℃に加熱されている。蒸気圧縮機２８から第５低圧給水加熱器１７Ｃに、１２０℃の圧縮蒸気を供給することを想定する。従来の沸騰水型原子力発電プラントでは、第５低圧給水加熱器において給水は９８℃までしか加熱できなかった。しかしながら、沸騰水型原子力発電プラント１Ｈでは、蒸気圧縮機２８から上記した１２０℃の圧縮蒸気を、第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給できるので、第５低圧給水加熱器１７Ｃにおいて給水を例えば１１０℃まで加熱することができる。第４低圧給水加熱器１７Ｂは、抽気管２３により供給される１３０℃の抽気蒸気を利用して給水を９８℃から１２６℃まで上昇させる機能を持っている。蒸気圧縮機２８から前述のように圧縮蒸気を第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給することによって、第４低圧給水加熱器１７Ｂの役割の一部を第５低圧給水加熱器１７Ｃにおいて実施することができる。したがって、第４低圧給水加熱器１７Ｂでは、給水の温度を１１０℃から１２６℃まで上昇させるだけでよい。すなわち、低圧タービン５Ｂの抽気点５３から抽気するの抽気蒸気の量を減らすことができる。
【０１１４】
従来例では、第４低圧給水加熱器では、給水を９８℃から１１０℃に加熱し、さらに１２６℃まで昇温するのに１３０℃の抽気蒸気を利用している。これは、抽気蒸気の圧力及び温度が低圧タービンの段間に対応した圧力及び温度になるからである。このため、従来の発電プラントでは、中間の任意の圧力及び温度になる抽気蒸気を給水加熱器に供給することができない。エネルギー有効利用の観点から、給水を１１０℃まで加熱することだけを考えるならば、蒸気圧縮機２８から第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給する圧縮蒸気の温度は、１２０℃で充分である。
【０１１５】
このため、本実施例では、抽気管２３によって供給される１３０℃の抽気蒸気の流量を減らすことができる。この減少した流量分の抽気蒸気は、低圧タービンにおいて動力として回収できるので、プラント効率が向上する。
【０１１６】
なお、蒸気圧縮機２８から第５低圧給水加熱器１７Ｃに圧縮蒸気を供給した場合において、供給抽気管２３によって第４低圧給水加熱器１７Ｂに供給する抽気蒸気の流量を減らさずにそのまま供給したときについて説明する。第４低圧給水加熱器１７Ｂにおける給水温度は、従来の第４低圧給水加熱器の使用条件から若干変化したとしても、その給水温度は加熱側の抽気蒸気温度を超えることはできない。このため、１３０℃の抽気蒸気で加熱された給水の温度は１２６℃よりも僅かに（１〜２℃）上昇する程度であり、抽気蒸気の熱エネルギーは有効に利用されない。段階的に給水の温度を上昇させていく給水加熱器群においては、全体の温度バランスを考慮して加熱用の蒸気を供給することが重要である。蒸気圧縮装置（ヒートポンプ）２７の利用は、加熱用の蒸気の温度を調整できるので、発電プラントとしての効率を向上させることができる。
【０１１７】
前述の実施例２から８の各実施例においても、蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気が供給される給水加熱器に接続された抽気管に流量調節弁４３を設けてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｈ…沸騰水型原子力発電プラント、１Ｇ  加圧水型原子力発電プラント、２，２Ａ…原子炉、３…高圧タービン、４…湿分分離器、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…低圧タービン、６…主蒸気配管、１１…復水器、１５…給水配管、１６Ａ…第１高圧給水加熱器、１６Ｂ…第２高圧給水加熱器、１７Ａ…第３低圧給水加熱器、１７Ｂ…第４低圧給水加熱器、１７Ｃ…第５低圧給水加熱器、１７Ｄ…第６低圧給水加熱器、１９…給水ポンプ、２０，２１，２２，２３，２４，２５…抽気管、２６…ドレン配管、２７，２７Ａ…蒸気圧縮装置、２８，２８Ａ，２８Ｂ…蒸気圧縮機、２９，２９Ａ…駆動装置、４０…蒸気発生器、４３…流量調節弁、５０，５１，５２，５３，５４，５５…抽気点。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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