(57)【要約】      （修正有）【課題】ＶＷＯ時における蒸気発生器からの蒸気の有効利用及び蒸気タービンの出力改善を可能とし得る蒸気タービンプラント及びその制御方法を提供する。【解決手段】主蒸気を発生させるための蒸気発生器２と、主蒸気によって駆動するように構成された第１蒸気タービンとを備える蒸気タービンプラント１であって、蒸気発生器と第１蒸気タービンとの間に設けられ、第１蒸気タービンの入口圧力に基づいて開度制御される主蒸気流量調整弁８と、蒸気タービンプラントの少なくとも一つの構成機器に、蒸気発生器からの主蒸気と、第１蒸気タービンからの抽気蒸気とを選択的に供給するように構成された第１加熱用蒸気供給部と、第１加熱用蒸気供給部を制御するための第１制御部とを備え、第１制御部は、主蒸気流量調整弁が全開状態のとき、構成機器の加熱用蒸気として主蒸気を少なくとも構成機器に供給するように第１加熱用蒸気供給部を制御する構成とした。【選択図】図１
2014114709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主蒸気を発生させるための蒸気発生器と、前記主蒸気によって駆動するように構成された第１蒸気タービンとを備える蒸気タービンプラントであって、
前記蒸気発生器と前記第１蒸気タービンとの間に設けられ、前記第１蒸気タービンの入口圧力に基づいて開度制御されることによって前記蒸気発生器から前記第１蒸気タービンに流入する蒸気量を調整するための主蒸気流量調整弁と、
前記蒸気タービンプラントの少なくとも一つの第１構成機器に、前記蒸気発生器からの主蒸気と、前記第１蒸気タービンからの抽気蒸気とを選択的に供給するように構成された第１加熱用蒸気供給部と、
前記第１加熱用蒸気供給部を制御するための第１制御部とを備え、
前記第１制御部は、前記主蒸気流量調整弁が全開状態のとき、加熱用蒸気として前記主蒸気を前記少なくとも一つの第１構成機器に供給するように前記第１加熱用蒸気供給部を制御する構成としたことを特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項２】
前記第１蒸気タービンの定格出力に対応する前記主蒸気流量調整弁の開度は、全開未満に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項３】
前記第１制御部は、前記主蒸気流量調整弁が全開状態で、且つ、前記第１蒸気タービンの入口圧力が閾値を下回った時に、前記抽気蒸気から前記主蒸気に切り替えるように前記第１加熱用蒸気供給部を制御する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項４】
前記第１蒸気タービンを経た排気蒸気を復水するための復水器と、
前記復水器で復水された水を脱器するための脱気器とをさらに備え、
前記少なくとも一つの第１構成機器としての前記脱気器に、前記第１加熱用蒸気供給部により前記主蒸気又は前記抽気蒸気が供給される構成としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項５】
前記蒸気タービンの入口圧力を計測する圧力計測器をさらに備え、
前記第１制御部は、前記圧力計測器の計測値が所定値以下になったときに前記主蒸気流量調整弁を全開状態にする構成としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項６】
前記蒸気発生器は原子力発電プラントの１次系に組み込まれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項７】
前記第１蒸気タービンが高圧タービンであって、
前記第１蒸気タービンからの排気蒸気によって駆動するように構成された第２蒸気タービンと、
前記蒸気タービンプラントの少なくとも一つの第２構成機器に、前記蒸気発生器からの主蒸気と、前記第２蒸気タービンからの抽気蒸気とを選択的に供給するように構成された第２加熱用蒸気供給部と、
前記第２加熱用蒸気供給部を制御するための第２制御部とを備え、
前記第２制御部は、前記主蒸気流量調整弁が全開状態のとき、加熱用蒸気として前記主蒸気を前記少なくとも一つの第２構成機器に供給するように前記第２加熱用蒸気供給部を制御する構成としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項８】
蒸気発生器で発生させた主蒸気によって蒸気タービンを駆動するようにした蒸気タービンプラントの制御方法であって、
前記蒸気発生器と前記第１蒸気タービンとの間に設けられた主蒸気流量調整弁を前記第１蒸気タービンの入口圧力に基づいて開度制御する弁制御ステップと、
前記蒸気タービンプラントの少なくとも一つの第１構成機器に、前記蒸気発生器からの主蒸気と、前記第１蒸気タービンからの抽気蒸気とを選択的に供給する蒸気供給ステップとを備え、
前記蒸気供給ステップでは、前記主蒸気流量調整弁が全開状態のとき、加熱用蒸気として前記主蒸気を前記少なくとも一つの第１構成機器に供給することを特徴とする蒸気タービンプラントの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、原子力発電や火力発電等において用いられる蒸気タービンプラント及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気タービンプラントにおいては、脱気器や給水加熱器等のように加熱を要する各種機器の熱源として、蒸気タービンから抽気した蒸気を用いることが知られている。例えば、特許文献１には、蒸気タービンからの抽気蒸気により脱気器等を加熱するようにした蒸気タービンプラントが開示されている。具体的には、この蒸気タービンプラントは、蒸気発生器で発生させた主蒸気が高圧タービン、低圧タービンの順に供給され、これらのタービンが駆動される構成となっている。低圧タービンからの排出蒸気は、復水器、低圧給水加熱器、脱気器、高圧給水加熱器を経て、給水として蒸気発生器に戻る。また、高圧タービンから抽気された蒸気は、脱気器や高圧給水加熱器に送られ、熱源として用いられるようになっている。
【０００３】
また、上記したような蒸気タービンプラントでは、蒸気発生器と蒸気タービンとを接続する主蒸気ライン上に、蒸気タービンへの主蒸気流量を調整する蒸気加減弁が設けられている（例えば特許文献２参照）。通常、蒸気加減弁は、蒸気タービンの入口圧力に基づいて開度制御され、蒸気タービンへ流入する蒸気流量を調整するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３００２１５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１４８８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１，２に開示される蒸気タービンプラントにおいては、経年使用等により蒸気発生器の性能が劣化すると、蒸気発生器から主蒸気ラインに供給される主蒸気圧力が低下してしまうことがある。上記したように蒸気加減弁は蒸気タービンの入口圧力に基づいて開度制御されるので、蒸気タービンの入口圧力が設定圧力よりも下回る場合には、蒸気タービンの入口圧力を設定圧力に近づけるように蒸気加減弁が動作し、弁開度が全開（Ｖａｌｖｅ  Ｗｉｄｅ  Ｏｐｅｎ；以下、ＶＷＯと略称する）となることがある。
ＶＷＯ時には、蒸気タービンへ流入する主蒸気量が、それ以上増加できない限界量となる。一方、蒸気発生器は、劣化した状態であっても、発生蒸気の圧力は低下するものの、蒸気発生量（主蒸気の流量）は変わらない。ところが、ＶＷＯ時には蒸気加減弁が全開状態にあるので、蒸気発生器側の熱出力（発生蒸気量）に余裕があっても蒸気供給量を増加させることはできず、定格熱出力まで達していない場合には電気出力の低下を招くおそれがある。
【０００６】
また、従来は、ＶＷＯ時にも通常運転時と同様に、蒸気タービンからの抽気蒸気を加熱用蒸気として各構成機器に供給しているが、ＶＷＯ時には蒸気タービンに流入する主蒸気流量は限界一定量となっており、蒸気タービンからの抽気蒸気が通常運転時と変わらなければ、蒸気タービンで発電に使用可能な蒸気量の増加は見込めず、十分な電気出力の確保は難しくなる。
【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、ＶＷＯ時における蒸気発生器からの蒸気の有効利用及び蒸気タービンの出力改善を可能とし、蒸気タービンプラント全体の効率を向上し得る蒸気タービンプラント及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンプラントは、主蒸気を発生させるための蒸気発生器と、前記主蒸気によって駆動するように構成された第１蒸気タービンとを備える蒸気タービンプラントであって、前記蒸気発生器と前記第１蒸気タービンとの間に設けられ、前記第１蒸気タービンの入口圧力に基づいて開度制御されることによって前記蒸気発生器から前記第１蒸気タービンに流入する蒸気量を調整するための主蒸気流量調整弁と、前記蒸気タービンプラントの少なくとも一つの第1構成機器に、前記蒸気発生器からの主蒸気と、前記第１蒸気タービンからの抽気蒸気とを選択的に供給するように構成された第１加熱用蒸気供給部と、前記第１加熱用蒸気供給部を制御するための第１制御部とを備え、前記第１制御部は、前記主蒸気流量調整弁が全開状態のとき、加熱用蒸気として前記主蒸気を前記少なくとも一つの第1構成機器に供給するように前記第１加熱用蒸気供給部を制御する構成としたことを特徴とする。
【０００９】
上記蒸気タービンプラントでは、主蒸気流量調整弁が全開状態、すなわちＶＷＯのとき、加熱用蒸気として主蒸気を少なくとも一つの第1構成機器に供給するようにしたので、第１蒸気タービンから第１構成機器に供給する抽気蒸気を減少させることができる。そのため第１蒸気タービンの駆動に使用可能な蒸気量が増加するので、第1蒸気タービンの電気出力を増大できる。また、少なくとも一つの第1構成機器の加熱源として抽気蒸気の替わりに主蒸気を用いるようにしたので、主蒸気流量調整弁の流量限界を超える分の主蒸気を有効利用することができる。さらに、主蒸気流量調整弁の流量限界を超える分の主蒸気の利用先が存在することから、蒸気発生器の熱出力を増大させることができる。よって、蒸気タービンプラント全体の効率を向上させることが可能となる。
【００１０】
幾つかの実施形態では、前記第１蒸気タービンの定格出力に対応する前記主蒸気流量調整弁の開度は、全開未満に設定されてもよい。
蒸気タービンの入口圧力が低下すると主蒸気流量調整弁は開く方向に動作するので、第１蒸気タービンの定格出力に対応する主蒸気流量調整弁の開度設定によっては、蒸気タービンプラントは通常運転時であっても主蒸気流量調整弁が全開となる場合が起こり得る。そこで、上記実施形態では、主蒸気流量調整弁の定格出力時の開度を全開未満に設定することによって、主蒸気流量調整弁の全開時とＶＷＯ時とが一致するため、主蒸気流量調整弁の開度を検出することで、ＶＷＯか否かを正確に判断することができる。よって、第１構成機器に対する加熱用蒸気としての主蒸気の供給を適切なタイミングで行うことができる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、前記第１制御部は、前記蒸気タービンプラントが全開状態で、且つ、前記第１蒸気タービンの入口圧力が閾値を下回った時に、前記抽気蒸気から前記主蒸気に切り替えるように前記第１加熱用蒸気供給部を制御する構成としてもよい。
このように、主蒸気流量調整弁が全開状態であるという条件に加えて、第１蒸気タービンの入口圧力が所定値以下であるという条件からＶＷＯを判定することによって、より正確にＶＷＯか否かを判断することができる。よって、第１構成機器に対する加熱用蒸気としての主蒸気の供給を適切なタイミングで行うことができる。
【００１２】
幾つかの実施形態では、前記第１蒸気タービンを経た排気蒸気を復水するための復水器と、前記復水器で復水された水を脱器するための脱気器とをさらに備え、前記少なくとも一つの第１構成機器としての前記脱気器に、前記第１加熱用蒸気供給部により前記主蒸気又は前記抽気蒸気が供給される構成としてもよい。
このように、脱気器の加熱に主蒸気又は抽気蒸気を用いることによって、サイクルの熱効率を向上させることができる。
【００１３】
幾つかの実施形態では、前記蒸気タービンの入口圧力を計測する圧力計測器をさらに備え、前記第１制御部は、前記圧力計測器の計測値が所定値以下になったときに前記主蒸気流量調整弁を全開状態にする構成としてもよい。
【００１４】
幾つかの実施形態では、前記蒸気発生器は原子力発電プラントの１次系に組み込まれていてもよい。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記第１蒸気タービンが高圧タービンであって、前記第１蒸気タービンからの排気蒸気によって駆動するように構成された第２蒸気タービンと、前記蒸気タービンプラントの少なくとも一つの第２構成機器に、前記蒸気発生器からの主蒸気と、前記第２蒸気タービンからの抽気蒸気とを選択的に供給するように構成された第２加熱用蒸気供給部と、前記第２加熱用蒸気供給部を制御するための第２制御部とを備え、前記第２制御部は、前記主蒸気流量調整弁が全開状態のとき、加熱用蒸気として前記主蒸気を前記少なくとも一つの第２構成機器に供給するように前記第２加熱用蒸気供給部を制御する構成としてもよい。
このように、主蒸気流量調整弁が全開状態、すなわちＶＷＯのとき、通常運転時には第２蒸気タービンからの抽気蒸気が供給されていた第２構成機器の加熱用蒸気として主蒸気を供給するようにしたので、第２蒸気タービンの駆動に使用可能な蒸気量が増加し、第２蒸気タービンの電気出力が向上する。また、第１構成機器および第２構成機器の加熱源として各蒸気タービンからの抽気蒸気の替わりに主蒸気を用いるようにしたので、主蒸気流量調整弁の流量限界を超える分の主蒸気をより一層有効利用することができる。さらに、主蒸気流量調整弁の流量限界を超える分の主蒸気の利用先として、第１構成機器だけでなく第２構成機器も存在することから、蒸気発生器の熱出力をより一層増大させることができる。よって、蒸気タービンプラント全体の効率をさらに向上させることが可能となる。
【００１６】
本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンプラントの制御方法は、蒸気発生器で発生させた主蒸気によって蒸気タービンを駆動するようにした蒸気タービンプラントの制御方法であって、前記蒸気発生器と前記第１蒸気タービンとの間に設けられた主蒸気流量調整弁を前記第１蒸気タービンの入口圧力に基づいて開度制御する弁制御ステップと、前記蒸気タービンプラントの少なくとも一つの第１構成機器に、前記蒸気発生器からの主蒸気と、前記第１蒸気タービンからの抽気蒸気とを選択的に供給する蒸気供給ステップとを備え、前記蒸気供給ステップでは、前記主蒸気流量調整弁が全開状態のとき、加熱用蒸気として前記主蒸気を前記少なくとも一つの第１構成機器に供給することを特徴とする。
【００１７】
主蒸気流量調整弁が全開状態のとき、加熱用蒸気として主蒸気を少なくとも一つの第１構成機器に供給するようにしたので、第１蒸気タービンから第１構成機器に供給する抽気蒸気を減少させることができ、第１蒸気タービンの電気出力を増大できる。また、少なくとも一つの第１構成機器の加熱源として抽気蒸気の替わりに主蒸気を用いるようにしたので、主蒸気流量調整弁の流量限界を超える分の主蒸気を有効利用することができるとともに、蒸気発生器の熱出力を増大させることができる。よって、蒸気タービンプラント全体の効率を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、主蒸気流量調整弁が全開状態、すなわちＶＷＯ時に、加熱用蒸気として主蒸気を少なくとも一つの第１構成機器に供給するようにしたので、ＶＷＯ時における蒸気発生器からの蒸気の有効利用及び蒸気タービンの出力改善を可能とし、蒸気タービンプラント全体の効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る蒸気タービンプラントの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る蒸気タービンプラントの全体構成を示す図である。
【図３】電気出力の時系列変化と、これに対応した各加熱用蒸気の流量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、実施形態として以下に記載され、あるいは、実施形態として図面で示された構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
なお、以下では一例として、原子力発電用の蒸気タービンプラントについて説明するが、火力発電用の蒸気タービンプラント等にも適用できる。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る蒸気タービンプラントの全体構成を示す図である。
一実施形態において、蒸気タービンプラント１は、蒸気発生器２と、高圧タービン１２及び低圧タービン１６を含む蒸気タービン群１０と、復水器２０と、低圧給水加熱器２８と、脱気器３０と、高圧給水加熱器３６とを有する。
【００２２】
蒸気発生器２は主蒸気を発生させる。例えば、原子力発電プラントにおいては、蒸気発生器２では原子炉６から取り出した熱で蒸気を発生させる。具体的には、蒸気発生器２、一次冷却材ポンプ４及び原子炉６を含んで一次系が構成される。蒸気発生器２、一次冷却材ポンプ４及び原子炉６は、一次冷却材が循環する一次冷却材循環ラインで接続される。そして、原子炉６で加熱された一次冷却材は蒸気発生器２に供給され、蒸気発生器２では一次冷却材の熱を用いて蒸気を生成する。蒸気発生器２を経た一次冷却材は一次冷却材ポンプ４によって原子炉６に戻される。
【００２３】
蒸気発生器２と高圧タービン１２とは主蒸気ライン４０で接続されている。主蒸気ライン４０には主蒸気流量調整弁（蒸気加減弁）８が設けられている。また、高圧タービン１２の入口側の主蒸気ライン４０には、蒸気圧力を計測する圧力計測器４８が設けられている。主蒸気流量調整弁８は、圧力計測器４８で計測された高圧タービン１２の入口圧力に基づいて、高圧タービン１２への主蒸気流量を調整するように開度制御される。なお、主蒸気流量調整弁８の開度制御は、後述する第１制御部６０によって行う構成を例示しているが、他の制御部によって開度制御を行うようにしてもよい。
【００２４】
高圧タービン１２からの排気蒸気は、湿分分離加熱器１４を経て低圧タービン１６に供給される。高圧タービン１２及び低圧タービン１６は共に発電機１８に出力軸を介して連結されており、高圧タービン１２及び低圧タービン１６によって発電機１８が駆動され、発電するようになっている。
低圧タービン１６からの排気蒸気は復水器２０に導入される。復水器２０からの復水は、復水ポンプ２２、復水処理装置２４、復水昇圧ポンプ２６を経て、低圧給水加熱器２８に導入される。なお、復水処理装置２４は、復水に含まれる不純物を取り除く処理等を行うように構成される。
【００２５】
低圧給水加熱器２８は、熱効率の向上を目的として、後段の脱気器３０へ導入される復水を加熱するように構成される。なお、低圧給水加熱器２８の熱源は特に限定されないが、例えば、後述する図２に示すように低圧タービン１６からの抽気蒸気であってもよい。低圧給水加熱器２８で加熱された復水は、脱気器３０に導入される。
脱気器３０は、低圧給水加熱器２８で昇温された復水を脱気し、貯水する。この貯水は給水ポンプ３４によって高圧給水加熱器３６に送られる。
高圧給水加熱器３６は、熱効率の向上を目的として、後段の蒸気発生器２へ導入される給水を加熱するように構成される。なお、高圧給水加熱器３６の熱源は特に限定されないが、例えば、後述する図２に示すように高圧タービン１２からの抽気蒸気であってもよい。高圧給水加熱器３６からの給水は、蒸気発生器２に戻される。
【００２６】
幾つかの実施形態では、蒸気タービンプラント１は、脱気器３０へ加熱用蒸気を供給する構成として、蒸気発生器２と主蒸気流量調整弁８との間の主蒸気ライン４０から抜き出した主蒸気を脱気器３０に供給する主蒸気抜き出しライン４２と、高圧タービン１２からの抽気蒸気を脱気器３０に供給する抽気蒸気ライン４４とを有する。主蒸気抜き出しライン４２には、脱気器３０への主蒸気供給量を調整する加熱用主蒸気弁５２が設けられている。抽気蒸気ライン４４には、加熱用抽気蒸気弁５６が設けられている。加熱用主蒸気弁５２は、例えば制御弁と電磁弁の組み合わせにより構成される。加熱用抽気蒸気弁５６は、例えば抽気止め弁と逆止弁の組み合わせにより構成される。
【００２７】
一実施形態では、蒸気タービンプラント１は、主蒸気流量調整弁８の開度に基づいて加熱用主蒸気弁５２及び加熱用抽気蒸気弁５６を制御する第１制御部６０を有している。
第１制御部６０は、通常運転時には、主として高圧タービン１２からの抽気蒸気を加熱用蒸気として脱気器３０に供給するように、加熱用主蒸気弁５２及び加熱用抽気蒸気弁５６を制御する。例えば、加熱用主蒸気弁５２を閉にし、且つ、加熱用抽気蒸気弁５６を開に制御する。
一方、第１制御部６０は、主蒸気流量調整弁８が全開状態のとき、主として蒸気発生器２からの主蒸気を加熱用蒸気として脱気器３０に供給するように、加熱用主蒸気弁５２及び加熱用抽気蒸気弁５６を制御する。例えば、加熱用主蒸気弁５２を開にし、且つ、加熱用抽気蒸気弁５６を閉に制御する。
【００２８】
また、第１制御部６０は、主蒸気流量調整弁８の開度に加えて、圧力計測器４８で計測された高圧タービン１２の入口圧力に基づいて、ＶＷＯ時と判断されたら加熱用主蒸気弁５２及び加熱用抽気蒸気弁５６を制御するようにしてもよい。この場合、第１制御部６０は、主蒸気流量調整弁８が全開状態で、且つ、圧力計測器４８で計測された高圧タービン１２の入口圧力が閾値を下回った時に、抽気蒸気から主蒸気に切り替えるように加熱用主蒸気弁５２及び加熱用抽気蒸気弁５６を制御する。なお、閾値は予め第１制御部６０に設定してもよい。
【００２９】
さらに、蒸気タービンプラント１は、補助蒸気を供給する補助蒸気供給部３８と、補助蒸気供給部３８からの補助蒸気を加熱用蒸気として脱気器３０に供給する補助蒸気供給ライン４６と、補助蒸気供給ライン４６に設けられ、脱気器３０への補助蒸気供給量を調整する加熱用補助蒸気弁５４とをさらに有してもよい。その場合、第１制御部６０は、主蒸気、抽気蒸気又は補助蒸気を選択的に脱気器３０に供給するように、加熱用主蒸気弁５２、加熱用抽気蒸気弁５６及び加熱用補助蒸気弁５４を制御する。補助蒸気ライン４６は、通常、蒸気タービンプラント１の起動時に脱気器３０を加熱するために用いられる。
なお、脱気器３０には複数種類の加熱用蒸気が供給されてもよい。すなわち、通常運転時、脱気器３０には主として抽気蒸気が供給されるが、主蒸気が加熱用蒸気の一部として供給されてもよい。また、ＶＷＯ時、脱気器３０には主として主蒸気が供給されるが、抽気蒸気が加熱用蒸気の一部として供給されてもよい。
【００３０】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、主蒸気流量調整弁８が全開状態、すなわちＶＷＯのとき、加熱用蒸気として主蒸気を少なくとも一つの第１構成機器である脱気器３０に供給するようにしたので、高圧タービン１２から第１構成機器に供給する抽気蒸気を減少させることができる。そのため高圧タービン１２の駆動に使用可能な蒸気量が増加するので、高圧タービン１２の電気出力を増大できる。また、少なくとも一つの第１構成機器の加熱源として抽気蒸気の替わりに主蒸気を用いるようにしたので、主蒸気流量調整弁８の流量限界を超える分の主蒸気を有効利用することができる。さらに、主蒸気流量調整弁８の流量限界を超える分の主蒸気の利用先が存在することから、蒸気発生器２の熱出力を増大させることができる。よって、蒸気タービンプラント１全体の効率を向上させることが可能となる。
【００３１】
図２は本発明の他の実施形態に係る蒸気タービンプラントの全体構成を示す図である。
他の実施形態において、図２に示すように、低圧タービン１６からの抽気蒸気も加熱用蒸気として用いてもよい。なお、以下の説明において、図１で説明した構成と同一の構成については図１と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図２に示すように、蒸気タービンプラント１’は、高圧タービン１２からの抽気蒸気を加熱用蒸気として高圧給水加熱器３６に供給する抽気蒸気ライン７０と、低圧タービン１６からの抽気蒸気を加熱用蒸気として低圧給水加熱器２８に供給する抽気蒸気ライン７２とを有する。抽気蒸気ライン７０，７２には、加熱用抽気蒸気弁８２，８４がそれぞれ設けられている。また、蒸気タービンプラント１’は、蒸気発生器２と主蒸気流量調整弁８との間の主蒸気ライン４０から抜き出した主蒸気を高圧給水加熱器３６に供給する主蒸気抜き出しライン７４と、同様に主蒸気ライン４０から抜き出した主蒸気を低圧給水加熱器２８に供給する主蒸気抜き出しライン７６とをさらに有する。主蒸気抜き出しライン７４，７６には、加熱用主蒸気弁８６、８８がそれぞれ設けられている。さらにまた、蒸気タービンプラント１’は、加熱用主蒸気弁８６、８８をそれぞれ制御する第２制御部６２を有している。
【００３２】
高圧給水加熱器３６の加熱に際して、第２制御部６２は、通常運転時、主として高圧タービン１２からの抽気蒸気を加熱用蒸気として高圧給水加熱器３６に供給するように、加熱用主蒸気弁８６及び加熱用抽気蒸気弁８２を制御する。
一方、第２制御部６２は、主蒸気流量調整弁８が全開状態のとき、すなわちＶＷＯ時、主として蒸気発生器２からの主蒸気を加熱用蒸気として高圧給水加熱器３６に供給するように、加熱用主蒸気弁８６及び加熱用抽気蒸気弁８２を制御する。
【００３３】
低圧給水加熱器２８の加熱に際して、第２制御部６２は、通常運転時、主として低圧タービン１６からの抽気蒸気を加熱用蒸気として低圧給水加熱器２８に供給するように、加熱用主蒸気弁８８及び加熱用抽気蒸気弁８４を制御する。
一方、第２制御部６２は、主蒸気流量調整弁８が全開状態のとき、すなわちＶＷＯ時、主として蒸気発生器２からの主蒸気を加熱用蒸気として低圧給水加熱器２８に供給するように、加熱用主蒸気弁８８及び加熱用抽気蒸気弁８４を制御する。
【００３４】
このように、主蒸気流量調整弁８が全開状態、すなわちＶＷＯのとき、通常運転時には低圧タービン１６からの抽気蒸気が供給されていた低圧給水加熱器２８の加熱用蒸気として主蒸気を供給するようにしたので、低圧タービン１６の駆動に使用可能な蒸気量が増加し、低圧タービン１６の電気出力が向上する。また、第１構成機器である脱気器３０及び高圧給水加熱器３６、並びに第２構成機器である低圧給水加熱器２８の加熱源として各蒸気タービン１２，１６からの抽気蒸気の替わりに主蒸気を用いるようにしたので、主蒸気流量調整弁８の流量限界を超える分の主蒸気をより一層有効利用することができる。さらに、主蒸気流量調整弁８の流量限界を超える分の主蒸気の利用先として、第１構成機器だけでなく第２構成機器も存在することから、蒸気発生器２の熱出力をより一層増大させることができる。よって、蒸気タービンプラント１全体の効率をさらに向上させることが可能となる。
【００３５】
次に、図３を参照して、一実施形態に係る蒸気タービンプラントの制御方法について詳述する。なお、図３は、電気出力の時系列変化と、これに対応した各加熱用蒸気の流量を示す図である。ここでは一例として、図２に示す蒸気タービンプラント１’における脱気器３０に供給する各加熱用蒸気の流量を示している。また、図中、一点鎖線は従来例の制御における各加熱用蒸気の流量を示し、実線は本実施形態の制御における各加熱用蒸気の流量を示す。
【００３６】
一実施形態において、蒸気タービンプラント１’の起動時には、主蒸気流量調整弁８は閉じている。起動時においては、蒸気発生器２は蒸気生成開始直後であり十分な蒸気が確保できないため、加熱用補助蒸気弁５４を開けて、補助蒸気供給部３８からの補助蒸気を加熱用蒸気として脱気器３０に供給する。このとき、加熱用主蒸気弁５２及び加熱用抽気蒸気弁５６は閉じているので、主蒸気及び抽気蒸気の脱気器３０への供給流量は０である。蒸気タービン群１０によって駆動される発電機１８が系列に併入されたら、主蒸気流量調整弁８を徐々に開けて通常運転を開始する。
【００３７】
通常運転時における各弁の制御は、通常運転を開始したら加熱用補助蒸気弁５４を閉じるとともに加熱用主蒸気弁５２を開けて、蒸気発生器２からの主蒸気の一部を脱気器３０に供給する。そして、高圧タービン１２から抽気可能となったら（電気出力Ｘ１時）、加熱用主蒸気弁５２を閉じるとともに加熱用抽気蒸気弁５６を開いて、脱気器３０に供給する加熱用蒸気を主蒸気から抽気蒸気に切り替える。
なお、電気出力Ｘ１は、高圧タービン１２が十分な抽気蒸気を確保可能な状態となる蒸気タービン群１０の電気出力である。電気出力Ｘ１は、例えば蒸気タービン群１０の電気出力の定格値の１５〜２０％である。
【００３８】
その後、原子炉６からの熱出力の増加に伴って蒸気タービン群１０の電気出力も徐々に増加する。一実施形態では、蒸気タービンプラント１’の定格熱出力一定運転が行われ、蒸気タービン群１０の電気出力はＸ２付近に維持される。なお、定格熱出力一定運転とは、原子炉６で発生する熱（原子炉熱出力）を定格値で一定に保ったまま運転する方法である。原子炉６の熱出力が定格値の時、蒸気タービン群１０の電気出力は周囲環境等に依存する値Ｘ２となる。電気出力Ｘ２は、例えば、冷却水（海水）温度が低い程、より大きな電気出力Ｘ２が得られる。なお、図３では電気出力Ｘ２が１００％以上の場合を例示している。
【００３９】
蒸気発生器２の劣化等によって高圧タービン１２の入口圧力が低下したら、主蒸気流量調整弁８は上限開度となる。そして、ＶＷＯ事象が発生する。ＶＷＯ時には、蒸気タービン群１０の電気出力はＸ２から１００％程度まで低下する。こうして、高圧タービン１２の入口圧力が所定値より低く、且つ、主蒸気流量弁８が上限開度（例えば１００％）になったらＶＷＯ時の制御に移行する。
本実施形態におけるＶＷＯ時の制御では、加熱用抽気蒸気弁５６を閉じるとともに加熱用主蒸気弁５２を再度開けて、脱気器３０に供給する加熱用蒸気を抽気蒸気から主蒸気に切り替える。これにより、ＶＷＯ時における蒸気発生器２からの蒸気の有効利用及び蒸気タービン群１０の出力改善を可能とし、蒸気タービンプラント１’全体の効率を向上できる。一方、従来例では、上記実施形態における制御を行わないので、図中一点鎖線で示す曲線のように、電気出力はＸ２まで回復せず、１００％程度に低下したままとなる。
【００４０】
また、上記実施形態において、高圧タービン１２の定格出力に対応する主蒸気流量調整弁８の設定開度を、上限開度未満に設定してもよい。これにより、主蒸気流量調整弁８の全開時とＶＷＯ時とを一致させることができ、主蒸気流量調整弁８の開度を検出することで、ＶＷＯか否かを正確に判断することができる。よって、脱気器３０に対する加熱用蒸気としての主蒸気の供給を適切なタイミングで行うことができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４２】
１，１’        蒸気タービンプラント
２              蒸気発生器
６              原子炉
８              主蒸気流量調整弁
１０            蒸気タービン群
１２            高圧タービン
１６            低圧タービン
１８            発電機
２０            復水器
２８            低圧給水加熱器
３０            脱気器
３６            高圧給水加熱器
３８            補助蒸気供給部
４０            主蒸気ライン
４２，７４，７６  主蒸気抜き出しライン
４４，７０，７２  抽気蒸気ライン
４６            補助蒸気ライン
５２，８６，８８  加熱用主蒸気弁
５４            加熱用補助蒸気弁
５６，８２，８４  加熱用抽気蒸気弁
６０            第１制御部
６２            第２制御部
【図１】
2014114709.tif 000003
【図２】
2014114709.tif 000004
【図３】
2014114709.tif 000005