(57)【要約】  【課題】  発電プラントと海水淡水化プラントの両者にとって効率的に運用することが可能な太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムを提供する。また、蒸気タービン発電設備側の負荷が変化しても海水淡水化設備側に所望の蒸気を供給することができるようにする。  【解決手段】  太陽熱を利用して過熱蒸気を生成する太陽熱集熱装置と、水蒸気を熱サイクル媒体として用いた復水式の蒸気タービン発電設備と、多段フラッシュ型または多重効用型の海水淡水化設備との組み合わせとし、太陽熱集熱装置で過熱水蒸気を発生させ、過熱水蒸気を蒸気タービン発電設備に供給して発電すると共に、蒸気タービン発電設備の蒸気タービン中間段落から水蒸気を抽気して海水淡水化設備へ供給する。また、例えば、蒸気タービンをバイパスして太陽熱集熱装置から水蒸気を圧力と温度を調節して海水淡水化設備に供給する系統を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱集熱装置と、前記太陽熱集熱装置で発生させた蒸気を用いて発電を行う蒸気タービン発電設備と、前記蒸気タービン発電設備からの蒸気のエネルギを利用して海水淡水化を行う海水淡水化設備とを備えた太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムにおいて、
前記太陽熱集熱装置は、太陽熱を利用して過熱水蒸気を発生させる太陽熱集熱装置であり、
前記蒸気タービン発電設備は、水蒸気を熱サイクル媒体として用いた復水式の蒸気タービン発電設備であり、
前記海水淡水化設備は、多段フラッシュ型または多重効用型の海水淡水化設備であり、
前記蒸気タービン発電設備の蒸気タービン中間段落から水蒸気を抽気して前記海水淡水化設備へ供給する蒸気供給系統を備えたことを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムおいて、
前記蒸気タービンをバイパスして前記太陽熱集熱装置から前記海水淡水化設備に供給する系統を備えたことを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【請求項３】
請求項１に記載の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムおいて、
前記蒸気供給系統は、前記蒸気タービンから抽気を行う中間段落を複数設けて、前記蒸気タービン発電設備の負荷に応じて抽気する中間段落を変えて前記海水淡水化設備へ水蒸気を供給するように構成されていることを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムおいて、
前記蒸気タービンをバイパスさせて前記太陽熱集熱装置で発生した過熱水蒸気を前記蒸気タービン発電設備の復水器に導入する系統を備えたことを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【請求項５】
請求項１に記載の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムおいて、
前記太陽熱集熱装置は、太陽熱により加熱された熱媒体と、前記蒸気タービン発電設備の熱サイクル媒体との熱交換を行って過熱水蒸気を発生させるよう構成されていることを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【請求項６】
請求項１に記載の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムおいて、
前記太陽熱集熱装置は、熱媒体として水が用いられ、前記蒸気タービン発電設備の熱サイクル媒体と共通の媒体としたことを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【請求項７】
請求項４に記載の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムおいて、
前記太陽熱集熱装置は、太陽熱により加熱された熱媒体と、前記蒸気タービン発電設備の熱サイクル媒体との熱交換を行って過熱水蒸気を発生させるよう構成されていることを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【請求項８】
請求項４に記載の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムおいて、
前記太陽熱集熱装置は、熱媒体として水が用いられ、前記蒸気タービン発電設備の熱サイクル媒体と共通の媒体としたことを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【請求項９】
請求項１に記載の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムおいて、
前記蒸気タービン発電設備の復水器の冷却水として海水が用いられ、前記海水淡水化設備へ造水用海水を供給する系統を、前記復水器へ冷却水を供給する系統から分岐させて設けたことを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムおいて、
前記蒸気タービン発電設備の復水器の冷却水として海水を前記復水器に供給する系統と前記海水淡水化設備へ造水用海水を供給する系統とを単独運用可能なように別に設けたことを特徴とする太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱発電プラントと太陽熱海水淡水化プラントを組み合わせた太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン発電設備や海水淡水化設備の熱源として太陽熱を用いることが提案されている。さらに、特許文献１には、太陽熱発電と太陽熱海水淡水化を組み合わせることが提案されている。特許文献１では、媒体（例えば臭化リチウム‐水溶液）を太陽熱集熱器で加熱し、加熱された媒体を蒸気タービンに供給して発電し、蒸気タービンにおいてエネルギを放出した媒体を海水槽内に位置する真空復水器（熱交換器）で冷却し、冷却した媒体を真空ポンプや液体化器を介して再び太陽熱集熱器に供給している。そして、特許文献１では、このような媒体の循環による発電と同時に、海水槽内の海水を真空復水器により媒体との熱交換で加熱して蒸発させて淡水化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５１４５７３号公報（図５，図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、太陽熱を利用して蒸気タービンによる発電と海水淡水化の両方を行うようにするため、蒸気タービンの排気蒸気を真空復水器に全量導入している。
【０００５】
ところで、海水淡水化で多く実用化されている方式として、逆浸透膜を利用した淡水化と蒸発による淡水化がある。後者の蒸発による淡水化としては、多段フラッシュ型や多重効用型などが実用化されている。多段フラッシュ型や多重効用型は、両者共に、造水量の大小に対応して、所定圧力の水蒸気が少ない蒸気流量から大きい蒸気流量まで必要となる。このため、多段フラッシュ型や多重効用型に火力発電設備の蒸気タービンの排気蒸気を用いる場合、背圧式の蒸気タービン発電設備との組み合わせが考えられている。
【０００６】
従って、特許文献１のように、蒸気タービンの排気蒸気を真空復水器に全量導入して排気蒸気の熱を蒸発に利用する方式は、多く実用化されている多段フラッシュ型や多重効用型に適用することができない。すなわち、多段フラッシュ型や多重効用型は、ある程度の圧力（例えば0.4MPaG）を有する水蒸気が必要となるからである。また、特許文献１では、蒸気タービンを駆動する媒体として、例えば臭化リチウム‐水溶液の蒸気を用いており、循環が閉じられている必要があり、このような観点からも多段フラッシュ型や多重効用型に適用することができない。
【０００７】
また、太陽熱を利用した蒸気タービン発電設備では、安定した発電を行うために、蓄熱設備との組み合わせ等いろいろな工夫が考えられているが、自然エネルギの特性上、常に定格出力することが難しい場合がある。また、接続する電力系統の関係で部分負荷運転や発電運転停止とする必要が生ずる場合がある。このような太陽熱を利用した蒸気タービン設備からの蒸気を用いる場合、発電設備側の都合により、海水淡水化設備側において必要な造水量を確保することができなくなる可能性があるが、従来、このような課題については、なんら考慮されていない。
【０００８】
本発明の目的は、太陽熱を利用して蒸気タービンによる発電と海水淡水化を行うようにした太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムにおいて、発電プラントと海水淡水化プラントの両者にとって効率的に運用することが可能な太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、蒸気タービン発電設備側の負荷が変化しても海水淡水化設備側に所望の蒸気を供給することができる太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムは、太陽熱を利用して過熱蒸気を生成する太陽熱集熱装置と、水蒸気を熱サイクル媒体として用いた復水式の蒸気タービン発電設備と、多段フラッシュ型または多重効用型の海水淡水化設備との組み合わせとし、太陽熱集熱装置で過熱水蒸気を発生させ、過熱水蒸気を蒸気タービン発電設備に供給して発電すると共に、蒸気タービン発電設備の蒸気タービン中間段落から水蒸気を抽気して海水淡水化設備へ供給するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムは、さらに、蒸気タービンをバイパスして太陽熱集熱装置から水蒸気を圧力と温度を調節して海水淡水化設備に供給する系統を設けるか、蒸気タービンから抽気を行う段落を複数設けて抽気した水蒸気の圧力と温度を調節して海水淡水化設備に供給する系統を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発電プラントと海水淡水化プラントの両者にとって効率的に運用することが可能な太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムが得られる。
【００１３】
また、本発明によれば、蒸気タービン発電設備側の負荷が変化しても海水淡水化設備側に所望の蒸気を供給することができる。
【００１４】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムの一実施例を示す図。
【図２】本発明の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムの他の一実施例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１を用いて、本発明の実施例１を説明する。本実施例は、太陽熱エネルギのみで発電運用と造水運用を可能とした太陽熱発電プラントと太陽熱海水淡水化プラントを統合したシステム（太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム）である。
【００１８】
本実施例の太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムは、主に、太陽熱集熱装置と、蒸気タービン発電設備と、海水淡水化設備との組み合わせたものである。
【００１９】
本実施例の太陽熱集熱装置は、太陽熱を利用して過熱蒸気を生成するように構成され、また、トラフ型太陽熱集熱装置として構成されている。本実施例のトラフ型太陽熱集熱装置は、主な構成として、太陽１から出てくる太陽光線２を反射して、太陽熱エネルギを集め熱媒体に熱エネルギを集光するトラフ型鏡３と、トラフ型集熱器出口配管５と、蒸気過熱器６と、水蒸発器７と、熱媒体循環ポンプ４を備えている。一般的には熱媒体はタービン軸受潤滑油と同類の油類が用いられる。
【００２０】
熱媒体循環ポンプ４を出た熱媒体はトラフ型鏡３で太陽熱にて加熱され、加熱された高温となった熱媒体はトラフ型集熱器出口配管５を通過して蒸気過熱器６に流下する。高温の熱媒体は、蒸気過熱器６にて、水蒸発器７から生み出された飽和蒸気を過熱して、蒸気タービン発電設備の蒸気タービン８を回す主蒸気を発生させる。なお、太陽熱集熱装置で生成された蒸気は同時に海水淡水化設備の駆動蒸気を含むものである。蒸気過熱器６で熱エネルギを放出し中温となった熱媒体は水蒸発器７における加熱媒体として用いられる。水蒸発器７には、蒸気タービン発電設備側からの給水が供給される。水蒸発器７で熱エネルギを放出し低温となった熱媒体は熱媒体循環ポンプ４により再びトラフ型鏡３へ送られる。なお、太陽熱集熱装置は、トラフ型太陽熱集熱装置のみならず、フレネル型、または、タワー型、タワー型やフレネル型またはトラフ型を組み合わせたハイブリッド型の太陽熱集熱装置でも良い。
【００２１】
また、太陽熱発電装置は、太陽からの熱を昼間集熱して、その熱で蒸気を発生させ蒸気タービンに供給して発電機を回転させて発電すると同時に、その熱の一部を昼間に蓄熱して、夜間にも、蓄熱した太陽熱エネルギを放熱して、その熱で蒸気を発生させ蒸気タービンに供給して発電機を回し発電できるようにしても良い。このように構成することによって、海水淡水化設備も夜間において蒸気を得ることができ造水することができる。
【００２２】
本実施例の蒸気タービン発電設備は、水蒸気を熱サイクル媒体として用いた復水式の蒸気タービン発電設備であり、主な構成として、蒸気加減弁１９、蒸気タービン入口配管４７、蒸気タービン８、蒸気タービン発電機９０を備え、また、復水器１４，復水ポンプ５０，脱気器９，太陽熱集熱装置給水ポンプ１０，給水制御弁９１などから構成される復水・給水系を備えている。復水器１４の冷却水として海水を使用する場合、海水を海岸から導入する海水取水路３１と、循環水ポンプ１１と、循環水ポンプ出口弁１２と、復水器入口循環水配管１３、復水器入口弁４２と、復水器入口循環水配管４０と、復水器出口循環水配管４１と、復水器出口弁４３と、復水器出口循環水配管１５と、海水放水路２９が取り付けられている。また、蒸気タービン８には、中間段から蒸気を抽気する抽気管が設けられている。本実施例では、脱気器加熱蒸気抽気管９３に加えて海水淡水化設備用蒸気抽気管９２が設けられている。
【００２３】
本実施例では、海水淡水化設備として、多重効用型の海水淡水化装置が用いられている。本実施例の多重効用型海水淡水化装置は、主な構成として、第１効用室５６と、第２効用室５７と、第１復水器５８と、第２復水器５９と、濃縮海水室９４と、海水淡水化装置蒸気供給配管２１と、主蒸気エジェクター２２と、主蒸気エジェクター出口配管９６と、ベントエジェクター２３と、海水淡水化装置海水入口配管１８と、第１復水器出口海水配管５１と、海水入口配管２４と、海水排出配管２８と、濃縮海水排出配管２７と、造水配管３５などを備えている。また、海水入口配管２４には、海水噴霧元弁５５と、第２効用室入口海水弁５２と、第１効用室入口海水弁５３が設けられている。また、濃縮海水排出配管２７には濃縮海水排出ポンプ２６が設けられ、造水配管３５には造水移送ポンプ３０が設けられている。また、海水淡水化装置海水入口配管１８には海水淡水化装置海水入口弁１７が設けられ、海水排出配管２８には海水排出弁５４が設けられている。なお、海水淡水化設備として、多重効用型海水淡水化装置の他に、多段フラッシュ型海水淡水化装置を用いても良い。多段フラッシュ型や多重効用型は、両者共に、造水量の大小に対応して、所定圧力の水蒸気が少ない蒸気流量から大きい蒸気流量まで必要となる。
【００２４】
次に、図１の太陽熱集熱装置、蒸気タービン発電設備、海水淡水化設備における各流体の流れを説明しながら、太陽熱集熱装置、蒸気タービン発電設備、海水淡水化設備相互の系統連携構成を説明する。
【００２５】
先ず、太陽熱集熱装置、蒸気タービン発電設備、海水淡水化設備における出力、蒸気量、造水量の関係について説明する。
【００２６】
本実施例では、太陽熱集熱装置と蒸気タービン発電設備から構成される太陽熱発電プラントとして、出力が中規模の発電プラントが用いられる。なお、ここで言う出力が中規模とは太陽熱発電プラントの公称出力が約５０MWe級〜２５０MWe級程度を意味している。この出力を若干下回る場合や若干上回る場合の太陽熱発電プラントにも本実施例を適用できる。一方、太陽熱海水淡水化プラントの造水量は、５００ｔ／Ｄ（２０．８ｔ／ｈ）〜９０００ｔ／Ｄ（３７５ｔ／ｈ）としている。すなわち、出力と主蒸気流量の比率である蒸気レートを約３．５とすると、約５０MWe級〜２５０MWe級程度に対応した蒸気タービンの主蒸気流量は１７５ｔ／ｈ〜８７５ｔ／ｈ必要である。一方、５００ｔ／Ｄ（２０．８ｔ／ｈ）〜９０００ｔ／Ｄ（３７５ｔ／ｈ）を造水するのに必要な蒸気流量は、利得出力比（gain output ratio）を例えば８とすると、２．６ｔ／ｈ〜４６．９ｔ／ｈであり、公称出力が約５０MWe級〜２５０MWe級の蒸気タービン中間段から抽気が十分に可能となる。これ以上の造水が必要な場合は、必要に応じて、太陽熱による蒸気発生装置の容量増加または蒸気タービンの大型化を図る。
【００２７】
太陽１の熱エネルギを使ってトラフ型太陽熱集熱装置における蒸気過熱器６で発生させた高温水蒸気は、蒸気過熱器出口配管４５を通過した後、通常運転中（定格負荷で運転中）は、蒸気加減弁１９を通過して蒸気タービン入口配管４７内を流れ、蒸気タービン８に導入される。蒸気タービン８に導入された高温水蒸気は、蒸気タービン８を回転させて発電機９０を駆動し発電を行う。
【００２８】
蒸気タービン８の排気蒸気は、復水器１４に送られ、冷却されて復水になる。復水器１４の冷却水として海水が用いられる。具体的には、海水取水路３１を流れる海水が、循環水ポンプ１１にて昇圧され、循環水ポンプ出口弁１２、復水器入口循環水配管１３、復水器入口弁４２を通過して復水器１４に送水され、復水器の冷却水として利用される。復水器１４を出た復水器温排水は、復水器出口循環水配管４１を通過して、さらに、復水器出口弁４３を通過して、海水放水路２９に排出され、最終的には海に戻る。
【００２９】
復水器１４の真空度は真空ポンプ(図示省略)等により真空状態が確保されている。復水器１４の中の復水は、復水ポンプ５０にて取り出され、脱気器９に送水される。
【００３０】
脱気器９に送水された復水は、蒸気タービン８から脱気器加熱蒸気抽気管９３により抽気され脱気器９に導入された蒸気により加熱脱気される。脱気器９で加熱脱気された復水は、太陽熱集熱装置給水ポンプ１０にて昇圧され給水制御弁９１を通過して、トラフ型太陽熱集熱装置における水蒸発器７に送られる。
【００３１】
一方、蒸気タービン８の中間段から多重効用型海水淡水化装置が要求する圧力に整合した圧力を選定して蒸気を抽気する。本実施例では、多重効用型海水淡水化装置が要求する圧力（駆動蒸気圧）は、例えば、0.8MPaGに設定されており、その蒸気圧に見合う蒸気を抽出できる蒸気タービン８の中間段に海水淡水化設備用蒸気抽気管９２が設けられている。
【００３２】
蒸気タービン８から抽気された蒸気は、蒸気タービン抽気弁２０と海水淡水化装置用減温器７３を通過して海水淡水化装置蒸気供給配管２１内を流下し主蒸気エジェクター２２に導かれる。蒸気タービン抽気弁２０は、必要に応じて、蒸気圧計７６の測定値に基づき、所定の圧力となるように制御装置１００によって制御され、また、多重効用型海水淡水化装置における造水量の大小に対応して多重効用型海水淡水化装置が要求する蒸気流量となるように開度制御される。海水淡水化装置用減温器７３には、必要に応じて、蒸気温度計７５の測定値に基づき、所定の蒸気温度（例えばその蒸気圧における飽和温度＋数十℃程度）となるように、海水淡水化装置用減温器調整弁７４の開度を調整して、複数ポンプ５０の下流から分岐した配管からの復水の水量を調整して復水を噴霧する。なお、通常運転中は、海水淡水化装置用減温器７３を用いて蒸気温度を制御しなくても良い。
【００３３】
海水淡水化装置蒸気供給配管２１内を流下した蒸気は、主蒸気エジェクター２２とベントエジェクター２３にそれぞれ送られ、第２効用室５７と、第２復水器５９の真空度がそれぞれ高く保たれる。
【００３４】
また、復水器１４の冷却水として用いられる海水の一部は、復水器入口循環水配管１３から分岐した海水淡水化装置海水供給分岐管１６を通過して、さらに海水淡水化装置海水入口弁１７、海水淡水化装置海水入口配管１８を通過して、多重効用型海水淡水化装置に原料海水として送られる。
【００３５】
海水淡水化装置海水入口配管１８の一部は、第２復水器５９と第１復水器５８内に位置し、海水淡水化装置海水入口配管１８を流れる海水は、第２復水器５９内と第１復水器５８内にそれぞれ位置する配管内を通過する際に連続して加温され、外部に位置する第１復水器出口海水配管５１内を流下する。加温された海水は、第１復水器出口海水配管５１から海水噴霧元弁５５側（海水入口配管２４）と海水排出弁５４側（海水排出配管２８）に分流する。
【００３６】
海水噴霧元弁５５側を流れる海水は、第１効用室入口海水弁５３を通過して第１効用室５６内に噴霧され、同様に、第２効用室入口海水弁５２を通過して第２効用室５７内に海水が噴霧される。噴霧された海水は、各部屋の飽和蒸気圧力相当の水蒸気を発生させる。発生した水蒸気が再び液化して淡水化した水分を分離して部屋ごとに集めて淡水を作る。図１に示す実施例では、効用室が２つの場合を示しており、３つ以上に効用室が分かれていても同様である。
【００３７】
第２効用室５７で集められた淡水は、第１復水器５８で第１復水器５８内の海水配管（海水淡水化装置海水入口配管１８）で第１復水器５８内の飽和蒸気が冷却され淡水に変わった水分と合流して、隣の部屋にある第２復水器５９に流れる。また、第２復水器５９内の飽和蒸気が、同様に、海水淡水化装置海水入口配管１８で冷却され、淡水に変わり第２復水器５９内に溜まる。第２復水器５９内に溜まった淡水は、造水移送ポンプ３０により昇圧されて造水配管３５内を流下する。
【００３８】
造水配管３５内を流下する一部淡水は、復水器補給水入口弁３７を通過して復水器補給水入口配管３９を流下して復水器１４に補給される。蒸気タービンの中間段から蒸気を抽気して海水淡水化設備に水蒸気を供給しているので、蒸気タービン発電設備の復水給水系への補給水が必要となる。なお、補給される淡水の水質条件が、蒸気タービン発電設備が要求する水質条件を満足しない場合は、図１に図示されていないが復水器補給水入口弁３７の出口系統に、純水供給装置等が設置される場合がある。
【００３９】
造水配管３５内を流下する残りの淡水（復水器１４への補給水を除いた残りの淡水）は、造水貯蔵タンク側分岐弁３６、造水貯蔵タンク入口配管３８、造水貯蔵タンク水位調整弁３２を流下して、造水貯蔵タンク３３に送られ貯蔵される。貯蔵された造水は移送トラック３４にて運ばれる。
【００４０】
図１中の第１効用室５６の下部に溜まった海水は、隣の第２効用室５７に移動して最終的に濃縮海水室９４に溜まる。濃縮海水室９４に集められた、水分が蒸発して塩分が高くなった濃縮海水は、濃縮海水排出ポンプ２６を使って濃縮海水排出配管２７内に流し、海水放水路２９に排水され、最終的には海に戻される。
【００４１】
なお、各部屋の圧力は共に負圧状態であるが、絶対圧力基準で各部屋の圧力は、濃縮海水の流れ方向を考慮して第１効用室５６＞第２効用室５７＞濃縮海水室９４の関係が保たれている。
【００４２】
太陽熱集熱装置も含めて蒸気タービン発電設備側の都合により、部分負荷で発電運用、または、発電機９０が緊急停止して発電運用を停止する場合、そのような場合においても海水淡水化設備側の造水運用はそのまま継続させたい場合がある。
【００４３】
発電運用を停止する場合は、蒸気加減弁１９を閉じて、蒸気タービン８を停止させ、太陽熱を利用して発生させた蒸気を、海水淡水化装置側タービンバイパス弁９５を開けて、海水淡水化装置側蒸気タービンバイパス管４６内を流下させて、海水淡水化装置蒸気供給配管２１に導入する。蒸気タービン８をバイパスさせて導入する蒸気は、中間段からの抽気蒸気と比べて高温高圧であるので、海水淡水化装置側減温器４９にて減温した後に海水淡水化装置蒸気供給配管２１に導入する。海水淡水化装置側タービンバイパス弁９５は、蒸気圧計７６の測定値に基づき、所定の圧力となるように制御装置１００によって制御され、また、多重効用型海水淡水化装置における造水量の大小に対応して多重効用型海水淡水化装置が要求する蒸気流量となるように開度制御される。海水淡水化装置用減温器７３には、必要に応じて、蒸気温度計７５の測定値に基づき、所定の蒸気温度となるように、海水淡水化装置用減温器調整弁７４の開度を調整して、復水を噴霧する。
【００４４】
太陽熱を利用して発生させた蒸気を、蒸気タービン発電設備の蒸気タービンに供給しない場合、太陽熱集熱装置において海水淡水化設備が要求する蒸気以上の蒸気が発生した場合や、主蒸気圧力が異常に上昇した場合には、太陽熱集熱装置で発生した蒸気の一部を、復水器側蒸気タービンバイパス弁４４を開き、復水器側蒸気タービンバイパス弁入口配管４８を流下させ、復水器１４に導入する。復水器１４に導入するに際しては、復水器用減温器調整弁７４を開き、復水器側減温器７０に復水を噴霧して、太陽熱集熱装置で発生した蒸気を減温して導入する。導入された蒸気は復水器１４で復水に戻る。蒸気タービン発電設備の発電運転を停止する場合においても、循環水ポンプ１１は継続して稼働され、海水を復水器１４に継続して供給し、蒸気を冷却できるようにしている。また、太陽熱集熱装置において継続して蒸気が発生できるように、蒸気タービン発電設備の発電運転が停止している場合においても、復水器１４以外の復水・給水系（復水ポンプ５０，脱気器９，太陽熱集熱装置給水ポンプ１０，給水制御弁９１など）も継続して稼働させている。なお、脱気器９へ供給する加熱蒸気は、復水器側蒸気タービンバイパス弁入口配管４８から分岐させて供給するようにする（図示省略）。
【００４５】
このようにすることにより、蒸気タービン発電設備の発電運転が停止した場合にも、海水淡水化設備側で必要な所定圧力の蒸気を確保することができ、海水淡水化設備の造水運転を継続することができる。
【００４６】
また、蒸気加減弁１９の開度を絞り、蒸気タービン発電設備を部分負荷で発電運用する場合は、発電運用を停止する場合と同様に、海水淡水化装置側タービンバイパス弁９５を開けて、太陽熱集熱装置で発生した蒸気の一部を、海水淡水化装置側蒸気タービンバイパス管４６内を流下させて、減温後、海水淡水化装置蒸気供給配管２１に導入する。このとき、蒸気タービン抽気弁２０を閉じても良いし、蒸気タービン抽気弁２０と海水淡水化装置側タービンバイパス弁９５の開度を、蒸気圧計７６の測定値に基づき、所定の圧力となるように制御装置１００によって制御するようにしても良い。その他は、発電運用を停止する場合と同様な対応を行う。例えば、太陽熱集熱装置で発生した蒸気の一部を、復水器側蒸気タービンバイパス弁４４を開き、復水器側蒸気タービンバイパス弁入口配管４８を流下させ、復水器１４に導入する。また、海水淡水化装置側タービンバイパス弁９５を開けて、太陽熱集熱装置で発生した蒸気の一部を、海水淡水化装置側蒸気タービンバイパス管４６内を流下させて、海水淡水化装置蒸気供給配管２１に導入する方法以外に、蒸気タービン８の複数個所から蒸気を抽気するように構成して、通常時は下流側の抽気配管から抽気し、部分負荷の場合に、上流側の抽気配管から蒸気を抽気して、海水淡水化設備側で要求する所定の蒸気圧の蒸気を海水淡水化装置蒸気供給配管２１に導入するようにしても良い。
【００４７】
また、蒸気タービン発電設備を通常運転中（定格負荷運転中）に多重効用型海水淡水化装置が何らかの事情により緊急停止した場合には、蒸気タービン抽気弁２０を閉めて、太陽熱集熱装置で発生した余剰蒸気は、復水器側蒸気タービンバイパス弁４４を開け、復水器側減温器７０にて減温して、復水器１４に回収する。このようにすることにより、海水淡水化設備側が緊急停止しても、蒸気タービン発電設備による発電運転を継続することができる。
【００４８】
本実施例によれば、蒸気タービンの抽気箇所を選定することにより、海水淡水化設備が必要とする所定圧力の水蒸気を容易に得ることができる。また、蒸気タービン発電設備が通常運転中の状態において、抽気の箇所などを選定することにより、抽気した蒸気の温度や圧力を下げることなく海水淡水化設備に供給することができるので、効率的に抽気蒸気を利用することができる。したがって、蒸気タービンの効率を落とさないで、海水淡水化設備が要求する多量の蒸気を蒸気タービン発電設備から海水淡水化設備に供給することができ、発電プラントと海水淡水化プラントの両者にとって効率的に運用することが可能な太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムが得られる。
【００４９】
また、本実施例によれば、蒸気タービン発電設備側の負荷が変化しても（発電運用停止も含む）、例えば、太陽熱集熱装置で発生した蒸気を、蒸気タービンをバイパスさせて、温度や圧力を調整して海水淡水化設備側に供給するようにしているので、海水淡水化設備側に所望の蒸気を継続して供給することができ、海水淡水化設備の造水量を低下させることなく継続運転することができる。
【００５０】
さらに、本実施例では、太陽熱集熱装置で発生した蒸気を、復水器に導入する系統を設けているので、太陽熱発電プラントの発電運転または太陽熱海水淡水化プラントの造水運転の内どちらかの単独運転を安全に行うことができる。したがって、電気と水の需要に対応して、発電単独運転または造水単独運転が可能であり、運用性に優れた太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムを実現できる。また、太陽熱発電プラントの発電が急停止された場合でも安全に太陽熱海水淡水化プラントの造水運転を継続でき、また逆に、太陽熱海水淡水化プラントが緊急停止しても、安全に太陽熱発電プラントの発電運転を継続できる。
【００５１】
さらに、本実施例によれば、化石燃料を燃焼しないで、太陽熱を利用して、大量の蒸気を生み出し、この蒸気を使って発電し、かつ、造水するので、化石燃料の燃焼による二酸化炭素の発生も無く環境に優しい安価な電気と水を大量に作ることができる。
【実施例２】
【００５２】
図２を用いて、本発明の実施例２を説明する。本実施例も、太陽熱エネルギのみで発電運用と造水運用を可能とした太陽熱発電プラントと太陽熱海水淡水化プラントを統合したシステム（太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システム）である。
【００５３】
本実施例は、図１に示す実施例とは、太陽熱集熱装置の型式と、蒸気タービンの復水器への海水冷却水系統と海水淡水化装置への海水供給系統の構成とが異なる。すなわち、本実施例では、太陽熱集熱装置として、フレネル鏡およびヘリオスタット鏡を用いたハイブリッド型太陽熱集熱装置を用いている。また、蒸気タービン復水器への海水冷却水系統と海水淡水化装置への海水供給系統を分離している。その他は、基本的に、実施例１と同じであり、それらの詳細な説明は省略する。
【００５４】
本実施例のハイブリッド型太陽熱集熱装置では、熱媒体として水を用いている。フレネル型加熱器鏡６０で太陽光線２をフレネル型加熱器集熱管６１に集め、太陽熱集熱装置給水ポンプ１０から送水される給水をフレネル型加熱器集熱管６１に通水することにより加温する。フレネル型加熱器集熱管６１で加温された給水は、フレネル型蒸発器集熱管６３に通水され、フレネル型蒸発器鏡６２によりフレネル型蒸発器集熱管６３に集められた太陽光線２による太陽熱エネルギを利用して蒸発させる。フレネル型蒸発器集熱管６３で蒸発した汽水は、フレネル型蒸発器汽水分離器６４に流入して、飽和蒸気と飽和ドレンに分離される。飽和ドレンはフレネル型蒸発器循環ポンプ６７によりフレネル型蒸発器集熱管６３に送水される。
【００５５】
フレネル型蒸発器汽水分離器６４において分離された飽和蒸気は、フレネル型集熱器汽水分離機出口配管６５内を流れ、タワー型集熱塔６６に入り、多数のヘリオスタット鏡６８で反射され集められた太陽熱エネルギにて加熱され、蒸気温度が上がり過熱蒸気となる。過熱蒸気は、蒸気過熱器出口配管４５を通過して蒸気タービン８の駆動蒸気と、海水淡水化装置の駆動蒸気として利用される。図１に示す実施例と同様に、蒸気タービン８の中間段から抽気された蒸気は多重効用型海水淡水化装置の駆動蒸気となる。
【００５６】
本実施例では、太陽熱集熱装置の熱媒体と、蒸気タービン発電設備の熱サイクル媒体が水／水蒸気であり、共通の媒体を用いて熱媒体サイクルを統合化している。すなわち、水／水蒸気を熱媒体として使用し過熱蒸気を生成する太陽熱集熱装置と、水蒸気を熱サイクル媒体として用いた復水式の蒸気タービン発電設備としている。そして、蒸気タービンの中間段から抽気した蒸気を海水淡水化設備に供給している。太陽熱集熱装置、蒸気タービン発電設備、海水淡水化設備は、同じ媒体を用いて稼働している。
【００５７】
また、本実施例では、循環水ポンプ１１は、蒸気タービンの復水器１４へ海水冷却水を送水するのに専ら用いられている。また、多重効用型海水淡水化装置が必要とする海水は、専用の海水淡水化装置用海水ポンプ８０にて昇圧され、海水淡水化装置用海水ポンプ出口弁８１を通過して、海水淡水化装置用海水ポンプ出口配管８２内を流れ、その後、実施例１と同様に、海水淡水化装置海水入口弁１７を流下して、海水淡水化装置海水入口配管１８内を流れ、多重効用型海水淡水化装置に供給される。このように構成することにより、大型の海水ポンプを用いる必要がなく、また、発電設備の単独運転の場合に、海水淡水化装置用海水ポンプ８０を稼働する必要がないので、運転コストを低く抑えることができる。
【００５８】
本実施例においても、発電プラントと海水淡水化プラントの両者にとって効率的に運用することが可能な太陽熱利用の発電プラント・海水淡水化プラント統合システムが得られ、また、蒸気タービン発電設備側の負荷が変化しても海水淡水化設備側に所望の蒸気を供給することができるなど、実施例１と同様な効果を奏することができる。
【００５９】
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加，削除，置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１：太陽、２：太陽光線、３：トラフ型鏡、４：熱媒体循環ポンプ、５：トラフ型集熱器出口配管、６:蒸気過熱器、７:水蒸発器、８: 蒸気タービン、９：脱気器、１０: 太陽熱集熱装置給水ポンプ、１１：循環水ポンプ、１２：循環水ポンプ出口弁、１３：復水器入口循環水配管、１４：復水器、１５：復水器出口循環水配管、１６：海水淡水化装置海水供給分岐管、１７：海水淡水化装置海水入口弁、１８: 海水淡水化装置海水入口配管、１９：蒸気加減弁、２０：蒸気タービン抽気弁、２１：海水淡水化装置蒸気供給配管、２２:主蒸気エジェクター、２３：ベントエジェクター、２４：海水入口配管、２６：濃縮海水排出ポンプ、２７：濃縮海水排出配管、２８：海水排出配管、２９：海水放水路、３０：造水移送ポンプ、３１:海水取水路、３２：造水貯蔵タンク水位調整弁、３３：造水貯蔵タンク、３４:造水移送トラック、３５：造水配管、３６：造水貯蔵タンク側分岐弁、３７:復水器補給水入口弁、３８：造水貯蔵タンク入口配管、３９：復水器入口配管、４０：復水器入口循環水配管、４１：復水器出口循環水配管、４２：復水器入口弁、４３：復水器出口弁、４４：復水器側蒸気タービンバイパス弁、４５：蒸気過熱器出口配管、４６：海水淡水化装置側蒸気タービンバイパス管、４７：蒸気タービン入口配管、４８：復水器側蒸気タービンバイパス弁入口配管、４９：海水淡水化装置側減温器、５１：第１復水器出口海水配管、５０：復水ポンプ、５２：第２効用室入口海水弁、５３：第１効用室入口海水弁、５４：海水排出弁、５５：海水噴霧本弁、５６：第１効用室、５７：第２効用室、５８：第１復水器、５９：第２復水器、６０：フレネル型加熱器鏡、６１：フレネル型加熱器集熱管、６２：フレネル型蒸発器鏡、６３：フレネル型蒸発器集熱管、６４：フレネル型蒸発器汽水分離器、６５：汽水分離器出口配管、６６：タワー型集熱塔、６７：フレネル型蒸発器循環ポンプ、６８：ヘリオスタット鏡、７０：復水器側減温器、７３：海水淡水化装置用減温器、８０：海水淡水化装置用海水ポンプ、８１：海水淡水化装置用海水ポンプ出口弁、８２：海水淡水化装置用海水ポンプ出口配管、９０：発電機、９１：給水制御弁、９２：海水淡水化設備用蒸気抽気管、９３：脱気器加熱蒸気抽気管、９４：濃縮海水室、９５：海水淡水化装置側蒸気タービンバイパス弁、９６：主蒸気エジェクター出口配管、１００：制御装置。
【図１】
2014188475.tif 000003
【図２】
2014188475.tif 000004