(57)【要約】      （修正有）【課題】第一過熱器の入口−出口間の温度差と第二過熱器の入口−出口間の温度差との偏差を低減して第一過熱器と第二過熱器の熱伸び差を小さくし、伝熱管の損傷を回避する。【解決手段】伝熱管の両端部に接続された筒状ヘッダ１，３，５と、伝熱管同士を固設するメンブレンバーと伝熱管とからなる太陽熱集熱部と、を備えた太陽熱ボイラ用集熱装置であって、筒状ヘッダは、被加熱流体が流入する入口ヘッダ１と、伝熱管を介して入口ヘッダ１の対向位置に配される中間ヘッダ３と、入口ヘッダの両端側に延設され且つ中間ヘッダからの流体を外部流出させる二つの出口ヘッダ５，５と、からなり、太陽熱集熱部は、入口ヘッダ１と中間ヘッダ３間に接続される伝熱管群を有し、太陽熱集熱部の中央領域を形成する第一過熱部２と、中間ヘッダ３と二つの出口ヘッダ５，５間に接続される伝熱管群を有し、第一過熱部２の両側に形成される第二過熱部４，４と、から構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に被加熱流体が流れる複数の伝熱管と、前記伝熱管の両端部にそれぞれ接続されて対向位置に配される筒状ヘッダと、隣接する伝熱管同士を固設するメンブレンバーと伝熱管とで形成される面状の太陽熱集熱部と、を備えた太陽熱ボイラ用集熱装置であって、
前記筒状ヘッダは、前記被加熱流体が流入する入口ヘッダと、前記伝熱管を介して前記入口ヘッダの対向位置に配される中間ヘッダと、前記入口ヘッダの両端側に延設され且つ前記中間ヘッダからの流体を前記伝熱管を通して導入して外部に流出させる二つの出口ヘッダと、からなり、
前記面状の太陽熱集熱部は、前記入口ヘッダと前記中間ヘッダ間に接続される伝熱管群と当該伝熱管群のメンブレンバーとで形成されて、太陽熱集熱部の伝熱管軸方向に沿った中央領域を形成する第一の集熱部と、前記中間ヘッダと前記二つの出口ヘッダ間に接続される伝熱管群と当該伝熱管群のメンブレンバーとで形成されて、前記第一の集熱部の両側に形成される第二の集熱部と、から構成される
ことを特徴とする太陽熱ボイラ用集熱装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一の集熱部と前記第二の集熱部の面状の面積比を略１対２として、前記第一の集熱部の中央部における前記中間ヘッダと前記入口ヘッダの流体温度差と前記第二の集熱部の最外側部における前記出口ヘッダと前記中間ヘッダの流体温度差との偏差を低減する
ことを特徴とする太陽熱ボイラ用集熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の太陽熱ボイラ用集熱装置と、給水された水を加熱する蒸発器と、前記蒸発器で生成した水−蒸気二相流体を飽和蒸気と水とに分離する汽水分離器と、太陽光を追尾して前記太陽熱ボイラ用集熱装置の前記太陽熱集熱部に集光させるヘリオスタットと、を備え、
前記汽水分離器で分離された飽和蒸気を前記太陽熱ボイラ用集熱装置の被加熱流体として前記入口ヘッダに流入させて過熱させる
ことを特徴とするタワー式太陽熱ボイラ。
【請求項４】
請求項３において、
前記太陽熱ボイラ用集熱装置をタワーの上方部に設置し、前記蒸発器と前記汽水分離器を地上面又はその付近に設置することを特徴とするタワー式太陽熱ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽からの熱を集熱して、その熱で蒸気を生成する太陽熱ボイラ用集熱装置及びこれを備えたタワー式太陽熱ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
集光型の太陽熱プラントには、大別して、単独型プラントと複合型プラントがある。単独型プラントは、大部分の熱を太陽熱で賄ない、一部を化石燃料等でバックアップするものである。一方、複合型プラントは、大部分の熱を化石燃料や核燃料で賄い、一部を太陽熱でバックアップするものである。
【０００３】
単独型プラントと複合型プラントのいずれの型式においても、太陽光からの熱を集熱し、加熱源として使用しており、集光・集熱装置もほぼ共通するものが使用されている。一般的に、集光・集熱装置として、トラフ式（放物線状の鏡と太陽光の焦点に伝熱管が配置されたもの）、フレネル式（多数の平面鏡と太陽光の焦点に伝熱管が配置されたもの）およびタワー式（地表付近の広い領域に多数の平面鏡(以下、単に鏡と称すこともある)を設置して、それらの鏡により反射された太陽光の焦点に集熱装置である伝熱パネルが配置されたもの）が使用されている。
【０００４】
このうち、トラフ式とフレネル式は焦点距離が短く、太陽の集光度（集熱部での熱密度）が低く、タワー式は焦点距離が長く、広い領域からの反射光を利用できるため、太陽の集光度（集熱部での熱密度）が高いという特徴がある。集熱装置での熱密度が高ければ、単位伝熱面積あたりの集熱量が多くなり、より高温の蒸気が得られる。
【０００５】
次に、タワー式の単独型プラントを例示して従来の技術を説明する。図７に、一般的なタワー式の単独型プラントの概略図を示す。水は給水ポンプ１１により、集熱装置支持土台１２上に設置された集熱装置１３に送られる。一方、太陽１４からの光は、鏡と駆動装置で構成されるヘリオスタット１５の鏡面で反射され、集熱装置１３に集光される。集熱装置１３では、太陽の熱により、水の温度が上昇し、蒸気が生成する。集熱装置１３で生成した蒸気は、蒸気タービン１６に送られ、蒸気タービン１６を駆動することで、発電機１７で発電する。
【０００６】
図８に、集熱装置１３の構造例として蒸発器１９と過熱器２０を有する集熱装置の例を示す。給水ポンプ１１（図７を参照）で供給された水は、一旦、汽水分離装置１８に入り、蒸発器１９を流通して加熱されることで、その一部が蒸気となって再び汽水分離装置１８に入る。汽水分離装置１８では、飽和蒸気と飽和水とに分離され、飽和蒸気は過熱器２０に入り、飽和水は再び、蒸発器１９に入る。過熱器２０に入った飽和蒸気は、太陽熱により加熱され、過熱蒸気が生成される。生成した過熱蒸気は蒸気タービン１６（図７を参照）へと送られる。
【０００７】
図９は、上述した集熱装置１３における、過熱器２０（集熱部）の構造および過熱器２０（集熱部）における熱負荷（単位：ＫＷ／ｍ２）の分布を模式的に表したものである。点線が等高線のように同じ熱負荷の部位を結んでおり、その領域を段階的に表現している。
【０００８】
蒸発器１９で生成した飽和蒸気ａは、入口ヘッダ１を介して過熱器２０（集熱部）に供給され、太陽の熱により加温され、過熱蒸気ｄとなり、出口ヘッダ５を介して流出する。一定形状の鏡で反射され、集熱装置の集熱部である受光面に到達する入射光のパターン形状は、鏡と受光面との位置関係及び太陽の方位と高度に合わせてヘリオスタットの方位角及び仰角を追従させることで変動する。
【０００９】
例えば、仮に正方形の鏡を用いても入射光パターンは横長にも縦長にも変動する。また、複数の異なる位置に設置された同一形状の鏡から受光面に到達する入射光パターンは異なるので、それらを重ね合わせた入射光の強度には分布が生じる。即ち、図９に示すように熱負荷の高い領域と低い領域が生じる。
【００１０】
一方、複数の鏡で反射された光が重畳する（重なる）部位は高温となるので、集熱装置の集熱部以外の部位に反射光が入射することは、部材の熱的な損傷を招くおそれがあるから、望ましくない。
【００１１】
従って、通常は、太陽熱ボイラ（集熱装置）の稼働期間中において、使用する鏡全てからの入射光を重ね合わせた入射光の形状（以下、全入射光パターンと称することもある）が集熱装置の受光面からはみ出すことがないように、当該受光面の領域、即ち集熱装置の集熱部の幅・高さは、全入射光パターンよりも大きく設定される。
【００１２】
ヘリオスタット（鏡）の設置条件（寸法及び形状、設置領域及び数量等）や追従方法（制御）に依存し、太陽の方位や高度に依存して、過熱器２０（集熱部）の熱負荷は、絶対値の上下や分布の変動を伴うものの、概ね、図９に示すように、中央部で最も高く（高熱負荷領域ｅ）、周辺に行くに従って低下（低熱負荷領域ｆ）する。
【００１３】
図１０は、図９に示した過熱器２０（集熱部）について、横軸に過熱器２０（集熱部）の幅方向位置（伝熱管軸方向と直交する方向）、縦軸に入口ヘッダ１と出口ヘッダ５間の流体の温度差との関係を示したものである。
【００１４】
中央部の伝熱管（図９に示す符号ｇ）は、高熱負荷領域ｅに当るので、例えば、入口ヘッダ１に流入する被加熱流体（飽和蒸気ａ）の圧力が５ＭＰａ、出口ヘッダ５から流出する流体（過熱蒸気ｄ）の平均温度が５００℃の条件において、入口の被加熱流体（飽和蒸気ａ）の温度が飽和温度である約２５０℃に対し、出口部の流体温度は約６００℃に達するため、入口ヘッダと出口ヘッダの流体温度差は約３５０℃となる。これに対して、両側部の伝熱管（図９に示す符号ｈ）は、低熱負荷領域ｆに当たるので，加熱量が小さく、入口の被加熱流体（飽和蒸気ａ）の温度約２５０℃に対し、出口部の流体温度は約３５０℃となり、入口ヘッダと出口ヘッダの流体温度差は約１００℃となる。よって、出口ヘッダの幅方向での温度差は約２５０℃（６００℃−３５０℃）に達する。このように、過熱器（集熱部）の幅方向位置で大きな温度差が生じていた。
【００１５】
また、下方ヘッダと上方ヘッダをもつ太陽熱受光パネルを複数個縦続接続させることによって、パイプを通る流体を順次加熱する太陽熱利用のボイラが、例えば特許文献１に開示されているが、この特許文献１においても、受光パネルの幅方向位置における受熱特性について特段の記載はされていない。
【００１６】
また、特許文献２には、排ガスである熱媒体の通る通路の幅方向に下部管寄せを設け、この下部管寄せが２つの仕切り板で３つに分割され、幅方向の中央部の分割口へは入口管からの流体が流入し、その中央部の両側の分割口へは中央部の分割口から上部管寄せを経由して戻ってくる流体が流れるような伝熱管の配置構造が開示されている。この特許文献２によると、下部管寄せに入口と出口が設けられているので、従来設置していた上部管寄せと下部管寄せの連絡管を無くすることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国公開公報 ＵＳ２０１０／０１９９９７４Ａ１
【特許文献２】特開昭６１−２５２４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記の特許文献１を含め、図７と図８に示す従来技術においては、多数の伝熱管の配列方向（伝熱管の軸方向と直交する方向、過熱器又は集熱部の幅方向）で非常に大きな温度差が発生するため、伝熱管の熱伸び量が幅方向で大きく異なり、伝熱管およびヘッダが損傷するおそれがあった。
【００１９】
また、上記の特許文献２には、多数の伝熱管をその一端で接続した下部管寄せを３分割してその中央部を流体の入口側とし、その両端側を流体の出口側とする構造が開示されているが、流体の加熱源はボイラを通る排ガスであって、集光する太陽熱とは異なり、排ガス通路の幅方向で排ガスの大きな温度差が生じるような熱源ではなく、特許文献２で下部管寄せを分割する目的が上部と下部の管寄せ間の連絡管をなくすることにある。
【００２０】
本発明の目的は、ヘッダ間をつなぐ伝熱管内の流体に関して、集熱部（過熱器）の幅方向位置の中央部における入口−出口間の流体の温度差と、集熱部（過熱器）の幅方向位置の両側部における入口−出口間の流体の温度差と、の偏差を低く抑え、伝熱管の熱伸び量を幅方向位置で少なくするようなヘッダの構造と流体の流れ形成を備える太陽熱ボイラ用集熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
内部に被加熱流体が流れる複数の伝熱管と、前記伝熱管の両端部にそれぞれ接続されて対向位置に配される筒状ヘッダと、隣接する伝熱管同士を固設するメンブレンバーと伝熱管とで形成される面状の太陽熱集熱部と、を備えた太陽熱ボイラ用集熱装置であって、前記筒状のヘッダは、前記被加熱流体が流入する入口ヘッダと、前記伝熱管を介して前記入口ヘッダの対向位置に配される中間ヘッダと、前記入口ヘッダの両端側に延設され且つ前記中間ヘッダからの流体を前記伝熱管を通して導入して外部に流出させる二つの出口ヘッダと、からなり、前記面状の太陽熱集熱部は、前記入口ヘッダと前記中間ヘッダ間に接続される伝熱管群と当該伝熱管群のメンブレンバーとで形成されて、太陽熱集熱部の伝熱管軸方向に沿った中央領域を形成する第一の集熱部と、前記中間ヘッダと前記二つの出口ヘッダ間に接続される伝熱管群と当該伝熱管群のメンブレンバーとで形成されて、前記第一の集熱部の両側に形成される第二の集熱部と、から構成されるものである。
【００２２】
また、上記の太陽熱ボイラ用集熱装置と、給水された水を加熱する蒸発器と、前記蒸発器で生成した水−蒸気二相流体を飽和蒸気と水とに分離する汽水分離器と、太陽光を追尾して前記太陽熱ボイラ用集熱装置の前記太陽熱集熱部に集光させるヘリオスタットと、を備え、前記汽水分離器で分離された飽和蒸気を前記太陽熱ボイラ用集熱装置の被加熱流体として前記入口ヘッダに流入させて過熱させる構成とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、第一過熱器の入口−出口間の温度差と第二過熱器の入口−出口間の温度差との偏差を低減でき、第一過熱器と第二過熱器の熱伸び差を小さくすることができて、太陽熱ボイラ用集熱装置の損傷を回避することができる。
【００２４】
また、本発明に係る集熱装置をタワー式太陽熱ボイラに用いた場合に、過熱器に流入する飽和蒸気量が変動し、また日射量が変動しても、過熱器幅方向での入口−出口間の流体温度差の偏差を低減できるとともに、過熱器のみをタワー上方部に設置することができるので、太陽熱ボイラの全体の設備費を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る太陽熱ボイラ用集熱装置におけるヘッダの構造と流体の流れ形成を表す構成図である。
【図２】図１に示す構成の内でヘッダと過熱器の詳細を示す図である。
【図３】図２に示す過熱器の取り合い部の詳細を示す断面図である。
【図４】本実施形態に関する過熱器の幅方向位置と入口ヘッダ・中間ヘッダ間の流体温度差および中間ヘッダ・出口ヘッダ間の流体温度差との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るタワー式太陽熱ボイラに関する蒸発器、過熱器を含めた配置構造を示す図である。
【図６】過熱器に流入される飽和蒸気量の多寡と入口ヘッダ・出口ヘッダ間の流体温度差との関係を示す図である。
【図７】一般的なタワー式単独型の太陽熱ボイラに関する概念的な構成を表す図である。
【図８】図７に示す太陽熱ボイラにおける集熱装置の構成を示す図である。
【図９】図８に示す集熱装置における過熱器の構造と過熱器の熱負荷分布を表す図である。
【図１０】図９に示す過熱器における幅方向位置と入口ヘッダ・出口ヘッダ間の流体温度差との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態に係る太陽熱ボイラ用集熱装置における構成と機能について、図１〜図３を参照しながら以下詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る太陽熱ボイラ用集熱装置におけるヘッダの構造と流体の流れ形成を表す構成図であり、図２は図１に示す構成の内でヘッダと過熱器の詳細を示す図であり、図３は図２に示す過熱器の取り合い部の詳細を示す断面図である。
【００２７】
図１において、本実施形態に係るタワー式太陽熱ボイラの過熱器は、飽和蒸気ａが流入する入口ヘッダ１と、入口ヘッダ１に流入した飽和蒸気ａを、太陽熱で加熱して第一の過熱蒸気ｂを生成する複数の伝熱管で構成される第一過熱器２と、第一過熱器２で生成した第一の過熱蒸気ｂを集合・分配する中間ヘッダ３と、中間ヘッダ３から流出した第一の過熱蒸気ｂを、太陽熱で加熱して第二の過熱蒸気ｃを生成する複数の伝熱管で構成される第二過熱器４と、第二過熱器４で生成した第二の過熱蒸気ｃを流出させる出口ヘッダ５と、から構成される。
【００２８】
ここで、集熱部の幅方向（図１で紙面左右方向）において、第一過熱器２の両側に第二過熱器４を配置し、第一過熱器２を構成する伝熱管内の過熱蒸気の移動方向と第二過熱器４を構成する伝熱管内の過熱蒸気の移動方向とが逆向きとなるように構成されている。また、本実施形態では、第一過熱器２と第二過熱器４の面積が概ね１：２となるように、すなわち、第一過熱器２の伝熱管本数と片一方の第二過熱器４の伝熱管本数が略等しいように、構成されている。
【００２９】
図２に、入口ヘッダ１および出口ヘッダ５近傍の構造を示す。入口ヘッダ１と出口ヘッダ５は例えば仕切り板で仕切られて独立しており、ヘッダ間での流体の行き来はない。また、入口ヘッダ１および出口ヘッダ５には、それぞれ、第一過熱器２および第二過熱器４が接続されている。
【００３０】
図３を用いて、第一過熱器２と第二過熱器４との取合い部（図２の一点鎖線で囲んだ領域）の水平断面構造を説明する。第一過熱器２は、第一過熱器伝熱管６とメンブレンバー７で構成される。同様に、第二過熱器４は、第二過熱器伝熱管８とメンブレンバー７で構成される。各々の過熱器を構成する伝熱管とメンブレンバーは溶接により接合されているが、第一過熱器と第二過熱器との取合い部に関しては、第一過熱器伝熱管６と第二過熱器伝熱管８とをメンブレンバー７を介して溶接で接合せず、第二過熱器伝熱管８側に遮蔽板９を溶接で接合した構造とする。
【００３１】
メンブレンバー７は、隣接する２本の伝熱管を接続するために使用する部材であり、伝熱管に溶接で取り付けられている。一方、遮蔽板９は片方の伝熱管に溶接で取り付けられているが、もう一方の伝熱管に接触しているのみで、溶接（固定）はされていない。したがって、第一過熱器２と第二過熱器４とで、伸び差が異なっても、お互いが拘束されていないため、遮蔽板９が損傷することはない。
【００３２】
通常は、太陽熱ボイラ（集熱装置）の稼働期間中、最も熱負荷が高まる条件（例えば、北半球であれば、夏の正午頃）において、使用する鏡全てからの入射光が重畳する領域は、幅方向、高さ方向とも集熱部の全幅、全高に対して概ね１／３〜１／２程度を占める。本実施形態では、全幅、全高に対して概ね１／３を占めるように、太陽熱ボイラ（集熱装置）と鏡の大きさを設定する。
【００３３】
本実施形態によれば、使用する鏡全てからの入射光が重畳する領域に、低温の飽和蒸気を流通させる第一過熱器２を配置し、周辺の低熱負荷領域に高温の過熱蒸気を流通させる第二過熱器４を配置し、さらに、両者の面積（伝熱管とメンブレンバーで形成される略平面状の面積）が概ね１：２となるように設定したので、入口ヘッダ１と中間ヘッダ３との温度差、並びに、出口ヘッダ５と中間ヘッダ３との温度差を、図４に示すように均一化できる。
【００３４】
すなわち、入口ヘッダ１に流入する被加熱流体（飽和蒸気ａ）の圧力が５ＭＰａ、出口ヘッダ５から流出する流体（第二過熱蒸気ｃ）の平均温度が５００℃の条件において、入口の被加熱流体（飽和蒸気ａ）の温度が飽和温度である約２５０℃に対し、中間ヘッダ３の流体（第一過熱蒸気ｂ）の温度は約３８０℃で、入口ヘッダ１と中間ヘッダ３の流体温度差は約１３０℃となる。一方、中間ヘッダ３から第二過熱器４に流入する流体（第一過熱蒸気ｂ）温度は約３８０℃であり、第二過熱器４で加熱され、出口ヘッダ５では、約５００℃となり、出口ヘッダ５と中間ヘッダ３の流体温度差は約１２０℃となる。よって，過熱器（集熱部）の幅方向での流体温度差は約１０℃（１３０℃−１２０℃）となり、従来例の約２５０℃に比べ（図１０を参照）、温度差を顕著に低減できる。
【００３５】
ここで、日射量の変動等により、入口ヘッダ１と中間ヘッダ３の温度差と、出口ヘッダ５と中間ヘッダ３の温度差が、必ずしも一致しない場合があるため、図２に示した構造を採用し、熱伸び差によるヘッダの損傷を回避している。図２の図示構造は、ヘッダ間の大きい温度差を改善するものでなくて、第一と第二の過熱器の熱伸び差に起因するヘッダの損傷を回避するものである。
【００３６】
また、本実施形態では、中間ヘッダ３を一体型としているが、中間ヘッダ３を第一過熱器２と第二過熱器４とで分割し、両者間を連絡管等で結合する形態（分割型）も採用可能である。分割型では、第一過熱器２と第二過熱器４が完全に独立した構造となるため、輸送や設置の自由度は増すが、過熱器間を連絡管で結合する必要があるため、機器（材料）コストが増加する。
【００３７】
ここで、本実施形態では、第一過熱器伝熱管６と第二過熱器伝熱管８の管仕様（外径，肉厚，材質）および隣接管の間隔（管ピッチ）を同一としているが、内部を流れる蒸気の温度や圧力に応じて、各々に最適な管の材質や肉厚を選定する必要がある。例えば、第二過熱蒸気ｃの温度が６００℃を超える場合には、第一過熱器伝熱管６の材質を炭素鋼とし、第二過熱器伝熱管の材質を高クロム鋼やステンレス鋼とすることで、コストの増加を抑制することが可能である。
【００３８】
次に、本発明の実施形態に係るタワー式太陽熱ボイラについて、図５と図６を参照しながら以下説明する。図５は発明の実施形態に係るタワー式太陽熱ボイラに関する蒸発器、過熱器を含めた配置構造を示す図であり、図６は過熱器に流入される飽和蒸気量の多寡と入口ヘッダ・出口ヘッダ間の流体温度差との関係を示す図である。
【００３９】
本実施形態に係るタワー式太陽熱ボイラでは、図５に示すように、給水ポンプ１１から供給された水は、給水弁２４を通り、給水加熱器２３に送られて加熱され、汽水分離装置１８、循環ポンプ２５を通して蒸発器１９に導入される。蒸発器１９では太陽１４からの熱によって給水を加熱する。
【００４０】
蒸発器１９で生成された水−蒸気二相流体は、汽水分離装置１８で飽和水と飽和蒸気に分離され、分離された蒸気は過熱器支持土台２１上に設置されている過熱器２０へ送られる。過熱器２０に導入された蒸気は、ヘリオスタット１５で反射して過熱器２０に導かれた太陽熱でさらに加熱される。過熱器２０で生成した過熱蒸気は、蒸気タービン１６を回転し、その回転により発電機１７で発電する仕組みになっている。ここで、蒸気タービン１６へ供給する蒸気量を調整するために、給水ポンプ１１と給水加熱器２３の間に給水弁２４が設置され、また、過熱器２０と蒸気タービン１６の間に蒸気弁２２が設置されている。
【００４１】
本実施形態では、蒸発器１９と汽水分離装置１８は、内部に多量の水を保有し、装置全体が重たくなるため、地上面あるいは高さが例えば１〜２ｍ程度の低めの土台を用いて地上面付近に設置している。このように、蒸発器１９と汽水分離装置１８は地上面あるいはその付近に設置しているから、図７に示す従来のタワー式太陽熱プラントのように、水を例えば３０〜１００ｍの高所まで上げる必要がなく、そのため揚水能力が低くて安価な給水ポンプ１１を用いることができ、タワー式太陽熱ボイラ全体の設備費を少なくすることができる。
【００４２】
一方、過熱器２０はヘリオスタット１５からの光を高い光密度で集光するため、地上面より１０ｍ以上（例えば３０〜１００ｍ）の高所に設置している。この過熱器２０の内部を流れる流体は蒸気のみであるから、図７と図８に示す従来の蒸発器１９と過熱器２０と汽水分離装置１８からなる集熱装置１３に比べると遥かに軽量で小型である。なお、蒸発器１９と過熱器２０の集熱量比率は概ね９：１〜７：３にあり、過熱器２０の集熱量は蒸発器１９よりも遥かに少ない。
【００４３】
本実施形態に係る集光型太陽熱ボイラでは、蓄熱装置や溶融塩等の蓄熱媒体、化石燃料による補助過熱装置を用いておらず、汽水分離装置１８で分離された飽和蒸気が直接過熱器２０に供給される。したがって、日射量変動の影響を受け、過熱器２０に流入する飽和蒸気の量が変動する。特に飽和蒸気量が減少した場合、図６に示すように、熱負荷が高い中央部の温度差が大きくなり、熱負荷の低い両側部の温度差が小さくなるため、幅方向の温度差が通常時よりも拡大する
上述した幅方向の温度差拡大の課題に対して、図１に示す集熱装置を用いることによって、日射量が変動し過熱器２０に流入する飽和蒸気の量が変動した場合であっても、過熱器の幅方向での入口−出口間の流体温度差の偏差を従来よりも大幅に低減することが可能となり、過熱器幅方向における過熱器間の熱伸び差を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  入口ヘッダ 
２  第一過熱器 
３  中間ヘッダ
４  第二過熱器 
５  出口ヘッダ 
６  第一過熱器伝熱管 
７  メンブレンバー 
８  第二過熱器伝熱管 
９  遮蔽板
１０  溶接箇所
１１  給水ポンプ
１２  集熱装置支持土台
１３  集熱装置
１４  太陽
１５  ヘリオスタット
１６  蒸気タービン
１７  発電機
１８  汽水分離装置
１９  蒸発器
２０  過熱器
２１  過熱器支持土台
２２  蒸気弁
２３  給水加熱器
２４  給水弁
２５  循環ポンプ
ａ  飽和蒸気
ｂ  第一過熱蒸気
ｃ  第二過熱蒸気
ｄ  過熱蒸気
ｅ  高熱負荷領域
ｆ  低熱負荷領域
ｇ  中央部伝熱管
ｈ  両側部伝熱管
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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