(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱により加熱した熱媒体により過熱蒸気を発生又は太陽熱を集熱して過熱蒸気を発生させる太陽熱集熱装置と、ガスタービンと、ガスタービン排熱回収ボイラと、蒸気タービンとを備え、前記ガスタービン排熱回収ボイラの一次過熱器と二次過熱器との間に主蒸気温度減温器を有する太陽熱複合発電システムであって、
前記太陽熱集熱装置で発生させた過熱蒸気を前記ガスタービン排熱回収ボイラの高圧ドラムの出口配管に供給する太陽熱蒸気供給管路と、
前記太陽熱蒸気供給管路に設けられ、該太陽熱蒸気供給管路内を流れる過熱蒸気の温度を減温する太陽熱蒸気温度減温器と、
前記太陽熱蒸気温度減温器での減温を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は前記太陽熱集熱装置で発生した過熱蒸気の温度が低下した場合に前記減温器での減温を取り止め又は減温割合を低下させるようにしたことを特徴とする太陽熱複合発電システム。
【請求項２】
請求項１において、前記制御装置は、前記太陽熱集熱装置で発生させた過熱蒸気の温度が、前記ガスタービン排熱回収ボイラの高圧ドラムで発生する飽和蒸気の温度となるように減温を制御することを特徴とする太陽熱複合発電システム。
【請求項３】
太陽熱により加熱した熱媒体により過熱蒸気を発生又は太陽熱を集熱して過熱蒸気を発生させる太陽熱集熱装置と、ガスタービンと、ガスタービン排熱回収ボイラと、蒸気タービンとを備え、前記ガスタービン排熱回収ボイラの一次過熱器と二次過熱器との間に主蒸気温度減温器を有する太陽熱複合発電システムであって、
前記太陽熱集熱装置で発生させた過熱蒸気を前記ガスタービン排熱回収ボイラの一次過熱器出口配管の前記主蒸気温度減温器より上流に供給する太陽熱蒸気供給管路と、
前記太陽熱蒸気供給管路に設けられ、該太陽熱蒸気供給管路内を流れる過熱蒸気の温度を減温する太陽熱蒸気温度減温器と、
前記太陽熱蒸気温度減温器での減温を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は前記太陽熱集熱装置で発生した過熱蒸気の温度が低下した場合に前記減温器での減温を取り止め又は減温割合を低下させるようにしたことを特徴とする太陽熱複合発電システム。
【請求項４】
請求項３において、前記制御装置は、前記太陽熱集熱装置で発生させた過熱蒸気の温度が、過熱蒸気となるように減温を制御することを特徴とする太陽熱複合発電システム。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記太陽熱集熱装置は、太陽熱集熱器としてトラフ型太陽光集熱鏡と、前記トラフ型太陽光集熱鏡で加熱された熱媒体を加熱媒体として蒸気を発生させる蒸発器と、前記加熱された熱媒体を加熱媒体として前記蒸発器で蒸発した蒸気を過熱する過熱器を有し、
前記太陽熱蒸気温度減温器は、前記ガスタービン排熱回収ボイラの給水ポンプからの給水がスプレーされ、
前記制御装置は、前記スプレーの量を調整することにより減温を制御し、太陽光遮断時に前記スプレーの量を急減する制御を行うことを特徴とする太陽熱複合発電システム。
【請求項６】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記太陽熱集熱装置は、太陽熱集熱器としてヘリオスタットと水蒸気式タワー型太陽熱集熱器を有し、
前記太陽熱蒸気温度減温器は、前記ガスタービン排熱回収ボイラの給水ポンプからの給水がスプレーされ、
前記制御装置は、前記スプレーの量を調整することにより減温を制御し、太陽光遮断時に前記スプレーの量を急減する制御を行うことを特徴とする太陽熱複合発電システム。
【請求項７】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記太陽熱集熱装置は、太陽熱集熱器として、ヘリオスタットと、蓄熱式タワー型太陽熱集熱器と、前記蓄熱式タワー型太陽熱集熱器で加熱された熱媒体を加熱媒体として過熱蒸気を発生させる蒸発器を有し、
前記太陽熱蒸気温度減温器は、前記ガスタービン排熱回収ボイラの給水ポンプからの給水がスプレーされ、
前記制御装置は、前記スプレーの量を調整することにより減温を制御し、太陽光遮断時に前記スプレーの量を急減する制御を行うことを特徴とする太陽熱複合発電システム。
【請求項８】
ガスタービンとガスタービン排熱回収ボイラと蒸気タービンとを備えたガスタービン排熱回収型複合火力発電システムに太陽熱で発生させた過熱蒸気を供給して前記蒸気タービンの出力を向上させる太陽熱複合発電方法であって、
前記太陽熱で発生させた過熱蒸気を、前記ガスタービン排熱回収ボイラの高圧ドラム発生蒸気又は一次過熱器出口蒸気と合流させ、
通常運転時は太陽熱で発生した過熱蒸気の温度を減温して前記高圧ドラム発生蒸気又は前記一次過熱器出口蒸気と合流させ、
太陽光遮断時は前記減温を急停止又は減温割合を急低下させて太陽熱蒸気を前記高圧ドラム発生蒸気又は前記一次過熱器出口蒸気と合流させるようにすると共に、
前記ガスタービン排熱回収ボイラの主蒸気温度制御と組み合わせて、主蒸気温度を所定の温度に制御した蒸気を前記蒸気タービンに送るようにしたことを特徴とする太陽熱複合発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱複合発電システム及び太陽熱複合発電方法に係り、特に、ガスタービンの排熱を回収して蒸気を発生させ蒸気タービンを回すガスタービン排熱回収型複合火力発電システムに太陽熱集熱装置（太陽熱回収装置）を組み合わせ、太陽熱集熱装置により回収した太陽熱でさらに蒸気を発生させて蒸気タービンの出力増加を図るようにした太陽熱利用の複合発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽熱によって加熱した熱媒体により蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電する太陽熱発電設備では、昼夜発電を継続するために、ガスタービン発電を組み合わせた太陽熱複合発電方式が提案されている。
【０００３】
太陽熱発電では、昼夜の変化に加えて、夜明けから日没までの日中の天気の大きな変化も考慮する必要がある。例えば、特許文献１では、熱媒体が経時的に温度変動を生じたとしても、この熱媒体の温度変動を平準化することにより、蒸気発生のために給熱する時点（熱交換器に熱媒体が供給される時点）では十分に変動抑制された熱媒体を供給することができるようにし、そして、蒸気タービンに供給される蒸気状態の変動を効果的に抑制することができるようにしている。具体的には、特許文献１では、太陽光によって加熱された熱媒体を熱交換器に供給する熱媒体供給通路の途中にバーナを用いた熱媒体加熱装置を設置し、太陽光によって加熱された熱媒体が温度変動している場合であっても、その温度が低下しているときの熱媒体を熱媒体加熱装置によって加熱して熱交換器に供給するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３９３６７号公報「太陽熱発電設備および熱媒体供給設備」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽熱を回収して作る水蒸気または高温熱媒体の温度は、晴れの天気が急に曇りになり、また、突然雨が降り出し、太陽光が遮断された場合には、熱媒体温度や蒸気温度が急減する課題を抱えている。太陽熱発電ではこの太陽熱特有の予想できない急激な温度対策が必要である。
【０００６】
蒸気タービンやガスタービン排熱回収ボイラ等の電力機器の寿命消費の考え方によると、これらの突然発生する温度急減と温度回復により蒸気タービン等の発電機器の寿命が消費され、将来これらの発電機器の破損につながるおそれがある。発電機器を安全に長期的に運用するためには、太陽熱特有の蒸気温度急減現象に対応して蒸気温度変化が生じないようにすることが特に必要である。
【０００７】
特許文献１では、熱媒体が熱交換器に供給される前に熱媒体を加熱することにより熱媒体の温度低下を抑制し、そして、蒸気温度低下を抑制している。
【０００８】
しかし、特許文献１では、熱媒体を介した蒸気温度調整であるため、蒸気温度応答の遅れが生ずる。また、熱媒体加熱装置のバーナでの化石燃料の燃焼による、二酸化炭素発生や窒素酸化物、硫黄酸化物が新たに発生する。
【０００９】
本発明の目的は、太陽熱エネルギーの急減少が生じても、新たな化石燃料を燃焼させることなしに、蒸気温度の低下を速やかに抑制することが可能な太陽熱複合発電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】
上記課題を解決するため、本発明は、太陽熱を集熱して加熱した高温の熱媒体により過熱蒸気を発生又は太陽熱を集熱して過熱蒸気を発生させる太陽熱集熱装置と、ガスタービンと、ガスタービン排熱回収ボイラ（以下ＨＲＳＧと呼ぶ）と、蒸気タービンとを備え、太陽熱集熱装置で生成した過熱蒸気（以下太陽熱蒸気と呼ぶ）の温度が天候急変等で低下するような場合（通常時）を除いて、減温された太陽熱蒸気をＨＲＳＧの高圧ドラム発生蒸気又は一次過熱器出口蒸気と合流させ、太陽熱蒸気の温度が低下した場合に、減温を取り止め又は減温割合を低下させて太陽熱蒸気をＨＲＳＧの高圧ドラム発生蒸気又は一次過熱器出口蒸気と合流させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明は、ＨＲＳＧの主蒸気温度制御弁による主蒸気温度制御を組み合わせて、主蒸気温度を所定の温度に制御して蒸気タービンに送るようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、太陽光が雲や雨により突然遮られて、太陽熱エネルギーの急減少が生じても、新たな化石燃料を燃焼させることなしに、蒸気タービンに供給される蒸気温度の低下を速やかに抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る太陽熱複合発電システムの系統を説明する図であり、トラフ型太陽熱集熱装置とガスタービン排熱回収型複合火力発電システムとを組み合わせた太陽熱複合発電システムの系統説明図である。
【図２】本発明の他の一実施例に係る太陽熱複合発電システムの系統を説明する図であり、タワー型太陽熱集熱装置とガスタービン排熱回収型複合火力発電システムとを組み合わせた太陽熱複合発電システムの系統説明図である。
【図３】本発明の他の一実施例に係る太陽熱複合発電システムの系統を説明する図であり、蓄熱槽と連結したタワー型太陽熱集熱装置とガスタービン排熱回収型複合火力発電システムとを組み合わせた太陽熱複合発電システムの系統説明図である。
【図４】本発明の他の一実施例に係る太陽熱複合発電システムの系統を説明する図であり、トラフ型太陽熱集熱装置とガスタービン排熱回収型複合火力発電システムとを組み合わせた太陽熱複合発電システムの系統説明図である。
【図５】図１に示す本発明の一実施例における蒸気温度制御を説明する蒸気温度変化特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面を通し、同じ構成要素には同一の符号を付してある。
【実施例１】
【００１５】
図１に太陽熱集熱装置とガスタービン排熱回収型複合火力発電システムとを組み合わせた太陽熱複合発電システムを示す。
【００１６】
本実施例では、太陽熱集熱装置としてトラフ型太陽熱集熱装置１００を用いている。本実施例のトラフ型太陽熱集熱装置１００は、トラフ型太陽熱集熱鏡３４、太陽熱蒸発器７及び太陽熱蒸気過熱器８を基本構成要素とし、熱媒体に太陽熱を集熱する機能と、加熱された（太陽）熱媒体により蒸気（過熱蒸気）発生する機能を有する。具体的には次のように構成されている。
【００１７】
太陽６０から発せられた太陽光６１は、トラフ型太陽光集熱鏡３４にて太陽熱媒体に集められる。太陽熱エネルギーを運ぶ高温に加熱された太陽熱媒体は太陽熱媒体配管３５内を流れ、太陽熱過熱器入口太陽熱媒体配管３６を通過して太陽熱蒸気過熱器８に加熱媒体として導入される。太陽熱媒体としてはタービン潤滑油のような油が大量に使用される。太陽熱蒸気過熱器８では太陽熱蒸発器７で生成した飽和蒸気を過熱蒸気に加熱する。太陽熱蒸気過熱器８を出た太陽熱媒体は太陽熱蒸発器入口太陽熱媒体配管３７内を流れ太陽熱蒸発器７に導入される。太陽熱蒸発器７ではガスタービン排熱回収ボイラ９の給水ポンプ２８から送水される給水を太陽熱媒体により加温して飽和蒸気を発生させる。太陽熱蒸発器７を出た太陽熱媒体は、トラフ型太陽熱媒体循環ポンプ３８にてトラフ型太陽光集熱鏡３４に送られ再度加熱され、太陽熱媒体配管３５、太陽熱過熱器入口太陽熱媒体配管３６、太陽熱蒸気過熱器８、太陽熱蒸発器入口太陽熱媒体配管３７、太陽熱蒸発器７と流れて循環する。また、太陽熱媒体配管３５から太陽熱蒸気過熱器８をバイパスして太陽熱蒸発器入口太陽熱媒体配管３７に太陽熱媒体を流す管路が設けられ、その管路には太陽熱媒体の量を制御するために、太陽熱過熱器バイパス熱媒体制御弁３９が設けられている。
【００１８】
次に、トラフ型太陽熱集熱装置１００における過熱蒸気の発生について説明する。本実施例では、太陽熱・ガスタービン排熱回収ボイラ４００に過熱蒸気を供給できるよう、太陽熱蒸発器７と太陽熱蒸気過熱器８により過熱蒸気を発生している。ガスタービン排熱回収ボイラ９のボイラ給水ポンプ２８からの給水は、給水ポンプ出口配管３１内を流れ、太陽熱蒸発器７に給水される。給水は太陽熱蒸発器７において太陽熱媒体により加温され飽和蒸気となる。太陽熱蒸発器７における蒸発量は太陽熱蒸発器給水量制御弁２７にて制御され、太陽熱回収熱量も調整される。発生した飽和蒸気は太陽熱蒸発器出口蒸気管３２内を流れ、太陽熱蒸気過熱器８に送られる。太陽熱蒸気過熱器８において、飽和蒸気は太陽熱媒体により加熱されて過熱蒸気となり、過熱蒸気は太陽熱過熱器出口蒸気管３３内を通過して太陽熱蒸気温度減温器４２に入る。
【００１９】
次にガスタービン排熱回収型複合火力発電システムについて説明する。
【００２０】
ガスタービン排熱回収型複合火力発電システムは、ガスタービン装置、蒸気タービン装置、ガスタービン排熱回収ボイラを基本構成要素としている。
【００２１】
ガスタービン装置は、ガスタービン燃焼器においてガスタービン燃料３をガスタービン圧縮機１にて圧縮された空気４により燃焼し、燃焼ガスによりガスタービン２を駆動してガスタービン発電機６を回し発電する。燃焼ガスは、ガスタービン２を出た後、ガスタービン排ガス５となって、ガスタービン排熱回収ボイラ９に流下する。
【００２２】
蒸気タービン装置は、ガスタービン排熱回収ボイラ９からの蒸気により駆動する蒸気タービン１０、蒸気タービン発電機１１、蒸気タービン１０の排気蒸気を復水する復水器１２、復水をガスタービン排熱回収ボイラ９に給水する復水ポンプ１３を有する。
【００２３】
ガスタービン排熱回収ボイラ９は、高温ガスであるガスタービン排ガス５により蒸気タービン１０に供給する蒸気を発生させる。ガスタービン排ガス５は、ガスタービン排熱回収ボイラ９内に設置された二次過熱器２１や一次過熱器２０、高圧蒸発器１９、高圧節炭器１７、低圧蒸発器１６、低圧節炭器７２を抜けて、それぞれ復水や給水、蒸気と熱交換して低温ガスとなって煙突に導かれ外気に排出される。ガスタービン排熱回収ボイラ９には、復水ポンプ１３で昇圧された復水が復水管１４を通過して低圧節炭器７２に給水される。低圧節炭器７２で加温された水の一部は、低圧ドラム１５に送水されて低圧蒸発器１６で加熱され、低圧ドラム１５の飽和圧力に相当する飽和蒸気温度の蒸気となる。発生蒸気は蒸気タービン１０（中圧段）に送られる。低圧節炭器７２で加温された水の一部はボイラ給水ポンプ２８で昇圧され、高圧ドラム水位制御弁２９を介して高圧節炭器１７に給水される。高圧節炭器１７で加温された水は、高圧ドラム１８に送水されて高圧蒸発器１９で加熱され、高圧ドラム１８の飽和圧力に相当する飽和蒸気温度の蒸気となる。高圧ドラム１８からの飽和蒸気は、一次過熱器２０及び二次過熱器２１に導入されて過熱され、主蒸気となって主蒸気配管２２を流下して蒸気タービン１０（高圧段）に入る。一次過熱器２０と二次過熱器２１との間に主蒸気温度減温器４１が設けられており、一次過熱器２０からの過熱蒸気は主蒸気温度制御弁３０内を通過した給水スプレー水にて減温される。また、主蒸気温度検出器２３にて主蒸気温度は検出され、主蒸気温度制御弁３０の設定値と比較され、その偏差がなくなるように主蒸気温度制御弁３０にてスプレー水量が制御される。
【００２４】
次に、太陽熱集熱装置とガスタービン排熱回収型複合火力発電システムとの組み合わせについて説明する。
【００２５】
本実施例では、太陽熱過熱器出口蒸気管３３を高圧ドラム出口飽和蒸気配管７０に接続し、トラフ型太陽熱集熱装置１００で発生した蒸気（太陽熱蒸気）を高圧ドラム１８からの高圧ドラム発生蒸気に合流させている。トラフ型太陽熱集熱装置１００で発生する太陽熱蒸気の温度は天候急変等で低下する。本実施例では、太陽熱集熱装置で生成した太陽熱蒸気の温度が天候急変等で低下するような場合を除いて太陽熱蒸気を減温して高圧ドラム発生蒸気と合流させ、太陽熱蒸気の温度が低下した場合に、減温を取り止め又は減温割合を低下させて、蒸気タービンに供給する蒸気温度の低下を防ぎ、蒸気の温度を一定に保つようにしている。本実施例では、太陽熱蒸気を受け入れ、蒸気タービンに供給する蒸気温度の低下を防ぎ、蒸気の温度を一定に保つ機能を有するガスタービン排熱回収ボイラを太陽熱・ガスタービン排熱回収ボイラ４００と称する。
【００２６】
具体的な構成を説明する。本実施例では、太陽熱蒸気過熱器８の出口蒸気を給水ポンプ出口水で減温して高圧ドラム蒸気に合流させ、さらに主蒸気温度制御を組み合わせた２段制御としている。太陽熱蒸気過熱器８からの太陽熱蒸気（過熱蒸気）は太陽熱過熱器出口蒸気管３３内を通過して太陽熱蒸気温度減温器４２に入る。太陽熱蒸気温度減温器４２には、ボイラ給水ポンプ２８の給水の一部が太陽熱蒸気温度制御弁２６を通じて送られてスプレーされる、太陽熱蒸気温度減温器４２入り口蒸気温度は太陽熱蒸気減温器入口温度検出器２５にて検出される。さらに太陽熱蒸気温度減温器４２出口の蒸気温度は太陽熱蒸気減温器出口温度検出器２４にて検出される。太陽熱蒸気減温器出口温度制御装置４０は、両者の信号を集め、設定温度と比較して制御信号を生成し、制御信号を太陽熱蒸気温度制御弁２６に送る。太陽熱蒸気減温器出口温度制御装置４０は、太陽熱蒸気減温器入口温度検出器２５の検出温度が設定温度より高い場合に減温するように太陽熱蒸気温度制御弁２６を制御する。例えば、太陽熱蒸気の温度を常時（通常運転時）数十度減温するようにする。また、太陽熱蒸気減温器出口温度検出器２４の検出信号は、高圧ドラム１８で発生する飽和蒸気の蒸気条件と比較され、太陽熱蒸気減温器出口温度制御装置４０は、高圧ドラム１８の飽和圧力に相当する飽和蒸気温度を作り出すように太陽熱蒸気温度制御弁２６を制御する。
【００２７】
減温調整された蒸気は、太陽熱蒸気減温器出口配管７１を通過して高圧ドラム出口飽和蒸気配管７０内を流れてきた高圧ドラム１８から出てきた飽和蒸気と同等温度にて合流する。そして、一次過熱器２０にて過熱された後、主蒸気温度減温器４１に入る。ここで、この蒸気は主蒸気温度制御弁３０内を通過した給水スプレー水にて再度減温される。さらに、この蒸気は二次過熱器２１に導入され再度過熱され主蒸気となって主蒸気配管２２を流下して蒸気タービン１０に入る。本実施例におけるこれらの蒸気温度制御を図５に示す蒸気温度変化特性図により説明する。太陽熱蒸気過熱器８で過熱された蒸気は、太陽熱蒸気温度減温器４２におけるスプレー水投入により高圧ドラム発生蒸気温度まで減温される。高圧ドラム蒸気と太陽熱蒸気の混合蒸気は、一次過熱器２０により過熱され、主蒸気温度減温器４１におけるスプレー水投入により所定温度まで減温される。そして、二次過熱器２１において定格の主蒸気温度となるように過熱される。
【００２８】
天候急変等で太陽熱蒸気の温度が急低下した場合には（例えば、太陽光遮断時）、太陽熱蒸気減温器出口温度制御装置４０により、減温を急停止又は減温割合を急低下させるように太陽熱蒸気温度制御弁２６にてスプレー水の量を急減する制御を行う。即ち、図５に示す太陽熱蒸気温度減温器４２におけるスプレー水投入による減温の程度を制御（急変化）する。また、太陽熱蒸気温度減温器４２におけるスプレー水投入停止では定格温度にできない場合には、主蒸気温度減温器４１におけるスプレー水投入を調整し定格温度となるようにする。
【００２９】
本実施例では、高圧ドラム発生蒸気と常時減温された太陽熱蒸気を合流し、さらに太陽熱蒸気を常時減温するための蒸気減温器に減温スプレー水をボイラ給水ポンプから送り、減温した蒸気を二次過熱器に送り、さらに主蒸気温度制御弁により主蒸気温度を一定温度に制御して蒸気タービンに送るという二段温度制御としている。このような構成とすることにより、天候の急変により太陽熱にて生み出した蒸気温度が急減した場合、これらの減温スプレー水を急減させて、蒸気タービンに流入する主蒸気温度の低下を予防して常にほぼ一定に保つことができる。
【００３０】
また、本実施例では、熱媒体を介した蒸気温度調整ではなく、スプレー水量を急減することにより蒸気温度を調整しているので、蒸気温度応答の遅れが生じない。そして、蒸気温度を一定に保つために新たな化石燃料の燃焼も不要である。
【００３１】
また、上述したように、太陽熱を回収して水蒸気を作り蒸気タービンを回転させて発電する太陽熱発電方式の場合は、天気の急激な変化により、太陽光が遮断され太陽熱エネルギーを回収できない時間帯が生じ、その影響が蒸気温度の急激な減少となって現れる。その結果、蒸気を受け入れる蒸気タービンを急激に冷却することになり、蒸気タービンの寿命を損なう影響を及ぼす。急減の後、急速に温度が回復する場合も蒸気タービンの寿命が損なわれる。本実施例では主蒸気温度を一定に保つことができるので蒸気タービンの寿命を損なわない。また、本実施例では、ガスタービン排熱回収ボイラに合流させる太陽熱蒸気の温度を常に略一定に保つ（太陽熱蒸気の大幅な蒸気温度変化を抑制しその変化を最小限に押さえ込む）ことができるので、蒸気タービンへの供給する蒸気の温度変化を防止することができるのみならず、ガスタービン排熱回収ボイラへ供給する蒸気の温度変化も抑制できるのでガスタービン排熱回収ボイラの寿命を損なうこともない。
【００３２】
従って、本実施例によれば、太陽熱エネルギーを用いても、天気の変化によらず、ガスタービン排熱回収型複合火力発電システムの蒸気タービンに略一定の温度を常に供給することができるので、蒸気タービンの寿命を損なわず長期安定運転が可能な、太陽熱エネルギー活用により出力や効率を改善した太陽熱利用の複合発電システムを実現できる。
【実施例２】
【００３３】
本発明の他の実施例を図２に示す。本実施例では、実施例１（図１）におけるトラフ型太陽熱集熱装置の代わりに水蒸気式タワー型太陽熱集熱装置２００を用いたものである。その他は、実施例１と同様である。本実施例では、タワー型太陽熱集熱装置出口蒸気をボイラ給水ポンプ出口水で減温して高圧ドラム蒸気に合流させ、さらに主蒸気温度制御を組み合わせた２段制御としている。
【００３４】
本実施例における水蒸気式タワー型太陽熱集熱装置２００は、太陽熱エネルギーを水蒸気式タワー型鏡で回収するタワー型太陽熱集熱装置である。太陽６０から発せられた太陽光６１はヘリオスタット６８にて太陽光反射光線６２として水蒸気式タワー型集熱器４５に集められる。水蒸気式タワー型集熱器４５へは、低圧節炭器７２出口給水の一部がボイラ給水ポンプ２８により昇圧されてタワー型集熱器給水配管４４内を流れて給水される。水蒸気式タワー型集熱器４５で発生した太陽熱蒸気は水蒸気式タワー型集熱器出口配管４６内を流れ太陽熱蒸気温度減温器４２に入る。本実施例では、太陽熱エネルギーを運ぶ高温熱媒体は水蒸気（過熱蒸気）である。水蒸気式タワー型集熱器４５への給水量はタワー型集熱器給水制御弁４３により調整される。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００３５】
本実施例においても実施例１と同様の効果を奏することができる。
【実施例３】
【００３６】
本発明の他の実施例を図３に示す。本実施例では、実施例２（図２）における水蒸気式タワー型太陽熱集熱装置の代わりに蓄熱式タワー型太陽熱集熱装置３００を用いたものである。その他は、実施例１及び２と同様である。本実施例では、高温熱媒体蒸気発生器出口蒸気をボイラ給水ポンプ出口水で減温して高圧ドラム蒸気に合流させ、さらに主蒸気温度制御を組み合わせた２段制御としている。
【００３７】
本実施例における蓄熱式タワー型太陽熱集熱装置２００は、太陽熱エネルギーをヘリオスタットで回収するタワー型太陽熱集熱装置と、蓄熱槽、高温熱媒体蒸気発生器を基本構成要素としている。太陽熱エネルギーは高温熱媒体式タワー型集熱器６３に集められ、その熱エネルギーを運ぶ高温熱媒体は集熱塔出口高温熱媒体配管６５内を流れ、高温蓄熱槽６６に一旦貯蔵される。高温蓄熱槽出口配管７３内を流れる高温熱媒体は高温熱媒体蒸気発生器入口弁５１を出て高温熱媒体蒸気発生器入口配管６７を通過して高温熱媒体蒸気発生器５２に入る。高温熱媒体蒸気発生器５２へボイラ給水ポンプ２８から送水された給水を太陽熱で加熱された高温熱媒体により加熱して蒸気を発生させる。高温熱媒体蒸気発生器給水制御弁５０を通じて送られた水は蒸気（過熱蒸気）となって、高温熱媒体蒸気発生器出口蒸気配管５５を通過して太陽熱蒸気温度減温器４２に入る。高温熱媒体蒸気発生器５２を出た熱媒体は熱媒体蒸気発生器出口弁５６と低温蓄熱槽入口配管５４を通り、低温蓄熱槽６４に送られ、低温蓄熱槽６４から集熱塔入口熱媒体配管６９内を流れ高温熱媒体式タワー型集熱器６３に送られる。その他の構成は、実施例１及び２と同様である。
【００３８】
蓄熱式タワー型太陽熱集熱装置では、蓄熱槽による蒸気温度の変化抑制効果はある程度得られるが、本発明は蓄熱式タワー型太陽熱集熱装置２００を用いた太陽熱複合発電装置へ適用しても良く、本実施例においても実施例１及び２と同様の効果を奏することができる。
【実施例４】
【００３９】
本発明の他の実施例を図４に示す。本実施例では、太陽熱蒸気の合流を高圧ドラム発生蒸気に替えて一次過熱器出口蒸気と合流させるようにしたものである。その他は、実施例１（図１）と同様である。尚、本実施例は、図２及び図３に示す実施例にも同様に適用できる。
【００４０】
トラフ型太陽熱集熱装置１００からの太陽熱蒸気は、太陽熱蒸気温度減温器４２で減温され、一次過熱器２０の出口部（主蒸気温度減温器４１より上流）に合流する。合流後の一次過熱器出口蒸気を給水ポンプ出口水でさらに減温して二次過熱器２１に導入して過熱し、一定温度の主蒸気とする。一次過熱器２０の出口部に合流させる太陽熱蒸気は過熱蒸気となるように、太陽熱蒸気減温器出口温度制御装置４０により太陽熱蒸気温度減温器４２での減温が調整される。
【００４１】
本実施例の２段主蒸気温度制御においても実施例１と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施例では、過熱蒸気同士を合流させているので、飽和蒸気同士を合流させる場合よりも温度制御効果が良くなる。
【符号の説明】
【００４２】
１…ガスタービン圧縮機、２…ガスタービン、３…ガスタービン燃料、４…空気、５…ガスタービン排ガス、６…ガスタービン発電機、７…太陽熱蒸発器、８…太陽熱蒸気過熱器、９…ガスタービン排熱回収ボイラ（HRSG）、１０…蒸気タービン、１１…蒸気タービン発電機、１２…復水器、１３…復水ポンプ、１４…復水管、１５…低圧ドラム、１６…低圧蒸発器、１７…高圧節炭器、１８…高圧ドラム、１９…高圧蒸発器、２０…一次過熱器、２１…二次過熱器、２２…主蒸気配管、２３…主蒸気温度検出器、２４…太陽熱蒸気減温器出口温度検出器、２５…太陽熱蒸気減温器入口温度検出器、２６…太陽熱蒸気温度制御弁、２７…太陽熱蒸発器給水量制御弁、２８…ボイラ給水ポンプ、２９…高圧ドラム水位制御弁、３０…主蒸気温度制御弁、３１…給水ポンプ出口配管、３２…太陽熱蒸発器出口蒸気管、３３…太陽熱過熱器出口蒸気管、３４…トラフ型太陽光集熱鏡、３５…太陽熱媒体配管、３６…太陽熱過熱器入口太陽熱媒体配管、３７…太陽熱蒸発器入口太陽熱媒体配管、３８…トラフ型太陽熱媒体循環ポンプ、３９…太陽熱過熱器バイパス熱媒体制御弁、４０…太陽熱蒸気減温器出口温度制御装置、４１…主蒸気温度減温器、４２…太陽熱蒸気温度減温器、４３…タワー型集熱器給水制御弁、４４…タワー型集熱器給水配管、４５…水蒸気式タワー型集熱器、４６…水蒸気式タワー型集熱器出口配管、５０…高温熱媒体蒸気発生器給水制御弁、５１…高温熱媒体蒸気発生器入口弁、５２…高温熱媒体蒸気発生器、５３…高温熱媒体蒸気発生器出口弁、５４…低温蓄熱槽入口配管、５５…高温熱媒体蒸気発生器出口蒸気配管、５６…熱媒体蒸気発生器出口弁、６０…太陽、６１…太陽光線、６２…太陽光反射光線、６３…高温熱媒体式タワー型集熱器、６４…低温蓄熱槽、６５…集熱塔出口高温熱媒体配管、６６…高温蓄熱槽、６７…高温熱媒体蒸気発生器入口配管、６８…ヘリオスタット(太陽光反射平面鏡)、６９…集熱塔入口熱媒体配管、７０…高圧ドラム出口飽和蒸気配管、７１…太陽熱蒸気減温器出口配管、７２…低圧節炭器、７３…高温蓄熱槽出口配管、１００…トラフ型太陽熱集熱装置、２００…水蒸気式タワー型太陽熱集熱装置、３００…蓄熱式タワー型太陽熱集熱装置、４００，５００，６００…太陽熱及びガスタービン排熱回収ボイラ。
【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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