(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気ボイラから蒸気タービンに通じる主蒸気管と、蒸気をプロセス送気する送気管とに接続され、前記蒸気タービンを迂回して前記蒸気ボイラから前記送気管に通じる蒸気の迂回流路を形成するバイパス管と、
前記バイパス管内の蒸気流量を調節するバイパス弁と、
前記蒸気タービンから抽気可能な蒸気の抽気可能量とプロセス送気すべく要求された蒸気の送気要求量とを比較し、前記抽気可能量が前記送気要求量以上である場合、前記蒸気タービンから前記送気管に通じる抽気管内の蒸気流量を調節する抽気元弁を開くとともに前記バイパス弁を閉じる制御を行い、前記蒸気ボイラによって発生した蒸気発生量の蒸気を前記主蒸気管を通じて前記蒸気タービンに流入させ且つ前記蒸気タービンから抽気した前記抽気可能量の蒸気を前記抽気管を通じて前記送気管に流入させ、前記抽気可能量が前記送気要求量未満である場合、前記抽気元弁を閉じるとともに前記バイパス弁を開く制御を行い、前記蒸気発生量の蒸気のうちの前記送気要求量を満足する迂回流量の蒸気を、前記主蒸気管から前記バイパス管を通じて前記送気管に流入させるとともに、前記蒸気発生量から前記迂回流量を減じた残りの蒸気量であって前記蒸気タービンの発電機の稼動に必要な最小限のタービン負荷を前記蒸気タービンに発生させる最小負荷流量またはそれ以上の蒸気を、前記主蒸気管を通じて前記蒸気タービンに流入させる制御部と、
を備えたことを特徴とするタービンバイパス装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記蒸気ボイラの蒸気発生量と、前記蒸気タービンに蒸気を供給して得られる発電量と、前記送気管内の蒸気流量とをもとに、前記抽気可能量を算出することを特徴とする請求項１に記載のタービンバイパス装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記蒸気タービンから蒸気を抽気可能にするために最低限必要な量の蒸気を前記蒸気タービンに供給して得られる抽気可能発電量と前記発電量とを比較し、前記発電量が前記抽気可能発電量未満である場合、前記抽気可能量として前記送気要求量未満の値を算出することを特徴とする請求項２に記載のタービンバイパス装置。
【請求項４】
設定された前記送気要求量を前記制御部に入力する入力部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のタービンバイパス装置。
【請求項５】
蒸気ボイラから蒸気タービンに通じる主蒸気管と蒸気をプロセス送気する送気管とを連通するバイパス管によって、前記蒸気タービンを迂回して前記蒸気ボイラから前記送気管に通じる蒸気の迂回流路を形成し、前記蒸気タービンから抽気可能な蒸気の抽気可能量とプロセス送気すべく要求された蒸気の送気要求量とを比較して、前記抽気可能量が前記送気要求量以上である場合、前記蒸気タービンから前記送気管に通じる抽気管内の蒸気流量を調節する抽気元弁を開くとともに、前記バイパス管内の蒸気流量を調節するバイパス弁を閉じる制御を行い、前記蒸気ボイラによって発生した蒸気発生量の蒸気を前記主蒸気管を通じて前記蒸気タービンに流入させ且つ前記蒸気タービンから抽気した前記抽気可能量の蒸気を前記抽気管を通じて前記送気管に流入させ、前記抽気可能量が前記送気要求量未満である場合、前記抽気元弁を閉じるとともに前記バイパス弁を開く制御を行い、前記蒸気発生量の蒸気のうちの前記送気要求量を満足する迂回流量の蒸気を、前記主蒸気管から前記バイパス管を通じて前記送気管に流入させるとともに、前記蒸気発生量から前記迂回流量を減じた残りの蒸気量であって前記蒸気タービンの発電機の稼動に必要な最小限のタービン負荷を前記蒸気タービンに発生させる最小負荷流量またはそれ以上の蒸気を、前記主蒸気管を通じて前記蒸気タービンに流入させることを特徴とするタービンバイパス制御方法。
【請求項６】
前記蒸気ボイラの蒸気発生量と、前記蒸気タービンに蒸気を供給して得られる発電量と、前記送気管内の蒸気流量とをもとに、前記抽気可能量を算出することを特徴とする請求項５に記載のタービンバイパス制御方法。
【請求項７】
前記蒸気タービンから蒸気を抽気可能にするために最低限必要な量の蒸気を前記蒸気タービンに供給して得られる抽気可能発電量と前記発電量とを比較し、前記発電量が前記抽気可能発電量未満である場合、前記抽気元弁を閉じるとともに前記バイパス弁を開く制御を行うことを特徴とする請求項６に記載のタービンバイパス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンを迂回して蒸気を送気するタービンバイパス装置およびタービンバイパス制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、蒸気を用いて発電する蒸気タービン発電機が知られている。一般に、蒸気タービン発電機は、蒸気ボイラによって発生した蒸気を蒸気タービンに供給し、これによって蒸気タービンを駆動させて発電する。なお、蒸気タービン発電機は、蒸気タービンに対し、必要量の蒸気を供給し続けることによって、継続的に発電できる。
【０００３】
このような蒸気タービン発電機において、蒸気は、蒸気タービンを駆動させた後、蒸気タービンから排出される。その後、蒸気は、復水されて蒸気ボイラに戻され、あるいは、蒸気需要のある設備またはプロセス等に送気される。特に、鉄鋼分野においては、鉄鋼製造の設備またはプロセスの蒸気需要が高まっている。これに伴い、蒸気需要のある設備またはプロセスに対して蒸気を送気すること（以下、プロセス送気という）が、蒸気を用いる蒸気タービン発電機に要望されている。
【０００４】
なお、蒸気タービン発電機によるプロセス送気に関する従来技術として、例えば、蒸気タービンの選択段から蒸気を抽気する抽気パイプを含む蒸気タービン用の抽気ユニットもあれば（特許文献１参照）、蒸気タービンに対する蒸気の供給を停止して、蒸気ボイラからの蒸気をプロセス送気するタービンバイパス制御装置もある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８５４５３号公報
【特許文献２】特開平１０−３２５３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、蒸気タービン発電機による発電量は、蒸気タービンに対する蒸気供給量を調節することによって、必要量に調節可能である。具体的には、蒸気ボイラによる蒸気の発生量を増やして、蒸気タービンに対する蒸気の供給量を増やせば、発電量は増加する。その逆に、蒸気ボイラによる蒸気の発生量を減らして、蒸気タービンに対する蒸気の供給量を抑えれば、発電量は低下する。このような蒸気タービン発電機による発電量は、経時的に変化する電力需要および発電コスト等を加味して、必要最小限に調節されることが望ましい。
【０００７】
一方、蒸気タービン発電機は、蒸気需要のある設備およびプロセスが蒸気不足に陥る事態を防止するために、この蒸気需要を満足する量の蒸気をプロセス送気しなければならない。これを実現するためには、蒸気需要側から要求された蒸気量が、上述した発電量の調節に関わらず常に、プロセス送気可能な蒸気量として蒸気タービン発電機に確保されていなければならない。
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術では、蒸気タービン発電機による発電量を必要最小限に調節するとともに、蒸気需要側から要求された蒸気量を蒸気タービン発電機に確保させることは困難であった。このため、蒸気タービン発電機によって必要最小限の発電を継続しつつ、蒸気タービン発電機から蒸気需要側に対して要求量に応じた蒸気をプロセス送気することが困難であるという問題があった。
【０００９】
なお、上述した特許文献１に記載の従来技術によれば、蒸気タービンから抽気した蒸気をプロセス送気することは可能である。しかし、この蒸気タービンから抽気可能な蒸気量は、蒸気タービンに対する蒸気供給量に依存する。このため、この蒸気供給量の低下に起因して、蒸気タービンにおける抽気部位の圧力が必要最低限未満に低下し、この結果、蒸気タービンから要求量の蒸気を抽気できない虞がある。なお、この蒸気供給量の低下は、蒸気タービン発電機による発電量を必要最小限に調節した際に起こり得る。
【００１０】
また、上述した特許文献２に記載の従来技術よれば、蒸気ボイラによって発生した蒸気は、蒸気タービンに供給されずに全てプロセス送気される。これによって、蒸気タービン発電機から蒸気需要側に対し、要求量に応じた蒸気をプロセス送気することは、可能である。しかし、このプロセス送気の際に、蒸気タービンに対する蒸気の供給が停止されているため、蒸気タービンの稼動時とプロセス送気時とにおいて、蒸気タービンに生じる温度の高低差が大きい。これに起因して、蒸気タービンに熱応力が生じ、この結果、蒸気タービンの劣化が促進されて、蒸気タービンが短命化するという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、蒸気タービン発電機によって必要最小限の発電を継続しつつ、蒸気需要側の要求量に応じた蒸気をプロセス送気可能な蒸気タービン発電機を実現できるタービンバイパス装置およびタービンバイパス制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるタービンバイパス装置は、蒸気ボイラから蒸気タービンに通じる主蒸気管と、蒸気をプロセス送気する送気管とに接続され、前記蒸気タービンを迂回して前記蒸気ボイラから前記送気管に通じる蒸気の迂回流路を形成するバイパス管と、前記バイパス管内の蒸気流量を調節するバイパス弁と、前記蒸気タービンから抽気可能な蒸気の抽気可能量とプロセス送気すべく要求された蒸気の送気要求量とを比較し、前記抽気可能量が前記送気要求量以上である場合、前記蒸気タービンから前記送気管に通じる抽気管内の蒸気流量を調節する抽気元弁を開くとともに前記バイパス弁を閉じる制御を行い、前記抽気可能量が前記送気要求量未満である場合、前記抽気元弁を閉じるとともに前記バイパス弁を開く制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるタービンバイパス装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記蒸気ボイラの蒸気発生量と、前記蒸気タービンに蒸気を供給して得られる発電量と、前記送気管内の蒸気流量とをもとに、前記抽気可能量を算出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかるタービンバイパス装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記蒸気タービンから蒸気を抽気可能にするために最低限必要な量の蒸気を前記蒸気タービンに供給して得られる抽気可能発電量と前記発電量とを比較し、前記発電量が前記抽気可能発電量未満である場合、前記抽気可能量として前記送気要求量未満の値を算出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかるタービンバイパス装置は、上記の発明において、設定された前記送気要求量を前記制御部に入力する入力部をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかるタービンバイパス制御方法は、蒸気ボイラから蒸気タービンに通じる主蒸気管と蒸気をプロセス送気する送気管とを連通するバイパス管によって、前記蒸気タービンを迂回して前記蒸気ボイラから前記送気管に通じる蒸気の迂回流路を形成し、前記蒸気タービンから抽気可能な蒸気の抽気可能量とプロセス送気すべく要求された蒸気の送気要求量とを比較して、前記抽気可能量が前記送気要求量以上である場合、前記蒸気タービンから前記送気管に通じる抽気管内の蒸気流量を調節する抽気元弁を開くとともに、前記バイパス管内の蒸気流量を調節するバイパス弁を閉じる制御を行い、前記抽気可能量が前記送気要求量未満である場合、前記抽気元弁を閉じるとともに前記バイパス弁を開く制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明にかかるタービンバイパス制御方法は、上記の発明において、前記蒸気ボイラの蒸気発生量と、前記蒸気タービンに蒸気を供給して得られる発電量と、前記送気管内の蒸気流量とをもとに、前記抽気可能量を算出することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明にかかるタービンバイパス制御方法は、上記の発明において、前記蒸気タービンから蒸気を抽気可能にするために最低限必要な量の蒸気を前記蒸気タービンに供給して得られる抽気可能発電量と前記発電量とを比較し、前記発電量が前記抽気可能発電量未満である場合、前記抽気元弁を閉じるとともに前記バイパス弁を開く制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電力需要に対応して必要最小限の発電を継続しつつ、蒸気需要側からの要求量を満足する蒸気をプロセス送気することが可能な蒸気タービン発電機を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるタービンバイパス装置を備えた蒸気タービン発電機の一構成例を示す模式図である。
【図２】図２は、蒸気需要に応じた蒸気のプロセス送気が行える条件範囲を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、添付図面を参照して、本発明にかかるタービンバイパス装置およびタービンバイパス制御方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００２２】
(実施の形態)
まず、本発明の実施の形態にかかるタービンバイパス装置を備えた蒸気タービン発電機の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかるタービンバイパス装置を備えた蒸気タービン発電機の一構成例を示す模式図である。図１に示すように、この蒸気タービン発電機１は、蒸気を発生する蒸気ボイラ２と、蒸気によって駆動する蒸気タービン３と、蒸気タービン３の駆動によって発電する発電機４と、蒸気の熱交換処理を行う熱交換器５とを備える。また、蒸気タービン発電機１は、蒸気ボイラ２から蒸気タービン３に蒸気を流通する主蒸気管６ａと、蒸気タービン３から抽気した蒸気を流通する抽気管６ｂと、蒸気需要側に蒸気をプロセス送気する送気管６ｃと、主蒸気管６ａ内の蒸気圧力を測定する圧力測定部７と、送気管６ｃ内の蒸気流量を測定する流量測定部８とを備える。さらに、蒸気タービン発電機１は、主蒸気管６ａ内の蒸気流量を調節する主蒸気調節弁９ａと、抽気管６ｂ内の蒸気流量を調節する抽気元弁９ｂと、送気管６ｃ内の蒸気流量を調節するプロセス送気調節弁９ｃと、所定の条件下において蒸気が蒸気タービン３を迂回してプロセス送気されるように機能するタービンバイパス装置１０とを備える。
【００２３】
蒸気ボイラ２は、蒸気タービン発電機１の蒸気発生源であり、配管および蒸気ドラム等を用いて実現される。蒸気ボイラ２は、高炉から供給される高温ガス（Ｂガス）またはコークス炉から供給される高温ガス（Ｃガス）を熱源として用い、配管内の水を蒸発させて蒸気を発生させる。なお、蒸気ボイラ２によって発生する蒸気量（以下、蒸気発生量という）は、蒸気ボイラ２に対する熱源供給量の増減によって調節可能である。具体的には、蒸気ボイラによる蒸気発生量は、この熱源供給量の増加に伴って増加し、この熱源供給量の減少に伴って低下する。
【００２４】
蒸気タービン３は、主蒸気管６ａを介して蒸気ボイラ２から蒸気を受け入れ、この蒸気の作用によって駆動する。また、蒸気タービン３は、この駆動によって、発電機４を稼動させる。発電機４は、この蒸気タービン３の駆動に対応して発電する。この場合、蒸気によって蒸気タービン３に発生した負荷（以下、タービン負荷という）は、発電機４による発電量に変換される。すなわち、発電機４は、タービン負荷に応じた発電量の電力を出力する。
【００２５】
熱交換器５は、蒸気タービン３から抽気された蒸気の熱回収を行うためのものである。具体的には、熱交換器５は、抽気管６ｂ（図１では抽気管６ｂの出力端部近傍）に配置される。熱交換器５は、抽気管６ｂ内を流れる蒸気と、冷媒または熱の消費媒体等の熱回収体とを接触させて、この蒸気の熱交換処理を行う。熱交換器５は、この熱交換処理によって、この蒸気から熱を回収し、熱需要のある設備またはプラント等の熱需要体に対し、この回収した熱を提供する。
【００２６】
主蒸気管６ａは、蒸気ボイラ２から蒸気タービン３に通じる管であり、蒸気ボイラ２によって発生した蒸気を蒸気タービン３へ導く。具体的には、主蒸気管６ａは、一端が蒸気ボイラ２に接続され且つ他端が蒸気タービン３に接続され、この結果、蒸気ボイラ２と蒸気タービン３とを連通する。このような主蒸気管６ａは、蒸気ボイラ２から蒸気タービン３への蒸気の流通を可能にする。
【００２７】
抽気管６ｂは、蒸気タービン３から抽気された蒸気を送気管６ｃ側へ流通するための管である。具体的には、抽気管６ｂは、一端が蒸気タービン３に接続され、他端がタービンバイパス装置１０の配管（後述するバイパス管１１）に接続される。この結果、抽気管６ｂは、タービンバイパス装置１０の配管を介して送気管６ｃに通じる。すなわち、抽気管６ｂは、タービンバイパス装置１０の配管を介して、蒸気タービン３と送気管６ｃとを連通する。このような抽気管６ｂは、蒸気タービン３から送気管６ｃへの蒸気の流通を可能にする。
【００２８】
送気管６ｃは、蒸気需要のある設備またはプロセスに蒸気をプロセス送気するための管である。具体的には、送気管６ｃは、一端がタービンバイパス装置１０の配管に接続され、他端が工場等の蒸気需要側（図示せず）に接続される。この結果、送気管６ｃは、この蒸気需要側とタービンバイパス装置１０の配管とを連通する。ここで、タービンバイパス装置１０の配管は、図１に示すように、抽気管６ｂと送気管６ｃとを連通する。このため、送気管６ｃは、タービンバイパス装置１０の配管および抽気管６ｂの双方に通じる。このような送気管６ｃは、タービンバイパス装置１０の配管または抽気管６ｂのいずれか一方から流通した蒸気のプロセス送気を可能にする。
【００２９】
圧力測定部７は、主蒸気管６ａ内の所定の位置Ｐ１における蒸気圧力を測定する。ここで、位置Ｐ１は、図１に示すように、タービンバイパス装置１０の配管と主蒸気管６ａとの接続部分の後段であって主蒸気調節弁９ａの前段の位置である。すなわち、圧力測定部７は、主蒸気調節弁９ａに流入する蒸気の圧力を測定している。圧力測定部７は、このような蒸気圧力を連続的または断続的に測定し、測定する都度、得られた蒸気圧力の測定結果の情報を主蒸気調節弁９ａに送信する。
【００３０】
流量測定部８は、送気管６ｃ内の所定の位置Ｐ２における蒸気流量を測定する。ここで、位置Ｐ２は、図１に示すように、タービンバイパス装置１０の配管の後段であってプロセス送気調節弁９ｃの前段の位置である。すなわち、流量測定部８は、プロセス送気調節弁９ｃに流入する蒸気の流量を測定している。流量測定部８は、このような送気管６ｃ内の蒸気流量（以下、送気流量という）を連続的または断続的に測定し、測定する都度、得られた送気流量の測定結果の情報をプロセス送気調節弁９ｃとタービンバイパス装置１０（詳細には制御部１７）とに送信する。
【００３１】
主蒸気調節弁９ａは、蒸気タービン３に供給する蒸気の流量を調節するための自動弁である。具体的には、主蒸気調節弁９ａは、図１に示すように、主蒸気管６ａにおける蒸気タービン３の前段の位置に配置される。主蒸気調節弁９ａは、圧力測定部７によって測定された蒸気圧力をもとに開閉駆動を適宜行う。これによって、主蒸気調節弁９ａは、一定圧力の蒸気が蒸気タービン３に流入するように、主蒸気管６ａ内の蒸気流量、具体的には、蒸気タービン３に供給する蒸気の流量（以下、蒸気供給量という）を調節する。
【００３２】
抽気元弁９ｂは、抽気管６ｂ内の蒸気流量を調節するための自動弁である。具体的には、抽気元弁９ｂは、図１に示すように、抽気管６ｂにおける蒸気タービン３の後段の位置に配置される。抽気元弁９ｂは、タービンバイパス装置１０による制御に基づいて開閉駆動し、これによって、抽気管６ｂ内の蒸気流量を調節する。すなわち、蒸気タービン３から抽気された蒸気がプロセス送気される場合、抽気元弁９ｂは、開駆動して、蒸気需要側に要求される量の蒸気を蒸気タービン３から送気管６ｃへ流通可能にする。一方、タービンバイパス装置１０によって主蒸気管６ａから取り出された蒸気がプロセス送気される場合、抽気元弁９ｂは、閉駆動して、蒸気タービン３から送気管６ｃへの蒸気の流通を遮断する。
【００３３】
プロセス送気調節弁９ｃは、蒸気需要側へプロセス送気する蒸気の流量を調節するための自動弁である。具体的には、プロセス送気調節弁９ｃは、図１に示すように、流量測定部８による流量測定の位置Ｐ２と送気管６ｃの出口端との間に配置される。プロセス送気調節弁９ｃは、蒸気需要側から要求される蒸気量を設定し、流量測定部８によって測定された蒸気流量（すなわち送気流量）をもとに開閉駆動する。これによって、プロセス送気調節弁９ｃは、蒸気需要側によって現に要求される量の蒸気が送気管６ｃからプロセス送気されるように、送気管６ｃ内の蒸気流量を調節する。なお、この要求される蒸気量の設定情報は、後述するタービンバイパス装置１０の入力部１６によってプロセス送気調節弁９ｃに入力される。
【００３４】
タービンバイパス装置１０は、プロセス送気可能な蒸気の流量に応じ、蒸気タービン３を通る蒸気流路と蒸気タービン３を迂回する蒸気流路とを選択的に切り替えて、送気管６ｃに蒸気を流通する流通経路として好適な蒸気流路を決定する。また、タービンバイパス装置１０は、蒸気ボイラ２によって発生した蒸気を主蒸気管６ａから適宜取り出し、この取り出した蒸気を送気管６ｃに流通する。このようにして、タービンバイパス装置１０は、プロセス送気する蒸気として蒸気需要側の要求量に応じた蒸気を確保する。なお、このようなタービンバイパス装置１０の詳細な構成については、後述する。
【００３５】
つぎに、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態にかかるタービンバイパス装置１０の構成を詳細に説明する。図１に示すように、タービンバイパス装置１０は、蒸気タービン３を迂回する蒸気の迂回流路を形成するバイパス管１１と、バイパス管１１内の蒸気流量を調節するバイパス弁１２と、蒸気の熱交換処理を行う熱交換器１３と、蒸気圧力を測定する圧力測定部１４と、蒸気ボイラ２による蒸気発生量を検出する検出部１５と、各種情報を入力する入力部１６と、抽気元弁９ｂおよびバイパス弁１２を制御する制御部１７とを備える。
【００３６】
バイパス管１１は、蒸気タービン３を迂回して蒸気ボイラ２から送気管６ｃに通じる蒸気の迂回流路を形成する管である。具体的には、バイパス管１１は、図１に示すように、２つの蒸気流入端と１つの蒸気流出端とを有する三叉形状に形成される。バイパス管１１の一方の蒸気流入端は、蒸気ボイラ２と上述した位置Ｐ１との間の主蒸気管６ａ部分に接続される。また、バイパス管１１の蒸気流出端は、送気管６ｃに接続される。この接続によって、バイパス管１１は、主蒸気管６ａと送気管６ｃとを連通するとともに、蒸気タービン３を迂回する蒸気の迂回流路を形成する。さらに、バイパス管１１の他方の蒸気流入端は、抽気管６ｂに接続される。これによって、バイパス管１１は、抽気管６ｂと送気管６ｃとを連通する。このようなバイパス管１１は、蒸気タービン３を迂回して蒸気ボイラ２から送気管６ｃへの蒸気の流通を可能にし、且つ、蒸気タービン３から送気管６ｃへの蒸気の流通を可能にする。
【００３７】
バイパス弁１２は、バイパス管１１内の蒸気流量を調節するための自動弁である。具体的には、バイパス弁１２は、図１に示すように、バイパス管１１と主蒸気管６ａとの接続部分、すなわち主蒸気管６ａからバイパス管１１への分岐部分の近傍であって熱交換器１３の前段の位置に配置される。バイパス弁１２は、制御部１７による制御に基づいて開閉駆動し、これによって、バイパス管１１内の蒸気流量を調節する。すなわち、主蒸気管６ａからバイパス管１１に分岐して取り出された蒸気がプロセス送気される場合、バイパス弁１１は、開駆動して、蒸気需要側に要求される量の蒸気を蒸気ボイラ２から送気管６ｃへ流通可能にする。一方、蒸気タービン３から抽気された蒸気がプロセス送気される場合、バイパス弁１１は、閉駆動して、バイパス管１１内の蒸気の流通を遮断する。
【００３８】
熱交換器１３は、バイパス管１１内の蒸気の熱回収を行うためのものである。具体的には、熱交換器１４は、バイパス管１１（図１ではバイパス弁１２とバイパス管１１の分岐部分との間）に配置される。熱交換器１３は、バイパス管１１内を流れる蒸気と、冷媒または熱の消費媒体等の熱回収体とを接触させて、この蒸気の熱交換処理を行う。熱交換器１３は、この熱交換処理によって、この蒸気から熱を回収し、熱需要のある設備またはプラント等の熱需要体に対し、この回収した熱を提供する。
【００３９】
圧力測定部１４は、バイパス管１１内の所定の位置Ｐ３における蒸気圧力を測定する。ここで、位置Ｐ３は、図１に示すように、バイパス管１１の分岐部分の後段であって送気管６ｃの前段の位置である。すなわち、圧力測定部１４は、送気管６ｃに流入してプロセス送気される蒸気の圧力を測定している。なお、一回のプロセス送気において、この位置Ｐ３を通過する蒸気は、抽気管６ｂからの蒸気またはバイパス管１１からの蒸気のいずれかであり、双方からの蒸気を混合したものではない。圧力測定部１４は、このような蒸気圧力を連続的または断続的に測定し、測定する都度、得られた蒸気圧力の測定結果の情報を制御部１７に送信する。
【００４０】
検出部１５は、蒸気ボイラ２による蒸気発生量を連続的または断続的に検出し、検出する都度、得られた蒸気発生量の情報を制御部１７に送信する。入力部１６は、入力キー等を用いて実現され、作業者の入力操作に応じて制御部１７に各種情報を入力する。また、入力部１６は、プロセス送気調節弁９ｃに対して送気流量の調節に必要な設定情報を入力する。なお、この入力部１７による入力情報として、例えば、プロセス送気すべく蒸気需要側から要求された蒸気の送気量設定値（以下、送気要求量という）の情報等、プロセス送気のための抽気元弁９ｂおよびバイパス弁１１の各駆動制御に必要な情報が挙げられる。これらの情報のうち、送気要求量の情報は、プロセス送気調節弁９ｃおよび制御部１７に入力される。
【００４１】
制御部１７は、送気要求量を満足する蒸気をプロセス送気するために必要な抽気元弁９ｂおよびバイパス弁１１を制御する。具体的には、制御部１７は、登録された処理プログラムの実行機能と情報の記憶機能とを有するコンピュータ等を用いて実現される。制御部１７は、蒸気ボイラ２による現時点の蒸気発生量を検出部１５から取得し、蒸気タービン３に蒸気を供給して得られる現時点の発電量を発電機４から取得し、送気管６ｃ内の現時点の送気流量を流量測定部８から取得する。また、制御部１７は、入力部１６によって入力された送気要求量を取得する。制御部１７は、このように取得した蒸気発生量と発電量と送気流量とをもとに、蒸気タービン３から抽気可能な蒸気量（以下、抽気可能量という）を算出する。ついで、制御部１７は、この算出した抽気可能量と送気要求量とを比較する。制御部１７は、抽気可能量が送気要求量以上である場合、抽気元弁９ｂを開くとともにバイパス弁１１を閉じる制御を行う。一方、制御部１７は、抽気可能量が送気要求量未満である場合、抽気元弁９ｂを閉じるとともにバイパス弁１２を開く制御を行う。その後、制御部１７は、圧力測定部１４によって測定された蒸気圧力をもとに、抽気元弁９ｂおよびバイパス弁１２のうちの開状態の弁の開度を制御する。これによって、制御部１７は、一定圧力の蒸気が送気管６ｃに流入するように蒸気流量を調節する。
【００４２】
つぎに、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態にかかるタービンバイパス制御方法について詳細に説明する。本実施の形態にかかるタービンバイパス制御方法において、プロセス送気される蒸気の流路は、図１の太線矢印によって示されるように、蒸気ボイラ２から蒸気タービン３を経由して送気管６ｃに至る主蒸気流路と、蒸気ボイラ２から蒸気タービン３を迂回して送気管６ｃに至る迂回流路とのいずれか一方に制御される。
【００４３】
詳細には、蒸気ボイラ２によって発生した蒸気は、主蒸気管６ａを通って蒸気タービン３に供給され、蒸気タービン３を駆動させる。発電機４は、この蒸気タービン３の駆動に伴って発生したタービン負荷に応じて発電し、発電量Ｅの電力を出力する。
【００４４】
この発電量Ｅは、蒸気タービン３に対する蒸気供給量Ｑｂに応じて現に発電機４が発電した量であり、発電量Ｅの情報は、発電機４からタービンバイパス装置１０の制御部１７に送信される。また、制御部１７に対し、蒸気ボイラ２による現時点の蒸気発生量Ｑａの情報が検出部２から送信され、送気管６ｃ内の現時点の送気流量Ｑｅの情報が流量測定部８から送信される。制御部１７は、このように取得した蒸気発生量Ｑａと発電量Ｅと送気流量Ｑｅとをもとに、蒸気タービン３の抽気可能量Ｑｉを算出する。
【００４５】
ここで、抽気可能量Ｑｉは、蒸気供給量Ｑｂの蒸気が供給された蒸気タービン３から抽気可能な蒸気量である。このような抽気可能量Ｑｉは、蒸気タービン３から抽気管６ｂを通って送気管６ｃへ蒸気が流れている状態において、蒸気発生量Ｑａと蒸気タービン３の最小負荷流量Ｑｍｉｎとを用い、次式（１）によって算出される。
Ｑｉ＝Ｑａ−Ｑｍｉｎ              （Ｅ≧Ｅｔｈの場合）    ・・・（１）
【００４６】
一方、蒸気タービン３からバイパス管１１を通って送気管６ｃへ蒸気が流れている状態において、抽気可能量Ｑｉは、蒸気発生量Ｑａと送気流量Ｑｅと最小負荷流量Ｑｍｉｎとを用い、次式（２）によって算出される。
Ｑｉ＝（Ｑａ−Ｑｅ）−Ｑｍｉｎ    （Ｅ≧Ｅｔｈの場合）    ・・・（２）
【００４７】
上述した式（１），（２）において、最小負荷流量Ｑｍｉｎは、発電量Ｅを得るために蒸気タービン３に必要な最低限の蒸気流量である。すなわち、最小負荷流量Ｑｍｉｎの蒸気は、発電量Ｅの発電稼動に必要な最小限のタービン負荷を蒸気タービン３に発生させる。なお、この最小負荷流量Ｑｍｉｎに応じたタービン負荷は、発電機４が発電量Ｅの電力を出力するために必要な最低限のタービン負荷である。
【００４８】
また、抽気可能発電量Ｅｔｈは、蒸気タービン３から蒸気を抽気可能にするために最低限必要な量の蒸気を蒸気タービン３に供給して得られる発電機４の発電量である。ここで、蒸気タービン３は、蒸気ボイラ２からの蒸気供給流量Ｑｂの増減に応じて、タービン負荷、すなわち、発電量Ｅを増減させる。また、この発電量Ｅの増減に伴って、蒸気タービン３の抽気孔３ａにおける蒸気圧力は増減する。このような蒸気タービン３から蒸気を抽気するためには、抽気孔３ａの蒸気圧力が抽気に必要な最低限の圧力以上でなければならない。この蒸気圧力の条件を満足するためには、必要最小量以上の蒸気を蒸気タービン３に供給すればよい。すなわち、必要最小量の蒸気が蒸気タービン３に供給された場合、抽気孔３ａの蒸気圧力は、蒸気タービン３から蒸気を抽気可能にするために最低限必要な圧力となる。この抽気孔３ａの圧力状態において、蒸気タービン３は、この必要最小量の蒸気に応じたタービン負荷を発電機４に伝達する。このタービン負荷に応じて発電された電力の量が、上述した抽気可能発電量Ｅｔｈとなる。
【００４９】
なお、抽気孔３ａは、蒸気タービン３から蒸気を抽気するために形成された蒸気タービン３の開口部であり、抽気管６ｂに通じる。一方、抽気可能発電量Ｅｔｈは、予め制御部１７に設定されてもよいし、入力部１６によって制御部１７に入力されてもよい。
【００５０】
制御部１７は、取得した発電量Ｅと抽気可能発電量Ｅｔｈとを比較し、発電量Ｅが抽気可能発電量Ｅｔｈ以上である場合、上述した式（１）または式（２）に基づいて蒸気の抽気可能量Ｑｉを算出する。この場合、制御部１７は、上述したように、プロセス送気する蒸気の流路に応じて式（１）と式（２）とを使い分ける。
【００５１】
一方、制御部１７は、発電量Ｅが抽気可能発電量Ｅｔｈ未満である場合、次式（３）に基づいて蒸気の抽気可能量Ｑｉを算出する。
Ｑｉ＝０              （Ｅ＜Ｅｔｈの場合）                ・・・（３）
なお、発電量Ｅが抽気可能発電量Ｅｔｈ未満である場合、抽気孔３ａの蒸気圧力が必要最低限の値に満たないため、蒸気タービン３から蒸気を抽気することは不可能である。この状態に対応して、制御部１７は、抽気可能量Ｑｉとして「０」を算出する。
【００５２】
その後、制御部１７は、上述したように算出した蒸気の抽気可能量Ｑｉと、プロセス送気するよう要求された蒸気量である送気要求量Ｑｊとを比較する。なお、この送気要求量Ｑｊの情報は、適宜入力部１６によって制御部１７に入力される。
【００５３】
ここで、制御部１７は、抽気可能量Ｑｉが送気要求量Ｑｊ以上である場合、抽気元弁９ｂを開くとともにバイパス弁１１を閉じる制御を行う。この制御によって、蒸気ボイラ２から蒸気タービン３を経由して送気管６ｃに至る主蒸気流路が開放されるとともに、蒸気ボイラ２から蒸気タービン３を迂回して送気管６ｃに至る迂回流路が閉ざされる。この場合、蒸気ボイラ２からの蒸気は、この主蒸気流路に沿って流通してプロセス送気される。
【００５４】
具体的には、蒸気発生量Ｑａの蒸気は、バイパス管１１へ流れることなく、主蒸気管６ａを通じて蒸気タービン３に全て供給される。すなわち、この状態における蒸気発生量Ｑａは、蒸気タービン３への蒸気供給量Ｑｂと同等である。蒸気タービン３に供給された蒸気は、蒸気タービン３を駆動後、抽気孔３ａを介して抽気される。この抽気された蒸気は、抽気管６ｂ等を通じて送気管６ｃに流入し、その後、プロセス送気される。このプロセス送気される蒸気の送気流量Ｑｅは、送気管６ｃ内の蒸気流量であって抽気管６ｂ内の蒸気流量、すなわち抽気流量Ｑｃと同等である。
【００５５】
一方、制御部１７は、抽気可能量Ｑｉが送気要求量Ｑｊ未満である場合、抽気元弁９ｂを閉じるとともにバイパス弁１１を開く制御を行う。この制御によって、上述した主蒸気流路のうちの抽気管６ｂが閉ざされるとともに、バイパス管１１による迂回流路が開放される。この場合、蒸気ボイラ２からの蒸気は、この迂回流路に沿って流通してプロセス送気される。
【００５６】
具体的には、蒸気発生量Ｑａの蒸気のうち、送気要求量Ｑｊを満足する蒸気量の蒸気が、バイパス管１１によって主蒸気管６ａから取り出され、バイパス管１１を通じて送気管６ｃに流入する。この場合、バイパス管１１内の蒸気は、蒸気タービン３を迂回し、送気管６ｃを通じてプロセス送気される。なお、このような迂回流路において、バイパス管１１内には迂回流量Ｑｄの蒸気が流れる。この迂回流量Ｑｄは、送気要求量Ｑｊを満足するものであって送気流量Ｑｅと同等である。
【００５７】
一方、蒸気発生量Ｑａの蒸気のうちの残りの蒸気は、主蒸気管６ａを通じて蒸気タービン３に供給され、蒸気タービン３を駆動後、復水器に排出される。この場合の蒸気供給量Ｑｂは、蒸気発生量Ｑａから迂回流量Ｑｄを減じた量である。なお、この状態において、抽気管６ｂ内の蒸気の流通は遮断されている。このため、抽気管６ｂ内の蒸気は、上述したバイパス管１１内の蒸気と合流しない。
【００５８】
上述したように、制御部１７は、抽気可能量Ｑｉと送気要求量Ｑｊとの大小関係に基づいて、蒸気タービン３を経由する主蒸気流路または蒸気タービン３を迂回する迂回流路のいずれか適切な流路を、プロセス送気する蒸気の流路として選択できる。このような蒸気流路の制御機能を有する蒸気タービン発電機１は、蒸気タービン３から蒸気を抽気可能であるか否かによらず、且つ、蒸気タービン３のタービン負荷に応じた発電量Ｅの大小によらず、蒸気需要側の送気要求量Ｑｊを満足する量の蒸気を常にプロセス送気できる。
【００５９】
また、蒸気タービン発電機１は、蒸気ボイラ２および蒸気タービン３等の設備制約を限度に、蒸気発生量Ｑａおよび発電量Ｅの広い範囲において、蒸気需要側の送気要求量Ｑｊを満足する量の蒸気を常にプロセス送気できる。図２は、蒸気需要に応じた蒸気のプロセス送気が行える条件範囲を示す模式図である。図２には、蒸気ボイラ２による蒸気発生量Ｑａと蒸気タービン３のタービン負荷に応じた発電量Ｅとに注目して、蒸気需要側の送気要求量Ｑｊを満足する蒸気のプロセス送気が行える蒸気タービン発電機１の条件範囲が示されている。
【００６０】
図２に示すように、条件範囲Ａ１（ハッチング部分を参照）は、蒸気発生量Ｑａと発電量Ｅとの特定な関係を示す直線Ｌと、抽気可能発電量Ｅｔｈを示す破線と、蒸気ボイラ２による最大の蒸気発生量Ｑｍａｘを示す直線とによって囲まれた範囲である。すなわち、条件範囲Ａ１において、発電量Ｅの下限は、抽気可能発電量Ｅｔｈであり、発電量Ｅの上限は、蒸気タービン３のタービン負荷に応じて発電可能な最大の発電量Ｅｍａｘである。また、蒸気発生量Ｑａの下限は、抽気可能発電量Ｅｔｈを得るために最低限必要な蒸気発生量Ｑｔｈであり、蒸気発生量Ｑａの上限は、最大の蒸気発生量Ｑｍａｘである。
【００６１】
この条件範囲Ａ１において、蒸気タービン発電機１は、抽気可能発電量Ｅｔｈ以上の発電が可能であるため、蒸気タービン３から蒸気を抽気可能である。タービンバイパス装置１０は、この蒸気の抽気可能量Ｑｉが送気要求量Ｑｊ以上である場合、蒸気タービン３から抽気した蒸気をプロセス送気するよう蒸気流路を選択する。一方、タービンバイパス装置１０は、抽気可能量Ｑｉが送気要求量Ｑｊ未満である場合、送気要求量Ｑｊを満足しない蒸気タービン３からの蒸気の代わりに、バイパス管１１内の蒸気をプロセス送気するよう蒸気流路を選択する。このバイパス管１１内の蒸気は、主蒸気管６ａ介して蒸気ボイラ２から取り出した蒸気であるため、条件範囲Ａ１内において送気要求量Ｑｊを常に満足する。このように蒸気流路を選択することによって、タービンバイパス装置１０は、送気要求量Ｑｊを満足する蒸気を抽気可能か否かに関わらず、条件範囲Ａ１において常に、送気要求量Ｑｊを満足する蒸気をプロセス送気できる。
【００６２】
一方、図２に示す条件範囲Ａ２は、蒸気発生量Ｑａと発電量Ｅとの特定な関係を示す直線Ｌと、抽気可能発電量Ｅｔｈを示す破線と、蒸気ボイラ２による最大の蒸気発生量Ｑｍａｘを示す直線と、発電量Ｅ１を示す直線とによって囲まれた範囲である。すなわち、条件範囲Ａ２において、発電量Ｅの下限は、発電量Ｅ１であり、発電量Ｅの上限は、条件範囲Ａ１と同様に最大の発電量Ｅｍａｘである。また、蒸気発生量Ｑａの下限は、送気要求量Ｑｊを満足するために最低限必要な蒸気発生量Ｑ１であり、蒸気発生量Ｑａの上限は、最大の蒸気発生量Ｑｍａｘである。なお、発電量Ｅ１は、蒸気発生量Ｑ１の蒸気を蒸気タービン３に供給した場合に得られる電力量である。
【００６３】
この条件範囲Ａ２において、蒸気タービン発電機１は、抽気可能発電量Ｅｔｈ以上の発電が不可能であるため、蒸気タービン３から蒸気を抽気できない。このため、タービンバイパス装置１０は、条件範囲Ａ２において、蒸気の抽気可能量Ｑｉ＝０とする。すなわち、条件範囲Ａ２における抽気可能量Ｑｉは、常に送気要求量Ｑｊ未満である。したがって、タービンバイパス装置１０は、条件範囲Ａ２において常に、バイパス管１１内の蒸気をプロセス送気するよう蒸気流路を選択する。なお、このバイパス管１１内の蒸気は、条件範囲Ａ１の場合と同様に、常に送気要求量Ｑｊを満足する。このようなタービンバイパス装置１０は、たとえ蒸気タービン３から蒸気を抽気できない状態であっても、条件範囲Ａ２において常に、送気要求量Ｑｊを満足する蒸気をプロセス送気できる。
【００６４】
また、タービンバイパス装置１０は、条件範囲Ａ１，Ａ２のいずれにおいても、図２の直線Ｌによって示される蒸気発生量Ｑａと発電量Ｅとの特定な関係を満足するように、蒸気ボイラ２から蒸気タービン３に通じる蒸気流路を常に確保している。ここで、直線Ｌは、蒸気タービン３のタービン負荷に応じた発電量Ｅと、この発電量Ｅを得るために蒸気タービン３に必要な最低限の蒸気供給流量（すなわち最小負荷流量Ｑｍｉｎ）との関係を示す。タービンバイパス装置１０は、たとえバイパス管１１によって主蒸気管６ａから蒸気を取り出す場合であっても、蒸気発生量Ｑ１の蒸気のうちの少なくとも最小負荷流量Ｑｍｉｎの蒸気を蒸気タービン３に供給できるように蒸気流路を制御する。これによって、タービンバイパス装置１０は、条件範囲Ａ１，Ａ２のいずれにおいても、蒸気流路の選択結果によらず常に、蒸気タービン３を稼動させつつ、送気要求量Ｑｊを満足する蒸気をプロセス送気できる。
【００６５】
ここで、上述したタービンバイパス装置１０を備えていない従来の蒸気タービン発電機は、一般に、稼働中の蒸気タービンから抽気した蒸気をプロセス送気している。このプロセス送気を実現するために、従来の蒸気タービン発電機は、蒸気発生量Ｑｔｈ以上の蒸気を蒸気タービンに供給して抽気可能発電量Ｅｔｈ以上の電力を出力する。すなわち、この従来の蒸気タービン発電機は、図２に示す条件範囲Ａ１内においてプロセス送気可能である。このような従来の蒸気タービン発電機は、蒸気タービンから抽気した蒸気をプロセス送気し続けるために、電力需要の大小に関わらず、抽気可能発電量Ｅｔｈ以上の電力を発生し続けなければならい。このため、従来の蒸気タービン発電機は、たとえ電力需要が抽気可能発電量Ｅｔｈ未満であっても、抽気可能発電量Ｅｔｈ以上の電力を無駄に発生させてしまう。この結果、蒸気のプロセス送気時の電力コストが無駄に増大する。
【００６６】
また、たとえ蒸気タービンの稼動によって抽気可能発電量Ｅｔｈ以上の電力が発生している場合であっても、この蒸気タービンから抽気した蒸気量は、必ずしも蒸気需要の送気要求量Ｑｊを満足するとは限らない。すなわち、この従来の蒸気タービン発電機は、条件範囲Ａ１において正常に稼働中の蒸気タービンから蒸気を抽気した場合であっても、蒸気需要の送気要求量Ｑｊを満足する蒸気をプロセス送気できない虞がある。
【００６７】
さらに、従来の蒸気タービン発電機は、電力需要等の事情に対応して発電量Ｅを抽気可能発電量Ｅｔｈ未満に低下した場合、プロセス送気するための蒸気を蒸気タービンから抽気できない。この場合、従来の蒸気タービン発電機は、蒸気をプロセス送気するために、蒸気タービンに対する蒸気供給を停止し、これによって確保した蒸気をプロセス送気しなければならない。すなわち、従来の蒸気タービン発電機は、蒸気のプロセス送気を開始または停止する前後において、蒸気タービンに対する蒸気の供給停止と供給開始とを繰り返し行う。このような従来の蒸気タービン発電機において、蒸気タービンは、蒸気の供給停止と供給開始との繰り返しに伴って、温度低下と温度上昇とを繰り返す。これによって、この蒸気タービンに生じる温度差が増大し、この温度差に起因して蒸気タービンに熱応力が発生する。この熱応力の影響によって、蒸気タービンが破損する可能性が高まる。この結果、蒸気タービンの設備寿命が短命化する。
【００６８】
上述した従来の蒸気タービン発電機に対し、本発明における蒸気タービン発電機１は、蒸気タービン３を経由する主蒸気流路または蒸気タービン３を迂回する迂回流路のいずれか適切な流路を適宜選択可能なタービンバイパス装置１０を備える。タービンバイパス装置１０は、条件範囲Ａ１内において、蒸気タービン３に対する蒸気供給を停止させずに、上述した主蒸気流路および迂回流路の中から、送気要求量Ｑｊを満足する蒸気をプロセス送気可能な蒸気流路を選択する。また、タービンバイパス装置１０は、条件範囲Ａ２内において、常に迂回流路を選択するとともに、蒸気タービン３に対する蒸気供給を停止させずに主蒸気流路の抽気管６ｂを閉ざす。このようなタービンバイパス装置１０の作用によって、蒸気タービン発電機１は、２つの条件範囲Ａ１，Ａ２を加えた全条件範囲内において、蒸気タービン３に対する蒸気供給を停止させずに、常に送気要求量Ｑｊを満足する蒸気量を確保できる。すなわち、蒸気タービン発電機１は、タービンバイパス装置１０の制御機能に基づいて、蒸気タービン３を継続的に稼動させつつ、電力需要の要求量に応じて発電量Ｅを適切に増減するとともに、常に送気要求量Ｑｊを満足する蒸気をプロセス送気できる。また、蒸気タービン発電機１は、蒸気をプロセス送気する際に費やす電力コストを低減できるとともに、蒸気タービン３の熱応力を抑制して蒸気タービン３の長寿命化を促進できる。
【００６９】
以上、説明したように、本発明の実施の形態では、蒸気タービンを迂回して蒸気ボイラから送気管に通じる蒸気の迂回流路をバイパス管によって形成して、蒸気ボイラから蒸気タービンに通じる主蒸気管と蒸気をプロセス送気する送気管とをバイパス管によって連通するように構成している。また、蒸気タービンから抽気可能な蒸気の抽気可能量と、プロセス送気すべく要求された蒸気の送気要求量とを比較し、抽気可能量が送気要求量以上である場合、抽気管の抽気元弁を開くとともにバイパス管のバイパス弁を閉じる制御を行って、抽気管を通じて蒸気タービンから送気管に向けて蒸気を流通可能にしている。一方、抽気可能量が送気要求量未満である場合、この抽気元弁を閉じるとともに、このバイパス弁を開く制御を行って、この抽気管内の蒸気の流通を遮断するとともに、バイパス管を通じて主蒸気管から送気管に向けて蒸気を流通可能にしている。
【００７０】
このため、主蒸気管を介した蒸気ボイラと蒸気タービンとの連通状態を遮断せずに、この主蒸気管から必要に応じて蒸気を一部取り出すことが可能な迂回流路をバイパス管によって形成でき、蒸気をプロセス送気する都度、抽気可能量と送気要求量との大小関係に応じてバイパス管および抽気管の中からプロセス送気に必要な管を適切に選択できる。これによって、蒸気タービンに対する蒸気の供給を停止することなく、バイパス管による蒸気流路または抽気管による蒸気流路のいずれか一方を選択して、蒸気タービンのタービン負荷の大小に関わらず、蒸気需要側からの蒸気の送気要求量を常に満足する蒸気量を確保できる。この結果、電力需要に応じた必要最小限の発電を継続しつつ、蒸気タービンから蒸気を抽気可能であるか否かに関わらず常に、送気要求量を満足する蒸気をプロセス送気可能な蒸気タービン発電機を実現できる。本発明にかかるタービンバイパス装置を備えた蒸気タービン発電機は、タービン負荷（すなわち発電量）の増減に応じて蒸気のプロセス送気量が変化してしまう従来の蒸気タービン発電機に比して、広い蒸気発生量および発電量の条件範囲において、上述したプロセス送気を実現できる。
【００７１】
また、蒸気をプロセス送気する期間、蒸気タービンに対して蒸気を継続的に供給し続けているため、プロセス送気の前後における蒸気タービンの温度変化を可能な限り抑制できる。これによって、温度変化に起因して蒸気タービンに発生する熱応力を抑制でき、この結果、蒸気タービンの長寿命化を促進できる。
【００７２】
さらに、本発明の実施の形態では、蒸気タービンから蒸気を抽気可能にするために最低限必要な量の蒸気を蒸気タービンに供給して得られる発電量（すなわち抽気可能発電量）と現時点の発電量とを比較している。また、この比較処理の結果、現時点の発電量が抽気可能発電量以上である場合、上述したように抽気可能量と送気要求量との大小関係に応じてバイパス管または抽気管を選択し、現時点の発電量が抽気可能発電量未満である場合、上述した抽気可能量を零値にして、抽気可能量＜送気要求量という大小関係に基づいて蒸気流路を選択している。
【００７３】
具体的には、現時点の発電量≧抽気可能発電量という条件範囲において、抽気可能量≧送気要求量である場合、送気要求量に応じた蒸気が蒸気タービンから抽気できるため、蒸気タービンから抽気した蒸気をプロセス送気し、抽気可能量＜送気要求量である場合、蒸気タービンから抽気される蒸気は送気要求量を満足しないため、バイパス管によって主蒸気管から取り出した蒸気をプロセス送気する。一方、現時点の発電量＜抽気可能発電量という条件範囲において、蒸気タービンから蒸気を抽気することは常に不可能であるため、バイパス管によって主蒸気管から取り出した蒸気をプロセス送気する。
【００７４】
このため、現時点の発電量に対応して、プロセス送気に好適な蒸気流路を適切に制御することができる。これによって、たとえ送気要求量を満足する蒸気を蒸気タービンから抽気できない状態であっても、この送気要求量を満足する蒸気をプロセス送気できるとともに、発電量の増減に関わらず確実に、送気要求量を満足する蒸気量を確保できる。この結果、送気要求量に応じた蒸気のプロセス送気を継続しつつ、電力需要に対応して発電量を調節できることから、蒸気のプロセス送気時に費やす電力コストを可能な限り低減することができる。
【００７５】
なお、上述した実施の形態では、現時点の発電量Ｅが抽気可能発電量Ｅｔｈ未満である場合、蒸気の抽気可能量Ｑｉを零値にして抽気可能量Ｑｉ＜送気要求量Ｑｊという大小関係にしていたが、本発明はこれに限定されるものではない。制御部１７は、現時点の発電量Ｅが抽気可能発電量Ｅｔｈ未満である場合、抽気可能量Ｑｉとして送気要求量Ｑｊ未満の値を算出してもよく、この算出値は零値でなくてもよい。
【００７６】
また、上述した実施の形態では、発電量Ｅの情報は、発電機４から制御部１７に自動的に送信されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。発電量Ｅの情報は、入力部１６によって制御部１７に適宜入力されてもよい。
【００７７】
さらに、上述した実施の形態では、蒸気需要側からの送気要求量Ｑｊの情報は、入力部１６によって制御部１７に適宜入力されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、入力部１６は設置されず、制御部１７は、送気要求量Ｑｊの情報として、流量測定部８によって測定された送気流量Ｑｅの情報を取得してもよい。この場合、送気要求量Ｑｊの情報はプロセス送気調節弁９ｃに設定され、このプロセス送気調節弁９ｃが、流量測定部８による測定結果に基づいて、送気要求量Ｑｊを満足する蒸気流量に送気流量Ｑｅを調節してもよい。
【００７８】
また、上述した実施の形態では、蒸気ボイラ２の蒸気発生量Ｑａは、検出部１５によって検出され、検出された蒸気発生量Ｑａの情報が検出部１５から制御部１７に自動的に送信されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。蒸気発生量Ｑａは、入力部１６によって制御部１７に適宜入力されてもよい。この場合、タービンバイパス装置１０は、検出部１５を備えてなくてもよい。
【００７９】
さらに、上述した実施の形態では、単一の蒸気タービン３を備えた蒸気タービン発電機１を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、蒸気タービン３は複数設置されてもよい。この場合、複数の蒸気タービン３の各々に抽気管６ｂおよび抽気元弁９ｂが配置される。制御部１７は、上述したように抽気可能量Ｑｉと送気要求量Ｑｊとの大小関係等に基づいて、これら複数の抽気管６ｂおよびバイパス管１１の中から、プロセス送気に必要な管を選択してもよい。
【００８０】
また、上述した実施の形態では、抽気管６ｂはバイパス管１１を介して送気管６ｃと連通していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、抽気管６ｂは、バイパス管１１を介さず、送気管６ｃの入力端に直に接続されてもよい。
【００８１】
なお、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１  蒸気タービン発電機
２  蒸気ボイラ
３  蒸気タービン
４  発電機
５，１３  熱交換器
６ａ  主蒸気管
６ｂ  抽気管
６ｃ  送気管
７，１４  圧力測定部
８  流量測定部
９ａ  主蒸気調節弁
９ｂ  抽気元弁
９ｃ  プロセス送気調節弁
１０  タービンバイパス装置
１１  バイパス管
１２  バイパス弁
１５  検出部
１６  入力部
１７  制御部
Ａ１，Ａ２  条件範囲
Ｌ  直線
Ｐ１〜Ｐ３  位置
【図１】
0005895498.tif 000002
【図２】
0005895498.tif 000003