(57)【要約】  本発明による、発電方法及び発電プラントは、蒸気発生器と、第１、第２及び第３の蒸気タービンと、再熱器と、ガスタービンと、少なくとも1つの熱交換器とを備え、前記蒸気発生器から前記第１の蒸気タービンで電力を発生させる前記第１の蒸気タービンへの蒸気からなる第１の気流を供給する工程と、蒸気からなる回収気流を前記第１の蒸気タービンから回収し、前記回収気流の少なくとも一部を前記再熱器に供給する工程と、前記蒸気発生器から前記熱交換器の第１の区間への蒸気からなる第２の気流を供給し、ガスタービンから前記熱交換器の前記第１の区間へ少なくとも１つの高温排気ガスを供給することにより、そこで前記第２の気流を加熱する工程と、前記加熱された第２の気流を、そこで電力を発生させる前記第２の蒸気タービンに供給する工程と、前記蒸気発生器から前記第１蒸気タービンからの前記回収気流を加熱する再熱器への蒸気からなる第３の気流を供給する工程と、前記第１のタービンからの加熱された回収気流を、前記再熱器より回収する工程、及び、前記加熱された回収気流の少なくとも一部を、前記第１のタービンから、そこで電力を発生させる前記第３の蒸気タービンへ供給する工程からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生器と、第１、第２及び第３の蒸気タービンと、再熱器と、ガスタービンと、少なくとも1つの熱交換器とを備え、複数の運転モードを有する発電方法であって、
第１の運転モードは、
前記蒸気発生器に給水を供給し、前記蒸気発生器から出力される蒸気を発生させる工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第１の気流を第１の蒸気タービンに供給して前記第１の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程と、
蒸気を含む回収気流を前記第１の蒸気タービンから回収し、前記回収気流の少なくとも一部を前記再熱器に供給する工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第２の気流を前記熱交換器へ供給し、前記ガスタービンから少なくとも１つの高温排気ガスを前記熱交換器へ供給することにより、前記熱交換器において前記第２の気流を加熱する工程と、
前記第２の蒸気タービンに加熱された前記第２の気流を供給して、前記第２の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第３の気流を前記再熱器へ供給して、前記第１の蒸気タービンからの前記回収気流を加熱する工程と、
前記第１のタービンからの加熱された回収気流を前記再熱器から回収する工程、及び
前記第１のタービンからの前記加熱された回収気流の少なくとも一部を前記第３の蒸気タービンへ供給して、前記第３の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程を含んでなり、
プラントの第２の運転モードは、
前記蒸気発生器に給水を供給し、前記蒸気発生器から出力される蒸気を発生させる工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第１の気流を前記第１の蒸気タービンに供給して、前記第１の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程と、
蒸気を含む回収気流を前記第１の蒸気タービンから回収し、前記回収気流の少なくとも一部を前記再熱器に供給する工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第２の気流を前記再熱器へ供給して、前記第１の蒸気タービンからの前記回収気流を加熱する工程と、
前記第１のタービンからの加熱された回収気流を前記再熱器から回収する工程、及び
前記第１のタービンからの前記加熱された回収気流の少なくとも一部を前記第３の蒸気タービンへ供給して、前記第３の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程を含んでなり、
プラントの第３の運転モードは、
前記蒸気発生器を迂回して給水を前記熱交換器に供給し、前記ガスタービンから少なくとも１つの高温排気ガスを前記熱交換器へ供給することにより、前記熱交換器において前記給水の流れを加熱する工程、及び
加熱された蒸気を前記熱交換器から回収し、前記回収、加熱された蒸気流の少なくとも一部を前記第２の蒸気タービンへ供給して、前記第２の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程を含んでなる発電方法。
【請求項２】
前記熱交換器は、少なくとも第１の区間と第２の区間を含む複数の区間を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記蒸気発生器からの蒸気を含む前記第２の気流は、前記熱交換器の前記第１の区間に供給される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
プラントの第３の運転モードにおいて、前記蒸気発生器を迂回する前記給水は、前記熱交換器の前記第２の区間に供給される、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記給水は、前記熱交換器の前記第２の区間で加熱され、少なくとも部分的に蒸発し、
前記方法は、前記少なくとも部分的に蒸発した加熱された給水流を分離器に供給する工程と、蒸気流を前記分離器から回収し、前記蒸気流を前記熱交換器の前記第１の区間に供給する工程を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の運転モードにおいて、前記方法は、
前記熱交換器の前記第２の区間に給水を供給する工程であって、前記給水の流れが少なくとも１つの高温排気ガスにより前記熱交換器の前記第２の区間において加熱される工程と、
加熱された給水の流れを前記熱交換器の前記第２の区間から回収し、前記回収、加熱された給水の流れを分離器に供給する工程と、
前記加熱された給水の流れを前記分離器から回収し、少なくとも蒸気発生器に供給する給水の一部として、前記回収気流を前記蒸気発生器に供給する工程を含む、請求項２〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
プラントの前記第１の運転モードにおいて、前記方法は、
前記蒸気発生器からの前記第２の気流が、前記蒸気発生器から回収されるように、前記第２の気流を実質的に下回らない温度と圧力で前記熱交換器の前記第１の区間に供給される、請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の運転モードにおいて、前記方法は、
前記熱交換器の前記第２の区間から補助熱流を供給する工程であって、少なくとも１つの高温排気ガスにより前記熱交換器の前記第２の区間で前記補助熱流が加熱される工程と、
前記補助熱流を、第１の蒸気タービンからの前記回収気流の少なくとも一部を加熱するために前記再熱器へ供給する、及び/又は、前記蒸気発生器に供給される前記給水の少なくとも一部を予熱するために給水過熱器に供給する工程からなる、請求項２〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記補助熱流は混合相を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記補助熱流の蒸気含有相の少なくとも一部が、前記補助熱流から分離され、前記熱交換器の前記第１の区間に供給される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２及び第３の蒸気タービンからの前記出力蒸気は、全体もしくは一部が、１つ以上のコンデンサに供給される、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記コンデンサからの前記出力蒸気の少なくとも一部は、前記熱交換器の第３の区間に供給され、少なくとも１つの高温排気ガスを前記ガスタービンから記熱交換器の前記第３の区間に供給することにより、そこで加熱される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
記熱交換器の前記第３の区間に供給される前記コンデンサからの前記出力蒸気は、１つ以上の低圧給水加熱器を通過する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱交換器は、
前記蒸気発生器からの第２の気流を加熱する記熱交換器の前記第１の区間の少なくとも１つの第１の伝熱面に接触して、前記少なくとも１つの高温排気ガスが通過し、
前記補助熱流を加熱する記熱交換器の前記第２の区間の少なくとも１つの第２の伝熱面に接触して、前記少なくとも１つの高温排気ガスが通過し、
前記コンデンサからの前記回収凝縮流もしくはその一部を加熱する記熱交換器の前記第３の区間の少なくとも１つの第３の伝熱面に接触して、前記少なくとも１つの高温排気ガスが通過するように構成される、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガスタービンからの前記少なくとも１つの高温排気ガスは、前記熱交換器の第１から第３の区間にかけて次第に冷たくなりながら、前記少なくとも１つの第１の伝熱面、前記少なくとも１つの第２の伝熱面、及び、前記少なくとも１つの第３の伝熱面、に接触して順次通過する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
プラントの前記第２の運転モードにおいて、前記蒸気発生器からの前記第２の気流は、直接前記熱交換器に供給される、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
プラントの前記第１又は第２の運転モードにおいて、前記第１の蒸気タービンは湿り蒸気タービンであり、前記蒸気発生器からの前記第１の気流の蒸気は、飽和状態もしくはそれに近い状態で供給される、請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記蒸気発生器からの前記第１の蒸気流に対する第２の蒸気タービンに供給される気流の流量比は、約０.０５から約０.５である、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２の蒸気タービンは、第１の高圧区間と第２の低圧区間からなる複数の区間を備える、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の蒸気タービンの前記第１の区間からの、冷却され、膨張した蒸気は、少なくとも一部が前記第２、及び/または、第３の蒸気タービンの前記第２の区間に供給される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記再熱器は、前記蒸気発生器からの熱流を供給する手段、及び、必要なところに前記熱交換器から補助熱流を供給する手段を有する、単一ユニットとして構成される、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記再熱器は、複数のユニットに分割されている、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の蒸気タービンからの前記回収気流は、前記蒸気発生器から、及び/または、前記第１の蒸気タービンでの抽気による熱流とともに第１の再熱器ユニットに供給される第１の回収気流部と、前記熱交換器からの熱流と共に第２の再熱器ユニットに供給される第２の回収気流部とに分割される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記回収気流の流動は、前記第２の再熱器ユニットを通る流動が、前記ガスタービン出力における遮断あるいは変動に応じて停止、もしくは、変更できるように、切り替え可能である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の運転モードにおいて、前記給水の少なくとも一部が、高温給水加熱器を介して前記蒸気発生器に供給される、請求項１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記給水流動は、前記給水加熱器を通る前記流動が、前記ガスタービン出力における遮断あるいは変動に応じて停止、もしくは、変更できるように、切り替え可能である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ガスタービンから供給される前記少なくとも１つの高温排気ガスのエネルギー流は、前記蒸気発生器から回収された材料の正味のエンタルピーが約０.０５〜約０.３である、請求項１〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
クレーム１〜２７のいずれか１項に記載の方法を行うように構成された発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の主題は、発電方法及び発電プラントに関するものであり、特に、原子力発電所、あるいは、その他の蒸気発電所からの蒸気サイクルとガスタービンを組み合わせた、ハイブリッド蒸気サイクルを用いた蒸気タービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の蒸気タービン発電所の１つは、蒸気発生器からの高圧飽和蒸気が、直接的または間接的に、高圧湿り蒸気タービンに供給され、タービンによる発電をともなって、そこで膨張し、冷却される工程に従って、稼働する。タービンからの、冷却され、膨張した蒸気は、湿分分離器/再熱器へ供給され、低圧蒸気タービンを介してコンデンサへ供給される。タービンからの凝縮蒸気は、脱気器に供給され、一般に供給ポンプと給水加熱器を通して蒸気発生器に戻される。このような従来の湿り蒸気サイクルに基づくプラントは、GD&CD中央電力庁「Advances in Power Station Construction（発電所構造における進歩）」１９８６年Pergamon Press社発行、に記載されている。
【０００３】
通常、湿分分離器/再熱器に供給される冷却され、膨張した蒸気は、一般に２つの気流に分離される。分離した水蒸気からなる第１の気流は、タービンからの凝縮蒸気と共に、脱気器へ供給される。第２の気流は再加熱され、更なる発電のために、低圧蒸気タービンに供給される。湿分分離器/再熱器でのこの気流の再加熱は、蒸気発生器からの蒸気により作用し、そして/または、高圧湿り蒸気タービンより抽出される。
【０００４】
低圧蒸気タービンからの蒸気は、脱気器へ供給され、蒸気発生器に戻る前に、１つ以上の低圧給水加熱器を通って水が汲み上げられるコンデンサに排出される。低圧給水加熱器には、低圧タービンから抽出された加熱蒸気が供給される。
【０００５】
蒸気サイクルとガスタービンからの排気動力出力の組み合わせによる、従来の蒸気発電所、特に原子力発電所、の効率改善に多くの試みがなされてきた。そのような試みの実施例は、日本公開特許公報2003027906、11344596、10089016、10037717、3151505、及び米国特許US5457721に開示される。
【０００６】
日本公開特許公報JP200220412は、プラント効率を劣化させることなく、ガスタービン排熱回収熱交換器へのガスタービンの排気ガス流入量を制御する制御手段を提供することによる、蒸気発生器用燃料節約装置内での蒸気発生の防止を目的とした方法を開示する。
【０００７】
US2005198939は、従来の火力発電所とガスタービン発電所を組み合わせた、複合サイクルプラントを開示する。この技術は、主に、プラントの一定の運転モードでタービンを迂回する、蒸気パイプ本管とコンデンサを接続する放出装置に関する。
【０００８】
更に、複合サイクルシステムは、US200337535及びUS2003126852に開示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
現在、エネルギーの供給が不足している世界の多くの地域で、効率的な発電技術の必要性が高まっている。そのような技術の必要性は、天然資源の枯渇、その他政治的、環境的、経済的要因によって引き起こされた燃料不足の増大により、実質的に増加しそうである。
【００１０】
発電所のエネルギー効率における改善にもかかわらず、エネルギー効率を改善し、それにより費用と従来の発電所と関連する環境への被害を低減する、改良された発電方法と装置を提供する必要性が残っている。
【００１１】
特に、加圧水あるいは熱湯循環を用いた原子力発電所と併せた複合サイクル発電所の使用は、効果的改善の機会を提供する。しかし、そのような改善の実現は、例えば、原子力安全要求事項により課された制限と、送電網運用の制限により、実際には難しいことが分かっている。原子力安全要求事項は、一般に、蒸気発生器内の蒸気流量に対する外部擾乱が最小化されるか、回避されるべきであることを意味する。送電網制限は、単独の故障は、規定最大値より大きい発電損失をもたらすべきではないことを意味する。これらの制限は、複合ガスタービンと原子力蒸気サイクルの許容可能な構成を制限する。１つの形態においては、本発明は、これらの制限内で望ましい高レベルの効率を提供するプラント構成からなる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明により、
蒸気発生器と、第１、第２及び第３の蒸気タービンと、再熱器と、ガスタービンと、少なくとも1つの熱交換器とを備え、複数の運転モードを有する発電方法であって、
第１の運転モードは、
前記蒸気発生器に給水を供給し、前記蒸気発生器から出力される蒸気を発生させる工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第１の気流を第１の蒸気タービンに供給して前記第１の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程と、
蒸気を含む回収気流を前記第１の蒸気タービンから回収し、前記回収気流の少なくとも一部を前記再熱器に供給する工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第２の気流を前記熱交換器へ供給し、前記ガスタービンから少なくとも１つの高温排気ガスを前記熱交換器へ供給することにより、前記熱交換器において前記第２の気流を加熱する工程と、
前記第２の蒸気タービンに加熱された前記第２の気流を供給して、前記第２の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第３の気流を前記再熱器へ供給して、前記第１の蒸気タービンからの前記回収気流を加熱する工程と、
前記第１のタービンからの加熱された回収気流を前記再熱器から回収する工程、及び
前記第１のタービンからの前記加熱された回収気流の少なくとも一部を前記第３の蒸気タービンへ供給して、前記第３の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程を含んでなり、
プラントの第２の運転モードは、
前記蒸気発生器に給水を供給し、前記蒸気発生器から出力される蒸気を発生させる工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第１の気流を前記第１の蒸気タービンに供給して、前記第１の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程と、
蒸気を含む回収気流を前記第１の蒸気タービンから回収し、前記回収気流の少なくとも一部を前記再熱器に供給する工程と、
前記蒸気発生器からの蒸気を含む第２の気流を前記再熱器へ供給して、前記第１の蒸気タービンからの前記回収気流を加熱する工程と、
前記第１のタービンからの加熱された回収気流を前記再熱器から回収する工程、及び
前記第１のタービンからの前記加熱された回収気流の少なくとも一部を前記第３の蒸気タービンへ供給して、前記第３の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程を含んでなり、
プラントの第３の運転モードは、
前記蒸気発生器を迂回して給水を前記熱交換器に供給し、前記ガスタービンから少なくとも１つの高温排気ガスを前記熱交換器へ供給することにより、前記熱交換器において前記給水の流れを加熱する工程、及び
加熱された蒸気を前記熱交換器から回収し、前記回収、加熱された蒸気流の少なくとも一部を前記第２の蒸気タービンへ供給して、前記第２の蒸気タービンにおいて電力を発生させる工程を含んでなる発電方法が提供される。
【００１３】
ガスタービンからの高温排気ガス出力が減少、あるいは、遮断される場合でも、少なくとも第１の蒸気タービンで、また好適には、少なくとも第３の蒸気タービンにおいても、発電することができる方法は、本発明の重要で有利な特徴である。電力を発生させる、あるいは、蒸気発生器内の蒸気の正常な生産を可能にするために、ガスタービンからの熱出力に依存しない方法となっている。むしろ、ガスタービンが使用可能な場合、ガスタービンからの熱出力は、補助熱源（その結果、電力）を提供する。更に、本発明の特に有利な特徴の１つは、蒸気発生器が使用可能でない場合でも、例えば、運転停止中あるいは燃料補給中であっても、ガスタービンが使用可能な場合、そこからの排熱が発電のための蒸気を発生させるために使用され得ることである。これは、蒸気発生器用の熱源が停止した場合に発生する電源喪失を最小化する。
【００１４】
本発明の好適な方法によれば、前記熱交換器は、少なくとも第１の区間と第２の区間を含む複数の区間を有する。
【００１５】
プラントの第１の運転モードにおいて、前記蒸気発生器からの蒸気からなる前記第２の気流は、前記熱交換器の前記第１の区間に供給されることが好ましい。
【００１６】
プラントの第３の運転モードにおいて、前記蒸気発生器を迂回する前記給水は、前記熱交換器の前記第２の区間に供給されることが好ましい。この場合、前記給水は、前記熱交換器の前記第２の区間で加熱され、少なくとも部分的に蒸発する工程において、前記少なくとも部分的に蒸発した加熱された給水流を分離器に供給する工程と、蒸気流を前記分離器から回収し、前記蒸気流を前記熱交換器の前記第１の区間に供給する工程からなる。
【００１７】
一好適な第１の運転モードにおいて、少なくとも１つの高温排気ガスにより前記熱交換器の前記第２の区間で補助熱流が加熱されることにより、前記熱交換器の前記第２の区間から補助熱流を供給する工程、及び、前記補助熱流を、第１の蒸気タービンからの前記回収気流の少なくとも一部を加熱する前記再熱器へ、及び/又は、前記蒸気発生器に供給される前記給水の少なくとも一部を予熱するための給水過熱器に供給する工程からなる。
【００１８】
他の好適な第１の運転モードにおいて、少なくとも１つの高温排気ガスにより前記熱交換器の前記第２の区間で給水流が加熱されることにより前記熱交換器の前記第２の区間に給水を供給する工程と、加熱された給水流を前記熱交換器の前記第２の区間から回収し、前記回収、加熱された蒸気流を分離器に供給する工程、及び、前記加熱された蒸気流を前記分離器から回収し、少なくとも蒸気発生器に供給する給水の一部として前記回収気流を前記蒸気発生器に供給する工程からなる。
【００１９】
好適には、プラントの前記第１の運転モードにおいて、前記蒸気発生器からの前記第２の気流は、前記蒸気発生器から回収されるため、前記第２の気流を実質的に下回らない温度と圧力で前記熱交換器の前記第１の区間に供給される。例えば、熱交換器の第１の区間に供給されるときの第２の気流の圧力は、約１５％以下であり、好適には約１０％以下であり、更に好適には、蒸気発生器から排気するため、第２の気流の圧力を下回る５％以下である。
【００２０】
便宜的には、プラントの前記第２の運転モードにおいて、前記蒸気発生器からの前記第２の気流は、直接前記熱交換器に供給され、それは特に、いずれの蒸気タービンもしくは熱交換器への投入も最初に供給されないことを意味する。
【００２１】
本発明の１つの方法によれば、前記第１の蒸気タービンは湿り蒸気タービンであり、前記蒸気発生器からの前記第１の気流の蒸気は、飽和状態もしくはそれに近い状態で供給される。第１の蒸気タービンは、好適には高圧条件下で作動し、一例としてのみ、そこに供給される蒸気圧は、少なくとも約４０バールabsであることを意味する。第３の蒸気タービンは、好適には比較的低圧条件下で作動し、一例としてのみ、そこに供給される蒸気圧は、約１０バールabs以下であることを意味する。好適には、第２の蒸気タービンは、第１と第３の蒸気タービンの圧力の間の中間圧力で、更に好適には、第１の蒸気タービンの圧力に可能な限り近い圧力で作動可能となる。
【００２２】
好適には、第１の蒸気流は、約４０から８０バールabsの圧力で蒸気発生器から供給される。
【００２３】
好適には、第２の蒸気流の温度と圧力は、第１の蒸気流と実質的に同じである。
【００２４】
好適には、第３の蒸気流の温度と圧力もまた、第１の蒸気流と実質的に同じである。
【００２５】
好適には、第１の気流は、蒸気発生器出力の大部分、例えば、少なくとも約５５％の出力、更に好適には、少なくとも約７０％の出力からなる。
【００２６】
第２の蒸気タービンに供給される蒸気は、全体もしくは一部が第３の蒸気タービンに供給されうる出力流を発生させるため、そこで冷却され、膨張する。しかし、必要であれば、前記第２の蒸気タービンは、第１の高圧区間と第２の低圧区間からなる複数の区間を備えてもよい。この場合、第１の区間からの、冷却され、膨張した蒸気は、少なくとも一部が第２の区間に供給されてもよい。第２の区間からの出力は、コンデンサを通過し、第３の蒸気タービンから熱交換器、及び/又は、１つ以上の給水加熱器への濃縮流に加わって戻った凝縮物は脱気器を通過してもよい。
【００２７】
好適には、再熱器は、湿分分離器としても機能する。第１の蒸気タービンから排出される湿り蒸気は、蒸気発生器の給水として直接的もしくは間接的に戻る蒸気滴を除去する湿分分離器/再熱器を通過する。回収された湿気流は、単独で、もしくは、第１の蒸気タービンからの回収気流の一部と同時に脱気器に供給されてもよい。第１の蒸気タービンで回収される気流部分と同様に、脱気器に供給される湿気は、供給ポンプ、及び、少なくとも１つの任意の高圧給水加熱器を介して、蒸気発生器を通過してもよい。
【００２８】
前記再熱器は、前記蒸気発生器からの熱流を供給する手段、及び、必要なところに前記熱交換器から補助熱流を供給する手段を有する、単一ユニットとして構成されてもよい。しかし、そしてこれは建設中のプラントを既存のプラントにレトロフィット（retro-fitted）する場合に特に好適であり、再熱器は２つ（以上）のユニットに分割されてもよい。第１の蒸気タービンからの回収気流はそこで分割され、第１の回収気流部は蒸気発生器からの熱流とともに第１の再熱器ユニットに供給される。第２の回収気流部は、熱交換器からの熱流と共に第２の再熱器ユニットに供給される。好適には、回収気流の流動は、前記第２の再熱器ユニットを通る流動が、ガスタービン出力における遮断あるいは変動に応じて停止、もしくは、変更できるように、切り替え可能である。
【００２９】
第２及び第３の蒸気タービンからの出力流は、好適には、全体あるいは一部が１つ以上のコンデンサに供給される。本発明の１つの好適な方法によれば、コンデンサからの合流出力流の少なくとも一部が、熱交換器の第３の区間に供給され、ガスタービンから熱交換器の第３の区間へ少なくとも１つの高温排気ガスを供給することによって、そこで加熱される。加熱された回収濃縮物は、再熱器で分離され、第１のタービンからの回収気流からの蒸気で加熱された湿気とともに脱気器に戻ってもよい。
【００３０】
好適には、脱気器からの水は、それを加圧する給水ポンプに供給され、少なくとも１つの高圧給水加熱器への気流に適用される。少なくとも１つの給水加熱器から回収された加熱された気流は、蒸気発生器に供給される。少なくとも１つの給水加熱器には、給水を加熱する第１の蒸気タービンから抽出された蒸気が供給される。
【００３１】
本発明の１つの有利な構成において、加圧給水流の少なくとも一部は、補助熱流により加熱する高温給水加熱器に供給される。好適には、補助熱流は、少なくとも１つのガスタービン排気ガス流により加熱する熱回収熱交換器の第２の区間から供給される。高温給水加熱器からの加熱された気流は、蒸気発生器に供給される。好適には、高温給水加熱器を通った給水流は、ガスタービン出力における遮断あるいは変動に応じて、切り換え、あるいは、変更できる。
【００３２】
他の好適な方法において、熱交換器の第３の区間からの加熱された回収濃縮物は、第２の脱気器に供給されてもよい。この代替的方法において、少なくとも１つの個々の供給ポンプが第２の脱気器からの水を加圧し、低温給水をガスタービンエネルギー回収熱交換器の第２の区間に運ぶ。
【００３３】
前記熱交換器は、好適には、前記蒸気発生器からの第２の気流を加熱する記熱交換器の前記第１の区間の少なくとも１つの第１の伝熱面に対して、前記少なくとも１つの高温排気ガスが通過し、再熱器の前記補助熱流を加熱する記熱交換器の前記第２の区間の少なくとも１つの第２の伝熱面に対して、前記少なくとも１つの高温排気ガスが通過し、前記コンデンサからの前記回収凝縮流もしくはその一部を加熱する記熱交換器の前記第３の区間の少なくとも１つの第３の伝熱面に対して、前記少なくとも１つの高温排気ガスが通過するよう配列される。好適には、前記ガスタービンからの前記少なくとも１つの高温排気ガスは、前記熱交換器の第１から第３の区間にかけて次第に冷たくなりながら、前記少なくとも１つの第１の伝熱面、前記少なくとも１つの第２の伝熱面、及び、前記少なくとも１つの第３の伝熱面に対して、連続して通過する。従って、冷却された少なくとも１つの高温排気ガスは、排気筒などのような、あらゆる適切な手段により、プラントから放出されてもよい。
【００３４】
熱交換器は、多段の単一ユニットとして、あるいは、個別のユニット、好適には直列に配置されて、構成されてもよい。
【００３５】
本発明による１つの好適な方法によれば、ガスタービンから供給される少なくとも１つの高温排気ガスの総合エンタルピーは、蒸気発生器から回収された材料の正味のエンタルピーが約０.０５から約０.３５であり、好適には約０.０５から約０.２５であり、更に好適には、約０.１から約０.２である（給水流のエンタルピー以下の蒸気発生器から、供給される第１の蒸気流のエンタルピーである）。
【００３６】
先行技術の発電所用熱サイクルは、最高効率を達成するための試みを行ってきた。しかし、サイクルの熱力学的限界、プロセス媒体特性、及び、サイクルを具現するプラントの構造に使用される材料の物理的限界は、実際のプラントの実行可能な性能を制限する。異なる熱サイクルが、性能を最大限にするために改良されてきた。時には、サイクルは、全体的性能を高めるために、例えば、異なる工程あるいはプロセス媒体を用いた「トッピングサイクル」あるいは「ボトミングサイクル」を加えて、組み合わされてきた。
【００３７】
本発明の主題は、サイクル内で２つの熱源を組み合わせたハイブリッド熱サイクルであり、１つは蒸気サイクルで蒸発時の潜熱を、及び、もう一つはガスタービンから排熱を供給する工程である。ガスタービン排気における熱は、他の熱源が蒸気サイクルで蒸発時の潜熱を供給する一方で、蒸気サイクルの給水加熱、再加熱、及び、過熱を提供するために使用される。化学的方法は、サイクルの使用における適切な条件化で熱を供給できるが、この第２の熱源は、便宜的に、一次冷却回路で加圧水もしくは熱湯を用いる原子炉であってもよい。
【００３８】
本発明の発電方法は、従来の発電所のエネルギー効率における目覚しい改良を示しており、例えば、蒸気タービンサイクルを用いた石化燃料発電所、サイクル・プラント、あるいは、ガス/石油火力サイクル複合ガスタービン発電所と組み合わせた複合石化燃料気体化がそれである。
【００３９】
本発明による好適な方法で例示する場合の本発明の方法には、以下の顕著な利点がある。
・ハイブリッドサイクルで一体化されるガスタービンと飽和蒸気サイクル双方の熱効率を著しく改善する。例えば、ハイブリッドサイクルの正味の効率は、基本飽和蒸気サイクルの３７％と比較し、約３９％から４２％とできる。
・ガスタービンサイクルの追加によって改善される場合、元の飽和蒸気サイクルと比較した追加電力に対するガスの効率は、他の手段により実現されうるものより実質的に高く、６０％を越える正味の変換効率を達成する。
・ハイブリッドプラントの追加容量の特定の資本コストは、従来の発電所あるいは原子力発電所よりむしろ、複合サイクルガスタービンのそれに匹敵している。飽和蒸気サイクルへの改良は、プラント機器間の費用分配を変えるが、標準的飽和蒸気サイクルと比較し、一般に費用全体を低減する。
・同じガスタービン維持費のため、正味容量が著しく増加するため、サイクルの特定の運転維持費は、同様の複合サイクルガスタービンプラントより低い。
・発電力の高燃料変換効率、低特定資本、運営、および維持費は、通常同じ燃料費がかかる従来の複合サイクルガスタービンプラントの費用の約８５％の出力で、あらゆる利用可能な代替技術より著しく低コストでガスからの電力発生を可能にする。
・複合蒸気サイクルの構成は、飽和蒸気プラントにおいて、ガスタービンの停止といったガスタービンサイクルにおける障害の影響を最小化し、そのような障害にもかかわらず飽和蒸気発生器が通常どおり機能し続けられるようにする。蒸気発生器へのわずかな影響とは、蒸気発生器を介するあらゆる原子力一次循環に関連する安全性の問題が最小化されることを意味する。
・ガスタービンサイクルからの追加容量は、飽和蒸気プラントに著しい影響を及ぼすことなく、電力需要に従って柔軟に処理できる。
・ガスタービンに関連する容量の起動と負荷変動が、従来の複合サイクルガスタービンプラントより著しく速くなるように、ガスタービン熱回収システムでの熱交換器の構成は、大きい厚肉断面蒸発器を避けている。
・ガスタービン発電所あるいは蒸気発生器への原子力熱供給のいずれかの故障は、発生した出力の全損をもたらさない。故障事例としては、独立複合サイクル発電所もしくは従来の原子力発電所においてそれぞれ現在認められている値と同等の、送電網への出力の予測可能な損失がある。
・燃料転換の改善効率は、利用できる最良の化石燃料発電所と比較し、炭素、硫黄、酸化窒素、及び、環境への低温排水のエネルギー単位あたりの排出の約２０％の低減を含む環境上の利点をもたらす。追加的な低費用の発電力は、より高い放出を伴うより古くて費用のかかるプラントに取って代わり、更に環境への排出を全面的に抑えている。
・この概念は、同様の利点がある新しい発電所、あるいは、既存の飽和蒸気サイクルプラントに適用できる。
【００４０】
伝熱管は、内部的及び外部的条件に適している鉄の様々な等級や仕様のような、あらゆる適切な材料であってもよく、最適な熱伝達に必要な鋳ばりのような拡大面を含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
原子炉蒸気発生器、もしくは、同様の化学的方法により発生する飽和蒸気からのエネルギー変換のための基礎的なサイクルは、図１に示される。
【００４２】
図１に関して、飽和状態における蒸気は、蒸気発生器１００で発生し、ライン１０１を通過し、２つの気流に分離される。主要部分からなる第１の気流は、高圧蒸気タービン１０３へとライン１０２内を流れる。電力は、蒸気タービン１０３で発生し、規定のレベルの蒸気湿潤に膨張した後、蒸気は、ライン１０４を通って、蒸気タービンから湿分分離器/再熱器１０５へ排気される。ライン１０７と脱気器１０６間の接続は、簡略化するため図１には示されていないが、この導管において、取り込まれた湿気は大幅に除去され、ライン１０７の脱気器１０６に排出される。
【００４３】
湿分分離器/再熱器１０５内の残りの蒸気は、ライン１０８の蒸気発生器１００、及び/または、蒸気タービン抽気（図示せず）からの蒸気を使用して加熱される。降下バルブ、及び、ライン１０８ａと給水加熱器１０９間のリンクは図１に示されていないが、ライン１０８の加熱蒸気は、再熱器１０５で凝縮され、これに伴う高圧水は、圧力降下バルブを通して高圧給水加熱器１０９の復水システムに戻される。
【００４４】
再熱器１０５からの再加熱された蒸気は、ライン１１０を介して、ライン１１２を通ってコンデンサ１１３に排気する蒸気を膨張させる低圧蒸気タービン１１１に入る。水は、ライン１１４のコンデンサ１１３から回収され、ポンプ１１５によりライン１１６へ汲み上げられ、１つ以上の低圧給水加熱器１１７（図１には１つのみ図示）を通る。圧力給水加熱器１１７は、低圧タービン１１１からライン１１８に抽出された蒸気により加熱され、これに伴う加熱された気流を、ライン１１９から脱気器１０６に供給する。加熱蒸気は、給水加熱器１１７で凝縮され、これに伴う温水は、いずれかの低圧給水加熱器（図示せず）を介してコンデンサ１１３（図示せず）に送られる。
【００４５】
脱気器１０６は、高圧タービン１０３、あるいは、その他のタービン蒸気抽気の排気からライン１２０に供給される蒸気の、活発な直接的接触加熱を使用して、復水から油溶性ガスを除去する。これに伴う脱気水は、１つ以上の高圧給水加熱器１０９を通過する前に、１つ以上の給水ポンプ１２１により高圧で汲み上げられる。高圧水は、給水加熱器１０９で、蒸気タービン１０３からライン１２２及び１２３に抽出される蒸気と、ライン１０８の蒸気から凝縮された再熱器１０５からの温水で、蒸気発生器１００への吸気に適した温度まで加熱され、ライン１２４から蒸気発生器１００に供給される。給水加熱器１０９で凝縮された加熱蒸気、及び、温水加熱流は、いずれかの低圧加熱器、もしくは、脱気器に送られる（図１には図示せず）。
【００４６】
ガスタービンと一体化した本発明のハイブリッドサイクル、及び、図示される事例では原子力蒸気サイクルは、図２に示される。
【００４７】
図２に関して、ガスタービン２５０は、エネルギー回収熱交換器２５２を通ってライン２５１を通過する高温排気ガスを発生させる。排気口を有する回転伝熱面の排気流は、外部高温ガスと内部プロセス流体の間の一定に近い温度差を維持する付帯高温ガスに面した側面を通過する。最も高温のガスに接触する伝熱面の第１の区間は、蒸気過熱器２５３であり、第２の区間は、加圧された温水を中間熱交換媒体として使用する中間温度部２５４である。最終熱交換面は、蒸気タービン２１１のコンデンサ２１３からの水を直接加熱し、蒸気タービン２２６のコンデンサ２２７からの水を直接加熱する、あるいは、１つ以上の給水加熱器（図示せず）を通った後の節熱部２５５である。冷たい排気ガスは、排気筒２５６を介して、最終的に放出される。
【００４８】
サイクルの蒸気流は、以下の飽和蒸気のための従来の蒸気タービンサイクルと一体化している。蒸気発生器２００からの飽和蒸気は、ライン２０１に供給され、湿り蒸気タービン２０３へのライン２０２を流れる大部分、加熱するため過熱器２５３へ送られるライン２２５を通過する部分、その一方で湿分分離器及び再熱器２０５ａへのライン２０８を流れる残りの部分の３つに分割される。
【００４９】
ガスタービンエネルギー回収熱交換器２５２の蒸気過熱器２５３で加熱された蒸気は、高温で、ライン２２８を介してコンデンサ２２７に排気する第２の蒸気タービン２２６へ運ばれる。復水は、ライン２３０とポンプ２３１を介して、ライン２３２の低圧蒸気タービン２１１からのコンデンサの流れと混ざって回収される。蒸気タービン２２６を通った蒸気流は、吸入バルブ２２９によって定められ、過熱器の排気口で一定の蒸気温度を維持するために、好適に制御される。
【００５０】
飽和蒸気は、ライン２０４の蒸気を湿分分離器/再熱器２０５に排気する高圧タービン２０３を通って流れる。湿分分離器２０５は、混入水滴の大部分を除去し、ライン２０７の水滴を脱気器２０６(図２に示されないリンクを介して)へ排出し、湿分分離器/再熱器２０５に残る蒸気は、再加熱される。蒸気は、再熱器２０５を通って２本の並流となって流れる。区画２０５ａの第１の流れは、蒸気発生器２００からのライン２０８の飽和蒸気、及び/または、高圧タービン２０３からの抽気蒸気（図示せず）によって加熱される。加熱蒸気は、再熱器で凝縮され、復水は、図２に示されないリンクを介して、高圧給水加熱器２０９の復水システムに戻される。区画２０５ｂの第２の流れは、ガスタービンエネルギー回収熱交換器２５２の中間温度部２５４からの熱によって、間接的に加熱される。排気口を有する回転伝熱面の再熱器の流れに入る蒸気は、外部蒸気と内部プロセス流体の間の一定に近い温度差を維持する熱交換器から最も高温の流体を受ける側面を通過する。図示される間接熱交換回路は、ポンプ２３８によって循環する加圧水を使用している。
【００５１】
湿分分離器/再熱器２０５からの再加熱された蒸気は、ライン２１０で回収され、低圧蒸気タービン２１１を通って膨張する。タービン２１１からの蒸気は、ライン２１２をコンデンサ２１３へと通過し、復水はライン２１４で回収され、ポンプ２１５により、１つ以上の低圧給水加熱器２１７を通って脱気器２０６に汲み上げられる。蒸気タービンの工程間で抽出された蒸気は、給水加熱器に熱を供給するために使われる。給水加熱器で凝縮された水は、低温で給水加熱器に送られるか（図示せず）、あるいは、コンデンサ２１３に排出される。
【００５２】
コンデンサ２１３からの水流の一部はライン２３３で分離され、節熱器２５５を通ってエネルギー回収熱交換器２５２で加熱されるよう通過し、ライン２３４の脱気器２０６に戻る。
【００５３】
油溶性ガスは、脱気器２０６の蒸気による水滴の活発な直接的接触加熱により除去される。脱気器への加熱蒸気は、排気、あるいは、高圧蒸気タービン２０３の工程間から取り込まれる。脱気器２０６からの水は、１つ以上の給水ポンプ２２１により高圧で汲み上げられ、１つ以上の高圧給水加熱器２０９により、ライン２２４の蒸気発生器２００へ戻るために適した温度まで、更に加熱される。高圧給水加熱器は、蒸気タービン２０３の工程間から抽出された蒸気と再熱器２０５への凝縮加熱蒸気流からの温水で加熱される。給水加熱器で凝縮された蒸気と水流は、低圧で給水加熱器、及び/または、脱気器２０６へ送られる（図示せず）。
【００５４】
１つ以上の給水ポンプ２２１により運ばれた水の一部は、ライン２２４で高圧給水加熱器２０９から蒸気発生器２００への流れと混ざりながら、高温給水加熱器２４０を通って流れる。高温給水加熱器２４０には、ガスタービンエネルギー回収熱交換器２５２の中間温度部２５４からの高温水が供給される。
【００５５】
図２のハイブリッド発電所の別の構成によれば、熱交換器２５２の中間温度部２５４は、第１の運転モードで水を加熱し、第２の運転モードで蒸気を発生させる、二重モード交換器として機能してもよい。ハイブリッド運転モードにおいて、熱交換器は、これらの両機能を実行する。このハイブリッド運転モードにおいて、蒸気発生器２００とガスタービン２５０の両方が稼働中の場合、蒸気発生器２００からの蒸気は、交換器区間２５３でガスタービン排気ガスによって加熱され、蒸気タービン２２６を通って膨張する。温水は、ガスタービン排気ガスにより加熱される熱交換器２５４を通り、タービン２０３の排気蒸気流を加熱するためにポンプ２３８を介して再熱器２０５ｂへと分離器２３５を通過して、循環する。十分な水流が、この条件下で交換器２５４における最低限の沸騰を確保するために循環する。ここで発生したあらゆる蒸気は、分離器２３５で分離され、ライン２２５で蒸気発生器２００から熱交換器２５３への蒸気流と混ぜ合わされる。回路には、給水ポンプ２２１を通って供給されるライン２３７の水が補給される。
【００５６】
ガスタービン２５０が稼動していない場合、蒸気発生器２００からの蒸気は、蒸気タービン２０３を通って膨張し、ライン２０８の蒸気発生器２００からの蒸気の流れを使って再熱器２０５ａで加熱され、コンデンサ２１３へ流れる前に蒸気タービン２１１で膨張する。凝縮物は、低圧給水加熱器２１７、及び、脱気器２０６で加熱され、ライン２２４の蒸気発生器２００へ運ばれる前に高圧給水加熱器２０９を通って汲み上げられる。ガスタービン２５０、熱回収交換器２５２、再熱器２０５ｂ、及び、蒸気タービン２２６が稼動していない場合、どんな水や蒸気もこれらの構成要素を通って流れることはなく、そこで電力が発生することはない。
【００５７】
(蒸気発生器２００に熱源を供給する) 原子炉が稼動していない場合、水は、ポンプ２３８により、ガスタービン２５０の排気ガスにより加熱される熱交換器２５４を通って循環し、部分的に蒸気となって蒸発する。混合相流は、分離器２３５で分離される。ポンプ２２１は、蒸発蒸気と、ポンプ２２８により再循環する混合水を取り替えるために、迂回導管２３６で再熱器２０５ｂを迂回させながら、脱気器２０６から給水を運ぶ。分離器２３５からの蒸気は熱交換器２５３を流れ、ガスタービン排気ガスにより加熱され、蒸気タービン２２６で膨張し、もしあれば（図２には示されないが）図４に示されるような、あらゆる追加的低圧二次蒸気タービンの工程へと移る。タービン２２６からの蒸気は、コンデンサ２２７に排気され、凝縮物は、ガスタービンの排気ガスによって熱交換器２５５で予熱される。高温の凝縮物が脱気器２０６に戻り、サイクルは完了する。蒸気発生器２００、蒸気タービン２０８、再熱器２０５ａ、２０５ｂ、及び、関連プラントは、この条件においては非稼動である。
【００５８】
この方法は既存の飽和蒸気タービン発電所に適用できるが、場合によっては、わずかに異なる再熱器の構成が、一体化を容易にするために好適である。この構成は、図３に示される。
【００５９】
図３に関して、既存のプラントに適用されるサイクルは、以下を除き、図２で説明される方法と基準に従う。
【００６０】
主蒸気サイクルに関連する二重水流の再熱器は、エネルギー回収熱交換器３５２の中間温度部３５４からの熱を使って、ライン３０４を通って蒸気タービン排気流の一部を加熱する、既存の再熱器３０５ａと第２の再熱器３０５ｂからなる。２つの再熱器部から回収された流れは、ライン３１０で混ぜ合わされ、既存の低圧蒸気タービン３１１に供給される。
【００６１】
この方法は既存の飽和蒸気タービン発電所に適用できるが、場合によっては、わずかに異なる蒸気タービンの構成が好ましい。この代替的構成は、図４に示される。
【００６２】
図４に関して、既存のプラントに適用されるサイクルは、以下を除き、図２及び図３で説明される方法と基準に従う。
【００６３】
二次蒸気タービン４２６は、ガスタービン４５０からの入熱により発生する追加的凝縮蒸気流を処理する低圧工程部４４１とコンデンサ４２７の追加に伴い、拡大される。二次タービン４２６の低圧工程部４４１への蒸気の取り込みは、スロットルバルブ４３３により制御されるだろう。追加コンデンサ４２７からの復水は、既存の低圧タービン４１１のコンデンサ４１３からのライン４３２の流れと合流するよう、ポンプ４３１により低圧給水加熱装置へと汲み上げられる。
【００６４】
このサイクルは、蒸気発生器が原子炉である原子力発電所に適用できる。この場合、ガスタービンの蒸気サイクルは、図５に示すように、蒸気発生器のサイクルから隔離される必要がある。
【００６５】
図５に関して、既存のプラントに適用されるサイクルは、以下を除き、図２で説明される方法と基準に従う。
【００６６】
蒸気発生器５００からの第２の気流は、ライン５２５により、蒸気加熱蒸発器５６０へと運ばれる。二次蒸気は、ライン５２５からの流入流を凝縮することによりライン５６１に運ばれた給水を蒸発させることにより発生する。二次蒸気は、加熱するためにライン５６２により過熱器５５３へ供給され、コンデンサ５２７へ排気する蒸気タービン５２６へ、高温で運ばれる。復水は、ライン５３０を介して回収され、加熱と第２の脱気器５６４への運搬のための２本の並流に分割される気流として、ポンプ５３１により運ばれる。第１の気流が給水加熱器５６３へ運ばれる一方で、第２の気流は、エネルギー回収熱交換器５５２の節熱器５５５へ運ばれる。給水加熱器と節熱器から加熱された回収気流は混ぜ合わされ、ライン５６５の第２の脱気器５６４へ運ばれる。
【００６７】
第２の脱気器５６４は、分離器５３５から脱気器に供給される蒸気、あるいは、蒸気タービン抽気とともに、活発な直接的接触加熱を使用して、復水から油溶性ガスを除去する（接続は図示せず）。１つ以上の給水ポンプ５６６により高圧で汲み上げられたこれに伴う温水は、２本の気流に分割される。第１の気流は、ガスタービンエネルギー回収熱交換器５５２の中間温度部５５４に運ばれる。加熱された回収気流は、分離器５３５運ばれ、ライン５６１のポンプ５３８により汲み上げられる。１つ以上の給水ポンプ５６６により運ばれた第２の気流は、給水加熱器５６７への水で加熱され、ライン５６１へと回収される。ライン５６１の混合加熱水流は、二次蒸気を発生させる蒸気加熱蒸発器５６０へ運ばれる。
【００６８】
蒸気加熱蒸発器で凝縮されたライン５２５からの蒸気流は、ライン５６８を介して回収され、２つの部分に分割される。第１の部分は、蒸気発生器５００に供給されるよう、ライン５２４で給水加熱器５０９からの加熱された給水と混ぜ合わせるために、ポンプ５６９により運ばれる。第２の部分は、１つ以上の給水ポンプ５６６からの気流の一部を加熱する給水加熱器５６７へ運ばれる。回収された冷却された部分は、コンデンサ５２７から汲み上げられた凝縮物の一部を加熱する給水加熱器５６３へ運ばれる。冷却された凝縮流は、バルブ５７０の圧力で低減され、ライン５１６の主サイクルに戻る。
【００６９】
このサイクルは、蒸気発生器が原子炉から蒸気サイクル全体を隔離する原子力発電所に適用できる。この場合、図６に示すように、ガスタービンの蒸気サイクルは、好適に簡略化できる。
【００７０】
図６に関して、プラントに適用されるサイクルは、以下を除き、図５で説明される方法と基準に従う。
【００７１】
蒸気発生器６００からの蒸気の第２の気流は、ライン６２５を介して、ガスタービン６５０からの排気ガスによって加熱されるエネルギー回収熱交換器６５２の過熱器６５３へ運ばれる。加熱された蒸気は、電力を発生させる蒸気タービン６２６を通って膨張し、コンデンサ６２７へ排気される。
【００７２】
コンデンサ６２７からの気流の一部は、ガスタービンエネルギー回収熱交換器６５２の節熱器６５５で加熱するため、ポンプ６３１により運ばれる。その他の部分は、ライン６１６の第３の蒸気タービン６１１からの凝縮物と混合するために、ライン６３２を介して供給される。
【００７３】
エネルギー回収熱交換器の中間温度部６５４からの高温流は、分離器６３５に供給される。水相は、ライン６２４の蒸気発生器６００への給水流と混合するために、ライン６６０を介してポンプ６３８により運ばれる。
【００７４】
本発明の方法は、下記の１以上の利点を有する。
・蒸気発生器（例えば、原子力）の停止における電力生産の損失は、例えば、原子力発電所の標準出力容量以上１０％未満に著しく制限することにより、最小化される。
・ガスタービンサイクルの顕著な効率が、核サイクルと一体化した運転で達成される一方で、原子炉が非稼動の間、ガスタービンサイクルの運転は、適度に高効率で維持されている。したがって、ガスタービンサイクルの高可用性は、原子力発電所が非稼動中、例えば給油中でも、収益に貢献する。
・ガスタービンサイクル容量の柔軟な処理を可能にする一方で、（原子力）蒸気発生器もしくはガスタービンいずれかの起動及び停止は、原子炉蒸気システムの安全規定を維持しながら、最小限の相互干渉で、柔軟に、簡潔に、達成することができる。
・（原子力）蒸気発生器の停止におけるガスタービンサイクル運転の強化された構造安定性は、重大な停止期間中の安全な原子炉操作の維持を可能にする発電の保全性を増大させる。
・給水過熱モードと沸騰モードの間の熱交換器の状態の相互作用は、運転が簡略化され、周回動作が、蒸気サイクル、あるいは、ガスタービンの状態における変化許容性があるように、円滑で、自動調整するものである。
・ハイブリッドサイクルの終了以前に、低減した効率での運転を可能にしながら、別々の時点でガスタービン及び原子力発電所の建設に着手することができる。
・建設費を最小限にできるように、図２から図６の熱交換器区間と分離器の設計は、複合サイクルガスタービン発電所のエネルギー回収熱交換器においては従来どおりである。
・レトロフィットのための接合部分が最小となり、あらゆる潜在的安全事例の影響が可能な限り低レベルに減少するよう、ガスタービンに関連する蒸気及び水循環の設計は、原子力蒸気サイクルから最大限に独立するよう設計できる。
【００７５】
実施例１
図７により設計されたプラント（蒸気発生器とガスタービンの両方が運転可能で、追加の再熱器が稼動中）は、表１に示す結果をモデルにしている。
【表１】
2009515092.tif 000003
【００７６】
実施例２
図７により設計されたプラント（蒸気発生器とガスタービンの両方が運転可能で、追加の高温給水過熱器が稼動中）は、表２に示す結果をモデルにしている。
【表２】
2009515092.tif 000004
【００７７】
実施例３
図７により設計されたプラント（ガスタービンのみ運転可能）は、表３に示す結果をモデルにしている。
【表３】
2009515092.tif 000005
【００７８】
実施例４
図８により設計されたプラント（蒸気発生器とガスタービンの両方が運転可能）は、表４に示す結果をモデルにしている。
【表４】
2009515092.tif 000006
【００７９】
実施例５
図９により設計されたプラント（蒸気発生器とガスタービンの両方が運転可能）は、表５に示す結果をモデルにしている。
【表５】
2009515092.tif 000007
【図面の簡単な説明】
【００８０】
本発明を、以下の図面を参照し更に詳しく説明する。
【図１】図１は、発電所の従来の湿り蒸気サイクルのフロー図を示す。
【図２】図２は、本発明の第１の方法により稼働するように構成されたハイブリッド発電所のフロー図を示す。
【図３】図３は、本発明の第２の方法により稼働するように構成されたハイブリッド・レトロフィット発電所のフロー図を示す。
【図４】図４は、本発明の第３の方法により稼働するように構成されたハイブリッド発電所のフロー図を示す。
【図５】図５は、本発明の第４の方法により構成されたハイブリッド発電所のフロー図を示す。
【図６】図６は、本発明の第５の方法により構成されたハイブリッド発電所のフロー図を示す。
【図７】図７は、図２と同じフロー図を示すが、実施例１、２及び３に関する参照符号が記載されている。
【図８】図８は、図５と同じフロー図を示すが、実施例４に関する参照符号が記載されている。
【図９】図９は、図６と同じフロー図を示すが、実施例５に関する参照符号が記載されている。
【符号の説明】
【００８１】
１００、２００、５００、６００  蒸気発生器
１０１、１０２、１０４、１０７、１０８、１０８ａ、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１１９、１２０、１２２、１２３、１２４、２５１、２０１、２０２、２０４、２０７、２０８、２１０、２１４、２２４、２２５、２２８、２３０、２３２、２３３、２３４、２３７、３０４、３１０、４３２、５１６、５２４、５２５、５３０、５６１、５６２、５６５、５６８、６１６、６２４、６２５、６３２、６６０  ライン 
１０３  高圧蒸気タービン
１０５、２０５  湿分分離器/再熱器
１０６、２０６、５６４  脱気器
１０９、５０９、５６３、５６７  給水加熱器
１１１、３１１  低圧蒸気タービン
１１３、２１３、２２７、４１３、４２７、５２７、６２７  コンデンサ
１１７、２１７  低圧給水加熱器
１１５、１２１、２２１、２１５、２３１、２３８、４３１、５３１、５３８、５６６、５６９、６３１、６３８  給水ポンプ
２０５ａ、２０５ｂ、３０５ａ、３０５ｂ  再熱器
２０９、２４０  高圧給水加熱器
２０３、２１１、５２６、６１１、６２６  蒸気タービン
２２６  第２の蒸気タービン
２２９  吸入バルブ
２３５、５３５、６３５  分離器
２３６  迂回導管
２５０、４５０、６５０  ガスタービン
２５２、３５２、５５２、６５２  エネルギー回収熱交換器
２５３  蒸気過熱器
２５４、３５４、５５４、６５４  中間温度部
２５５、５５５、６５５  節熱器
２５６  排気筒
４１１  低圧タービン
４２６  二次蒸気タービン
４３３  スロットルバルブ
４４１  低圧工程部
５５３、６５３  過熱器
５６０  蒸気過熱蒸発器
５７０  バルブ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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