(57)【要約】【課題】  既設の発電設備を活用して、外部からの要求に応じて可変且つ迅速に蒸気供給できる技術を提供する。【解決手段】  蒸気供給装置であって、蒸気を発生させる蒸気発生手段１０と、蒸気発生手段１０に設けられ且つ導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器１０１と、過熱器１０１から供給される蒸気を導入する第一次タービン１１と、蒸気発生手段１０に設けられ且つ第一次タービン１１から供給される蒸気を導入して再過熱する再熱器１０２と、再熱器１０２から供給される蒸気を導入する第二次タービン１２と、再熱器１０２に導入される蒸気又は再熱器１０２から供給される蒸気の一部を供給する蒸気供給手段３２と、蒸気発生手段１０の燃焼負荷が一定となるように供給される蒸気の圧力変動に応じて第二次タービン１２へ導入される蒸気量を調整する調整手段１５とを具備する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を発生させる蒸気発生手段と、この蒸気発生手段に設けられ且つ導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器と、この過熱器から供給される蒸気を導入する第一次タービンと、前記蒸気発生手段に設けられ且つ前記第一次タービンから供給される蒸気を導入して再過熱する再熱器と、この再熱器から供給される蒸気を導入する第二次タービンと、前記再熱器に導入される蒸気又は前記再熱器から供給される蒸気の一部を供給する蒸気供給手段と、前記蒸気発生手段の燃焼負荷が一定となるように前記蒸気供給手段から供給される蒸気の圧力変動に応じて前記第二次タービンへ導入される蒸気量を調整する調整手段とを具備することを特徴とする蒸気供給装置。
【請求項２】
請求項１において、前記蒸気供給手段の途中に設けられた減温器を具備することを特徴とする蒸気供給装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記第一次タービン及び前記第二次タービンから電気を出力する電気出力手段をさらに具備することを特徴とする蒸気供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、発電設備を改造したものであることを特徴とする蒸気供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記蒸気発生手段は、石炭を燃料とするボイラであることを特徴とする蒸気供給装置。
【請求項６】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記蒸気発生手段は、排熱を回収して蒸気を発生させるボイラであることを特徴とする蒸気供給装置。
【請求項７】
蒸気を発生させる蒸気発生手段と、この蒸気発生手段に設けられ且つ導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器と、この過熱器から供給される蒸気の一部を供給する蒸気供給手段と、前記蒸気供給手段から供給される蒸気以外の蒸気を導入するタービンと、前記蒸気発生手段の燃焼負荷が一定となるように前記蒸気供給手段から供給される蒸気の圧力変動に応じて前記タービンへ導入される蒸気量を調整する調整手段とを具備することを特徴とする蒸気供給装置。
【請求項８】
蒸気を発生させる蒸気発生手段と、この蒸気発生手段に設けられ且つ導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器と、この過熱器から供給される蒸気を導入する第一次タービンと、前記蒸気発生手段に設けられ且つ前記第一次タービンから供給される蒸気を導入して再過熱する再熱器と、この再熱器から供給される蒸気を導入する第二次タービンとを少なくとも備える電力発電設備を改造した設備によって蒸気を供給する方法であって、
前記再熱器へ導入される蒸気又は前記再熱器から供給される蒸気の何れかを外部へ供給するようにする一方、前記再熱器から供給される蒸気の圧力を検出して前記外部からの蒸気の需要に応じて当該蒸気の供給量を調整するようにしたことを特徴とする蒸気供給方法。
【請求項９】
請求項８において、前記蒸気の供給量は、前記蒸気発生手段の燃焼負荷が一定となるように調整されることを特徴とする蒸気供給方法。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記蒸気の供給量は、所定の範囲内で可変することを特徴とする蒸気供給方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０の何れかにおいて、前記再熱器から供給される蒸気の温度を検出し、所定の温度からなる蒸気を供給するようにしたことを特徴とする蒸気供給方法。
【請求項１２】
請求項８〜１１の何れかにおいて、前記外部へ供給する蒸気は、石炭を燃焼させて発生させた蒸気であることを特徴とする蒸気供給方法。
【請求項１３】
請求項８〜１１の何れかにおいて、前記外部へ供給する蒸気は、回収された排熱により発生させた蒸気であることを特徴とする蒸気供給方法。
【請求項１４】
蒸気を発生させる蒸気発生手段と、この蒸気発生手段に設けられ且つ導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器と、過熱器から供給される蒸気を導入するタービンとを少なくとも備える電力発電設備を改造した設備によって蒸気を供給する方法であって、
前記過熱器から供給される蒸気の一部を外部へ供給するようにする一方、前記過熱器から供給される蒸気の圧力を検出して前記外部からの蒸気の需要に応じて当該蒸気の供給量を調整するようにしたことを特徴とする蒸気供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電設備を活用して蒸気供給を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蒸気の需要に対して様々な形態での蒸気供給が行われている。例えば、既設の発電設備を改造する又は新規に専用の設備を設置するなどして外部（例えば、クライアント）などへの蒸気供給が行われている。
【０００３】
ここで、既設の発電設備を改造して蒸気供給を行う場合は、新規に専用の設備を設置する場合に比べて低コストではあるが、基本的には蒸気発生手段（ボイラ本体）の大幅な改造を伴わないよう計画し、一般的に発電を優先する形態を採っているため、ボイラ本体の許容蒸気発生量の範囲内、すなわち発電に使用される蒸気量以外で可能な蒸気供給に限られていた。
【０００４】
このように改造した発電設備による蒸気供給では、発電に影響を与えない範囲で蒸気供給を行うことになるため、例えば、クライアントなどから要求される蒸気供給量への対応が制限されてしまう。このため、改造した発電設備による蒸気供給では、蒸気供給量を固定した運用形態が一般的であり、クライアントなどからの要求に応じて蒸気供給量が可変できる運用形態を採用することができなかった。
【０００５】
一方、仮にこのような設備で蒸気供給量を可変させた場合であっても、多量な蒸気が必要となりボイラ本体内の燃焼負荷が変動することで、その追従性が劣ってしまうため、クライアントなどからの要求に対する迅速な対応が不可能であった。
【０００６】
その他に、発電設備などの蒸気タービンを利用して熱を回収するシステムなどが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８１７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、既設の発電設備を活用して、外部からの要求に応じて可変且つ迅速に蒸気供給できる技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、蒸気を発生させる蒸気発生手段と、この蒸気発生手段に設けられ且つ導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器と、この過熱器から供給される蒸気を導入する第一次タービンと、前記蒸気発生手段に設けられ且つ前記第一次タービンから供給される蒸気を導入して再過熱する再熱器と、この再熱器から供給される蒸気を導入する第二次タービンと、前記再熱器に導入される蒸気又は前記再熱器から供給される蒸気の一部を供給する蒸気供給手段と、前記蒸気発生手段の燃焼負荷が一定となるように前記蒸気供給手段から供給される蒸気の圧力変動に応じて前記第二次タービンへ導入される蒸気量を調整する調整手段とを具備することを特徴とする蒸気供給装置にある。
【００１０】
かかる第１の態様では、蒸気発生手段の燃焼負荷が一定となるように、供給される蒸気の圧力変動に応じて第二次タービンへ導入される蒸気量が調整される。これにより、所定の範囲内において、供給できる蒸気量を可変させることができる。さらに、蒸気発生手段の燃焼負荷を一定に保持し第二次タービンへ導入される蒸気量を調整することで、例えば、外部からの要求に応じて所定の範囲内の蒸気量を迅速に供給することができるため、需要に応じた柔軟な対応をとることが可能となる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記蒸気供給手段の途中に設けられた減温器を具備することを特徴とする蒸気供給装置にある。
【００１２】
かかる第２の態様では、減温器を設けることで、供給される蒸気の温度を所定の温度に設定することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記第一次タービン及び前記第二次タービンから電気を出力する電気出力手段をさらに具備することを特徴とする蒸気供給装置にある。
【００１４】
かかる第３の態様では、電気出力手段によって、供給される蒸気量に応じた所定量の電気が出力される。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、発電設備を改造したものであることを特徴とする蒸気供給装置にある。
【００１６】
かかる第４の態様では、発電設備を改造して活用することで、比較的容易に可変且つ迅速に蒸気を供給することができる。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記蒸気発生手段は、石炭を燃料とするボイラであることを特徴とする蒸気供給装置にある。
【００１８】
かかる第５の態様では、燃料に石炭を用いることができるため、比較的低コストな蒸気を供給することができる。
【００１９】
本発明の第６の態様では、第１〜４の何れかの態様において、前記蒸気発生手段は、排熱を回収して蒸気を発生させるボイラであることを特徴とする蒸気供給装置にある。
【００２０】
かかる第６の態様では、蒸気発生手段として、排熱を回収して蒸気を発生させるボイラを適用することができる。
【００２１】
本発明の第７の態様では、蒸気を発生させる蒸気発生手段と、この蒸気発生手段に設けられ且つ導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器と、この過熱器から供給される蒸気の一部を供給する蒸気供給手段と、前記蒸気供給手段から供給される蒸気以外の蒸気を導入するタービンと、前記蒸気発生手段の燃焼負荷が一定となるように前記蒸気供給手段から供給される蒸気の圧力変動に応じて前記タービンへ導入される蒸気量を調整する調整手段とを具備することを特徴とする蒸気供給装置にある。
【００２２】
かかる第７の態様では、蒸気発生手段の燃焼負荷が一定となるように、供給される蒸気の圧力変動に応じてタービンへ導入される蒸気量が調整される。これにより、所定の範囲内において、供給できる蒸気量を可変させることができる。このように、再熱器を具備しない蒸気供給装置であっても、蒸気発生手段の燃焼負荷を一定に保持しタービンへ導入される蒸気量を調整することで、例えば、外部からの要求に応じて所定の範囲内の蒸気量を迅速に供給することができるため、需要に応じた柔軟な対応をとることが可能となる。
【００２３】
本発明の第８の態様は、蒸気を発生させる蒸気発生手段と、この蒸気発生手段に設けられ且つ導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器と、この過熱器から供給される蒸気を導入する第一次タービンと、前記蒸気発生手段に設けられ且つ前記第一次タービンから供給される蒸気を導入して再過熱する再熱器と、この再熱器から供給される蒸気を導入する第二次タービンとを少なくとも備える電力発電設備を改造した設備によって蒸気を供給する方法であって、前記再熱器へ導入される蒸気又は前記再熱器から供給される蒸気の何れかを外部へ供給するようにする一方、前記再熱器から供給される蒸気の圧力を検出して前記外部からの蒸気の需要に応じて当該蒸気の供給量を調整するようにしたことを特徴とする蒸気供給方法にある。
【００２４】
かかる第８の態様では、再熱器から供給される蒸気の圧力を検出して外部からの需要に応じて、供給させる蒸気量を調整している。これにより、所定の範囲内において、需要に応じた蒸気量を可変させて供給することができる。
【００２５】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記蒸気の供給量は、前記蒸気発生手段の燃焼負荷が一定となるように調整されることを特徴とする蒸気供給方法にある。
【００２６】
かかる第９の態様では、蒸気発生手段の燃焼負荷が一定に保持されながら運転されるため、可変に対して追従性よく蒸気を供給することができる。
【００２７】
本発明の第１０の態様は、第８又は９の態様において、前記蒸気の供給量は、所定の範囲内で可変することを特徴とする蒸気供給方法にある。
【００２８】
かかる第１０の態様では、需要に応じて所定の範囲内で蒸気の供給量を変動させることができる。
【００２９】
本発明の第１１の態様は、第８〜１０の何れかの態様において、前記再熱器から供給される蒸気の温度を検出し、所定の温度からなる蒸気を供給するようにしたことを特徴とする蒸気供給方法にある。
【００３０】
かかる第１１の態様では、要求に応じた温度からなる蒸気を供給することができる。
【００３１】
本発明の第１２の態様は、第８〜１１の何れかの態様において、前記外部へ供給する蒸気は、石炭を燃焼させて発生させた蒸気であることを特徴とする蒸気供給方法にある。
【００３２】
かかる第１２の態様では、燃料に石炭を用いることによって、比較的低コストな蒸気を供給することができる。
【００３３】
本発明の第１３の態様は、第８〜１１の何れかの態様において、前記外部へ供給する蒸気は、回収された排熱により発生させた蒸気であることを特徴とする蒸気供給方法にある。
【００３４】
かかる第１３の態様では、回収された排熱により発生させた蒸気を供給することができる。
【００３５】
本発明の第１４の態様は、蒸気を発生させる蒸気発生手段と、この蒸気発生手段に設けられ且つ導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器と、過熱器から供給される蒸気を導入するタービンとを少なくとも備える電力発電設備を改造した設備によって蒸気を供給する方法であって、前記過熱器から供給される蒸気の一部を外部へ供給するようにする一方、前記過熱器から供給される蒸気の圧力を検出して前記外部からの蒸気の需要に応じて当該蒸気の供給量を調整するようにしたことを特徴とする蒸気供給方法にある。
【００３６】
かかる第１４の態様では、過熱器から供給される蒸気の圧力を検出して外部からの需要に応じて、供給させる蒸気量を調整している。これにより、所定の範囲内において、需要に応じた蒸気量を可変させて供給することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、蒸気発生手段（ボイラ本体）の燃料負荷を一定に保持しながら、外部へ供給される蒸気量に応じて発電に使用する蒸気を導入しているため、外部からの要求に応じて蒸気の供給量を可変させて迅速に所定量の蒸気を供給することができる。また、本発明によれば、既設の発電設備を改造することで、比較的簡単に可変且つ迅速に蒸気供給できる設備を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。
【００３９】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る蒸気供給装置の概略系統図であり、高温の再熱蒸気によって蒸気供給を行う場合の例示である。なお、本実施形態に係る蒸気供給装置は、既設の発電設備を改造したものを想定している。
【００４０】
図示するように、蒸気供給装置１は、主な構成として、蒸気を発生させる蒸気発生手段として燃料を燃焼させるボイラ本体１０と、ボイラ本体１０内で過熱された蒸気が導入されて駆動する高圧タービン１１と、ボイラ本体１０内で再過熱された再熱蒸気が導入されて駆動する中圧タービン１２と、中圧タービン１２からの排気が導入されて駆動する低圧タービン１３と、再熱蒸気の一部を外部へ供給する蒸気供給弁１４と、蒸気供給弁１４から外部などへ供給される蒸気の圧力変動に応じて中圧タービン１２へ導入する蒸気量を調整する再熱蒸気圧力調整弁１５と、各タービン１１、１２及び１３の回転エネルギーに基づいて電気を出力（発電）する発電機１６とを備えている。
【００４１】
具体的には、ボイラ本体１０の内部に、導入された水を過熱して蒸気を供給する過熱器１０１と、高圧タービン１１から供給される蒸気を導入して再過熱する再熱器１０２とが備わっており、過熱器１０１の出口側が高圧タービン１１の一端に連通するように蒸気配管３０が設けられていると共に、高圧タービン１１の他端が再熱器１０２の入口側に連通するように蒸気配管３１が設けられている。これにより、過熱器１０１から供給される蒸気が高圧タービン１１に導入される一方で、高圧タービン１１から供給される蒸気はボイラ本体１０の再熱器１０２に導入されて再過熱されるようになっている。
【００４２】
そして、再熱器１０２の出口側は、蒸気供給配管３２を介して蒸気供給元弁２０と蒸気供給弁１４と連通しており、これにより、再熱器１０２から供給される再熱蒸気の一部が供給されるようになっている。
【００４３】
また、蒸気供給配管３２には、中圧タービン１２と連通するように上流側から分岐した分岐配管３３が設けられており、その分岐配管３３の途中には、再熱蒸気圧力調整弁１５が設けられている。さらに、分岐配管３３の分岐部分よりも上流側には圧力センサ４０が設けられており、この圧力センサ４０によって検出される圧力に応じて再熱蒸気圧力調整弁１５が開閉されることで、中圧タービン１２へ導入される蒸気量が調整されるようになっている。
【００４４】
さらに、蒸気供給配管３２の途中には、分岐配管３３より下流側に蒸気供給流量制限弁１９が設けられると共に、蒸気供給弁１４より上流側に流量センサ４１が設けられており、これらの制御により蒸気供給弁１４から外部へ供給される蒸気量の上限が制限されるようになっている。
【００４５】
また、蒸気の供給先などにトラブルが生じた際には、蒸気供給流量制限弁１９の急閉動作により蒸気の供給が停止されるようになっている。これにより、蒸気供給にかかる設備以外の設備が保護されている。
【００４６】
なお、蒸気供給配管３２には、ボイラ本体１０内の蒸気圧力を規定以下に保つように動作する再熱器出口安全弁２１、流体の逆流を防止する逆止弁２２が設けられている。
【００４７】
また、蒸気供給配管３２の途中には、減温器１７が設けられており、この減温器１７がスプレー水系統と連携して動作することで蒸気供給弁１４から供給される蒸気の温度が調整されるようになっている。
【００４８】
具体的には、減温器１７と連通するようにスプレー水供給配管３４が設けられており、このスプレー水供給配管３４を介して２系統のスプレー水ポンプ５０が設けられている。このスプレー水ポンプ５０は、脱気器貯水タンク１８から供給される流体によって動作するものであり、スプレー水供給配管３４の途中に設けられたスプレー調整弁５１が、蒸気供給配管３２に設けられた流量センサ４１及び温度センサ４２からの信号に基づいて開閉されることにより減温器１７に流体が供給されて、減温器１７を通過する蒸気の温度が調整されるようになっている。
【００４９】
その他、スプレー水供給配管３４には、減温器１７への流体の供給を停止するスプレー遮断弁５２が設けられており、蒸気供給が遮断された際、当該スプレー遮断弁５２の動作により蒸気供給配管３２への流体の流入が防止されるようになっている。さらに、スプレー調整弁５１とスプレー遮断弁５２を迂回するようにスプレー調整弁バイパス配管５３とスプレー調整弁バイパス弁５４が設けられており、スプレー調整弁５１が故障した場合に代用されるようになっている。
【００５０】
また、低圧タービン１３の下端部には復水器２３が設けられており、発電に使用された低圧タービン１３内の蒸気は、外部から補給される補給水（海水）によって冷却されて水に戻され、復水ポンプ２５の動作により脱気器２６を介して再びボイラ本体１０に導入されるようになっている。外部からの補給水は、復水器２３に連通する復水器補給水配管３５に設けられた補給水流量調整弁２４の開閉動作によって補給されることになる。このような補給水流量調整弁２４の開閉動作、及び上述した各種制御弁１４、１５、２０〜２２、並びに各種センサ４０〜４２にかかる一連の動作は、図示しない制御部によって制御されている。
【００５１】
上述のように、蒸気供給装置１は、基本的には、一般的な発電設備に備わる各種装置及び機器により構成することが可能であり、例えば、本実施形態のように既設の発電設備を改造することにより、蒸気供給装置１として活用することが可能である。このため、本実施形態では、ボイラ本体１０の燃料として、石炭を使用することができる。これにより、例えば、石油を燃料として蒸気を外部へ供給する場合に比べて、低コストで蒸気を供給することが可能となる。
【００５２】
次に、上述のような構成からなる蒸気供給装置１の動作サイクルについて説明する。なお、ここでは、本実施形態に係る蒸気供給に直接的に関連する正常時の動作について説明するものとし、蒸気供給に直接的に関連しない動作については、特に言及しないこととする。
【００５３】
ボイラ本体１０内に導入された水は、過熱器１０１によって過熱され蒸気となって発生する。ここで発生した蒸気は、蒸気配管３０を通過して高圧タービン１１に導入される。高圧タービン１１に導入された蒸気は、蒸気配管３１を通過してボイラ本体１０内の再熱器１０２に導入されて再過熱される。なお、本実施形態では、高圧タービン１１を改造し最終段を除去しているため、これにより、圧力４．４１ＭＰａからなる蒸気が再熱器１０２に導入されることになる。
【００５４】
そして、再熱器１０２で再過熱された蒸気は、蒸気供給配管３２を通過して蒸気供給弁１４から供給される一方、蒸気供給弁１４から供給される蒸気の量に応じた圧力降下が、蒸気供給配管３２に設けられた圧力センサ４０によって検出されて、その圧力に応じて再熱蒸気圧力調整弁１５の開閉度合いが調整される。このような制御により、蒸気供給弁１４から供給される蒸気量に応じて、中圧タービン１２に導入される蒸気量を調整して蒸気供給配管３２の圧力を一定とすることで、外部へ供給する蒸気の量に関係なくボイラ本体１０の燃焼負荷が一定に保持されている。
【００５５】
ここで、蒸気供給配管３２に設けられた流量センサ４１及び温度センサ４２は、それぞれ通過する蒸気の流量及び温度を検出する。このとき、検出した蒸気の流量及び温度が所定の範囲内にない場合には、流量センサ４１及び温度センサ４２からの信号に基づいてスプレー調整弁５１が開放されることで所定量の流体が減温器１７に供給される。このような制御により、減温器１７を通過した蒸気が所定の温度となるように調整されており、これにより、所定の温度からなる蒸気を外部へ供給することが可能となる。なお、本実施形態では、再熱器１０２から供給される約５３８℃からなる蒸気温度を減温器１７で調整して、約３８５℃からなる蒸気が蒸気供給弁１４から供給されている。
【００５６】
一方、中圧タービン１２に導入された蒸気は、駆動後に低圧タービン１３へと導入されて、発電機１６の発電エネルギーとして使用される。
【００５７】
上述のような動作により、蒸気供給弁１４から外部へ供給される蒸気量に対応した量の電気が発電機１６から出力される。そして、発電に使用された蒸気は、復水器２３内で水に戻されて再びボイラ本体１０に導入される。
【００５８】
以上のような動作サイクルによって、蒸気供給装置１は、ボイラ本体１０の燃焼負荷を一定に保ちながら、再熱器１０２で再過熱された蒸気の一部を蒸気供給弁１４から蒸気として供給すると共に、残りの蒸気によって発電機１６を駆動させて電気を出力することができる。最終的に、本実施形態では、圧力４．０２ＭＰａ、温度３８５℃からなる蒸気が供給されている。
【００５９】
ここで、本実施形態において蒸気供給弁１４から供給される蒸気量、すなわち外部へ提供される蒸気量（以下、蒸気供給量ともいう）は、外部からの需要に応じて４０ｔ／ｈ〜２６０ｔ／ｈの範囲内で可変供給することができる。一方で、ボイラ本体１０内の燃焼負荷は、蒸気供給量に関わらず一定に保持されるため、本実施形態における蒸気供給量と電気出力量との関係は図２に示すようなものになる。
【００６０】
なお、以降の説明は、既設の発電設備の中でも、相当年数（４０〜５０年程度）使い込まれた古い発電設備を改造して活用した場合の例示である。
【００６１】
本実施形態の設計点においては、ボイラ本体１０内のボイラ蒸発量が５００ｔ／ｈで蒸気供給量が最大、すなわち供給量（以下、最大供給量という）が２６０ｔ／ｈのときに、８３．５ＭＷの電気が出力されることになる。一方で、供給先との契約上の運用下限値として、ボイラ蒸発量を４５４ｔ／ｈ以上にする必要がある。
【００６２】
そこで、本実施形態では、上述のような関係、及び古くなった発電設備を改造する点を考慮して、ボイラ蒸発量の運用目標値を４８３ｔ／ｈとした。この場合にあっては、最大供給量２６０ｔ／ｈのときに、７８ＭＷの電気が出力される一方、蒸気供給量が最小、すなわち供給量（以下、最小供給量という）が４０ｔ／ｈのときに、１４３ＭＷの電気が出力されることになる。
【００６３】
本実施形態のようにボイラ蒸発量を４８３ｔ／ｈとして運用した場合、最大供給量（２６０ｔ／ｈ）となった場合の電気出力量は７８ＭＷとなり、既設の発電設備における電気出力量１５６ＭＷの１／２以上の電気出力量が確保されるため、電気事業の一部として運用することが可能になる。
【００６４】
また、本実施形態では、ボイラ蒸発量、すなわちボイラ本体１０の燃焼負荷を一定に保持することで、図２に示すような蒸気供給量と電気出力量との関係が構築されている。このように、ボイラ本体１０の燃焼負荷を一定に保持することにより、需要に応じて蒸気供給量が可変されても追従性よく蒸気を外部などに供給することが可能となる。具体的に、本実施形態では、再熱蒸気圧力調整弁１５のストロークが０％〜１００％で約１０秒程度であるため、例えば、蒸気供給量が急激に且つ大幅に可変されたとしても数秒程度で柔軟に対応することが可能である。
【００６５】
このように本実施形態では、既設の発電設備を改造することによって、所定の範囲内で可変かつ迅速に蒸気を供給することが可能になる。そして、例えば、電気事業として十分に活用させることが難しくなりつつある古い発電設備を改造することにより、現状の使用形態と同等、若しくはそれ以上の採算価値を得ることも可能となる。
【００６６】
また、既設の発電設備を改造して活用することで、上述のような設備を新規に設置した場合に比べて、設備投資にかかる費用を大幅に削減することが可能となる。さらに、発電設備を活用することで、石炭を燃料とする蒸気を供給することができるため、例えば、石油を燃料とする場合などに比べて、低コストで蒸気を供給することも可能となる。
【００６７】
以上、本発明における一実施形態を説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではなく、次のような変形構成が可能である。
【００６８】
上述した実施形態では、基本的に蒸気供給を優先させる場合を想定しているため、分岐配管３３よりも上流側に圧力センサ４０を設けることで、蒸気供給弁１４から供給される蒸気量に応じて中圧タービン１２に導入される蒸気量を調整するような構成を採っているが、これに限定されず、例えば、電気出力をある程度優先させたい場合には、分岐配管３３よりも下流側に圧力センサ４０を設けるようにしてもよい。このような構成により、中圧タービン１２に導入される蒸気量に応じて蒸気供給弁１４から供給される蒸気量を調整することもできる。すなわち、発電に利用するために中圧タービン１２に導入される蒸気の一部を取り出して蒸気供給に充てることができる。
【００６９】
（実施形態２）
本発明は、上述した実施形態１に係る蒸気供給装置に限定されるものではなく、例えば、図３に示すような蒸気供給装置１Ａを構成してもよい。図３は、本発明の実施形態２に係る蒸気供給装置の概略系統図であり、低温の蒸気によって蒸気供給を行う場合の例示である。なお、上述した実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して重複する説明については省略する。
【００７０】
本実施形態は、再熱器１０２に導入される前の蒸気、すなわち高圧タービン１１から供給される蒸気の一部をそのまま蒸気供給弁１４から供給している点が上述した実施形態１と異なっている。
【００７１】
具体的には、ボイラ本体１０の内部に設けられた過熱器１０１の出口側が高圧タービン１１の一端と連通するように蒸気配管３０Ａが設けられると共に、高圧タービン１１の他端が蒸気供給弁１４と連通するように蒸気供給配管３２Ａが設けられており、また、再熱器１０２の出口側が中圧タービン１２と連通するように蒸気配管３６が設けられている。さらに、蒸気供給配管３２Ａには、上流側で分岐する蒸気配管３１Ａが再熱器１０２の入口側と連通するように設けられている。このような構成により、高圧タービン１１から供給される蒸気の一部が蒸気供給弁１４から外部などへ供給されるようになっている。
【００７２】
また、蒸気供給配管３２Ａには、蒸気配管３１Ａとの分岐部分よりも上流側に圧力センサ４０Ａが設けられ、蒸気配管３１Ａの途中には、蒸気供給弁１４から供給される蒸気の圧力変動に応じて再熱器１０２を経て中圧タービン１２に導入される蒸気量を調整する再熱蒸気圧力調整弁１５Ａが設けられている。上述した実施形態１と同様に、この再熱蒸気圧力調整弁１５Ａ及び圧力センサ４０Ａが図示しない制御部によって制御されることにより、蒸気供給弁１４から供給される蒸気量に応じて再熱器１０２を経て中圧タービン１２へ導入される蒸気量が調整されるようになっている。
【００７３】
ここで、ボイラ本体１０内へ水が導入されると、過熱器１０１によって過熱された蒸気が発生する。ここで発生した蒸気は、蒸気配管３０Ａを通過して高圧タービン１１へ導入される。そして、高圧タービン１１に導入された蒸気は、蒸気供給配管３２Ａを通過して蒸気供給弁１４から供給される一方、蒸気供給弁１４から供給される蒸気の圧力に応じた蒸気量が蒸気配管３１Ａを通過して再熱器１０２へと導入される。すなわち、蒸気供給配管３２Ａに設けられた圧力センサ４０Ａによって通過する蒸気の圧力が検出されて、当該検出された蒸気の圧力に応じて再熱蒸気圧力調整弁１５Ａの開閉度合いが調整される。このような制御により、蒸気供給弁１４から供給される蒸気量に応じて、再熱器１０２を経て中圧タービン１２へ導入される蒸気量が調整されることで、外部へ供給する蒸気の量に関係なくボイラ本体１０の燃焼負荷が一定に保持されている。
【００７４】
また、蒸気供給配管３２Ａの途中には、上述した実施形態１と同様に、減温器１７、流量センサ４１及び温度センサ４２が設けられており、これらの制御により、減温器１７を通過した蒸気が所定の温度となるように調整されて蒸気供給弁１４から供給される。
【００７５】
また、本実施形態では、蒸気供給弁１４から供給される蒸気量、すなわち蒸気供給量は、４０ｔ／ｈ〜１４０ｔ／ｈの範囲内で可変する。ここで、本実施形態における蒸気供給量と電気出力量の関係は、図４に示すようになる。
【００７６】
図示するように、本実施形態では、上述した実施形態１と異なり、再熱器１０２の過熱防止制限も加わって、運用上のボイラ蒸発量を４００ｔ／ｈ以上にする必要がある。この場合にあっては、最大供給量１４０ｔ／ｈのときに、８９ＭＷの電気を出力することができる。
【００７７】
したがって、図３に示すような蒸気供給装置１Ａを構成しても、上述した実施形態１と同様に、所定の範囲内で可変かつ迅速に蒸気を供給することが可能となる。
【００７８】
また、本実施形態では、蒸気供給の可変範囲が上述した実施形態１よりも狭く、最大供給量も低下するが、実施形態１に比べて比較的安価に設備を改造することができる利点を有している。
【００７９】
なお、本実施形態においても、上述した実施形態１と同様の変形構成が適用できることは言うまでもない。
【００８０】
（実施形態３）
図５は、本発明の実施形態３に係る蒸気供給装置の概略系統図である。なお、上述した実施形態１及び２と同様の構成には同一の符号を付して重複する説明については省略する。
【００８１】
本実施形態は、蒸気発生手段としてのボイラ本体１０に再熱器１０２を具備していない点が上述した実施形態１及び２と異なっている。
【００８２】
具体的には、ボイラ本体１０の内部に設けられた過熱器１０１の出口側が蒸気供給弁１４と連通するように蒸気供給配管３２Ｂが設けられている。そして、蒸気供給配管３２Ｂには、高圧タービン１１と連通するように上流側から分岐した分岐配管３３が設けられている。このような構成により、過熱器１０１から供給される蒸気の一部が蒸気供給弁１４から外部などへ供給されるようになっている。
【００８３】
また、蒸気供給配管３２Ｂには、分岐配管３３との分岐部分よりも上流側に圧力センサ４０が設けられ、分岐配管３３の途中には、蒸気供給弁１４から供給される蒸気の圧力変動に応じて高圧タービン１１に導入される蒸気量を調整する過熱蒸気圧力調整弁１５Ｂが設けられている。上述した実施形態１及び２と同様に、過熱蒸気圧力調整弁１５Ｂ及び圧力センサ４０が図示しない制御部によって制御されることにより、蒸気供給弁１４から供給される蒸気量に応じて過熱器１０１から高圧タービン１１へ導入される蒸気量が調整されるようになっている。なお、その他の構成については、上述した実施形態１及び２と同様となるため説明を省略する。
【００８４】
ここで、ボイラ本体１０内へ水が導入されると、過熱器１０１によって過熱された蒸気が発生する。ここで発生した蒸気は、蒸気供給配管３２Ｂを通過して蒸気供給弁１４から供給される一方、蒸気供給弁１４から供給される蒸気以外の蒸気量が高圧タービン１１へ導入される。すなわち、蒸気供給配管３２Ｂに設けられた圧力センサ４０によって通過する蒸気の圧力が検出されて、当該検出された蒸気の圧力に応じて過熱蒸気圧力調整弁１５Ｂの開閉度合いが調整される。このような制御により、蒸気供給弁１４から供給される蒸気量に応じて、高圧タービン１１へ導入される蒸気量が調整されることで、外部へ供給する蒸気の量に関係なくボイラ本体１０の燃焼負荷が一定に保持されている。
【００８５】
上述のような蒸気供給装置１Ｂを構成した場合であっても、実施形態１及び２と同様に、所定の範囲内で可変かつ迅速に蒸気を供給することができる。また、本実施形態のようにボイラ本体１０の再熱器を省いて過熱器１０１からの蒸気を直接外部へ供給させる構成を採ることにより、実施形態１及び２に比べて、蒸気発生手段及び配管の構成をシンプルにすることができる。また、再熱器と過熱器の双方を具備する設備を蒸気供給に使用する場合には、再熱器を使用せずに過熱器のみを使用して蒸気供給をさせるようにしてもよい。
【００８６】
なお、本実施形態においても、上述した実施形態１と同様の変形構成が適用できることは言うまでもない。
【００８７】
（他の実施形態）
上述した実施形態１〜３では、蒸気を発生させる蒸気発生手段として燃料を燃焼させるボイラ本体１０を例示しているが、これに限定されず、例えば、ガスタービンの排気を熱回収する排熱回収ボイラを採用してもよい。これにより、例えば、蒸気タービンとガスタービンから構成されるコンバインドサイクルからなる設備にも同様に適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施形態１に係る蒸気供給装置の概略系統図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る蒸気供給量と電気出力量の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る蒸気供給装置の概略系統図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る蒸気供給量と電気出力量の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施形態３に係る蒸気供給装置の概略系統図である。
【符号の説明】
【００８９】
１、１Ａ、１Ｂ  蒸気供給装置
１０  ボイラ本体
１１  高圧タービン
１２  中圧タービン
１３  低圧タービン
１４  蒸気供給弁
１５、１５Ａ  再熱蒸気圧力調整弁
１５Ｂ  過熱蒸気圧力調整弁
１６  発電機
１７  減温器
１８  脱気器貯水タンク
１９  蒸気供給流量制限弁
２０  蒸気供給元弁
２１  再熱器出口安全弁
２２  逆止弁
２３  復水器
２４  補給水流量調整弁
２５  復水ポンプ
２６  脱気器
３０、３０Ａ、３１、３１Ａ  蒸気配管
３２、３２Ａ、３２Ｂ  蒸気供給配管
３３  分岐配管
３４  スプレー水供給配管
３５  復水器補給水配管
３６  蒸気配管
４０、４０Ａ  圧力センサ
４１  流量センサ
４２  温度センサ
５０  スプレー水ポンプ
５１  スプレー調整弁
５２  スプレー遮断弁
５３  スプレー調整弁バイパス配管
５４  スプレー調整弁バイパス弁
１０１  過熱器
１０２  再熱器
【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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