(57)【要約】【課題】ボイラ給水に熱を与えるために外部から導かれた加熱媒体を用いる際に、加熱媒体の状態の変動によってボイラや蒸気タービンに悪影響を及ぼすことがない発電プラントを提供する。【解決手段】蒸気を生成するボイラ３と、ボイラ３にて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービン５と、蒸気タービン５から排気された蒸気を液化する復水器２５と、蒸気タービン５によって駆動される発電機１９と、復水器２５から導かれた給水を脱気する脱気器３０と、蒸気タービン５から抽気した抽気蒸気によってボイラ３に供給する給水を加熱する給水加熱器２８，３４と、蒸気タービンによって駆動される発電機１９と、脱気器３０に供給し給水と混合する加熱蒸気を生成するバイオマスボイラ７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備えていることを特徴とする発電プラント。
【請求項２】
前記復水器から導かれた給水が前記加熱媒体用ボイラに供給されることを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
【請求項３】
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器と、
前記高圧抽気蒸気の流量を制御する高圧抽気制御弁と、前記低圧抽気蒸気の流量を制御する低圧抽気制御弁とを備え、
前記加熱媒体用ボイラから前記脱気器への加熱媒体流量に応じて、少なくとも高圧抽気制御弁または低圧抽気制御弁のいずれかを制御すること特徴とする請求項１及び２に記載の発電プラント。
【請求項４】
前記蒸気タービンは、中圧タービンと、
前記中圧タービンから抽気した中圧抽気蒸気を前記脱気器へ導き、前記中圧抽気蒸気の流量を制御する中圧抽気制御弁を備え、
前記加熱媒体用ボイラから前記脱気器への加熱媒体流量に応じて、脱気器の少なくとも温度と圧力のいずれかを所定範囲内になるように制御すること特徴とする請求項１から３に記載の発電プラント。
【請求項５】
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、
前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、
前記給水ポンプよりも上流側の給水を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする請求項１から４に記載の発電プラント。
【請求項６】
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、
前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、
前記給水ポンプよりも下流側の給水を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする請求項１から４に記載の発電プラント。
【請求項７】
前記加熱媒体用ボイラから排出される燃焼排ガスと、該加熱媒体用ボイラに供給される燃焼用空気とを熱交換して前記燃焼用空気を加熱する空気熱交換器を備えていることを特徴とする請求項６に記載の発電プラント。
【請求項８】
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、
前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、
前記低圧給水加熱器にて前記低圧抽気蒸気が凝縮した低圧抽気ドレンの少なくとも一部を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発電プラント。
【請求項９】
前記低圧抽気ドレンを貯留する低圧抽気ドレンタンクを備えていることを特徴とする請求項８に記載の発電プラント。
【請求項１０】
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、
前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、
前記高圧給水加熱器にて高圧抽気蒸気が凝縮した高圧抽気ドレンを前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発電プラント。
【請求項１１】
前記高圧抽気ドレンを貯留する高圧抽気ドレンタンクを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の発電プラント。
【請求項１２】
前記加熱媒体用ボイラから排出される燃焼排ガスと、該加熱媒体用ボイラに供給される燃焼用空気とを熱交換して前記燃焼用空気を加熱する空気熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の発電プラント。
【請求項１３】
前記加熱媒体用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされていることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の発電プラント。
【請求項１４】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備えた発電プラントの運転方法であって、
前記加熱媒体用ボイラにて生成した加熱媒体を前記脱気器に供給し前記給水と混合することを特徴とする発電プラントの運転方法。
【請求項１５】
前記蒸気タービンは、高圧タービンと中圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器と、前記高圧抽気蒸気の流量を制御する高圧抽気制御弁と、前記低圧抽気蒸気の流量を制御する低圧制御制御弁と、前記中圧タービンから抽気した中圧抽気蒸気を前記脱気器へ導き、前記中圧抽気蒸気の流量を制御する中圧抽気制御弁を備え、
前記加熱媒体用ボイラから前記脱気器への加熱媒体流量に応じて、少なくとも高圧抽気制御弁、中圧抽気制御弁または低圧制御制御弁のいずれかを制御すること特徴とする請求項１４に記載の発電プラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ給水を加熱する給水加熱用ボイラと給水を脱気する脱気器を備えた発電プラント及びその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭や石油等の化石燃料を用いたボイラにより発生させた水蒸気を蒸気タービンに供給して蒸気タービンを回転駆動させ、この回転駆動により発電機により発電を行う発電プラントでは、発電効率の向上・化石燃料消費量の低減や、環境影響の更なる低減が求められている。環境影響の更なる低減とは、世界的に取り組みが行われている二酸化炭素排出量の削減などである。
【０００３】
特許文献１には、大型焼却場で得られた蒸気や温水を用いてボイラ給水を加熱することで発電効率を向上させることが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、他プラントの余剰蒸気等の外部蒸気を蒸気タービンから抽気した抽気蒸気とともに給水加熱器に導き、発電効率を向上させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６１１３２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１９０５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、大型焼却場で得られた蒸気や温水によってボイラ給水を加熱して発電効率の向上を行っているが、ボイラ給水と熱交換するための非接触式熱交換器が必要となる。このため、非接触式熱交換器を設置する費用や設置面積が増大するという問題がある。
また、特許文献２では、他プラントから導かれた外部蒸気を蒸気タービンから導かれた抽気蒸気に混合するため、非接触式熱交換器は必要とされない。しかし、外部蒸気の状態（流量、温度、圧力等）が変動すると、ボイラや蒸気タービンの運転性能に影響を及ぼすおそれがある。
【０００７】
一方、木質系や農業系・汚泥系などのバイオマス由来のバイオマス燃料は、バイオマスの成育過程において二酸化炭素を取り込むことから、地球温暖化ガスとなる二酸化炭素を排出しないカーボンニュートラルとされるため、その利用が種々検討されている。例えば、化石燃料とバイオマス燃料とを用いてボイラで混焼を行う発電プラントが検討されている。
【０００８】
しかし、バイオマス燃料の良質なものは高価であり、化石燃料に対してコスト競争力の点で課題がある。また、バイオマス燃料の廉価なものは腐食成分を多く含むため実際にはボイラでは少量しか混焼ができない。さらに、ボイラの燃料供給設備や環境装置の技術的制約から混焼率には上限があり、ボイラの出力が低いときには一層にバイオマス燃料の投入量も少なくならざるを得ない。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ボイラ給水に熱を与えるために外部から導かれた加熱媒体をボイラ給水に混合する際に、加熱媒体の状態の変動によってボイラや蒸気タービンの運転性能に影響を及ぼすことがない発電プラント及びその運転方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、環境影響の低減からカーボンニュートラルなバイオマス燃料を用いる場合には、バイオマス燃料の使用比率を高めて化石燃料の消費量を削減し、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量を削減させることができる発電プラント及びその運転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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の発電プラント及びその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる発電プラントは、蒸気を生成するボイラと、該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラとを備えていることを特徴とする。
【００１１】
加熱媒体用ボイラで生成した加熱媒体を脱気器に供給することで、加熱媒体に相当するエンタルピ（単位流量当たりの熱量）に応じて蒸気タービンから抽気する抽気蒸気を減らすことができるので、蒸気タービンのタービン効率を向上して化石燃料エネルギに対する発電効率（以下、単に「発電効率」という。）を向上させることができる。これにより、ボイラに投入する化石燃料を削減することができ、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の発生量を削減することができる。
加熱媒体としては、例えば、蒸気や温水が挙げられる。
また、加熱媒体用ボイラで生成した加熱媒体の供給先として、ボイラを用いた発電プラントの必須機器である脱気器を利用することとしたので、加熱媒体と給水とを熱交換するために新たに非接触式熱交換器を設ける必要がない。これにより、発電プラントの設置面積を増大することがない。
脱気器は、水と蒸気とを混合するという本来の機能を有しているため、加熱媒体用ボイラで生成した加熱媒体を水と混合する際に追加機器（タンクや熱交換器等）を設ける必要がない。
脱気器は、加熱媒体に比べて大きな熱容量の水（ホールドアップ水）を保有しているので、加熱媒体用ボイラで生成した加熱媒体と水とを混合する際に、加熱媒体の流量や温度、圧力が変動しても、ホールドアップ水がバッファとして機能するためボイラや蒸気タービンが悪影響を受けることがない。
【００１２】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記復水器から導かれた給水が前記加熱媒体用ボイラに供給されることを特徴とする。
【００１３】
復水器から導かれた給水を用いて加熱媒体用ボイラで加熱媒体を生成することとした。加熱媒体用ボイラで生成した加熱媒体は、上述のように脱気器へと導かれてボイラへと供給されて循環するので、水を外部から加熱媒体用ボイラに供給する必要がなく、水を節約することができる。
なお、給水の一部を加熱媒体用ボイラに供給しても良いし、給水の全部を加熱媒体用ボイラに供給しても良い。
【００１４】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器と、前記高圧抽気蒸気の流量を制御する高圧抽気制御弁と、前記低圧抽気蒸気の流量を制御する低圧抽気制御弁とを備え、前記加熱媒体用ボイラから前記脱気器への加熱媒体流量に応じて、少なくとも高圧抽気制御弁または低圧抽気制御弁のいずれかを制御すること特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンは、中圧タービンと、前記中圧タービンから抽気した中圧抽気蒸気を前記脱気器へ導き、前記中圧抽気蒸気の流量を制御する中圧抽気制御弁を備え、前記加熱媒体用ボイラから前記脱気器への加熱媒体流量に応じて、脱気器の少なくとも温度と圧力のいずれかを所定範囲内になるように制御すること特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、前記給水ポンプよりも上流側の給水を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする。
【００１７】
給水ポンプよりも上流側の給水は、給水ポンプによって加圧される前で、かつ高圧給水加熱器によって加熱される前なので、比較的温度が低い。比較的温度が低い給水を加熱媒体用ボイラに供給することとしたので、加熱媒体用ボイラの燃焼排ガス温度が下がることになり、加熱媒体用ボイラにてより多くのエネルギを得ることができる。
【００１８】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、前記給水ポンプよりも下流側の給水を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする。
【００１９】
給水ポンプよりも下流側の給水は、給水ポンプによって加圧された後なので、圧力が上昇している。このため、加熱媒体用ボイラに給水を供給するためのポンプ動力を不要とし、または削減することができる。
【００２０】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記加熱媒体用ボイラから排出される燃焼排ガスと、該加熱媒体用ボイラに供給される燃焼用空気とを熱交換する空気熱交換器を備えていることを特徴とする。
【００２１】
給水ポンプの下流側の給水は、給水ポンプによって加圧された後なので、加熱媒体用ボイラから排出される燃焼排ガスの温度が高くなる。この燃焼排ガスの温度を空気熱交換器で利用して燃焼用空気を加熱することによって、加熱媒体用ボイラの排熱を有効利用することができる。
【００２２】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、前記低圧給水加熱器にて低圧抽気蒸気が凝縮した低圧抽気ドレンを前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする。
【００２３】
低圧給水加熱器にて低圧抽気蒸気が凝縮した低圧抽気ドレンは、復水器へと戻されると、低圧抽気ドレンの保有熱を復水器にて発電プラント外部へ放出してしまうことになる。そこで、低圧抽気ドレンを加熱媒体用ボイラへと供給して、低圧抽気ドレンの保有熱を有効利用することとした。
なお、低圧抽気ドレンの一部を加熱媒体用ボイラに供給しても良いし、低圧抽気ドレンの全部を加熱媒体用ボイラに供給しても良い。
【００２４】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記低圧抽気ドレンを一時的に貯留する低圧抽気ドレンタンクを備えていることを特徴とする。
【００２５】
低圧抽気ドレンを一時的に貯留する低圧抽気ドレンタンクを備えているので、ボイラの負荷変動等が生じて低圧抽気ドレンの流量が変化した場合であっても、加熱媒体用ボイラへ安定して低圧抽気ドレンを供給することができる。
【００２６】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、前記高圧給水加熱器にて高圧抽気蒸気が凝縮した高圧抽気ドレンを前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする。
【００２７】
高圧抽気ドレンは、比較的圧力が高いので、加熱媒体用ボイラに供給するためのポンプ動力を不要とし、または削減することができる。
【００２８】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記高圧抽気ドレンを一時的に貯留する高圧抽気ドレンタンクを備えていることを特徴とする。
【００２９】
高圧抽気ドレンを一時的に貯留する高圧抽気ドレンタンクを備えているので、ボイラの負荷変動等が生じて高圧抽気ドレンの流量が変化した場合であっても、加熱媒体用ボイラへ安定して高圧抽気ドレンを供給することができる。
【００３０】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記加熱媒体用ボイラから排出される燃焼排ガスと、該加熱媒体用ボイラに供給される燃焼用空気とを熱交換する空気熱交換器を備えていることを特徴とする。
【００３１】
高圧抽気ドレンは、低圧抽気ドレンに比べて温度が高いので、加熱媒体用ボイラから排出される燃焼排ガスの温度が高くなる。この燃焼排ガスの温度を空気熱交換器で利用して燃焼用空気を加熱することによって、加熱媒体用ボイラの排熱を有効利用することができる。
【００３２】
さらに、本発明の発電プラントでは、前記加熱媒体用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされていることを特徴とする。
【００３３】
加熱媒体用ボイラを、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとすることで、ボイラにてバイオマス燃料を混焼させずに加熱媒体用ボイラでバイオマス燃料を専焼させることができる。したがって、発電プラントとしてボイラで燃焼させる化石燃料に対するバイオマス燃料の使用比率を高めることができる。また、腐食成分を含む廉価なバイオマス燃料をボイラ本体での燃焼に影響を及ぼすことなく用いることができ、化石燃料エネルギに対して高効率な発電を行うことができる。また、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減できる。
【００３４】
また、本発明の発電プラントの運転方法は、蒸気を生成するボイラと、該ボイラにて生成された前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラとを備えた発電プラントの運転方法であって、前記加熱媒体用ボイラにて生成した加熱媒体を前記脱気器に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
加熱媒体の供給先として脱気器を用いることとしたので、加熱媒体の流量や温度、圧力が変動しても、ホールドアップ水がバッファとして機能するためボイラや蒸気タービンの運転性能が影響を受けることを抑制する。
【００３６】
加熱媒体用ボイラをバイオマスボイラとすることで、ボイラにてバイオマス燃料を混焼させずに加熱媒体用ボイラでバイオマス燃料を専焼させることとしたので、バイオマス燃料の使用比率を高めることができ、化石燃料エネルギに対する発電効率を向上させることができる。また、ボイラに投入する化石燃料量を低減できることになり、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発電プラントを示した概略構成図である。
【図２】図１の脱気器を示した概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る発電プラントを示した概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る発電プラントを示した概略構成図である。
【図５】第３実施形態の変形例を示した概略構成図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る発電プラントを示した概略構成図である。
【図７】バイオマスボイラを適用する前後でのエネルギ内訳を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
図１には、第１実施形態に係る発電プラント１Ａが示されている。発電プラント１Ａは、ボイラ３と、蒸気タービン５と、バイオマスボイラ（加熱媒体用ボイラ）７とを備えている。
【００３９】
ボイラ３は、いわゆるコンベンショナルボイラとされており、図示しない石炭や石油等の化石燃料を用いて火炉内に火炎を形成するバーナ（図示せず）を備えている。図示しないバーナの火炎によって発生する燃焼排ガスは、ボイラ３に設けられた図示しない過熱器、再熱器、エコノマイザの伝熱配管の周囲を通り、熱交換を行った後に外部へと排出される。なお、本実施形態では、ドラムを有する亜臨界圧ボイラであっても、ドラムを有さない超臨界圧ボイラであっても、いずれにも適用することができる。
【００４０】
ボイラ３には、給水（水）を供給するための給水配管１０が接続されている。給水配管１０を通る給水は、ボイラ３に設けられた図示しないエコノマイザや過熱器を通過して過熱蒸気となる。過熱蒸気は、主蒸気配管１４を通り蒸気タービン５の高圧タービン１６へと導かれる。
【００４１】
蒸気タービン５は、高圧タービン１６と中圧タービン１７と低圧タービン１８とを備えている。これらタービン１６，１７，１８にて発生した回転動力によって発電機１９が回転駆動され、発電が行われる。なお、図１では発電機１９が各タービン１６，１７，１８で共通とされた出力軸に接続されているが、各タービン１６、１７，１８のそれぞれに発電機を設けても良い。
【００４２】
高圧タービン１６の排気側には、高圧タービン出口配管２１が接続されている。高圧タービン出口配管２１の下流端はボイラ３に設けられた図示しない再熱器に接続されており、高圧タービン１６で所定の膨張を行って高圧タービン１６を回転駆動させる仕事を終えた蒸気が再熱器へと導かれるようになっている。また、高圧タービン出口配管２１から分岐して、中圧タービン１７の入口へ接続される高圧タービン出口分岐配管２２が設けられていてもよい。高圧タービン出口分岐配管２２によって、高圧タービン１６から排出された蒸気の一部ボイラ３に設けられた図示しない再熱器へと導かれ、他部が中圧タービン１７へと導かれてもよい。
【００４３】
ボイラ３に設けられた図示しない再熱器の蒸気出口側と中圧タービン１７との間には、再熱蒸気を中圧タービン１７に供給する再熱蒸気供給配管２３が設けられている。中圧タービン１７に導かれた再熱蒸気は、中圧タービン１７で所定の膨張を行って中圧タービン１７を回転駆動させる。中圧タービン１７から排気される低圧蒸気は、低圧蒸気配管２４を介して低圧タービン１８に導かれ、低圧タービン１８で所定の膨張を行って低圧タービン１８を回転駆動させる。
【００４４】
低圧タービン１７の排気側には、復水器２５が接続されている。復水器２５では、図示しない冷却水によって蒸気が真空下へと冷却され凝縮液化する。復水器２５にて液化した復水は、給水となって給水配管１０に設けられた復水ポンプ２６によってボイラ３へと導かれる。
【００４５】
給水配管１０には、復水ポンプ２６から給水流れ下流側に向かって、低圧給水加熱器２８、脱気器３０、給水ポンプ３２、高圧給水加熱器３４がこの順番で設けられている。
【００４６】
低圧給水加熱器２８には、低圧タービン１８から抽気された低圧蒸気が低圧抽気配管２９を介して導かれる。これにより、復水器２５から導かれた給水が低圧抽気蒸気によって加熱され、加熱された給水は脱気器３０へと供給される。低圧抽気配管２９には、低圧抽気制御弁２９Ｖが設けられている。低圧抽気制御弁２９Ｖの弁開度は、制御部１２によって制御される。
【００４７】
低圧タービン１８から抽気され低圧給水加熱器２８に導かれた低圧蒸気は、給水を加熱した後に凝縮してドレン水となり、低圧抽気ドレン配管３６を通り復水器２５へと導かれる。
【００４８】
高圧給水加熱器３４には、高圧タービン１６から抽気された高圧蒸気が高圧抽気配管３５を介して導かれる。これにより、給水ポンプ３２から導かれた給水が高圧抽気蒸気によって加熱され、加熱された給水はボイラ３へと供給される。高圧抽気配管３５には、高圧抽気制御弁３５Ｖが設けられている。高圧抽気制御弁３５Ｖの弁開度は、制御部１２によって制御される。
【００４９】
高圧タービン１６から抽気され高圧給水加熱器３４に導かれた高圧蒸気は、給水を加熱した後に凝縮してドレン水となり、高圧抽気ドレン配管３８を通り脱気器３０へと導かれる。
【００５０】
脱気器３０は、給水中に溶存している空気などの気体を除去して給水ポンプ３２を経由して高圧給水加熱器３４へ供給する。脱気器３０には、低圧給水加熱器２８で加熱された給水と、中圧タービン１７から抽気された中圧蒸気が中圧抽気配管４０を介して導かれる。中圧抽気配管４０には、中圧抽気制御弁４０Ｖが設けられている。中圧抽気制御弁４０Ｖの弁開度は、制御部１２によって制御される。
【００５１】
脱気器３０には、さらに、バイオマスボイラ７で生成された加熱蒸気（加熱媒体）が加熱蒸気供給配管４２を介して脱気器３０へと導かれる。加熱蒸気供給配管４２には、加熱蒸気制御弁４２Ｖが設けられている。加熱蒸気制御弁４２Ｖの弁開度は、制御部１２によって制御される。
【００５２】
図２には、脱気器３０の具体的構成が示されている。
本実施形態における脱気器３０は、一例として蒸気との直接接触式とされており、脱気塔４４と、脱気塔４４の鉛直下方側に設けられた貯水タンク４６とを備えている。脱気塔４４の鉛直方向上部には、低圧給水加熱器２８（図１参照）から導かれた給水を脱気塔４４内に供給する給水入口配管４８が接続されている。脱気塔４４内には、給水入口配管４８から供給された給水を一時的に貯留するトレイ５０が複数設けられていて、鉛直下方側から供給される蒸気と接触して熱交換が行われる。なお、トレイ５０に代えて、又はトレイ５０とともに、給水入口にスプレイを設けて噴射するようにしても良い。
【００５３】
脱気塔４４の鉛直下部側方には、蒸気を供給する蒸気入口配管５２が接続されている。蒸気入口配管５２は複数設けられていて、図１に示した中圧抽気配管４０と加熱蒸気供給配管４２が接続されたものがある。したがって、脱気塔４４の下部側方から、中圧タービン１７から導かれた中圧抽気蒸気と、バイオマスボイラ７から導かれた加熱蒸気が脱気塔４４内に導かれるようになっている。
【００５４】
脱気塔４４の温度や圧力は、上限値と下限値を所定の範囲内にあるように保たれている。所定範囲の上限は、脱気器３０の中の貯水が沸騰することがないものとして規定され、また所定範囲の下限は給水入口配管４８から供給される給水が蒸気入口配管５２から供給された蒸気６で脱気が行われるものとして規定される。通常運転時は、基本的には脱気塔４４の温度と圧力が自己バランスとして保たれるため、所定範囲を超えることはない。すなわち、例えば定常状態から圧力が低下した場合は、中圧タービン１７から導かれる中圧抽気圧力との差圧が大きくなるため、中圧抽気蒸気の流量が増加して温度が上昇して圧力が上昇して回復するため、脱気塔４４の温度と圧力は自己バランス的に元の状態へと戻る。同様に、例えば定常状態から圧力が上昇した場合は、中圧タービン１７から導かれる中圧抽気圧力との差圧が小さくなるため、中圧抽気蒸気の流量が減少して温度が低下して圧力が低下して回復するため、脱気塔４４の温度と圧力は自己バランス的に元の状態へと戻る。このため、異常発生時など通常運転時以外において、温度と圧力が急速に低下あるいは上昇した場合には、次の制御方法により所定範囲に保つよう制御してもよい。すなわち、温度と圧力が規定値を下回った際には、脱気塔４４よりも温度と圧力が高い蒸気（補助蒸気など）を蒸気入口配管５２に投入させるなどして所定の温度以上として設定圧力以上を保つようにしてもよい。また温度と圧力が規定値を上回った際については、安全弁５４が設けられており、安全弁５４が開となることにより圧力が所定圧力未満に保つように動作してもよい。
【００５５】
脱気塔４４の下部には、降水管５６が設けられている。降水管５６を通り脱気後の給水が貯水タンク４６へと導かれる。
【００５６】
貯水タンク４６は、脱気塔４４よりも大きな内容積を有しており、給水入口配管４８から供給される給水量の変動があった場合でも変動を吸収するバッファタンクとしての機能も有している。例えば、貯水タンク４６の内容積は、例えばボイラ３の給水量の３分の１〜５分の１程度の容量相当とされるが、変動を吸収できれば更に１０分の１程度の容量でもよい。
【００５７】
貯水タンク４６の下部には、給水出口配管５８が接続されており、脱気後の給水（ホールドアップ水）が給水ポンプ３２（図１参照）へと導かれて加圧され、ホールドアップ水として高圧給水加熱器３４へと供給する。
【００５８】
貯水タンク４６には、貯水タンク内のホールドアップ水の水位ＷＬを計測する水位計６０が設けられている。水位計６０の出力は、制御部１２（図１参照）へ送信される。水位計６０によって得られた水位ＷＬが目標の規定水位範囲となるように低圧給水加熱器２８からの給水量を制御して、水位ＷＬを保持させることで、給水ポンプ３２（図１参照）のＮＰＳＨ（有効吸込水頭）が確保される。
【００５９】
上記のように構成された脱気器３０は、給水を給水入口配管４８から脱気塔４４内に送水してトレイ５０上に散布し、脱気塔４４の鉛直下部側方の蒸気入口配管５２から導かれた蒸気６と混合する。これにより給水が沸騰し、給水中の酸素分圧を下げることによって脱気が行われる。給水から脱離したガスはガス排出配管４９から脱気塔４４の外部へと排出される。脱気された給水は、降水管５６を通って貯水タンク４６に流入し、貯留される。
【００６０】
図１に示したバイオマスボイラ７は、バイオマス燃料を燃焼させて蒸気を発生する。バイオマスボイラ７の蒸気発生量である出力は、制御部１２によって制御される。具体的には、バイオマスボイラ７に投入するバイオマス燃料の供給量、燃焼用空気の流量、加熱蒸気供給配管４２に設けられた図示しない温度計と圧力計と流量計から、所定の温度と圧力の蒸気性状を備えて発生した蒸気の供給量等が制御部１２によって制御される。
【００６１】
バイオマスボイラ７には、水を供給するための加熱蒸気用給水配管６２ａが接続されている。加熱蒸気用給水配管６２ａの上流端は、給水配管１０の復水ポンプ２６の上流側に接続されている。加熱蒸気用給水配管６２ａには、加熱蒸気用給水ポンプ６３ａが設けられている。加熱蒸気用給水ポンプ６３ａの吐出流量は、バイオマスボイラ７の発生蒸気量に基づいて、制御部１２によって制御される。
【００６２】
制御部１２は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００６３】
上記構成の発電プラント１Ａは、以下のように動作する。
ボイラ３にて生成された過熱蒸気は、蒸気タービン５の高圧タービン１６へと導かれ、高圧タービン１６で所定の膨張を行ってタービンを回転駆動させた後に、ボイラ３の再熱器（不図示）へと導かれる。再熱器へと導かれた蒸気はボイラ３によって再加熱され、再熱蒸気として中圧タービン１７へと導かれる。再熱蒸気は、中圧タービン１７で所定の膨張を行ってタービンを回転駆動させる。中圧タービン１７を回転駆動させた後の蒸気は、低圧タービン１８へと導かれて低圧タービン１８で所定の膨張を行ってタービンを回転駆動させる。このように得た回転動力によって発電機１９が回転駆動され、発電が行われる。
【００６４】
低圧タービン１８を出た後の蒸気は復水器２５にて復水となり、図示しない冷却水によって蒸気が真空下へと冷却され凝縮液化する。復水器２５にて液化した復水は給水となって、給水配管１０を通りボイラ３へ給水される。
【００６５】
復水器２５にて貯留された給水は、復水器２５から復水ポンプ２６によって低圧給水加熱器２８へと導かれる。低圧給水加熱器２８にて、給水は、低圧抽気配管２９から導かれた低圧抽気蒸気によって加熱された後に、脱気器３０へと導かれる。
【００６６】
復水器２５から導かれる給水の一部は、復水ポンプ２６の上流側にて分岐し、加熱蒸気用給水配管６２ａを通りバイオマスボイラ７へと導かれる。バイオマスボイラ７では、加熱蒸気用給水配管６２ａを介して導かれた給水の一部をバイオマスボイラ７へ供給してバイオマスボイラ７内で燃焼ガスによって加熱し、加熱蒸気を生成する。バイオマスボイラ７にて生成された加熱蒸気は、加熱蒸気供給配管４２を介して脱気器３０へと導かれる。
【００６７】
脱気器３０では、低圧給水加熱器２８から導かれた給水がバイオマスボイラ７から導かれた加熱蒸気および中圧タービン１７から中圧抽気配管４０を介して抽気された中圧蒸気によって加熱されることによって脱気される。
【００６８】
脱気器３０にて脱気された後の給水は、給水ポンプ３２にて加圧された後にホールドアップ水として高圧給水加熱器３４へ導かれる。高圧給水加熱器３４にて、給水は、高圧タービン１６から高圧抽気配管３５を介して抽気された高圧蒸気によって加熱される。高圧給水加熱器３４にて加熱された給水は、給水配管１０を通りボイラ３へと導かれる。
【００６９】
制御部１２は、脱気器３０へ供給されたバイオマスボイラ７からの加熱蒸気のエンタルピ（単位流量当たりの熱量）に応じて、各抽気制御弁２９Ｖ，４０Ｖ，３５Ｖの開度を制御する。具体的には、バイオマスボイラ７から導かれた加熱蒸気のエンタルピに応じて、各抽気制御弁２９Ｖ，４０Ｖ，３５Ｖの開度を小さくして抽気量を減らす。
各抽気制御弁２９Ｖ，４０Ｖ，３５Ｖで制御される蒸気の抽気量は、予め、バイオマスボイラ７から導かれた加熱蒸気のエンタルピに応じた発電プラント１Ａ全体のヒートバランスから予め計算しておき、制御部１２の記憶部に格納されていてもよい。
また、制御部１２は、脱気器３０の安定運転を実現する観点から定めた上限値を超えないようにバイオマスボイラ７にて生成された加熱蒸気流量を加熱蒸気制御弁４２Ｖの開度で制御する。また、これに合わせて制御部１２は、バイオマスボイラ７に投入するバイオマス燃料の供給量、燃焼用空気の流量などを制御して、加熱蒸気供給配管４２へ供給する加熱蒸気供給量等を制御される。
【００７０】
バイオマスボイラ７から導かれた加熱蒸気のエンタルピに応じて、蒸気タービン５からの各抽気制御弁２９Ｖ，４０Ｖ，３５Ｖで制御される蒸気の抽気量を減少させて、蒸気タービン５の蒸気流量を機械的限度の規定範囲内で増大させてタービン出力が増大することができる。
蒸気タービンの機械的強度の規定値範囲としてタービン翼の強度がある。タービン翼の強度は、タービン翼の前後にかかる差圧に耐久するように設計されていて、この差圧は蒸気タービン５の内部を流通する蒸気の流量および圧力バランスによって決まり、蒸気の抽気量に応じて変化する。そこで、タービン翼の強度を考慮して蒸気の抽気量を制御する。これにより、タービン翼の強度を考慮して抽気量を可能な限り減少させて蒸気タービンに流れる総蒸気流量を増加させることができ、タービン効率をさらに向上させることができる。
【００７１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００７２】
バイオマスボイラ７で生成した加熱蒸気を脱気器３０に供給することで、加熱蒸気に相当するエンタルピに応じて抽気蒸気を減らすことができるので、蒸気タービン５のタービン効率を向上して化石燃料エネルギに対する発電効率を向上させることができる。これにより、ボイラ３に投入する化石燃料を削減することができ、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の発生量を削減することができる。
【００７３】
バイオマスボイラ７で生成した加熱蒸気の供給先として、ボイラ３を用いた発電プラント１Ａの必須機器である脱気器３０を利用することとしたので、加熱蒸気と給水とを熱交換するために新たに非接触式熱交換器を設ける必要がない。これにより、発電プラント１Ａの設置面積を増大することがなく、コストアップを抑制できる。
脱気器３０は、水と蒸気とを混合するという本来の機能を有しているため、バイオマスボイラ７で生成した加熱蒸気を水と混合する際に追加機器（タンクや熱交換器等）を設ける必要がない。
さらに、脱気器３０は、加熱蒸気に比べて大きな熱容量のホールドアップ水を保有しているので、バイオマスボイラ７で生成した加熱蒸気と水とを混合する際に、バイオマス燃料の発熱量変化などに伴い、加熱蒸気の流量や温度、圧力が変動して凝縮水量が変動しても、ホールドアップ水がバッファとして機能するためボイラ３や蒸気タービン５の運転性能が影響を受けることを抑制できる。
【００７４】
復水器２５から導かれた給水を用いてバイオマスボイラ７で加熱蒸気を生成することとした。バイオマスボイラ７で生成した加熱蒸気は、脱気器３０へと導かれてボイラ３へと供給されて循環するので、給水として常時に水を外部からバイオマスボイラ７に供給する必要がなく、水を節約することができる。
【００７５】
復水ポンプ２６の上流側に接続した加熱蒸気用給水配管６２ａを用いてバイオマスボイラ７へ給水することとした。したがって、バイオマスボイラ７への給水は、復水ポンプ２６及び給水ポンプ３２によって加圧される前で、かつ給水加熱器２８，３４によって加熱される前なので、比較的温度が低い。比較的温度が低い給水をバイオマスボイラ７に供給することとしたので、バイオマスボイラ７内での熱交換量が促進されて、燃焼排ガス温度が下がることになり、バイオマスボイラ７にてより多くのエネルギを給水へ熱交換することができる。
【００７６】
バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラ７用いることとしたので、ボイラ３にてバイオマス燃料を混焼させずにバイオマスボイラ７でバイオマス燃料を専焼させることができる。したがって、発電プラント１Ａとしてボイラで燃焼させる化石燃料に対するバイオマス燃料の使用比率を高めることができる。また、腐食成分を含む廉価なバイオマス燃料をボイラ３での燃焼に影響を及ぼすことなく用いることができ、化石燃料エネルギに対して高効率な発電を行うことができる。また、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減できる。
【００７７】
なお、図１に示したように、復水ポンプ２６の上流側に接続した加熱蒸気用給水配管６２ａに代えて、または加熱蒸気用給水配管６２ａに加えて、復水ポンプ２６と低圧給水加熱器２８との間に加熱蒸気用給水配管６２ｂを加熱蒸気用給水ポンプ６３ｂと共に設けても良く、低圧給水加熱器２８と脱気器３０との間に加熱蒸気用給水配管６２ｃを加熱蒸気用給水ポンプ６３ｃと共に設けても良く、脱気器３０と給水ポンプ３２との間に加熱蒸気用給水配管６２ｄを加熱蒸気用給水ポンプ６３ｄと共に設けても良い。加熱蒸気用給水配管６２ａに加えて、加熱蒸気用給水配管６２ｂ，６２ｃ，６２ｄを個別に設けても良く、また組み合わせて共に設けても良い。これら加熱蒸気用給水配管６２ｂ，６２ｃ，６２ｄも、給水ポンプ３２によって加圧される前で、かつ高圧給水加熱器３４によって加熱される前なので給水の温度が比較的低く、加熱蒸気用給水配管６２ａと同様に、バイオマスボイラ７の燃焼排ガス温度を下げてより多くのエネルギを得ることができる。
加熱蒸気用給水配管６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄを複数併用する場合には、制御部１２によって、各加熱蒸気用給水ポンプ６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄの流量を適宜調整する。加熱蒸気用給水配管６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの給水量は、予め、発電プラント１Ａ全体のヒートバランスから予め計算しておき、各加熱蒸気用給水ポンプ６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄの流量を制御部１２の記憶部に格納されていてもよい。
【００７８】
［第２実施形態］
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態に係る発電プラント１Ｂについて説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、バイオマスボイラ７へ給水を供給する系統が異なる。したがって、以下の説明では、第１実施形態に対する相違点のみを説明し、その他については同一符号を付しその説明を省略する。
【００７９】
図３に示すように、給水ポンプ３２と高圧給水加熱器３４との間に高圧加熱蒸気用給水配管６５ａが接続されている。高圧加熱蒸気用給水配管６５ａを介して、給水ポンプ３２から吐出された給水の一部がバイオマスボイラ７へと導かれる。
【００８０】
バイオマスボイラ７の燃焼排ガス出口配管６７には、空気熱交換器６８が設けられている。空気熱交換器６８には、バイオマスボイラ７で使用する燃焼用空気が導かれるようになっている。空気熱交換器６８に導かれた燃焼用空気は、空気熱交換器６８によって燃焼排ガスと熱交換した後に、燃焼用空気供給配管６９を通りバイオマスボイラ７へと導かれる。空気熱交換器６８で燃焼用空気と熱交換した燃焼排ガスは、図示しない脱硝装置や煤塵除去装置を経由して系外へ排出されてもよい。
【００８１】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
給水ポンプ３２よりも下流側の給水は、給水ポンプ３２によって加圧された後なので、圧力が上昇している。このため、バイオマスボイラ７に給水を供給するためのポンプ動力を不要とすることができ、仮にポンプを設けたとしてもその動力を削減することができる。また、給水ポンプ３２とバイオマスボイラ７の間に制御弁を設置してもよい。
【００８２】
給水ポンプ３２の下流側の給水は、給水ポンプ３２によって加圧された後のものを導くので、加圧される前と比較して給水の温度が高くなり、バイオマスボイラ７から排出される燃焼排ガスの温度が高くなる。この比較的高温の燃焼排ガスを空気熱交換器６８で利用して燃焼用空気を加熱することによって、バイオマスボイラ７の排熱を有効利用することができる。給水ポンプ３２によって加圧されているので、バイオマスボイラ７への給水を行うための給水ポンプを追加で設ける必要がない。
【００８３】
なお、図３に示したように、給水ポンプ３２と高圧給水加熱器３４との間に接続した高圧加熱蒸気用給水配管６５ａに代えて、または高圧加熱蒸気用給水配管６５ａに加えて、高圧給水加熱器３４の下流側に高圧加熱蒸気用給水配管６５ｂを設けても良い。
【００８４】
［第３実施形態］
次に、図４を用いて、本発明の第３実施形態に係る発電プラント１Ｃについて説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、バイオマスボイラ７へ給水を供給する系統が異なる。したがって、以下の説明では、第１実施形態に対する相違点のみを説明し、その他については同一符号を付しその説明を省略する。
【００８５】
図４に示されているように、低圧抽気ドレン配管３６から分岐するように、低圧抽気ドレン給水配管７０が設けられている。低圧抽気ドレン給水配管７０は、バイオマスボイラ７に接続されている。低圧抽気ドレン給水配管７０には、バイオマスボイラ７へ低圧ドレンを送水するための低圧抽気ドレン給水ポンプ７１が設けられている。
【００８６】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
低圧給水加熱器２８にて低圧抽気蒸気が凝縮した低圧抽気ドレンは、低圧抽気ドレン配管３６を介して復水器２５へと戻されると、低圧抽気ドレンの保有熱を復水器２５にて発電プラント１Ｃの外部へ放出してしまうことになる。そこで、第１、第２実施形態では復水器２５へと導いていた低圧抽気ドレンの少なくとも一部をバイオマスボイラ７へと供給して、低圧抽気ドレンの保有熱を有効利用することとした。
【００８７】
なお、本実施形態では、低圧抽気ドレンの一部を加熱媒体用ボイラに供給することとしたが、低圧抽気ドレンの全部をバイオマスボイラ７に供給しても良い。
【００８８】
また、図５に示した発電プラント１Ｄのように、低圧抽気ドレンを一時的に貯留する低圧抽気ドレンタンク７２を設けても良い。これにより、ボイラ３の負荷変動等が生じて低圧抽気ドレンの流量が変化した場合であっても、バイオマスボイラ７へ安定して低圧抽気ドレンを供給することができる。
【００８９】
［第４実施形態］
次に、図６を用いて、本発明の第４実施形態に係る発電プラント１Ｅについて説明する。本実施形態は、上記の各実施形態に対して、バイオマスボイラ７へ給水を供給する系統が異なる。したがって、以下の説明では、上記の各実施形態に対する相違点のみを説明し、その他については同一符号を付しその説明を省略する。
【００９０】
図６に示されているように、高圧抽気ドレン配管３８には、高圧抽気ドレンタンク７３が設けられている。高圧抽気ドレンタンク７３とバイオマスボイラ７との間には、高圧抽気ドレン給水配管７４が設けられている。
バイオマスボイラ７は、図３を用いて説明した発電プラント１Ｂと同様に、空気熱交換器６８を備えている。
【００９１】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
高圧抽気ドレン給水配管７４を介して高圧抽気ドレンをバイオマスボイラ７へ供給することとした。高圧抽気ドレンは、低圧抽気ドレン（図４参照）よりも圧力が高いので、バイオマスボイラ７に供給するためのポンプ動力を不要とすることができ、仮にポンプを設けたとしてもその動力を削減することができる。また、給水ポンプ３２とバイオマスボイラ７の間に制御弁を設置してもよい。
また、高圧抽気ドレンタンク７３を設けることとしたので、ボイラ３の負荷変動等が生じて高圧抽気ドレンの流量が変化した場合であっても、バイオマスボイラ７へ安定して高圧抽気ドレンを供給することができる。
【００９２】
なお、上述した各実施形態では、バイオマスボイラ７で生成した蒸気を用いることとしたが、バイオマスボイラ７で温水を生成し、温水を脱気器３０に供給することとしても良い。温水であっても給水のエンタルピを上昇させることができるので、上述した各実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、脱気器３０に蒸気する追加的な蒸気発生装置としてバイオマスボイラ７を用いることとしたが、燃料にバイオマスを用いなくても良い。燃料としては、例えばゴミや燃焼可能な廃棄物などを用いることができる。
また、上述した各実施形態では、脱気器３０に供給する蒸気として中圧タービン１７から抽気した中圧蒸気を用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の蒸気を加熱源として用いても良い。
【００９３】
図７は、発電プラント１Ａの発電により得られる電気エネルギと発電プラント１Ａ（ボイラ３およびバイオマスボイラ７）へ投入する燃料エネルギの関係と内訳を示している。ここでは、出力を例えば、中間の５０％とした場合を比較している。
図７（ａ）及び（ｂ）の縦軸は、バイオマスボイラ追設前に投入する燃料エネルギを１．０としたものである。図７（ａ）は、バイオマスボイラ７の追設前、（ｂ）がバイオマスボイラ７の追設後を示している。
バイオマスボイラ７の追設前と追設後の発電により得られる電気エネルギを同量とした場合、紙面下側の図（バイオマスボイラ７の追設後）に示されるように、バイオマスボイラ追設後の燃料エネルギは化石燃料の投入量が低減され、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減できる。
具体的には、バイオマスボイラ７で発生した追加用の加熱蒸気を脱気器３０に供給してボイラ３へ供給する給水を加熱することで利用し、蒸気タービン５からの蒸気の抽気量を停止または減少（抽気量低減）させることによるエネルギ変化分に相応して、ボイラ３に投入する化石燃料を低減でき、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量をより削減できる。
【符号の説明】
【００９４】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  発電プラント
３  ボイラ
５  蒸気タービン
７  バイオマスボイラ（加熱媒体用ボイラ）
１０  給水配管
１２  制御部
１４  主蒸気配管
１６  高圧タービン
１７  中圧タービン
１８  低圧タービン
１９  発電機
２１  高圧タービン出口配管
２３  再熱蒸気供給配管
２４  低圧蒸気配管
２５  復水器
２６  復水ポンプ
２８  低圧給水加熱器
２９  低圧抽気配管
２９Ｖ  低圧抽気制御弁
３０  脱気器
３２  給水ポンプ
３４  高圧給水加熱器
３５  高圧抽気配管
３５Ｖ  高圧抽気制御弁
３６  低圧抽気ドレン配管
３８  高圧抽気ドレン配管
４０  中圧抽気配管
４０Ｖ  中圧抽気制御弁
４２  加熱蒸気供給配管
４２Ｖ  加熱蒸気制御弁
４４  脱気塔
４６  貯水タンク
４８  給水入口配管
４９  ガス排出配管
５０  トレイ
５２  蒸気入口配管
５４  安全弁
５６  降水管
５８  給水出口配管
６０  水位計
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ  加熱蒸気用給水配管
６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ  加熱蒸気用給水ポンプ
６５ａ，６５ｂ  高圧加熱蒸気用給水配管
６７  燃焼排ガス出口配管
６８  空気熱交換器
６９  燃焼用空気供給配管
７０  低圧抽気ドレン給水配管
７１  低圧抽気ドレン給水ポンプ
７２  低圧抽気ドレンタンク
７３  高圧給水ドレンタンク
７４  高圧抽気ドレン給水配管
【図１】
2018189007.tif 000003
【図２】
2018189007.tif 000004
【図３】
2018189007.tif 000005
【図４】
2018189007.tif 000006
【図５】
2018189007.tif 000007
【図６】
2018189007.tif 000008
【図７】
2018189007.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月28日(2018.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備え、
前記加熱媒体用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされ、
前記復水器から導かれた給水が前記加熱媒体用ボイラに供給されることを特徴とする発電プラント。
【請求項２】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備え、
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器と、
前記高圧抽気蒸気の流量を制御する高圧抽気制御弁と、前記低圧抽気蒸気の流量を制御する低圧抽気制御弁とを備え、
前記加熱媒体用ボイラから前記脱気器への加熱媒体流量に応じて、少なくとも高圧抽気制御弁または低圧抽気制御弁のいずれかを制御すること特徴とする発電プラント。
【請求項３】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備え、
前記加熱媒体用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされ、
前記蒸気タービンは、中圧タービンと、
前記中圧タービンから抽気した中圧抽気蒸気を前記脱気器へ導き、前記中圧抽気蒸気の流量を制御する中圧抽気制御弁を備え、
前記加熱媒体用ボイラから前記脱気器への加熱媒体流量に応じて、脱気器の少なくとも温度と圧力のいずれかを所定範囲内になるように制御すること特徴とする発電プラント。
【請求項４】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備え、
前記加熱媒体用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされ、
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、
前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、
前記給水ポンプよりも上流側の給水を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする発電プラント。
【請求項５】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備え、
前記加熱媒体用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされ、
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、
前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、
前記給水ポンプよりも下流側の給水を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする発電プラント。
【請求項６】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備え、
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、
前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、
前記給水ポンプよりも下流側の給水を前記加熱媒体用ボイラに供給し、
前記加熱媒体用ボイラから排出される燃焼排ガスと、該加熱媒体用ボイラに供給される燃焼用空気とを熱交換して前記燃焼用空気を加熱する空気熱交換器を備えていることを特徴とする発電プラント。
【請求項７】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備え、
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、
前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、
前記低圧給水加熱器にて前記低圧抽気蒸気が凝縮した低圧抽気ドレンの少なくとも一部を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする発電プラント。
【請求項８】
前記低圧抽気ドレンを貯留する低圧抽気ドレンタンクを備えていることを特徴とする請求項７に記載の発電プラント。
【請求項９】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備え、
前記蒸気タービンは、高圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器を備え、
前記高圧給水加熱器と前記低圧給水加熱器との間に設けられ、給水を加圧する給水ポンプを備え、
前記高圧給水加熱器にて高圧抽気蒸気が凝縮した高圧抽気ドレンを前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする発電プラント。
【請求項１０】
前記高圧抽気ドレンを貯留する高圧抽気ドレンタンクを備えていることを特徴とする請求項９に記載の発電プラント。
【請求項１１】
前記加熱媒体用ボイラから排出される燃焼排ガスと、該加熱媒体用ボイラに供給される燃焼用空気とを熱交換して前記燃焼用空気を加熱する空気熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の発電プラント。
【請求項１２】
蒸気を生成するボイラと、
該ボイラにて生成された前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、
該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、
前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラと、
を備えた発電プラントの運転方法であって、
前記加熱媒体用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされ、
前記加熱媒体用ボイラにて生成した加熱媒体を前記脱気器に供給し前記給水と混合し、
前記復水器から導かれた給水を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする発電プラントの運転方法。
【請求項１３】
前記蒸気タービンは、高圧タービンと中圧タービン及び低圧タービンを備え、
前記給水加熱器は、前記高圧タービンから抽気した高圧抽気蒸気が導かれる高圧給水加熱器、及び、前記低圧タービンから抽気した低圧抽気蒸気が導かれる低圧給水加熱器と、前記高圧抽気蒸気の流量を制御する高圧抽気制御弁と、前記低圧抽気蒸気の流量を制御する低圧抽気制御弁と、前記中圧タービンから抽気した中圧抽気蒸気を前記脱気器へ導き、前記中圧抽気蒸気の流量を制御する中圧抽気制御弁を備え、
前記加熱媒体用ボイラから前記脱気器への加熱媒体流量に応じて、少なくとも高圧抽気制御弁、中圧抽気制御弁または低圧抽気制御弁のいずれかを制御すること特徴とする請求項１２に記載の発電プラントの運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の発電プラント及びその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる発電プラントは、蒸気を生成するボイラと、該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記脱気器に供給し、前記給水と混合する加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラとを備え、前記加熱媒体用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされ、前記復水器から導かれた給水が前記加熱媒体用ボイラに供給されることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、本発明の発電プラントの運転方法は、蒸気を生成するボイラと、該ボイラにて生成された前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンから排気された蒸気を液化する復水器と、該復水器から導かれた給水を脱気する脱気器と、前記蒸気タービンから抽気した抽気蒸気によって前記ボイラに供給する給水を加熱する給水加熱器と、前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、加熱媒体を生成する加熱媒体用ボイラとを備えた発電プラントの運転方法であって、前記加熱媒体用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされ、前記加熱媒体用ボイラにて生成した加熱媒体を前記脱気器に供給し、前記復水器から導かれた給水を前記加熱媒体用ボイラに供給することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
低圧タービン１８の排気側には、復水器２５が接続されている。復水器２５では、図示しない冷却水によって蒸気が真空下へと冷却され凝縮液化する。復水器２５にて液化した復水は、給水となって給水配管１０に設けられた復水ポンプ２６によってボイラ３へと導かれる。