(57)【要約】【課題】排ガスの排熱を利用して発電を行いつつ、湿式脱硫装置の出口側の排ガスの昇温を図ることができる排熱利用発電システムを提供する。【解決手段】ボイラ１００から、集塵装置４２０、湿式脱硫装置４３０及び煙突１３０に順次流れる排ガスの排熱を利用して発電を行う排熱利用発電システム４００であって、ボイラ１００と集塵装置４２０との間の第一熱交換器４１０と、湿式脱硫装置４３０と煙突１３０との間の第二熱交換器４４０と、第一熱交換器４１０の熱媒体の出口と第二熱交換器４４０の熱媒体の入口とを接続する第一ライン４５１、及び、第二熱交換器４４０の熱媒体の出口と第一熱交換器４１０の熱媒体の入口とを接続する第二ライン４５２を有する熱媒体循環ライン４５０と、第一ライン４５１から分岐した第三ライン４６１に接続され、第一ライン４５１から熱媒体が供給されるバイナリ発電設備４６０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラから、集塵装置、湿式脱硫装置及び煙突に順次流れる排ガスの排熱を利用して発電を行う排熱利用発電システムであって、
前記ボイラと前記集塵装置との間に配置され、前記ボイラから前記集塵装置に流れる排ガスを冷却するとともに熱媒体を加熱する第一熱交換器と、
前記湿式脱硫装置と前記煙突との間に配置され、前記湿式脱硫装置から前記煙突に流れる排ガスを加熱するとともに前記熱媒体を冷却する第二熱交換器と、
前記第一熱交換器の前記熱媒体の出口と前記第二熱交換器の前記熱媒体の入口とを接続する第一ライン、及び、前記第二熱交換器の前記熱媒体の出口と前記第一熱交換器の前記熱媒体の入口とを接続する第二ラインを有する熱媒体循環ラインと、
前記第一ラインから分岐した第三ラインに接続され、前記第一ラインから前記熱媒体が供給されるバイナリ発電設備と
を備える排熱利用発電システム。
【請求項２】
前記第一ラインは、前記第一ラインを流れる前記熱媒体を加熱する第一加熱器を有する
請求項１に記載の排熱利用発電システム。
【請求項３】
さらに、前記バイナリ発電設備の前記熱媒体の出口と前記熱媒体循環ラインとを接続する第四ラインを備える
請求項１または２に記載の排熱利用発電システム。
【請求項４】
前記第四ラインは、前記第一ラインに接続される
請求項３に記載の排熱利用発電システム。
【請求項５】
前記第四ラインは、前記第二ラインに接続され、
前記第二ラインは、前記第二ラインを流れる前記熱媒体を加熱する第二加熱器を有する
請求項３または４に記載の排熱利用発電システム。
【請求項６】
さらに、前記第一熱交換器の前記熱媒体の入口における前記熱媒体の温度である第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、前記第二熱交換器と前記煙突との間の排ガスの温度である第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する制御装置を備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の排熱利用発電システム。
【請求項７】
前記制御装置は、（ｉ）前記バイナリ発電設備の発電出力を調整する、または、（ｉｉ）前記バイナリ発電設備の発電出力に応じて前記熱媒体循環ラインを流れる前記熱媒体への加熱量を調整することで、前記第一温度を前記第一所定範囲内の温度に調整するとともに前記第二温度を前記第二所定範囲内の温度に調整する
請求項６に記載の排熱利用発電システム。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の排熱利用発電システムを制御する制御装置であって、
前記第一熱交換器の前記熱媒体の入口における前記熱媒体の温度である第一温度と、前記第二熱交換器と前記煙突との間の排ガスの温度である第二温度とを取得する温度取得部と、
前記第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、前記第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する温度調整部と
を備える制御装置。
【請求項９】
前記温度調整部は、
前記バイナリ発電設備の発電出力を調整することで、前記第一温度を前記第一所定範囲内の温度に調整するとともに、前記第二温度を前記第二所定範囲内の温度に調整するバイナリ発電調整部と、
前記バイナリ発電設備の発電出力に応じて前記熱媒体循環ラインを流れる前記熱媒体への加熱量を調整することで、前記第一温度を前記第一所定範囲内の温度に調整するとともに前記第二温度を前記第二所定範囲内の温度に調整する加熱調整部と
の少なくとも一方を備える
請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の排熱利用発電システムを制御する制御方法であって、
前記第一熱交換器の前記熱媒体の入口における前記熱媒体の温度である第一温度と、前記第二熱交換器と前記煙突との間の排ガスの温度である第二温度とを取得する温度取得ステップと、
前記第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、前記第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する温度調整ステップと
を含む制御方法。
【請求項１１】
ボイラから、集塵装置、湿式脱硫装置及び煙突に順次流れる排ガスの排熱を利用して発電を行う排熱利用発電システムの製造方法であって、
前記ボイラと前記集塵装置との間に配置され、前記ボイラから前記集塵装置に流れる排ガスを冷却するとともに熱媒体を加熱する第一熱交換器と、
前記湿式脱硫装置と前記煙突との間に配置され、前記湿式脱硫装置から前記煙突に流れる排ガスを加熱するとともに前記熱媒体を冷却する第二熱交換器と、
前記第一熱交換器の前記熱媒体の出口と前記第二熱交換器の前記熱媒体の入口とを接続する第一ライン、及び、前記第二熱交換器の前記熱媒体の出口と前記第一熱交換器の前記熱媒体の入口とを接続する第二ラインを有する熱媒体循環ラインと
を備える既設設備に、
前記第一ラインから分岐した第三ラインと、
前記第三ラインに接続され、前記第一ラインから前記熱媒体が供給されるバイナリ発電設備と
を新設する
排熱利用発電システムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラから、集塵装置、湿式脱硫装置及び煙突に順次流れる排ガスの排熱を利用して発電を行う排熱利用発電システム、制御装置、制御方法及び排熱利用発電システムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラから、集塵装置、脱硫装置及び煙突に順次流れる排ガスの排熱を利用して発電を行う排熱利用発電システムが知られている。例えば、特許文献１には、集塵装置の排ガス経路の上流側（入口側）に冷却器を配置し、当該冷却器で回収した熱をバイナリ発電設備に供給する排熱処理装置（排熱利用発電システム）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−９８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、脱硫装置の出口側の排ガス温度が低いと、当該出口側の煙道設備が腐食したり、煙突による排ガスの拡散効果が得られなかったりするなどの不具合が生じる。特に、脱硫装置として湿式脱硫装置を用いる場合には、湿式脱硫装置の出口側の排ガス温度が低くなる。このため、通常、集塵装置の入口側の排ガスから熱を回収して、湿式脱硫装置の出口側の排ガスに当該熱を供給して、当該出口側の排ガスを昇温している。
【０００５】
しかしながら、上記従来のような構成の排熱利用発電システムでは、集塵装置の入口側に冷却器を配置し、当該入口側の排ガスから熱を回収してバイナリ発電設備に供給しているため、上記出口側の排ガスに熱を供給できない。このため、当該排熱利用発電システムにおいて、脱硫装置として湿式脱硫装置を用いる場合には、湿式脱硫装置の出口側の排ガス温度が低くなってしまい、当該出口側の煙道設備が腐食したり、煙突による排ガスの拡散効果が得られなかったりするなどの不具合が生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、排ガスの排熱を利用して発電を行いつつ、湿式脱硫装置の出口側の排ガスの昇温を図ることができる排熱利用発電システム、制御装置、制御方法及び排熱利用発電システムの製造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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る排熱利用発電システムは、ボイラから、集塵装置、湿式脱硫装置及び煙突に順次流れる排ガスの排熱を利用して発電を行う排熱利用発電システムであって、前記ボイラと前記集塵装置との間に配置され、前記ボイラから前記集塵装置に流れる排ガスを冷却するとともに熱媒体を加熱する第一熱交換器と、前記湿式脱硫装置と前記煙突との間に配置され、前記湿式脱硫装置から前記煙突に流れる排ガスを加熱するとともに前記熱媒体を冷却する第二熱交換器と、前記第一熱交換器の前記熱媒体の出口と前記第二熱交換器の前記熱媒体の入口とを接続する第一ライン、及び、前記第二熱交換器の前記熱媒体の出口と前記第一熱交換器の前記熱媒体の入口とを接続する第二ラインを有する熱媒体循環ラインと、前記第一ラインから分岐した第三ラインに接続され、前記第一ラインから前記熱媒体が供給されるバイナリ発電設備とを備える。
【０００８】
これによれば、排熱利用発電システムは、ボイラと集塵装置との間の第一熱交換器と、湿式脱硫装置と煙突との間の第二熱交換器と、第一熱交換器及び第二熱交換器を熱媒体が循環する熱媒体循環ラインと、熱媒体循環ラインの第一熱交換器から第二熱交換器に熱媒体が流れる第一ラインから熱媒体が供給されるバイナリ発電設備とを備えている。これにより、ボイラと集塵装置との間の排ガスの熱が、バイナリ発電設備に供給されるとともに、第二熱交換器にも供給される。当該熱が第二熱交換器に供給されれば、湿式脱硫装置と煙突との間の排ガスに熱を供給することができる。このため、当該排熱利用発電システムによれば、排ガスの排熱を利用して発電を行いつつ、湿式脱硫装置の出口側の排ガスの昇温を図ることができる。
【０００９】
また、前記第一ラインは、前記第一ラインを流れる前記熱媒体を加熱する第一加熱器を有することにしてもよい。
【００１０】
これによれば、排熱利用発電システムにおいて、第一熱交換器から第二熱交換器に熱媒体が流れる第一ラインは、当該熱媒体を加熱する第一加熱器を有している。このため、第二熱交換器に向けて流れる熱媒体の温度が低い場合でも、当該熱媒体を昇温することができ、湿式脱硫装置の出口側の排ガスの昇温を図ることができる。また、当該熱媒体を昇温することで、熱媒体循環ライン全体において熱媒体が昇温されるため、バイナリ発電設備に供給される熱媒体も昇温することができる。
【００１１】
また、さらに、前記バイナリ発電設備の前記熱媒体の出口と前記熱媒体循環ラインとを接続する第四ラインを備えることにしてもよい。
【００１２】
これによれば、排熱利用発電システムにおいて、バイナリ発電設備の熱媒体の出口が、熱媒体循環ラインに接続されている。つまり、熱媒体循環ラインからバイナリ発電設備に供給された熱媒体が熱媒体循環ラインに戻されるため、熱媒体循環ラインを循環する熱媒体の量が減っていくのを抑制することができる。また、バイナリ発電設備で使用した後の熱を熱媒体循環ラインに戻すことで、熱の有効利用を図ることができる。
【００１３】
また、前記第四ラインは、前記第一ラインに接続されることにしてもよい。
【００１４】
これによれば、排熱利用発電システムにおいて、バイナリ発電設備の熱媒体の出口が、第一熱交換器から第二熱交換器に熱媒体が流れる第一ラインに接続されている。つまり、第一ラインからバイナリ発電設備に供給された熱媒体が第一ラインに戻されるため、第二熱交換器に供給される熱媒体の量が減っていくのを抑制し、また、熱の有効利用を図ることができる。
【００１５】
また、前記第四ラインは、前記第二ラインに接続され、前記第二ラインは、前記第二ラインを流れる前記熱媒体を加熱する第二加熱器を有することにしてもよい。
【００１６】
これによれば、排熱利用発電システムにおいて、バイナリ発電設備の熱媒体の出口が、第二熱交換器から第一熱交換器に熱媒体が流れる第二ラインに接続されており、第二ラインは、当該熱媒体を加熱する第二加熱器を有している。つまり、第一ラインからバイナリ発電設備に供給された熱媒体が第二ラインに戻されるため、熱媒体循環ラインを循環する熱媒体の量が減っていくのを抑制し、また、熱の有効利用を図ることができる。また、バイナリ発電設備からの熱媒体が第二ラインに戻されると、第二ラインの熱媒体の温度が低下する場合があるが、第二加熱器によって、第二ラインの熱媒体の温度を適切な温度に昇温することができる。
【００１７】
また、さらに、前記第一熱交換器の前記熱媒体の入口における前記熱媒体の温度である第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、前記第二熱交換器と前記煙突との間の排ガスの温度である第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する制御装置を備えることにしてもよい。
【００１８】
これによれば、排熱利用発電システムは、第一熱交換器の入口側の熱媒体の温度と、第二熱交換器の出口側の排ガス温度とを、所定範囲内の温度に調整する制御装置を備えている。これにより、第一熱交換器の入口側の熱媒体の温度を適切な温度に調整することで、第一熱交換器の腐食を抑制することができる。また、第二熱交換器の出口側の排ガス温度を適切な温度に調整することで、湿式脱硫装置の出口側の煙道設備の腐食を抑制したり、煙突による排ガスの拡散効果を発揮させたりすることができる。
【００１９】
また、前記制御装置は、（ｉ）前記バイナリ発電設備の発電出力を調整する、または、（ｉｉ）前記バイナリ発電設備の発電出力に応じて前記熱媒体循環ラインを流れる前記熱媒体への加熱量を調整することで、前記第一温度を前記第一所定範囲内の温度に調整するとともに前記第二温度を前記第二所定範囲内の温度に調整することにしてもよい。
【００２０】
これによれば、排熱利用発電システムにおいて、制御装置は、第一熱交換器の入口側の熱媒体の温度と第二熱交換器の出口側の排ガス温度とが所望の範囲内の温度になるように、バイナリ発電設備の発電出力を調整するか、バイナリ発電設備の発電出力に応じて熱媒体循環ラインの熱媒体への加熱量を調整する。つまり、制御装置は、熱媒体循環ラインにおける熱媒体の余剰な熱をバイナリ発電設備に供給するように、バイナリ発電設備の発電出力を調整する。または、バイナリ発電設備の発電出力によって熱媒体循環ラインの熱媒体の温度が変化するため、制御装置は、熱媒体循環ラインの熱媒体への加熱量を調整する。これにより、第一熱交換器の入口側の熱媒体の温度と、第二熱交換器の出口側の排ガス温度とを、所定範囲内の温度に調整することができる。
【００２１】
また、本発明の一態様に係る制御装置は、上記の排熱利用発電システムを制御する制御装置であって、前記第一熱交換器の前記熱媒体の入口における前記熱媒体の温度である第一温度と、前記第二熱交換器と前記煙突との間の排ガスの温度である第二温度とを取得する温度取得部と、前記第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、前記第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する温度調整部とを備える。
【００２２】
これによれば、制御装置は、第一熱交換器の入口側の熱媒体の温度である第一温度と、第二熱交換器の出口側の排ガス温度である第二温度とを取得する温度取得部と、第一温度と第二温度とを所定範囲内の温度に調整する温度調整部とを備えている。これにより、温度取得部が取得した第一温度を、温度調整部が適切な温度に調整することで、第一熱交換器の腐食を抑制することができる。また、温度取得部が取得した第二温度を、温度調整部が適切な温度に調整することで、湿式脱硫装置の出口側の煙道設備の腐食を抑制したり、煙突による排ガスの拡散効果を発揮させたりすることができる。
【００２３】
また、前記温度調整部は、前記バイナリ発電設備の発電出力を調整することで、前記第一温度を前記第一所定範囲内の温度に調整するとともに、前記第二温度を前記第二所定範囲内の温度に調整するバイナリ発電調整部と、前記バイナリ発電設備の発電出力に応じて前記熱媒体循環ラインを流れる前記熱媒体への加熱量を調整することで、前記第一温度を前記第一所定範囲内の温度に調整するとともに前記第二温度を前記第二所定範囲内の温度に調整する加熱調整部との少なくとも一方を備えることにしてもよい。
【００２４】
これによれば、制御装置において、温度調整部は、バイナリ発電設備の発電出力を調整するバイナリ発電調整部と、バイナリ発電設備の発電出力に応じて熱媒体循環ラインを流れる熱媒体への加熱量を調整する加熱調整部との少なくとも一方を備えている。つまり、バイナリ発電調整部は、熱媒体循環ラインにおける熱媒体の余剰な熱をバイナリ発電設備に供給するように、バイナリ発電設備の発電出力を調整する。または、バイナリ発電設備の発電出力によって熱媒体循環ラインの熱媒体の温度が変化するため、加熱調整部は、熱媒体循環ラインの熱媒体への加熱量を調整する。これにより、温度調整部は、バイナリ発電調整部と加熱調整部との少なくとも一方によって、第一温度と第二温度とを所定範囲内の温度に調整することができる。
【００２５】
また、本発明は、このような排熱利用発電システムを制御する制御装置として実現することができるだけでなく、当該制御装置が行う特徴的な処理をステップとする制御方法としても実現することができる。また、本発明は、当該制御装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。また、本発明は、当該制御方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。
【００２６】
また、本発明の一態様に係る排熱利用発電システムの製造方法は、ボイラから、集塵装置、湿式脱硫装置及び煙突に順次流れる排ガスの排熱を利用して発電を行う排熱利用発電システムの製造方法であって、前記ボイラと前記集塵装置との間に配置され、前記ボイラから前記集塵装置に流れる排ガスを冷却するとともに熱媒体を加熱する第一熱交換器と、前記湿式脱硫装置と前記煙突との間に配置され、前記湿式脱硫装置から前記煙突に流れる排ガスを加熱するとともに前記熱媒体を冷却する第二熱交換器と、前記第一熱交換器の前記熱媒体の出口と前記第二熱交換器の前記熱媒体の入口とを接続する第一ライン、及び、前記第二熱交換器の前記熱媒体の出口と前記第一熱交換器の前記熱媒体の入口とを接続する第二ラインを有する熱媒体循環ラインとを備える既設設備に、前記第一ラインから分岐した第三ラインと、前記第三ラインに接続され、前記第一ラインから前記熱媒体が供給されるバイナリ発電設備とを新設する。
【００２７】
これによれば、ボイラと集塵装置との間の第一熱交換器と、湿式脱硫装置と煙突との間の第二熱交換器と、第一熱交換器及び第二熱交換器を熱媒体が循環する第一ライン及び第二ラインを有する熱媒体循環ラインとを備える既設設備に、熱媒体循環ラインの第一ラインから熱媒体が供給されるバイナリ発電設備を新設する。これにより、既設設備の熱媒体循環ラインにバイナリ発電設備を新設するという簡易な方法で、ボイラと集塵装置との間の排ガスの熱が、バイナリ発電設備に供給されるとともに、第二熱交換器にも供給される。当該熱が第二熱交換器に供給されれば、湿式脱硫装置と煙突との間の排ガスに熱を供給することができる。このため、当該排熱利用発電システムの製造方法によれば、簡易な方法で、排ガスの排熱を利用して発電を行いつつ、湿式脱硫装置の出口側の排ガスの昇温を図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明における排熱利用発電システム等によれば、排ガスの排熱を利用して発電を行いつつ、湿式脱硫装置の出口側の排ガスの昇温を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る火力発電所の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排熱利用発電システムの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る制御装置が行う処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係る排熱利用発電システムの製造方法を説明する模式図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例１に係る排熱利用発電システムの構成を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態の変形例２に係る排熱利用発電システムの構成を示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態の変形例３に係る排熱利用発電システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態及びその変形例に係る排熱利用発電システム、制御装置、制御方法及び排熱利用発電システムの製造方法について説明する。なお、以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、制御方法におけるステップ、ステップの順序、製造方法における工程、工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及びその変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３１】
（実施の形態）
まず、排熱利用発電システムを備える火力発電所１の構成について、説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る火力発電所１の概略構成を示す模式図である。
【００３２】
火力発電所１は、ボイラで燃料を燃焼させて蒸気を発生し、蒸気タービンで発電を行うとともに、ボイラで発生した排ガスを排煙処理系統で処理して、煙突から放出する発電システムである。
【００３３】
具体的には、同図に示すように、火力発電所１は、ボイラ１００、蒸気タービン２００、発電機３００、及び、排熱利用発電システム４００を含む排煙処理系統を有する発電部１０と、発電部１０に含まれる機器を制御する制御装置２０とを備えている。ここで、当該排煙処理系統には、ボイラ１００と排熱利用発電システム４００との間に脱硝装置１１０及び空気予熱器１２０が設けられ、排熱利用発電システム４００の出口側に煙突１３０が設けられている。
【００３４】
ボイラ１００は、燃料を燃焼する燃焼装置（ボイラ）であり、本実施の形態では、定圧貫流ボイラである。ボイラ１００は、ボイラ１００に燃料を供給する燃料供給装置１０１を有している。本実施の形態では、燃料供給装置１０１は、ボイラ１００に供給する燃料として、化石燃料、具体的には石炭を貯蔵し、当該石炭をボイラ１００に供給する。
【００３５】
つまり、燃料供給装置１０１は、石炭を貯蔵する貯蔵設備（図示せず）を有しており、当該貯蔵設備に貯蔵された石炭を微粉炭に粉砕して、当該微粉炭を微粉炭搬送路１０２を通じてボイラ１００に供給する。そして、ボイラ１００は、燃料供給装置１０１から供給される石炭（微粉炭）を燃焼する。
【００３６】
また、ボイラ１００は、主蒸気管１０３を有しており、燃料を燃焼することで生成した蒸気（主蒸気）を、主蒸気管１０３を通じて蒸気タービン２００に送る。また、ボイラ１００には、煙道１０４が接続されており、燃料を燃焼した後の排ガスは、煙道１０４を通じて脱硝装置１１０、空気予熱器１２０、排熱利用発電システム４００及び煙突１３０へと送られる。また、ボイラ１００の底部にはボトムアッシュ処理設備１０５が設けられており、このボトムアッシュ処理設備１０５にて、ボイラ１００で燃料を燃焼して生成される灰（石炭灰）を処理する。
【００３７】
蒸気タービン２００は、ボイラ１００で生成された蒸気のエネルギーによって回転するタービンである。本実施の形態では、蒸気タービン２００は、高圧タービン２１０、中圧タービン２２０及び低圧タービン２３０を有している。
【００３８】
高圧タービン２１０は、高圧の蒸気によって回転するタービンであり、中圧タービン２２０は、当該高圧の蒸気よりも圧力の低い中圧の蒸気によって回転するタービンであり、低圧タービン２３０は、当該中圧の蒸気よりも圧力の低い低圧の蒸気によって回転するタービンである。本実施の形態では、発電機３００に近い側から、低圧タービン２３０、中圧タービン２２０、高圧タービン２１０の順に配置されている。
【００３９】
つまり、ボイラ１００で生成された高温高圧の蒸気（主蒸気）は、主蒸気管１０３を通って高圧タービン２１０に送られ、高圧タービン２１０を回転させる。また、高圧タービン２１０を出た蒸気は、中圧タービン２２０に送られて、中圧タービン２２０を回転させる。また、中圧タービン２２０を出た蒸気は、低圧タービン２３０に送られて、低圧タービン２３０を回転させる。
【００４０】
なお、蒸気タービン２００は、高圧タービン２１０、中圧タービン２２０及び低圧タービン２３０のうちのいずれかのタービンを有していない構成でもかまわない。または、蒸気タービン２００は、上述のタービン以外のタービンを有していてもかまわない。
【００４１】
発電機３００は、蒸気タービン２００の回転力を電力に変換することによって発電を行うタービン発電機である。具体的には、発電機３００は、低圧タービン２３０の側方（中圧タービン２２０と反対側）に配置されており、高圧タービン２１０、中圧タービン２２０及び低圧タービン２３０の回転力を電力に変換することによって発電を行う。
【００４２】
脱硝装置１１０は、ボイラ１００で燃料を燃焼することで発生した排ガスを脱硝する装置である。具体的には、脱硝装置１１０は、ボイラ１００と空気予熱器１２０との間に配置されている。つまり、脱硝装置１１０は、煙道１０４の空気予熱器１２０の入口側に配置されており、煙道１０４内の空気予熱器１２０に向かう排ガス中の窒素酸化物を除去する。
【００４３】
空気予熱器１２０は、空気を排ガスで予熱する装置、つまり、ボイラ１００の熱効率を高めるために燃焼用の空気をボイラ１００に送り込む前に加熱する装置である。つまり空気予熱器１２０は、脱硝装置１１０と排熱利用発電システム４００との間に配置されており、ボイラ１００へ送られる空気を加熱するとともに、排熱利用発電システム４００へ送られる排ガスを冷却する。
【００４４】
具体的には、空気予熱器１２０には、押込ファン（ＦＤＦ）１２１が接続されており、押込ファン１２１の駆動によって空気入口ダクト１２２を通じて空気が送り込まれる。そして、空気予熱器１２０は、当該空気を、煙道１０４内の脱硝装置１１０を出た排ガスと熱交換させて、高温空気として空気出口ダクト１２３に送り出す。そして、当該高温空気は、空気出口ダクト１２３を通じてボイラ１００に送られて、微粉炭の燃焼用空気として使用される。これにより、排熱利用発電システム４００へ送られる排ガスは、冷却される。
【００４５】
なお、空気予熱器１２０は、内部に伝熱体（エレメント）が配置されており、空気と排ガスとの熱交換を行う構成を有しているが、空気予熱器１２０は、空気と排ガスとの熱交換を行うことができるのであればどのような構成を有していてもかまわない。
【００４６】
排熱利用発電システム４００は、ボイラ１００から煙突１３０に流れる排ガスの排熱を利用して発電を行う発電システムであり、空気予熱器１２０と煙突１３０との間に配置されている。つまり、排熱利用発電システム４００は、ボイラ１００から煙道１０４を流れ、空気予熱器１２０で冷却された排ガス中の熱を用いて、発電を行う。この排熱利用発電システム４００の構成について、以下に詳細に説明する。
【００４７】
図２は、本発明の実施の形態に係る排熱利用発電システム４００の構成を示す模式図である。
【００４８】
同図に示すように、排熱利用発電システム４００は、第一熱交換器４１０と、集塵装置４２０と、湿式脱硫装置４３０と、第二熱交換器４４０と、熱媒体循環ライン４５０と、バイナリ発電設備４６０とを備えている。つまり、排熱利用発電システム４００は、ボイラ１００から、脱硝装置１１０、空気予熱器１２０、集塵装置４２０、湿式脱硫装置４３０及び煙突１３０に順次流れる排ガスの排熱を利用して発電を行う発電システムである。以下、排熱利用発電システム４００が備える各設備について、詳細に説明する。
【００４９】
第一熱交換器４１０は、ボイラ１００から集塵装置４２０に向けて流れる排ガスと、熱媒体循環ライン４５０を流れる熱媒体との熱交換を行う機器である。つまり、第一熱交換器４１０は、ボイラ１００と集塵装置４２０との間に配置され、ボイラ１００から集塵装置４２０に流れる排ガスを冷却するとともに熱媒体を加熱する。具体的には、第一熱交換器４１０は、空気予熱器１２０と集塵装置４２０との間に配置され、空気予熱器１２０から集塵装置４２０に流れる排ガス（以下、排ガスｇともいう）を冷却するとともに熱媒体（以下、熱媒体ｗともいう）を加熱する。
【００５０】
例えば、第一熱交換器４１０として、配管の中を熱媒体ｗが流れ、その周囲を排ガスｇが通過することで、排ガスｇを冷却するとともに熱媒体ｗを加熱するガスガスヒータ（ＧＧＨ熱回収器）を使用することができる。なお、熱媒体ｗとは、中高温の流体であり、本実施の形態では、中高温の水（純水）であるが、当該水以外の中高温もしくは高温の液体、または蒸気等の気体であってもかまわない。
【００５１】
これにより、第一熱交換器４１０は、例えば、排ガスの入口において排ガス温度Ｔｇ１＝１３５℃の排ガスｇ（空気予熱器１２０の出口側の排ガスｇ）を、排ガスの出口において排ガス温度Ｔｇ２＝９０℃の排ガスｇ（集塵装置４２０の入口側の排ガスｇ）に冷却する。また、第一熱交換器４１０は、例えば、熱媒体の入口において熱媒体温度Ｔｗ１＝７０℃の熱媒体ｗ（後述の第二ライン４５２の出口側の熱媒体ｗ）を、熱媒体の出口において熱媒体温度Ｔｗ２＝１１０℃の熱媒体ｗ（後述の第一ライン４５１の入口側の熱媒体ｗ）に加熱する。
【００５２】
集塵装置４２０は、排ガス中のばいじんを除去する装置である。つまり、集塵装置４２０は、第一熱交換器４１０と湿式脱硫装置４３０との間に配置され、第一熱交換器４１０から湿式脱硫装置４３０に流れる排ガスｇ中のばいじんを除去する。例えば、集塵装置４２０は、排ガスｇ中のばいじんを静電気力で引き付け除去する低低温型の乾式電気集じん器（ＥＰ）である。この場合、集塵装置４２０の入口側の排ガスｇの温度（排ガス温度Ｔｇ２）は、９０℃程度であるのが好ましい。
【００５３】
また、集塵装置４２０の出口側には、吸込ファン（ＩＤＦ）４２１が設けられている。吸込ファン４２１は、集塵装置４２０の出口側の排ガスを吸い込み、湿式脱硫装置４３０に送るファンである。
【００５４】
湿式脱硫装置４３０は、排ガス中の硫黄酸化物を除去する装置である。つまり、湿式脱硫装置４３０は、集塵装置４２０と第二熱交換器４４０との間に配置され、集塵装置４２０から第二熱交換器４４０に流れる排ガスｇ中の硫黄酸化物を除去する。具体的には、湿式脱硫装置４３０には、調整弁４３１Ｖを有する補給水ライン４３１が接続されており、補給水ライン４３１から補給水が吸収塔（図示せず）に供給されて、湿式脱硫処理が行われる。このため、例えば、湿式脱硫装置４３０の入口側の排ガス温度Ｔｇ３＝９０℃程度に対し、湿式脱硫装置４３０の出口側の排ガス温度Ｔｇ４＝５０℃程度と、脱硫処理の過程で排ガスｇの温度が低下する。
【００５５】
第二熱交換器４４０は、湿式脱硫装置４３０から煙突１３０に向けて流れる排ガスと、熱媒体循環ライン４５０を流れる熱媒体との熱交換を行う機器である。つまり、第二熱交換器４４０は、湿式脱硫装置４３０と煙突１３０との間に配置され、湿式脱硫装置４３０から煙突１３０に流れる排ガスｇを加熱するとともに熱媒体ｗを冷却する。例えば、第二熱交換器４４０として、第一熱交換器４１０と同様に、配管の中を熱媒体ｗが流れ、その周囲を排ガスｇが通過することで、排ガスｇを加熱するとともに熱媒体ｗを冷却するガスガスヒータ（ＧＧＨ再加熱器）を使用することができる。
【００５６】
これにより、第二熱交換器４４０は、例えば、排ガスの入口において排ガス温度Ｔｇ４＝５０℃の排ガスｇ（湿式脱硫装置４３０の出口側の排ガスｇ）を、排ガスの出口において排ガス温度Ｔｇ５＝９０℃の排ガスｇ（煙突１３０の入口側の排ガスｇ）に加熱する。また、第二熱交換器４４０は、例えば、熱媒体の入口において熱媒体温度Ｔｗ３＝１１０℃の熱媒体ｗ（後述の第一ライン４５１の出口側の熱媒体ｗ）を、熱媒体の出口において熱媒体温度Ｔｗ４＝７０℃の熱媒体ｗ（後述の第二ライン４５２の入口側の熱媒体ｗ）に冷却する。
【００５７】
また、第二熱交換器４４０の出口側には、昇圧ファン（ＢＵＦ）４４１が設けられている。昇圧ファン４４１は、第二熱交換器４４０の出口側の排ガスを昇圧して煙突１３０に送るファンである。このようにして、排ガス中から、窒素酸化物、ばいじん（灰）、硫黄酸化物などが取り除かれて、煙突１３０から放出される。
【００５８】
ここで、上述の熱媒体ｗは、熱媒体循環ライン４５０によって、第一熱交換器４１０と第二熱交換器４４０との間を循環している。具体的には、熱媒体循環ライン４５０は、第一ライン４５１と第二ライン４５２とを有している。第一ライン４５１は、第一熱交換器４１０の熱媒体の出口と第二熱交換器４４０の熱媒体の入口とを接続するライン（配管）である。また、第二ライン４５２は、第二熱交換器４４０の熱媒体の出口と第一熱交換器４１０の熱媒体の入口とを接続するライン（配管）である。
【００５９】
つまり、第一ライン４５１の入口側（第一熱交換器４１０側）の端部と、第二ライン４５２の出口側（第一熱交換器４１０側）の端部とが接続され、第一ライン４５１の出口側（第二熱交換器４４０側）の端部と、第二ライン４５２の入口側（第二熱交換器４４０側）の端部とが接続されて、熱媒体循環ライン４５０が構成されている。また、第一ライン４５１には調整弁４５１Ｖが設けられ、第二ライン４５２にはポンプ４５２Ｐが設けられており、熱媒体循環ライン４５０を循環する熱媒体ｗの流量や流速を調整できるようになっている。
【００６０】
また、排熱利用発電システム４００は、さらに、第一ライン４５１から分岐した第三ライン４６１を備えている。第三ライン４６１は、入口側の端部が第一ライン４５１に接続され、出口側の端部がバイナリ発電設備４６０の熱媒体の入口に接続されている。
【００６１】
バイナリ発電設備４６０は、熱媒体循環ライン４５０から熱媒体（上記の熱媒体ｗの一部）が供給されて発電を行う発電設備である。つまり、バイナリ発電設備４６０は、第一ライン４５１から分岐した第三ライン４６１に接続されて、第一ライン４５１から第三ライン４６１を介して熱媒体が供給される。なお、バイナリ発電設備４６０は、１００℃〜１５０℃等の温度、圧力が比較的低い中高温熱水や蒸気を熱源として低沸点の媒体を加熱し、当該媒体を蒸発させてタービンを回して発電する方式の発電設備である。このバイナリ発電設備４６０が発電した電力は、火力発電所１の所内電力等に使用することができる。
【００６２】
具体的には、第三ライン４６１には、調整弁４６１Ｖとポンプ４６１Ｐとが設けられている。この調整弁４６１Ｖによってポンプ４６１Ｐで送られる熱媒体の量が調整されて、バイナリ発電設備４６０に供給される。ここで、第一熱交換器４１０の出口側の熱媒体ｗ（第一ライン４５１の入口側の熱媒体ｗ）の温度が、熱媒体温度Ｔｗ２＝１１０℃の場合、バイナリ発電設備４６０にも、熱媒体温度Ｔｗ２＝１１０℃程度の熱媒体が供給される。これにより、バイナリ発電設備４６０で発電が行われる。
【００６３】
また、排熱利用発電システム４００は、さらに、バイナリ発電設備４６０の熱媒体の出口と熱媒体循環ライン４５０とを接続する第四ライン４６２を備えている。本実施の形態では、第四ライン４６２は、第一ライン４５１に接続されている。
【００６４】
つまり、第一ライン４５１から第三ライン４６１を介してバイナリ発電設備４６０に供給された熱媒体は、発電のために低沸点の媒体を加熱してバイナリ発電設備４６０から排出された後、第四ライン４６２を介して第一ライン４５１に戻される。なお、第四ライン４６２には、調整弁４６２Ｖが設けられており、調整弁４６２Ｖによって熱媒体の流量が調整されて、第一ライン４５１に戻される。なお、調整弁４６１Ｖ及び調整弁４６２Ｖは、必ずしも双方が配置されていなければならないわけではなく、いずれか一方のみしか配置されていない構成でも構わない。
【００６５】
ここで、第一ライン４５１から第三ライン４６１を介して、例えば熱媒体温度Ｔｗ２＝１１０℃程度の熱媒体が供給された場合、第四ライン４６２を介して第一ライン４５１に戻される熱媒体の温度は、熱媒体温度Ｔｗ５＝７０℃程度にまで低下している。このため、第一ライン４５１の温度は、第四ライン４６２からの熱媒体が合流することで低下する。
【００６６】
また、第一ライン４５１は、第一ライン４５１を流れる熱媒体を加熱する第一加熱器４７０を有している。具体的には、第一加熱器４７０には、調整弁４７１Ｖを有する蒸気ライン４７１が接続されており、蒸気ライン４７１から蒸気が供給されることで、第一ライン４５１を流れる熱媒体が加熱される。なお、当該蒸気としては、火力発電所１内で生成された補助蒸気等を使用することができる。
【００６７】
ここで、上述の通り、第四ライン４６２から第一ライン４５１に熱媒体が合流することで、第一ライン４５１を流れる熱媒体の温度が低下するため、当該熱媒体を第一加熱器４７０で加熱することで、第二熱交換器４４０に流れる熱媒体の温度を調整することができる。例えば、第一熱交換器４１０の出口側の熱媒体（第一ライン４５１の入口側の熱媒体）の温度が、熱媒体温度Ｔｗ２＝１１０℃の場合、第二熱交換器４４０の入口側の熱媒体（第一ライン４５１の出口側の熱媒体）の温度も、熱媒体温度Ｔｗ３＝１１０℃程度になるように加熱する。
【００６８】
なお、第一加熱器４７０は、第四ライン４６２と第一ライン４５１との接続箇所よりも第二熱交換器４４０側に配置されているのが好ましいが、第一熱交換器４１０側に配置されていることにしてもよい。
【００６９】
次に、火力発電所１が有する制御装置２０の構成及び制御装置２０が行う処理について、詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る制御装置２０の機能構成を示すブロック図である。また、図４は、本発明の実施の形態に係る制御装置２０が行う処理を示すフローチャートである。
【００７０】
制御装置２０は、発電部１０に含まれる機器を制御する装置であり、具体的には、ボイラ１００、蒸気タービン２００、発電機３００、排熱利用発電システム４００などの種々の機器を制御し、発電を行う。ここで、制御装置２０は、ボイラ１００、蒸気タービン２００及び発電機３００等については、従来と同様の制御を行うため、詳細な説明は省略し、以下では、排熱利用発電システム４００の制御手法について、詳細に説明する。
【００７１】
図３に示すように、制御装置２０は、温度取得部２１と、温度調整部２２と、記憶部２３とを備えている。
【００７２】
記憶部２３は、制御装置２０に含まれる各処理部が行う処理に必要なデータを記憶しているメモリである。記憶部２３は、例えば、排熱利用発電システム４００における各箇所の熱媒体及び排ガスの流量や温度（熱媒体温度Ｔｗ１〜Ｔｗ５、排ガス温度Ｔｇ１〜Ｔｇ５等）などを記憶している。
【００７３】
温度取得部２１は、第一熱交換器４１０の熱媒体の入口における熱媒体ｗの温度である第一温度と、第二熱交換器４４０と煙突１３０との間の排ガスｇの温度である第二温度とを取得する。つまり、温度取得部２１は、第一温度として熱媒体温度Ｔｗ１を取得するとともに、第二温度として排ガス温度Ｔｇ５を取得する。具体的には、温度取得部２１は、記憶部２３に記憶されているデータを参照し、記憶部２３から熱媒体温度Ｔｗ１及び排ガス温度Ｔｇ５を読み出すことで、第一温度及び第二温度を取得する。
【００７４】
温度調整部２２は、第一温度を第一所定範囲内の温度に調整する。つまり、熱媒体ｗが流れる熱媒体循環ライン４５０のうちで第一温度（熱媒体温度Ｔｗ１）が最も低い温度となるため、熱媒体循環ライン４５０内の機器（特に第一熱交換器４１０）が腐食するのを防ぐために、温度調整部２２は、第一温度を第一所定範囲内の温度に調整する。例えば、温度調整部２２は、第一所定範囲内の温度を６５℃以上の温度（好ましくは７０℃程度の温度）に設定し、第一温度が６５℃以上（好ましくは７０℃程度）になるように調整する。
【００７５】
また、温度調整部２２は、第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する。つまり、湿式脱硫装置４３０の出口側の煙道設備の腐食を抑制したり、煙突１３０による排ガスｇの拡散効果を発揮させたりするために、温度調整部２２は、第二温度（排ガス温度Ｔｇ５）を第二所定範囲内の温度に調整する。例えば、温度調整部２２は、第二所定範囲内の温度として９０℃程度の温度に設定し、第二温度が９０℃程度になるように調整する。
【００７６】
ここで、温度調整部２２は、第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する手段として、バイナリ発電調整部２２ａと加熱調整部２２ｂとの少なくとも一方を備えている。本実施の形態では、温度調整部２２は、バイナリ発電調整部２２ａと加熱調整部２２ｂとの双方を備えていることとする。
【００７７】
バイナリ発電調整部２２ａは、バイナリ発電設備４６０の発電出力を調整することで、第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する。具体的には、バイナリ発電調整部２２ａは、第三ライン４６１の調整弁４６１Ｖ及びポンプ４６１Ｐと、第四ライン４６２の調整弁４６２Ｖとを制御し、調整することで、バイナリ発電設備４６０の発電出力を調整する。なお、調整弁４６１Ｖまたは調整弁４６２Ｖが配置されていない場合には、バイナリ発電調整部２２ａは、調整弁４６１Ｖまたは調整弁４６２Ｖを除外して、上記制御を行う。
【００７８】
例えば、バイナリ発電調整部２２ａは、熱媒体循環ライン４５０を循環する熱媒体ｗの熱量が余る夏場は、バイナリ発電設備４６０の発電出力を大きくし、当該熱媒体ｗの熱量が不足する冬場は、バイナリ発電設備４６０の発電出力を小さくするように調整する。この際、バイナリ発電調整部２２ａは、温度取得部２１が取得した第一温度及び第二温度を参照して、バイナリ発電設備４６０の発電出力を調整する。これにより、バイナリ発電調整部２２ａは、第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、第二温度を第二所定範囲内の温度に調整することができる。
【００７９】
加熱調整部２２ｂは、バイナリ発電設備４６０の発電出力に応じて熱媒体循環ライン４５０を流れる熱媒体ｗへの加熱量を調整することで、第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する。具体的には、加熱調整部２２ｂは、蒸気ライン４７１の調整弁４７１Ｖを制御し、調整することで、熱媒体循環ライン４５０を流れる熱媒体ｗへの第一加熱器４７０による加熱量を調整する。
【００８０】
例えば、加熱調整部２２ｂは、バイナリ発電設備４６０の発電出力を大きくした場合には、加熱調整部２２ｂは、第一加熱器４７０による熱媒体ｗへの加熱量を大きくする。また、バイナリ発電設備４６０の発電出力を小さくした場合には、第一加熱器４７０による熱媒体ｗへの加熱量を小さくする。つまり、冬場でも、加熱調整部２２ｂが第一加熱器４７０による熱媒体ｗへの加熱量を大きくすることで、バイナリ発電設備４６０の発電出力を大きくすることができる。なお、この際、加熱調整部２２ｂは、温度取得部２１が取得した第一温度及び第二温度を参照して、バイナリ発電設備４６０の発電出力を調整する。これにより、加熱調整部２２ｂは、第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、第二温度を第二所定範囲内の温度に調整することができる。
【００８１】
以上のように、制御装置２０において、温度取得部２１は、第一熱交換器４１０の熱媒体の入口における熱媒体ｗの温度である第一温度と、第二熱交換器４４０と煙突１３０との間の排ガスｇの温度である第二温度とを取得する（図４のＳ１０２：温度取得ステップ）。
【００８２】
そして、温度調整部２２は、第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する（図４のＳ１０４：温度調整ステップ）。具体的には、温度調整部２２は、（ｉ）バイナリ発電調整部２２ａが、バイナリ発電設備４６０の発電出力を調整する（図４のＳ１０６）、または、（ｉｉ）加熱調整部２２ｂが、バイナリ発電設備４６０の発電出力に応じて熱媒体循環ライン４５０を流れる熱媒体ｗへの加熱量を調整する（図４のＳ１０８）ことで、第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する。
【００８３】
次に、排熱利用発電システム４００の製造方法について、説明する。図５は、本発明の実施の形態に係る排熱利用発電システム４００の製造方法を説明する模式図である。
【００８４】
同図に示すように、既設設備４０１は、第一熱交換器４１０と、集塵装置４２０と、湿式脱硫装置４３０と、第二熱交換器４４０と、熱媒体循環ライン４５０とを備えている。つまり、排熱利用発電システム４００からバイナリ発電設備４６０を除いたものが既設設備４０１であり、従来の火力発電所が有する構成である。また、新設設備４０２は、バイナリ発電設備４６０と、第三ライン４６１と、第四ライン４６２と備えている。
【００８５】
そして、既設設備４０１に新設設備４０２を接続する。つまり、既設設備４０１の熱媒体循環ライン４５０（第一ライン４５１）の第一熱交換器４１０と第一加熱器４７０との間に、第三ライン４６１と第四ライン４６２とを接続する。このようにして、既設設備４０１に新設設備４０２を新設することで、排熱利用発電システム４００を製造することができる。
【００８６】
以上のように、本発明の実施の形態に係る排熱利用発電システム４００によれば、ボイラ１００と集塵装置４２０との間の第一熱交換器４１０と、湿式脱硫装置４３０と煙突１３０との間の第二熱交換器４４０と、第一熱交換器４１０及び第二熱交換器４４０を熱媒体が循環する熱媒体循環ライン４５０と、熱媒体循環ライン４５０の第一熱交換器４１０から第二熱交換器４４０に熱媒体が流れる第一ライン４５１から熱媒体が供給されるバイナリ発電設備４６０とを備えている。これにより、ボイラ１００と集塵装置４２０との間の排ガスの熱が、バイナリ発電設備４６０に供給されるとともに、第二熱交換器４４０にも供給される。当該熱が第二熱交換器４４０に供給されれば、湿式脱硫装置４３０と煙突１３０との間の排ガスに熱を供給することができる。このため、排熱利用発電システム４００によれば、排ガスの排熱を利用して発電を行いつつ、湿式脱硫装置４３０の出口側の排ガスの昇温を図ることができる。
【００８７】
また、排熱利用発電システム４００において、第一熱交換器４１０から第二熱交換器４４０に熱媒体が流れる第一ライン４５１は、当該熱媒体を加熱する第一加熱器４７０を有している。このため、第二熱交換器４４０に向けて流れる熱媒体の温度が低い場合でも、当該熱媒体を昇温することができ、湿式脱硫装置４３０の出口側の排ガスの昇温を図ることができる。また、当該熱媒体を昇温することで、熱媒体循環ライン４５０全体において熱媒体が昇温されるため、バイナリ発電設備４６０に供給される熱媒体も昇温することができる。
【００８８】
また、排熱利用発電システム４００において、バイナリ発電設備４６０の熱媒体の出口が、熱媒体循環ライン４５０に接続されている。つまり、熱媒体循環ライン４５０からバイナリ発電設備４６０に供給された熱媒体が熱媒体循環ライン４５０に戻されるため、熱媒体循環ライン４５０を循環する熱媒体の量が減っていくのを抑制することができる。また、バイナリ発電設備４６０で使用した後の熱を熱媒体循環ライン４５０に戻すことで、熱の有効利用を図ることができる。
【００８９】
また、排熱利用発電システム４００において、バイナリ発電設備４６０の熱媒体の出口が、第一熱交換器４１０から第二熱交換器４４０に熱媒体が流れる第一ライン４５１に接続されている。つまり、第一ライン４５１からバイナリ発電設備４６０に供給された熱媒体が第一ライン４５１に戻されるため、第二熱交換器４４０に供給される熱媒体の量が減っていくのを抑制し、また、熱の有効利用を図ることができる。また、バイナリ発電設備４６０からの熱媒体が第一ライン４５１に戻されると、第一ライン４５１の熱媒体の温度は低下するが、第一加熱器４７０によって、第一ライン４５１の熱媒体の温度を適切な温度に昇温することができる。
【００９０】
また、排熱利用発電システム４００は、第一熱交換器４１０の入口側の熱媒体の温度と、第二熱交換器４４０の出口側の排ガス温度とを、所定範囲内の温度に調整する制御装置２０を備えている。これにより、第一熱交換器４１０の入口側の熱媒体の温度を適切な温度に調整することで、第一熱交換器４１０の腐食を抑制することができる。また、第二熱交換器４４０の出口側の排ガス温度を適切な温度に調整することで、湿式脱硫装置４３０の出口側の煙道設備の腐食を抑制したり、煙突１３０による排ガスの拡散効果を発揮させたりすることができる。このように、本願発明によれば、排熱利用発電システム４００を備える発電部１０の性能を維持することができる。
【００９１】
また、排熱利用発電システム４００において、制御装置２０は、第一熱交換器４１０の入口側の熱媒体の温度と第二熱交換器４４０の出口側の排ガス温度とが所望の範囲内の温度になるように、バイナリ発電設備４６０の発電出力を調整するか、バイナリ発電設備４６０の発電出力に応じて熱媒体循環ライン４５０の熱媒体への加熱量を調整する。つまり、制御装置２０は、熱媒体循環ライン４５０における熱媒体の余剰な熱をバイナリ発電設備４６０に供給するように、バイナリ発電設備４６０の発電出力を調整する。または、バイナリ発電設備４６０の発電出力によって熱媒体循環ライン４５０の熱媒体の温度が変化するため、制御装置２０は、熱媒体循環ライン４５０の熱媒体への加熱量を調整する。これにより、第一熱交換器４１０の入口側の熱媒体の温度と、第二熱交換器４４０の出口側の排ガス温度とを、所定範囲内の温度に調整することができる。
【００９２】
また、本発明の実施の形態に係る制御装置２０によれば、第一熱交換器４１０の入口側の熱媒体の温度である第一温度と、第二熱交換器４４０の出口側の排ガス温度である第二温度とを取得する温度取得部２１と、第一温度と第二温度とを所定範囲内の温度に調整する温度調整部２２とを備えている。これにより、温度取得部２１が取得した第一温度を、温度調整部２２が適切な温度に調整することで、第一熱交換器４１０の腐食を抑制することができる。また、温度取得部２１が取得した第二温度を、温度調整部２２が適切な温度に調整することで、湿式脱硫装置４３０の出口側の煙道設備の腐食を抑制したり、煙突１３０による排ガスの拡散効果を発揮させたりすることができる。このように、本願発明によれば、排熱利用発電システム４００を備える発電部１０の性能を維持することができる。
【００９３】
また、制御装置２０において、温度調整部２２は、バイナリ発電設備４６０の発電出力を調整するバイナリ発電調整部２２ａと、バイナリ発電設備４６０の発電出力に応じて熱媒体循環ライン４５０を流れる熱媒体への加熱量を調整する加熱調整部２２ｂとの少なくとも一方を備えている。つまり、バイナリ発電調整部２２ａは、熱媒体循環ライン４５０における熱媒体の余剰な熱をバイナリ発電設備４６０に供給するように、バイナリ発電設備４６０の発電出力を調整する。または、バイナリ発電設備４６０の発電出力によって熱媒体循環ライン４５０の熱媒体の温度が変化するため、加熱調整部２２ｂは、熱媒体循環ライン４５０の熱媒体への加熱量を調整する。これにより、温度調整部２２は、バイナリ発電調整部２２ａと加熱調整部２２ｂとの少なくとも一方によって、第一温度と第二温度とを所定範囲内の温度に調整することができる。
【００９４】
また、本発明は、このような排熱利用発電システム４００を制御する制御装置２０として実現することができるだけでなく、制御装置２０が行う特徴的な処理をステップとする制御方法としても実現することができる。また、本発明は、制御装置２０に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。また、本発明は、当該制御方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。
【００９５】
また、本発明の実施の形態に係る排熱利用発電システム４００の製造方法によれば、ボイラ１００と集塵装置４２０との間の第一熱交換器４１０と、湿式脱硫装置４３０と煙突１３０との間の第二熱交換器４４０と、第一熱交換器４１０及び第二熱交換器４４０を熱媒体が循環する第一ライン４５１及び第二ライン４５２を有する熱媒体循環ライン４５０とを備える既設設備４０１に、熱媒体循環ライン４５０の第一ライン４５１から熱媒体が供給されるバイナリ発電設備４６０を新設する。これにより、既設設備４０１の熱媒体循環ライン４５０にバイナリ発電設備４６０を新設するという簡易な方法で、ボイラ１００と集塵装置４２０との間の排ガスの熱が、バイナリ発電設備４６０に供給されるとともに、第二熱交換器４４０にも供給される。当該熱が第二熱交換器４４０に供給されれば、湿式脱硫装置４３０と煙突１３０との間の排ガスに熱を供給することができる。このため、排熱利用発電システム４００の製造方法によれば、簡易な方法で、排ガスの排熱を利用して発電を行いつつ、湿式脱硫装置４３０の出口側の排ガスの昇温を図ることができる。以上のように、本願発明は、火力発電所の新設やリプレースのみならず、火力発電所の既設設備４０１に新設設備４０２を追加することで、本願発明を実現することもできる。
【００９６】
（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について、説明する。図６は、本発明の実施の形態の変形例１に係る排熱利用発電システム４０３の構成を示す模式図である。
【００９７】
同図に示すように、本変形例における排熱利用発電システム４０３は、第四ライン４６２が、第一ライン４５１ではなく第二ライン４５２に接続されている。また、第二ライン４５２は、第二ライン４５２を流れる熱媒体を加熱する第二加熱器４８０を有している。
【００９８】
また、第二加熱器４８０には、調整弁４８１Ｖを有する蒸気ライン４８１が接続されており、蒸気ライン４８１から蒸気が供給されることで、第二ライン４５２を流れる熱媒体が加熱される。なお、当該蒸気としては、火力発電所１内で生成された補助蒸気等を使用することができる。その他の構成は、上記実施の形態と同様である。
【００９９】
なお、第二加熱器４８０は、第四ライン４６２と第二ライン４５２との接続箇所よりも第一熱交換器４１０側に配置されているのが好ましいが、第二熱交換器４４０側に配置されていることにしてもよい。
【０１００】
以上のように、本変形例に係る排熱利用発電システム４０３によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、バイナリ発電設備４６０の熱媒体の出口が、第二熱交換器４４０から第一熱交換器４１０に熱媒体が流れる第二ライン４５２に接続されており、第二ライン４５２は、当該熱媒体を加熱する第二加熱器４８０を有している。つまり、第一ライン４５１からバイナリ発電設備４６０に供給された熱媒体が第二ライン４５２に戻されるため、熱媒体循環ライン４５０を循環する熱媒体の量が減っていくのを抑制し、また、熱の有効利用を図ることができる。また、バイナリ発電設備４６０からの熱媒体が第二ライン４５２に戻されると、第二ライン４５２の熱媒体の温度が低下する場合があるが、第二加熱器４８０によって、第二ライン４５２の熱媒体の温度を適切な温度に昇温することができる。
【０１０１】
なお、上記変形例１において、熱媒体循環ライン４５０内での温度バランスがとれるのであれば、第一加熱器４７０及び第二加熱器４８０のいずれか一方が配置されていない構成でもかまわない。
【０１０２】
（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について、説明する。図７は、本発明の実施の形態の変形例２に係る排熱利用発電システム４０４の構成を示す模式図である。
【０１０３】
同図に示すように、本変形例における排熱利用発電システム４０４は、第四ライン４６２が、第一ライン４５１にも第二ライン４５２にも接続されていない。この場合、熱媒体循環ライン４５０の熱媒体の量が減少していくため、第一ライン４５１に熱媒体補給ライン４９０が配置されている。また、熱媒体補給ライン４９０には、第一ライン４５１に補給する熱媒体の量を調整する調整弁４９０Ｖが設けられている。なお、当該熱媒体としては、火力発電所１内で生成された中高温の純水等を使用することができる。その他の構成は、上記実施の形態と同様である。
【０１０４】
なお、熱媒体補給ライン４９０からの熱媒体の補給により第一ライン４５１の熱媒体を加熱して、第二熱交換器４４０に向かう熱媒体の温度を調整することができるのであれば、第一加熱器４７０及び蒸気ライン４７１は設けられていない構成にしてもよい。
【０１０５】
以上のように、本変形例に係る排熱利用発電システム４０４によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、第四ライン４６２が、第一ライン４５１にも第二ライン４５２にも接続されていないため、バイナリ発電設備４６０からの熱媒体が熱媒体循環ライン４５０に戻されて熱媒体循環ライン４５０の温度が低下するのを防ぐことができる。
【０１０６】
（変形例３）
次に、上記実施の形態の変形例３について、説明する。図８は、本発明の実施の形態の変形例３に係る排熱利用発電システム４０５の構成を示す模式図である。
【０１０７】
同図に示すように、本変形例における排熱利用発電システム４０５は、第一加熱器４７０が、第一ライン４５１ではなく第四ライン４６２に配置されている。つまり、第一加熱器４７０が、第一ライン４５１に戻される第四ライン４６２の熱媒体を加熱することができる。その他の構成は、上記実施の形態と同様である。
【０１０８】
以上のように、本変形例に係る排熱利用発電システム４０５によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、第一加熱器４７０が第四ライン４６２に配置されているため、バイナリ発電設備４６０からの熱媒体が熱媒体循環ライン４５０に戻されて熱媒体循環ライン４５０の温度が低下するのを抑制することができる。つまり、第一加熱器４７０の加熱量を調整することによって、第一ライン４５１を流れて第二熱交換器４４０に向かう熱媒体の温度を調整することができる。
【０１０９】
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る排熱利用発電システムについて説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１１０】
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、ボイラ１００は、燃料供給装置１０１によって供給される燃料である石炭（微粉炭）を燃焼することとした。しかし、燃料供給装置１０１が供給する燃料は、石炭には限定されず、重油、原油等の油燃料や液化天然ガス（ＬＮＧ）等の化石燃料、または、バイオマス燃料等の化石燃料以外の燃料など、どのような燃料であってもよい。つまり、ボイラ１００は、それらの燃料のいずれかを燃焼、または、それらの燃料のうち２つ以上の燃料を混焼することにしてもかまわない。
【０１１１】
また、上記実施の形態及びその変形例では、ボイラ１００は、定圧貫流ボイラであることとした。しかし、ボイラ１００の形式は、定圧貫流ボイラには限定されず、変圧貫流ボイラなど、どのような形式のボイラであってもかまわない。
【０１１２】
また、上記実施の形態及びその変形例では、排熱利用発電システムは、第一熱交換器４１０と集塵装置４２０と湿式脱硫装置４３０と第二熱交換器４４０と熱媒体循環ライン４５０とバイナリ発電設備４６０とを備えている構成とした。しかし、排熱利用発電システムは、第一熱交換器４１０と第二熱交換器４４０と熱媒体循環ライン４５０とバイナリ発電設備４６０とを備えていればよく、排熱利用発電システムの概念の中に集塵装置４２０及び湿式脱硫装置４３０は含まれていないことにしてもよい。
【０１１３】
また、上記実施の形態及びその変形例では、排熱利用発電システムは、第一加熱器４７０を有していることとした。しかし、排熱利用発電システムは、第一加熱器４７０を有していない構成でもかまわない。この場合、熱媒体循環ライン４５０を流れる熱媒体が有する熱の余剰分のみをバイナリ発電設備４６０に供給することで、第一加熱器４７０による加熱がなくても当該熱媒体の温度を維持することができる。
【０１１４】
また、上記実施の形態及びその変形例では、排熱利用発電システムは、火力発電所１の排煙処理系統に備えられていることとした。しかし、排熱利用発電システムは、火力発電所以外の例えば化学工場や製鉄所等の排煙処理系統に備えられていることにしてもよい。
【０１１５】
また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明は、火力発電所等の排煙処理系統に備えられる排熱利用発電システム等に適用できる。
【符号の説明】
【０１１７】
１  火力発電所
１０  発電部
２０  制御装置
２１  温度取得部
２２  温度調整部
２２ａ  バイナリ発電調整部
２２ｂ  加熱調整部
２３  記憶部
１００  ボイラ
１０１  燃料供給装置
１０２  微粉炭搬送路
１０３  主蒸気管
１０４  煙道
１１０  脱硝装置
１２０  空気予熱器
１３０  煙突
２００  蒸気タービン
２１０  高圧タービン
２２０  中圧タービン
２３０  低圧タービン
３００  発電機
４００、４０３、４０４、４０５  排熱利用発電システム
４０１  既設設備
４０２  新設設備
４１０  第一熱交換器
４２０  集塵装置
４３０  湿式脱硫装置
４３１  補給水ライン
４４０  第二熱交換器
４５０  熱媒体循環ライン
４５１  第一ライン
４５２  第二ライン
４６０  バイナリ発電設備
４６１  第三ライン
４６２  第四ライン
４７０  第一加熱器
４７１、４８１  蒸気ライン
４８０  第二加熱器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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