(57)【要約】【課題】電気出力を向上できる発電プラントを提供する。【解決手段】沸騰水型原子力発電プラント１は、原子炉２で発生した蒸気を高圧タービン３及び低圧タービンに供給する。高圧タービン３から排気された蒸気は、湿分分離過熱器３３で過熱されて低圧タービン５Ｂに供給される。湿分分離過熱器３３は湿分分離器４及び過熱器３４Ａを含んでいる。低圧タービン５Ｂから抽気された蒸気が、蒸気供給管３１にて蒸気圧縮機２８に供給され、圧縮される。圧縮されて温度が上昇した蒸気が、蒸気供給管３２により過熱器３４Ａに供給される。高圧タービン３から排気された蒸気は、湿分分離器４で湿分が除去され、過熱器３４Ａで蒸気圧縮機２８から供給された圧縮蒸気で過熱される。高圧タービン３及び低圧タービンに供給される蒸気流量が増加し、沸騰水型原子力発電プラント１の電気出力が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を発生する蒸気発生装置に接続された主蒸気配管により前記蒸気が順次供給される第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービン、前記第１タービンと前記第２タービンの間の前記主蒸気配管に設けられ、湿分分離器及び少なくとも１つの過熱器を有する湿分分離過熱装置、及び前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器を備えた主蒸気系と、前記復水器と前記蒸気発生装置を連絡する給水配管と、前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置と、前記第１タービンの第１段動翼よりも下流に形成された、前記主蒸気系の抽気位置、及び前記蒸気圧縮装置に接続され、前記抽気位置から抽気された前記蒸気を導く第１蒸気供給管と、前記蒸気圧縮装置、及び前記湿分分離器から排気された前記蒸気が直接供給される前記過熱器に接続され、前記蒸気圧縮装置で圧縮された前記蒸気を導く第２蒸気供給管とを備えたことを特徴とする発電プラント。
【請求項２】
前記抽気位置が、前記第１タービン、前記第１タービンと前記湿分分離器の間の主蒸気配管、前記第２タービン、及び前記第２タービンと前記復水器を連絡する蒸気排気通路のいずれかに形成されている請求項１に記載の発電プラント。
【請求項３】
前記湿分分離過熱装置が、前記過熱器として、第１過熱器及び前記第１過熱器の下流に配置された第２過熱器を含んでおり、
前記蒸気圧縮装置が、前記第１蒸気供給管に接続された第１蒸気圧縮機、及び前記第１蒸気圧縮機で圧縮された蒸気を導く連絡管によって前記第１蒸気圧縮機に接続された第２蒸気圧縮機を含んでおり、
前記第２蒸気供給管が前記第１蒸気圧縮機と前記第１過熱器を接続しており、
前記第２蒸気圧縮機に接続され、前記第２蒸気圧縮機で圧縮された前記蒸気を導く第３蒸気供給管が、前記第２過熱器に接続されている請求項１に記載の発電プラント。
【請求項４】
前記湿分分離過熱装置が、前記過熱器として、第１過熱器及び前記第１過熱器の下流に配置された第２過熱器を含んでおり、
前記蒸気圧縮装置が、前記第１蒸気供給管に接続されて前記第１蒸気供給管で供給される前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮機を含んでおり、
前記第２蒸気供給管が前記蒸気圧縮機と前記第１過熱器を接続しており、
前記第１タービンより上流の前記主蒸気配管に接続された配管が、前記第２過熱器に接続されている請求項１に記載の発電プラント。
【請求項５】
前記湿分分離過熱装置が、前記過熱器として、第１過熱器、前記第１過熱器の下流に配置された第２過熱器及び前記第２過熱器の下流に配置された第３過熱器を含んでおり、
前記蒸気圧縮装置が、前記第１蒸気供給管に接続された第１蒸気圧縮機、前記第１蒸気圧縮機で圧縮された蒸気を導く第１連絡管によって前記第１蒸気圧縮機に接続された第２蒸気圧縮機、及び前記第２蒸気圧縮機で圧縮された蒸気を導く第２連絡管によって前記第２蒸気圧縮機に接続された第３蒸気圧縮機を含んでおり、
前記第２蒸気供給管が前記第１蒸気圧縮機と前記第１過熱器を接続しており、
前記第２蒸気圧縮機に接続され、前記第２蒸気圧縮機で圧縮された前記蒸気を導く第３蒸気供給管が、前記第２過熱器に接続されており、
前記第３蒸気圧縮機に接続され、前記第３蒸気圧縮機で圧縮された前記蒸気を導く第４蒸気供給管が、前記第３過熱器に接続されている請求項１に記載の発電プラント。
【請求項６】
前記湿分分離過熱装置が、前記過熱器として、第１過熱器、前記第１過熱器の下流に配置された第２過熱器及び前記第２過熱器の下流に配置された第３過熱器を含んでおり、
前記蒸気圧縮装置が、前記第１蒸気供給管に接続された第１蒸気圧縮機、及び前記第１蒸気圧縮機で圧縮された蒸気を導く連絡管によって前記第１蒸気圧縮機に接続された第２蒸気圧縮機を含んでおり、
前記第２蒸気供給管が前記第１蒸気圧縮機と前記第１過熱器を接続しており、
前記第２蒸気圧縮機に接続され、前記第２蒸気圧縮機で圧縮された前記蒸気を導く第３蒸気供給管が、前記第２過熱器に接続されており、
前記第１タービンより上流の前記主蒸気配管に接続された配管が、前記第３過熱器に接続されている請求項１に記載の発電プラント。
【請求項７】
蒸気を発生する蒸気発生装置に接続された主蒸気配管により前記蒸気が順次供給される第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービン、前記第１タービンと前記第２タービンの間の前記主蒸気配管に設けられ、湿分分離器及び少なくとも１つの過熱器を有する湿分分離過熱装置、及び前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器を備えた主蒸気系と、前記復水器と前記蒸気発生装置を連絡する給水配管と、前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置と、前記第１タービンの第１段動翼よりも下流に形成された、前記主蒸気系の抽気位置、及び前記蒸気圧縮装置に接続され、前記抽気位置から抽気された前記蒸気を導く第１供給管と、前記蒸気圧縮装置で圧縮された前記蒸気を凝縮して飽和水にする凝縮装置と、前記凝縮装置、及び前記湿分分離器から排気された前記蒸気が直接供給される前記過熱器に接続され、前記飽和水を前記過熱器に導く第２供給管とを備えたことを特徴とする発電プラント。
【請求項８】
前記湿分分離過熱装置が、前記過熱器として、第１過熱器及び前記第１過熱器の下流に配置された第２過熱器を含んでおり、
前記蒸気圧縮装置が、前記第１蒸気供給管に接続された第１蒸気圧縮機、及び前記第１蒸気圧縮機で圧縮された蒸気を導く連絡管によって前記第１蒸気圧縮機に接続された第２蒸気圧縮機を含んでおり、
前記凝縮装置として、前記第１蒸気圧縮機で圧縮された前記蒸気を凝縮して飽和水にする第１凝縮装置、及び前記第２蒸気圧縮機で圧縮された前記蒸気を凝縮して飽和水にする第２凝縮装置が設けられており、
前記第２供給管が前記第１凝縮装置と前記第１過熱器を接続しており、
前記第２凝縮装置に接続され、前記第２凝縮装置内の前記飽和を導く第３供給管が、前記第２加熱器に接続されている請求項７に記載の発電プラント。
【請求項９】
前記発電プラントが原子力発電プラントまたは火力発電プラントである請求項１または７に記載の発電プラント。
【請求項１０】
蒸気発生装置で発生した蒸気を主蒸気配管により第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービンに順次供給し、
前記第１タービンから排気された蒸気を、湿分分離器及び少なくとも１つの過熱器を有し、前記第１タービンと前記第２タービンとの間の前記主蒸気配管に設けられた湿分分離過熱装置の前記湿分分離器に導いて前記蒸気に含まれる湿分を除去し、
前記湿分分離器から排気された前記蒸気を、少なくとも１つの前記過熱器で加熱し、
前記第２タービンから排気された前記蒸気を復水器で凝縮して給水を生成し、
この給水を、給水加熱器を設けた給水配管を通して前記蒸気発生装置に供給し、
前記主蒸気配管、前記第１タービン、前記第２タービン及び前記復水器を含む主蒸気系の、前記第１タービンの第１段動翼よりも下流に形成された抽気位置から抽気された前記蒸気を、蒸気圧縮装置で圧縮し、
前記蒸気圧縮装置で圧縮された前記蒸気を、前記湿分分離器から排気された前記蒸気が直接供給される前記過熱器に、この蒸気の加熱源として供給することを特徴とする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、発電プラント及びその運転方法に係り、沸騰水型原子力発電プラントに適用するのに好適な発電プラント及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の沸騰水型原子力発電プラントは、原子炉で発生した蒸気を、主蒸気配管を通して高圧タービン及び低圧タービンに供給し、これらのタービンを回転させて発電機を回し、発電を行っている。低圧タービンから排気された蒸気は、復水器で凝縮されて水になる。この水は、給水として給水配管により原子炉に供給される。給水は、給水配管に設けられた給水ポンプによって昇圧され、給水配管に設けられた６基の給水加熱器（４基の低圧給水加熱器及び２基の高圧給水加熱器）によって加熱でされて温度が高められる。
【０００３】
沸騰水型原子力発電プラントでは、まず原子炉の熱出力を決定し、この熱出力で最高の熱効率が得られるように原子炉より下流での蒸気の流れ（主蒸気配管及びタービン等での蒸気の流れ）を最適化している。具体的には、低圧タービンから排気された蒸気を復水器で凝縮して水にした場合、熱サイクルの原理から通常の原子炉圧力では原子炉で発生した熱エネルギーの約２／３が復水器から外部に排出される。そこで、沸騰水型原子力発電プラントの熱効率を向上させるために、高圧タービン及び低圧タービンから蒸気の一部を抽気して高圧給水加熱器及び低圧給水加熱器に供給し、これらの給水加熱器においてその抽気蒸気を用いて給水を加熱することが行われている。この場合、抽気された蒸気が保有している熱は、給水の加熱に用いられることよって、そのほとんどが回収され、沸騰水型原子力発電プラントの熱効率が向上する。
【０００４】
一般に、原子炉で発生した蒸気のうち最終的に低圧タービンから復水器に排気される蒸気の量は約５６％であり、残りの約４４％の蒸気は抽気蒸気として給水の加熱に用いられる。給水配管に設置される６基の給水加熱器において、給水加熱器１基当たりに供給される抽気蒸気量は平均して原子炉で発生する蒸気の約７％程度である。
【０００５】
沸騰水型原子力発電プラントでは、高圧タービンから排気された蒸気を湿分分離過熱器（または湿分分離再熱器）で過熱して低圧タービンに供給することが行われている（特開２００５−２９９６４４号公報及び特開平７−１８９６０９号公報参照）。湿分分離過熱器は、一般的に、高圧タービンから排気された蒸気に含まれる湿分を除去する湿分分離器、及び湿分を除去された蒸気を過熱する複数段の過熱器を有する。上流側の第１過熱器は、高圧タービンから抽気された蒸気を用いて、湿分分離器で湿分が除去された蒸気を過熱する。下流側の第２過熱器は、第１過熱器で過熱された蒸気を、高圧タービンより上流の主蒸気配管から抽気された蒸気を用いて過熱する。この過熱された蒸気が低圧タービンに供給される。湿分分離過熱器を設置した沸騰水型原子力発電プラントでは、原子炉で発生した蒸気のうち最終的に低圧タービンから復水器に排出される蒸気の量は約５４％である。沸騰水型原子力発電プラントの熱効率を向上させるために、湿分分離過熱器を設置し、再熱効率により性能が向上することは一般的によく知られている。
【０００６】
他の原子力発電プラントである加圧水型原子力発電プラント、及び火力発電プラントに湿分分離過熱器を設置することによって、それぞれの発電プラントの熱効率を向上することができる。
【０００７】
発電プラントの熱効率を高めるために、圧縮を有する蒸気ヒートポンプを適用した火力発電プラントの例が、実開平１−１２３００１号公報に提案されている。この火力発電プラントでは、復水器から供給した蒸気を一台の蒸気圧縮機で圧縮し、圧縮された蒸気を、蒸気圧縮機の、軸方向における複数箇所から４基の給水加熱器に供給している。また、蒸気圧縮機は、蒸気を断熱圧縮するために内部エネルギーが上昇して過熱状態となるので、これを防ぎ所要電力をセーブするために復水を圧縮機内にミスト状に噴霧している。
【０００８】
また、特開平５−６５８０８号公報は、熱併給蒸気タービンプラントを記載している。この熱併給蒸気タービンプラントは、ボイラで発生した蒸気をタービンに供給して発電機を回転させて電力を発生し、そのタービンから排出された蒸気を高圧プロセス蒸気供給先及び低圧プロセス蒸気供給先にそれぞれ供給する。高圧プロセス蒸気供給先に供給される蒸気は、タービンから排気された蒸気を圧縮機で圧縮している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２９９６４４号公報
【特許文献２】特開平７−１８９６０９号公報
【特許文献３】特開平５−６５８０８号公報
【特許文献４】実開平１−１２３００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般にランキンサイクルにおいては、高圧タービンで仕事をして排気された湿り蒸気を、湿分分離過熱器により過熱蒸気にし、この過熱蒸気を低圧タービンに共有することによって、発電プラントの熱効率が向上する。高圧タービンから排気された湿り蒸気を湿分分離過熱器で過熱するためには、蒸気発生装置（沸騰水型原子力発電プラントでは原子炉）で発生した蒸気を高圧タービンより上流の主蒸気配管から抽気して湿分分離過熱器の過熱器に供給している。この結果、高圧タービン及び低圧タービンを回転させるために使用される作動流体である蒸気の流量が約２％減少する。しかしながら、湿分分離過熱器において湿分分離器で湿分を除去された蒸気を過熱器で過熱し、この過熱された蒸気を低圧タービンに供給するので、低圧タービンにおける蒸気による仕事量が増大し、沸騰水型原子力発電プラント等の発電プラントの熱効率が向上する。
【００１１】
高圧タービンから排気された蒸気を湿分分離過熱器で過熱することは発電プラントにとって好ましいことではあるが、タービンに供給される蒸気量の減少は、その分、タービンにおける仕事量の低下に繋がる。
【００１２】
本発明の目的は、電気出力を向上できる発電プラント及びその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した目的を達成する本発明の特徴は、蒸気を発生する蒸気発生装置に接続された主蒸気配管により蒸気が順次供給される第１タービン及び第１タービンよりも圧力が低い第２タービン、第１タービンと第２タービンの間の主蒸気配管に設けられ、湿分分離器及び少なくとも１つの過熱器を有する湿分分離過熱装置、及び第２タービンから排気された蒸気を凝縮する復水器を備えた主蒸気系と、復水器と蒸気発生装置を連絡する給水配管と、蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置と、第１タービンの第１段動翼よりも下流に形成された、主蒸気系の抽気位置に接続され、この抽気位置から抽気された蒸気を蒸気圧縮装置に導く第１蒸気供給管と、蒸気圧縮装置で圧縮された蒸気を、湿分分離器から排気された蒸気が直接供給される過熱器に導く第２蒸気供給管とを備えたことにある。
【００１４】
第１タービンの第１段動翼よりも下流に形成された主蒸気系の抽気位置から抽気された、第１タービンで仕事をした蒸気を、第１蒸気供給管により蒸気圧縮装置に導いて蒸気圧縮装置で圧縮し、蒸気圧縮装置で圧縮された蒸気を、湿分分離器から排気された蒸気が直接供給される過熱器に導くことができるので、第１タービンに流入する蒸気の量を増大させることができる。このため、第１タービンでの蒸気による仕事量が増大し、発電プラントの電気出力を向上できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発電プラントにおける電気出力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な一実施例である実施例１の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図２】本発明の他の実施例である実施例２の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図３】本発明の他の実施例である実施例３の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図４】本発明の他の実施例である実施例４の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図５】本発明の他の実施例である実施例５の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図６】本発明の他の実施例である実施例６の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図７】本発明の他の実施例である実施例７の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図８】本発明の他の実施例である実施例８の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図９】本発明の他の実施例である実施例９の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図１０】本発明の他の実施例である実施例１０の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。
【図１１】本発明の他の実施例である実施例１１の発電プラントである火力発電プラントの構成図である。
【図１２】本発明の他の実施例である実施例１２の発電プラントである加圧水型原子力発電プラントの構成図である。
【図１３】本発明の他の実施例である実施例１３の発電プラントである高速増殖炉原子力発電プラントの構成図である。
【図１４】本発明の他の実施例である実施例１４の発電プラントである火力発電プラントの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明者らは、発電プラントの熱効率の向上策について検討した結果、湿分分離過熱器の過熱器に供給する、高圧タービンの上流の主蒸気配管から抽気された蒸気を、高圧タービンに導けば良いとの結論に達した。高圧タービンの上流の主蒸気配管から湿分分離過熱器に導く蒸気の抽気を止め、この蒸気を高圧タービン及び低圧タービンに導くことによって、これらのタービンに供給される蒸気量が増大し、それらのタービンにおける蒸気の仕事量が増大する。
【００１８】
しかしながら、高圧タービンから排気された蒸気の加熱源を、別途、用意しなければならない。発明者らは、この点について検討した結果、圧縮機を有するヒートポンプを利用し、タービンで仕事をした蒸気を圧縮機で圧縮して湿分分離過熱器の過熱器に供給すればよいのと新たな知見を見出した。例えば、低圧タービンを駆動させた蒸気を、低圧タービンから抽気して圧縮機に供給し、この圧縮機で圧縮して温度を上昇させる。温度が上昇した圧縮蒸気を、圧縮機から湿分分離過熱器の過熱器に導き、高圧タービンから排気された蒸気をこの圧縮蒸気で過熱する。これにより、発電プラントの運転時において蒸気発生装置から高圧タービンに供給する蒸気の量を増加し、高圧タービンから排気された蒸気を湿分分離過熱器を用いて過熱する再熱サイクルの発電プラントを実現することができるのである。
【００１９】
湿分分離過熱器の替りに、湿分分離器及び再熱器を有する湿分分離再熱器を用いてもよい。湿分分離再熱器は、それぞれ、湿分分離器及び過熱器を有する湿分分離過熱装置の一種である。
【００２０】
上記の検討結果を反映した、本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明の好適な一実施例である実施例１の発電プラントを、図１を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１である。
【００２２】
沸騰水型原子力発電プラント１は、蒸気発生装置である原子炉２、高圧タービン（第１タービン）３、低圧タービン（第２タービン）５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、主蒸気配管６、復水器１１、複数の給水加熱器、給水配管１５、蒸気圧縮装置２７、及び湿分分離器４及び過熱器３４Ａを含む湿分分離過熱器（湿分分離過熱装置）３３を備えている。複数の給水加熱器は、第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器（第１低圧給水加熱器）１７Ａ、第４低圧給水加熱器（第２低圧給水加熱器）１７Ｂ、第５低圧給水加熱器（第３低圧給水加熱器）１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器（第４低圧給水加熱器）１７Ｄである。低圧給水加熱器は、低圧タービンからの抽気蒸気が供給される給水加熱器である。高圧給水加熱器は、高圧タービン、または高圧タービンの出口側の主蒸気配管６からの抽気蒸気が供給される給水加熱器である。高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、主蒸気配管６によって原子炉２に接続される。湿分分離過熱器３３は、高圧タービン３と低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃを接続している主蒸気配管６に設置される。主蒸気配管６は、湿分分離過熱器３３の下流で３本に分岐され、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに接続される。隔離弁７及び主蒸気調節弁８が、原子炉２と高圧タービン３の間に存在する主蒸気配管６に設置される。高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、１つの回転軸１０によって互いに連結され、さらに、発電機９にも連結される。本実施例は、１台の高圧タービン及び３台の低圧タービンを設けているが、発電プラントの種類によりこれらの台数を変えてもよい。
【００２３】
本実施例は、主蒸気系及び給水系を有する。主蒸気系は、高圧タービン３、湿分分離過熱器３３、低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、主蒸気配管６及び復水器１１を有する。給水系は、給水配管１５、第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第６低圧給水加熱器１７Ｄ、復水ポンプ１８及び給水ポンプ１９を有する。
【００２４】
復水器１１は内部に複数の伝熱管１２を配置している。これらの伝熱管１２は、海水供給管１３Ａ及び海水排出管１３Ｂに接続される。海水循環ポンプ１４が海水供給管１３Ａに設置される。海水供給管１３Ａ及び海水排出管１３Ｂは海まで伸びている。
【００２５】
給水配管１５が復水器１１と原子炉２を接続する。第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄは、原子炉２から復水器１１に向ってこの順番で給水配管１５に設置されている。復水ポンプ１８が復水器１１と第６低圧給水加熱器１７Ｄの間で給水配管１５に設けられる。給水ポンプ１９が第１高圧給水加熱器１６Ａと第２高圧給水加熱器１６Ｂの間で給水配管１５に設けられる。
【００２６】
高圧タービン３の抽気点で高圧タービン３に接続された抽気管２０が第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。過熱器３４Ａに接続されたドレン配管３５が第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。高圧タービン３と湿分分離過熱器３３の間に存在する主蒸気配管６に接続された抽気管２１が第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続される。抽気管２１は、高圧タービン３の最終段の動翼より下流で高圧タービン３に接続してもよい。低圧タービン５Ｂの最上流の抽気点（低圧タービンの第１抽気点）で低圧タービン５Ｂに接続された抽気管２２が第３低圧給水加熱器１７Ａに接続される。湿分分離器４に接続されたドレン配管２６が第３低圧給水加熱器１７Ａに接続される。低圧タービン５Ｂの上流から２番目の抽気点（低圧タービンの第２抽気点）で低圧タービン５Ｂに接続された抽気管２３が第４低圧給水加熱器１７Ｂに接続される。低圧タービン５Ｂの上流から３番目の抽気点（低圧タービンの第３抽気点）で低圧タービン５Ｂに接続された抽気管２４が第５低圧給水加熱器１７Ｃに接続される。低圧タービン５Ｂの最下流の抽気点（低圧タービンの第４抽気点）で低圧タービン５Ｂに接続された抽気管２５が第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される。上記した低圧タービンの第１、第２、第３及び第４の各抽気点は、低圧タービン５Ｂに設けられた複数の静翼の異なる段数の位置で、低圧タービン５Ｂのタービンケーシング（図示せず）に設けられる。第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄを接続するドレン水回収配管３６は、復水器１１に接続される。
【００２７】
図１では、低圧タービン５Ｂが大きく低圧タービン５Ａ，５Ｃが小さくなっているが、これらの低圧タービンの大きさは同じである。図示されていないが、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対しても復水器１１がそれぞれ設けられており、各復水器１１にそれぞれ給水配管１５が接続されている。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに対応してそれぞれ設けられた合計３基の復水器１１にそれぞれ別々に接続された給水配管１５は、第２高圧給水加熱器１６Ｂの上流に位置する合流点で１本の給水配管１５になり、第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続される。その合流点よりも上流に配置された、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃごとに並列配置された３本の給水配管１５には、低圧給水加熱器である第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄ、及び復水ポンプ１８が、この順序で下流から上流に向ってそれぞれ設置されている。このため、低圧タービン５Ａ及び５Ｃのそれぞれに対応して設けられた、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄ、及び復水ポンプ１８を設置したそれぞれの給水配管５が、第２高圧給水加熱器１６Ｂより上流に存在する上記の合流点よりも上流に配置されている。低圧タービン５Ａ及び５Ｃには、低圧タービン５Ｂと同様に、第１、第２、第３及び第４の各抽気点が設けられる。低圧タービン５Ａの第１、第２、第３及び第４の各抽気点には、低圧タービン５Ｂと同様に、抽気管２２，２３，２４及び２５が接続される。低圧タービン５Ａに接続された抽気管２２，２３，２４及び２５は、低圧タービン５Ｂの場合と同様に、低圧タービン５Ａに対応して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される。低圧タービン５Ｃの第１、第２、第３及び第４の各抽気点にも、低圧タービン５Ｂと同様に、抽気管２２，２３，２４及び２５が接続される。低圧タービン５Ｃに接続された抽気管２２，２３，２４及び２５は、低圧タービン５Ｂの場合と同様に、低圧タービン５Ｃに対応して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される。
【００２８】
以下の説明において、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄ、抽気管２２，２３，２４及び２５、及び第１、第２、第３及び第４の各抽気点は、特に断りが無ければ、低圧タービン５Ｂに対応して設けられたそれらを意味している。
【００２９】
蒸気圧縮装置２７は、蒸気圧縮機２８、駆動装置（例えば、モータ）２９及び制御弁３０を有する。駆動装置２９は蒸気圧縮機２８の回転軸に連結されている。低圧タービン５Ｂの第３抽気点に接続された蒸気供給管（第１蒸気供給管）３１が蒸気圧縮機２８の蒸気流入口に接続される。蒸気供給管（第２蒸気供給管）３２が蒸気圧縮機２８の蒸気排出口と過熱器３４Ａを接続している。制御弁３０が蒸気供給管３２に設けられる。抽気蒸気が流れる抽気管２０〜２５には、蒸気圧縮機２８が設置されていない。本実施例では、蒸気圧縮機２８として、単段遠心式水蒸気圧縮機を用いているが、蒸気圧縮機２８として他のタイプの圧縮機を用いてもよい。蒸気圧縮機２８及び駆動装置２９は、タービン建屋内の空き空間に設置される。
【００３０】
抽気管２４が接続される第３抽気点と蒸気供給管３１が接続される第３抽気点は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。蒸気供給管３１は抽気管２４に接続してもよい。蒸気圧縮機２８の駆動により、抽気管２４を通して第３低圧給水加熱器１７Ａに供給される蒸気量が減少しないように、蒸気供給管３１の流路断面積を抽気管２４のそれよりも小さくする。配管の流路断面積を変える替りに、蒸気供給管３１に流量調節弁を設けて、蒸気圧縮機２８に供給する蒸気量を調節してもよい。抽気管及び蒸気供給管３１の流量断面積を変えることによる蒸気流量の調節方法、または蒸気供給管３１に設けた流量調節弁による蒸気流量の調節方法は、後述の実施例２から実施例１４の各実施例にも適用される。
【００３１】
蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ｂ以外の低圧タービン５Ａ，５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。このため、本実施例では、３基の蒸気圧縮装置２７が設けられる。低圧タービン５Ａに対して設けられた蒸気圧縮装置２７においても、蒸気圧縮機２８に接続された蒸気供給管３１が低圧タービン５Ａの第３抽気点に接続される。この蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８にも、制御弁３０を有する蒸気供給管３２が接続される。蒸気圧縮機２８低圧タービン５Ｃに対して設けられた蒸気圧縮装置２７においても、蒸気圧縮機２８に接続された蒸気供給管３１が低圧タービン５Ｃの第３抽気点に接続される。この蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８にも、制御弁３０を有する蒸気供給管３２が接続される。３基の蒸気圧縮装置２７の各蒸気圧縮機２８に接続されたそれぞれの蒸気供給管３２は、制御弁３０の下流で１本の蒸気供給管３２になり、過熱器３４Ａに接続される。
【００３２】
原子炉２内の炉心（図示せず）には、再循環ポンプ（図示せず）及びジェットポンプ（図示せず）によって冷却水が供給される。冷却水は炉心内に装荷された複数の燃料集合体（図示せず）に含まれた核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、冷却水の一部が蒸気になる。原子炉２で発生した蒸気は、主蒸気配管６を通って、高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃにそれぞれ供給される。高圧タービン３から排出された蒸気は、途中で、湿分分離器４により湿分が除去され、過熱器３４Ａによって過熱された後に、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃにそれぞれ導かれる。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ内の圧力は、高圧タービン３内の圧力よりも低くなっている。高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃは、蒸気によって駆動され、発電機９を回転させる。これにより、電力が発生する。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃから排気された蒸気は、各復水器１１で凝縮されて水になる。すなわち、海水が、海水循環ポンプ１４の駆動によって海水供給管１３Ａを通して各復水器１１内の各伝熱管１２内に供給される。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃから排気された蒸気は、それぞれに対応して別々に設けられた各復水器１１内の伝熱管１２内を流れる海水によって冷却されて凝縮される。蒸気の凝縮により、各伝熱管１２内を流れる海水の温度が上昇する。各伝熱管１２から排出された海水は、海水排出管１３Ｂを通って海に放出される。
【００３３】
各復水器１１に別々に接続された各給水配管１５に設けられた復水ポンプ１８、及び給水ポンプ１９がそれぞれ駆動されている。各復水器１１で生成された凝縮水は、給水として、これらのポンプによって昇圧され、各給水配管１５を通り、第３低圧給水加熱器１７Ａと第２高圧給水加熱器１６Ｂの間で１本の給水配管１５に合流して原子炉２に供給される。３本の給水配管１５内を流れる給水は、各低圧タービンに対応してそれぞれ設けられた第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａによって順次加熱される。第３低圧給水加熱器１７Ａと第２高圧給水加熱器１６Ｂの間に存在する、３本の給水配管１５の合流点よりも下流では、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに対して共通に用いられる１本の給水配管１５に設けられた第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１高圧給水加熱器１６Ａによってさらに加熱されて温度を上昇させ、設定温度になった状態で原子炉２に供給される。
【００３４】
給水は、第６低圧給水加熱器１７Ｄにおいて、低圧タービン５Ｂの第４抽気点から抽気されて抽気管２５を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。給水は、第５低圧給水加熱器１７Ｃにおいて、低圧タービン５Ｂの第３抽気点から抽気されて抽気管２４を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。給水は、第４低圧給水加熱器１７Ｂにおいて、低圧タービン５Ｂの第２抽気点から抽気されて抽気管２３を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。給水は、第３低圧給水加熱器１７Ａにおいて、低圧タービン５Ｂの第１抽気点から抽気されて抽気管２２を通して供給される抽気蒸気、及び湿分分離器４から排出されてドレン配管２６を通して供給される飽和ドレン水によって加熱される。給水は、第２高圧給水加熱器１６Ｂにおいて、主蒸気配管６から抽気されて抽気管２１を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。給水は、第１高圧給水加熱器１６Ａにおいて、高圧タービン３の抽気点から抽気されて抽気管２０を通して供給される抽気蒸気、及び過熱器３４Ａから排出されてドレン配管３５を通して供給される飽和ドレン水によって加熱される。
【００３５】
低圧タービン５Ａ及び５Ｃのそれぞれに対応して設けられた第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａにおいても、上記した各抽気蒸気を用いてそれぞれの給水配管１５内を流れる給水が加熱される。
【００３６】
蒸気圧縮装置２７の機能について説明する。所内電力、すなわち、発電機９で発生した電力の一部を用いて駆動装置２９を駆動して蒸気圧縮機２８の動翼が設けられたローターを回転させる。第３抽気点で低圧タービン５Ｂから抽気された蒸気が、蒸気供給管３１を通って蒸気圧縮機２８に供給される。この蒸気は、蒸気圧縮機２８の駆動により圧縮されて圧力が高められた後、蒸気供給管３２に排出される。蒸気は、蒸気圧縮機２８によって断熱圧縮されるために、温度も上昇する。圧縮された蒸気の温度は、高圧タービン３に供給される蒸気の温度近くまで上昇する。３基の蒸気圧縮装置２７のそれぞれの蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気は、合流されて過熱器３４Ａに供給される。各蒸気圧縮機２８による圧縮により温度及び圧力が上昇した蒸気は、それぞれの制御弁３０の開度調節によって、その蒸気の温度及び流量が必要な加熱量となるように過熱器３４Ａの伝熱管（図示せず）内の圧力に調節されて、蒸気供給管３２を通して過熱器３４Ａの複数の伝熱管内に供給される。この伝熱管内に供給される、圧縮された蒸気は、過熱蒸気である。主蒸気配管６によって供給されて、過熱器３４Ａにおいてそれらの伝熱管の外を流れる、湿分分離器４から排出された蒸気が、過熱器３４Ａ内で、蒸気圧縮機２８から蒸気供給管３２によって供給される蒸気によって過熱される。過熱器３４Ａで過熱された蒸気は、主蒸気配管６によって低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに供給される。過熱器３４Ａに設けられた複数の伝熱管の伝熱面積は、従来の沸騰水型原子力発電プラントに設けられた湿分分離過熱器に含まれた前述の第１及び第２過熱器内に設けられた伝熱管の合計の伝熱面積に等しくなっている。
【００３７】
蒸気圧縮機２８で圧縮されて過熱器３４Ａに供給された蒸気は、過熱器３４Ａで高圧タービン３から排気された蒸気を過熱することによって凝縮される。この蒸気の凝縮によって発生した飽和ドレン水は、過熱器３４Ａの伝熱管に接続されたドレン配管３５を通して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。この飽和ドレン水の温度は、抽気管２０内を流れる抽気蒸気の温度と実質的に同じであり、前述したように、給水の加熱に利用される。
【００３８】
蒸気供給管３１を通して蒸気圧縮機２８に供給される蒸気の湿り度が高い場合には、ミストセパレータを蒸気供給管３１に設置して、低圧タービン５Ｂから蒸気圧縮機２８に供給される蒸気に含まれた湿分をミストセパレータによって除去してもよい。逆に、蒸気圧縮機２８で飽和蒸気が圧縮されて急激な温度上昇が生じて蒸気圧縮機２８から排気される蒸気の乾き度が高くなる場合には、蒸気圧縮機２８内で微小水滴の噴霧、すなわち、ミストスプレーを行って圧縮蒸気の乾き度を下げてもよい。
【００３９】
本実施例は、低圧タービン５Ｂから抽気されて蒸気圧縮機２８により昇圧されて昇温された蒸気を、過熱器３４Ａで蒸気を過熱する熱源に利用している。
【００４０】
可変周波数電源装置を用いて蒸気圧縮機２８の駆動装置２９の回転数及び出力を制御してもよい。可変周波数電源装置を用いて、蒸気圧縮機２８の定格運転点を変えて蒸気の流量及び圧力を設定することも可能である。適宜、蒸気の流量及び圧力を設定することによって、効率の良い蒸気圧縮機２８の運転が可能となる。
【００４１】
本実施例は、高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ、５Ｂ，５Ｃ等から抽気した蒸気を各高圧給水加熱器及び各低圧給水加熱器に導いて給水を加熱しているので、原子炉２で発生した蒸気の熱が回収されて原子炉２に供給される給水の温度が上昇する。このため、原子炉２の熱効率が向上する。
【００４２】
本実施例では、高圧タービン３より上流の主蒸気配管６から抽気した蒸気ではなく、高圧タービン３及び低圧タービン（例えば、低圧タービン５Ｂ）でタービンを駆動させる仕事をした蒸気を、例えば、低圧タービン５Ｂから抽気して蒸気圧縮機２８で圧縮して高温高圧状態にし、過熱器３４Ａに供給している。
【００４３】
このような本実施例では、過熱器３４Ａに供給する加熱用の蒸気を、従来の沸騰水型原子力発電プラントのように、高圧タービン３より上流の主蒸気配管６及び高圧タービン３から抽気する必要が無く、従来、湿分分離過熱器で加熱用として用いられた蒸気を高圧タービン３及び各低圧タービンに供給することができる。このため、高圧タービン３の上流の主蒸気配管６等から抽気された蒸気を過熱器（例えば、２段の過熱器）に供給する従来の沸騰水型原子力発電プラントに比べて、本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１では、高圧タービン３及び各低圧タービンに供給される蒸気量が増加する。したがって、高圧タービン３及び各低圧タービンでの蒸気による仕事量が増大し、電気出力を向上させることができる。これは、沸騰水型原子力発電プラント１において、定格の原子炉出力をさらに増大させる出力向上運転を実質的に行っていることになる。
【００４４】
本実施例は、前述したように、蒸気圧縮装置２７を設置し、蒸気圧縮機２８を用いて低圧タービン５Ｂから抽気した蒸気を圧縮して温度を上昇させ、この温度が上昇した蒸気を過熱器３４Ａに供給している。このため、高圧タービン３より上流の主蒸気配管６から抽気した蒸気を用いることなく、蒸気圧縮機２８で圧縮した蒸気を用いて、湿分分離器４で湿分を除去した蒸気を、高圧タービン３より上流の主蒸気配管６から抽気した蒸気を用いた場合と実質的に同等に、過熱器３４Ａで過熱することができる。低圧タービンに供給される蒸気の温度が上昇し、低圧タービン内での蒸気の膨張量が増大するので、低圧タービンでの蒸気による仕事量が増加する。これによっても、沸騰水型原子力発電プラント１の電気出力がさらに向上する。
【００４５】
また、各低圧タービンから抽気した蒸気をそれぞれの蒸気圧縮機２８で圧縮して過熱器３４Ａ内で高圧タービン３から排気された蒸気の過熱に用いているので、蒸気発生装置である原子炉２で発生した熱を沸騰水型原子力発電プラント１内で有効に利用することができ、復水器１１から海水排出管１３Ｂを通して海に排出される温排水の熱量を低減することができる。したがって、再熱サイクルの沸騰水型原子力発電プラント１における熱効率をさらに向上させることができる。
【００４６】
制御弁３０の開度調節（または可変周波数電源装置による駆動装置２９の回転数制御）によって、蒸気圧縮機２８による蒸気の圧縮比を調節することができる。これにより、蒸気圧縮機２８で有られる蒸気の温度を調節することができる。
【００４７】
蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８の段数を、複数段にしてもよい。複数段の蒸気圧縮機２８を設け、上流側の蒸気圧縮機２８で圧縮した蒸気を下流側の蒸気圧縮機２８で圧縮することによって、下流側の圧縮機２８で圧縮された蒸気の温度をさらに高めることができる。
【００４８】
蒸気供給管３１は、第３抽気点ではなく、第１、第２及び第４抽気点のいずれかで低圧タービン５Ｂに接続してもよい。
【００４９】
本実施例は、炉心に冷却水を供給するポンプとしてインターナルポンプを用いた改良型沸騰水型原子力発電プラント（ＡＢＷＲ発電プラント）に適用することができる。後述の実施例２から実施例１０も、ＡＢＷＲ発電プラントに適用することができる。
【００５０】
本実施例、及び後述の実施例２から実施例１４において、湿分分離過熱器の替りに湿分分離再熱器を用いてもよい。湿分分離再熱器は湿分分離器及び再熱器を含んでいる。湿分分離再熱器を用いる場合には、過熱器３４Ａが再熱器になる。
【実施例２】
【００５１】
本発明の他の実施例である実施例２の発電プラントを、図２を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１Ａである。
【００５２】
沸騰水型原子力発電プラント１Ａは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において蒸気供給管３１の接続先を替えた構成を有する。本実施例では、蒸気供給管３１が、低圧タービン５Ｂから排気された蒸気を復水器１１に導く、低圧タービン５Ｂと復水器１１を接続する蒸気排気通路３７（または復水器１１の、伝熱管１２より上方の領域）に接続されている。沸騰水型原子力発電プラント１Ａの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。
【００５３】
沸騰水型原子力発電プラント１と異なる部分について説明する。低圧タービン５Ｂから排気されて蒸気排気通路３７内を流れる蒸気が、蒸気供給管３１によって抽気されて蒸気圧縮機２８に供給される。駆動装置２９で回転される蒸気圧縮機２８は、蒸気供給管３１によって導かれた蒸気を圧縮する。蒸気圧縮機２８で圧縮されて温度が上昇した蒸気は、実施例１と同様に、蒸気供給管３２により過熱器３４Ａに供給され、高圧タービン３から排気されて湿分分離器４で湿分が除去された蒸気を過熱する。過熱器３４Ａで過熱された蒸気は、低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃに供給される。本実施例では、駆動装置２９の回転数が実施例１における駆動装置２９の回転数よりも大きくなっている。このため、低圧タービン５Ｂの第３抽気点よりも温度が低い、蒸気排気通路３７から抽気された蒸気の温度を、蒸気圧縮機２８によって、実施例１において過熱器３４Ａに供給される蒸気の温度と同じ温度まで高めることができる。駆動装置２９の回転数を増大させる替りに、蒸気圧縮機２８を複数段直列に接続して抽気した蒸気を順次圧縮してもよい。
【００５４】
本実施例によれば、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５５】
本発明の他の実施例である実施例３の発電プラントを、図３を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１Ｂである。
【００５６】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｂは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において、蒸気供給管３１を高圧タービン３に接続した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｂの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。
【００５７】
沸騰水型原子力発電プラント１と異なる部分について説明する。蒸気供給管３１が高圧タービン３に接続される抽気点と、抽気管２０が高圧タービン３に接続される抽気点は、高圧タービン３の同じ段数の静翼が設けられている位置で、高圧タービン３の周方向において互いにずれている。蒸気供給管３１は抽気管２０に接続してもよい。抽気管２０が接続される、高圧タービン３の抽気点は、高圧タービン３の第１段動翼よりも下流に位置する例えば第２段動翼の下流の静翼が設けられている位置に形成されている。
【００５８】
蒸気供給管３１によって高圧タービン３から抽気された蒸気は、蒸気供給管３１を通して蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８に供給され、蒸気圧縮機２８によって圧縮される。この圧縮により温度が上昇した蒸気は、実施例１と同様に、蒸気供給管３２を通して過熱器３４Ａに供給される。蒸気圧縮機２８から排出される蒸気の温度は、駆動装置２９の回転数を調節することによって所定の温度に高められる。高圧タービン３から排気されて湿分分離器４で湿分が除去された蒸気は、過熱器３４Ａ内で、蒸気供給管３２を通して供給される蒸気によって過熱される。過熱器３４Ａで過熱された蒸気は、低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃに供給される。
【００５９】
本実施例では、高圧タービン３より上流の主蒸気配管６から抽気した蒸気ではなく、高圧タービン３でタービンを駆動させる仕事をした蒸気を、高圧タービン３から抽気して蒸気圧縮機２８で圧縮して高温高圧状態にして、過熱器３４Ａに供給している。
【００６０】
このような本実施例では、湿分分離過熱器３３に供給する加熱用の蒸気を、従来の沸騰水型原子力発電プラントのように、高圧タービン３より上流の主蒸気配管６から抽気する必要が無く、従来、その主蒸気配管６から抽気されて湿分分離過熱器で加熱用として用いられた蒸気を高圧タービン３に供給することができる。本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ｂでは、従来の沸騰水型原子力発電プラントに比べて、高圧タービン３に供給される蒸気量が増加する。したがって、高圧タービン３での蒸気による仕事量が増大し、電気出力を向上させることができる。
【００６１】
本実施例は、蒸気圧縮機２８で圧縮する蒸気を高圧タービン３で抽気しているため、この抽気した蒸気量の分だけ低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃに供給される蒸気量が減少し、各低圧タービンでの蒸気の仕事量が低下する。このため、本実施例は、実施例１に比べて電気出力の向上度合いが低下する。しかしながら、本実施例では、高圧タービン３から抽気した蒸気を蒸気圧縮機２８に供給しているので、蒸気圧縮機２８に供給される蒸気の温度は、実施例１で蒸気圧縮機２８に供給される蒸気の温度よりも高くなっている。このため、蒸気圧縮機２８から過熱器３４Ａに供給される蒸気の温度を実施例１に等しくした場合、本実施例で蒸気圧縮機２８に供給するために高圧タービン３から抽気される蒸気の流量は、実施例１で蒸気圧縮機２８に供給するために低圧タービン５Ｂから抽気される蒸気の流量よりも少なくてよい。本実施例では、高圧タービン３からの抽気される蒸気の流量を少なくできるので、その分、低圧タービンに供給する蒸気流量を増加できて低圧タービンでの仕事量を増加することができる。
【００６２】
本実施例は、高圧タービン３で仕事をした蒸気を抽気して蒸気圧縮機２８に供給し、蒸気圧縮機２８での圧縮により温度が上昇した蒸気を、過熱器３４Ａで、高圧タービン３から排気された蒸気の過熱に用いているので、実施例１と同様に、復水器１１から海に排出される温排水の熱量を低減することができる。したがって、再熱サイクルの沸騰水型原子力発電プラント１Ｂにおける熱効率をさらに向上させることができる。
【実施例４】
【００６３】
本発明の他の実施例である実施例４の発電プラントを、図４を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１Ｃである。
【００６４】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｃは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において、蒸気供給管３１を高圧タービン３と湿分分離器４との間の主蒸気配管６に接続した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｃの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。
【００６５】
沸騰水型原子力発電プラント１と異なる部分について説明する。蒸気供給管３１が主蒸気配管６に接続される抽気点は、主蒸気配管６の軸方向において抽気管２１が主蒸気配管６に接続される抽気点と同じ位置で、主蒸気配管６の周方向において後者の抽気点からずれた位置に存在する。蒸気供給管３１は抽気管２１に接続してもよい。
【００６６】
蒸気供給管３１によって高圧タービン３と湿分分離器４の間の主蒸気配管６から抽気された蒸気は、蒸気供給管３１を通して蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８に供給され、蒸気圧縮機２８によって圧縮される。この圧縮により温度が上昇した蒸気は、実施例１と同様に、蒸気供給管３２を通して過熱器３４Ａに供給され、高圧タービン３から排気された蒸気を過熱する。蒸気圧縮機２８から排出される蒸気の温度は、駆動装置２９の回転数を調節することによって所定の温度に高められる。
【００６７】
本実施例では、高圧タービン３より上流の主蒸気配管６及び高圧タービン３から抽気した蒸気ではなく、高圧タービン３でタービンを駆動させる仕事をした蒸気を、高圧タービン３と湿分分離器４の間の主蒸気配管６から抽気して蒸気圧縮機２８で圧縮して高温高圧状態にして、過熱器３４Ａに供給している。
【００６８】
このような本実施例では、湿分分離過熱器に供給する加熱用の蒸気を、従来の沸騰水型原子力発電プラントのように、高圧タービン３より上流の主蒸気配管６及び高圧タービン３から抽気する必要が無く、従来、湿分分離過熱器で加熱用として用いられた蒸気を高圧タービン３に供給することができる。本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ｃでは、従来の沸騰水型原子力発電プラントに比べて、高圧タービン３に供給される蒸気量が増加される。したがって、高圧タービン３での蒸気による仕事量が増大し、電気出力を向上させることができる。
【００６９】
しかしながら、本実施例は、蒸気圧縮機２８で圧縮する蒸気を高圧タービン３と湿分分離器４の間の主蒸気配管６で抽気しているため、この抽気した蒸気量の分だけ低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃに供給される蒸気量が減少し、各低圧タービンでの蒸気の仕事量が低下する。このため、本実施例は、実施例１に比べて電気出力の向上度合いが低下する。高圧タービン３から排気された蒸気を抽気して蒸気圧縮機２８に供給するので、高圧タービン３での仕事量は、実施例３よりも増加する。本実施例の電気出力は、実施例３よりも増加する。
【００７０】
本実施例では、高圧タービン３と湿分分離器４の間の主蒸気配管６から抽気した蒸気を蒸気圧縮機２８に供給しているので、蒸気圧縮機２８に供給される蒸気の温度は、実施例１で蒸気圧縮機２８に供給される蒸気の温度よりも高くなっている。このため、実施例３と同様に、本実施例で蒸気圧縮機２８に供給する抽気蒸気の流量を少なくすることができ、その分、低圧タービンでの仕事量を増加することができる。
【００７１】
本実施例は、実施例１と同様に、復水器１１から海に排出される温排水の熱量を低減することができ、再熱サイクルの沸騰水型原子力発電プラント１Ｃにおける熱効率をさらに向上させることができる。
【実施例５】
【００７２】
本発明の他の実施例である実施例５の発電プラントを、図５を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１Ｄである。
【００７３】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｄは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において湿分分離過熱器３３を湿分分離過熱器３３Ａに替えた構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｄの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。
【００７４】
沸騰水型原子力発電プラント１と異なる部分について説明する。湿分分離過熱器３３Ａは湿分分離過熱器３３に過熱器３４Ｂもう一段追加した構成を有する。このため、湿分分離過熱器３３Ａは湿分分離器４、及び過熱器３４Ａ，３４Ｂを有する。過熱器３４Ｂは過熱器３４Ａの下流で低圧タービンよりも上流で主蒸気配管６に設置される。過熱器３４Ｂを設置した関係上、抽気管３８及びドレン配管３９が設けられる。高圧タービン３より上流の主蒸気配管６に接続された抽気管３８は、過熱器３４Ｂの複数の伝熱管に接続される。これらの伝熱管に接続されたドレン配管３９が第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。過熱器３４Ｂ内の、伝熱管の外側の領域が、主蒸気配管６に連絡される。
【００７５】
本実施例では、高圧タービン３及び低圧タービン５Ｂで仕事をした湿り度の高い、低圧タービン５Ｂの第３抽気点から抽気された蒸気が、蒸気供給管３１によって蒸気圧縮機２８に供給されて圧縮される。蒸気圧縮機２８で圧縮されて温度が上昇した過熱蒸気が蒸気供給管３２を通して過熱器３４Ａの伝熱管内に供給される。この過熱蒸気の温度は、高圧タービン３から排気された蒸気の温度よりも高くなっているが、主蒸気配管６で高圧タービン３に供給される蒸気の温度よりも低くなっている。高圧タービン３から排気されて湿分分離器４で湿分を除去された蒸気が、過熱器３４Ａの胴体内に供給され、蒸気供給管３２によって供給された過熱蒸気によって過熱される。過熱器３４Ａで過熱された蒸気は、過熱器３４Ｂ内で、抽気管３８で導かれたより温度の高い蒸気によって過熱され、さらに温度が上昇する。過熱器３４Ｂで過熱された蒸気は低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃに供給される。抽気管３８によって過熱器３４Ｂに供給された蒸気は、過熱器３４Ａから排気された蒸気を過熱することによって凝縮され、ドレン水になる。このドレン水は、ドレン配管３９を通して第１高圧給水過熱器１６Ａに導かれ、給水の加熱に利用される。
【００７６】
本実施例は、湿分分離器及び２段の過熱器を有する湿分分離過熱器を設けた従来の沸騰水型原子力発電プラントに比べて、上流に位置する１段の過熱器に供給する蒸気を高圧タービン３から抽気する必要がない。沸騰水型原子力発電プラント１Ｄでは、高圧タービン３及び低圧タービン５Ｂで仕事をした蒸気を、蒸気圧縮機２８での圧縮により温度を高めて上流に位置する過熱器３４Ａに供給している。
【００７７】
このような本実施例では、従来の沸騰水型原子力発電プラントにおいて上流に位置する過熱器に供給するために高圧タービン３から抽気された蒸気を、高圧タービン３の抽気点より後段に位置する各動翼、及び低圧タービンに供給することができる。このため、高圧タービン３及び各低圧タービンでの仕事量が増加し、沸騰水型原子力発電プラント１Ｄでの電気出力が向上する。
【００７８】
この理由を以下に具体的に説明する。特開２００５−２９９６４４号公報及び特開平７−１８９６０９号公報のように１段の過熱器を設けた場合でも、必要とされる、この過熱器の伝熱面積は、本実施例の過熱器３４Ａ，３４Ｂのトータルの伝熱面積と等しくなる。このため、これらの公開公報に記載された１段の過熱器に供給される蒸気（高圧タービンより上流で主蒸気配管から抽気した蒸気）の量は、本実施例において過熱器３４Ｂに供給される蒸気量よりも多くなる。本実施例で用いられる過熱器３４Ａ，３４Ｂは、各公開公報に記載された１段の過熱器を２つに分割したことに相当する。本実施例では、過熱器３４Ａに低圧タービンから抽気されて圧縮された蒸気を供給するので、特開２００５−２９９６４４号公報及び特開平７−１８９６０９号公報に記載されたシステムよりも高圧タービン３に供給される蒸気量が増加し、高圧タービン３での仕事量が増大する。
【００７９】
また、設置される過熱器が1段でも2段でも伝熱面積の大小にかかわらず、加熱する蒸気が1種類の場合と2種類の場合では、作動流体である主蒸気の、過熱器出口での温度の過熱度が異なる。すなわち、2段の過熱器（過熱器３４Ａ，３４Ｂ）に温度が異なる2種類の抽気蒸気（蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気、及び抽気管３８で抽気された蒸気）を別々に供給して、それらの過熱器で主蒸気を加熱した場合には、後段の過熱器から排出された主蒸気の過熱温度が、特開２００５−２９９６４４号公報及び特開平７−１８９６０９号公報に記載された１段の過熱器から排出された蒸気の過熱温度よりも高くなる。この結果、本実施例における熱効率が向上する。本実施例では、過熱器３４Ｂから排気された主蒸気の過熱温度が高くなるので、低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃにおける仕事量が増大する。
【００８０】
本実施例も、低圧タービン５Ｂの抽気蒸気を蒸気圧縮機２８で圧縮して過熱器３４Ａに供給しているので、海に排出される温排水の熱量を低減でき、再熱サイクルの沸騰水型原子力発電プラント１Ｄにおける熱効率をさらに向上させることができる。
【００８１】
本実施例、及び後述の実施例６，７，８及び９において、蒸気供給管３１を低圧タービンではなく、蒸気排気通路３７に接続し、低圧タービンから復水器に排出される蒸気を蒸気圧縮機に供給してもよい。
【実施例６】
【００８２】
本発明の他の実施例である実施例６の発電プラントを、図６を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１Ｅである。
【００８３】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｅは、実施例５の沸騰水型原子力発電プラント１Ｄにおいて蒸気圧縮装置２７を蒸気圧縮装置２７Ａに替えた構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｅの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１Ｄと同じである。
【００８４】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｄと異なる部分について説明する。蒸気圧縮装置２７Ａは、２段の蒸気圧縮機２８、すなわち、蒸気圧縮機２８Ａ，２８Ｂ、駆動装置２９及び制御弁３０Ａ，３０Ｂを有している。蒸気圧縮機２８Ａ，２８Ｂは、共通の回転軸によって駆動装置２９に連結されている。蒸気圧縮機２８Ａの蒸気流入口が蒸気供給管３１に接続される。制御弁３０Ａを設けた蒸気供給管３２Ａが、蒸気圧縮機２８Ａの蒸気流出口と過熱器３４Ａの複数の伝熱管を接続している。蒸気圧縮機２８Ａの蒸気流出口に接続された連絡配管４０が、蒸気圧縮機２８Ｂの蒸気流入口に接続される。制御弁３０Ｂを設けた蒸気供給管３２Ｂが、蒸気圧縮機２８Ｂの蒸気流出口と過熱器３４Ｂの複数の伝熱管を接続している。
【００８５】
蒸気圧縮機２８Ａ，２８Ｂは駆動装置２９によって回転されている。原子炉２で発生して高圧タービン３及び低圧タービン５Ｂで仕事をした蒸気が、低圧タービン５Ｂの第３抽気点から抽気されて蒸気供給管３１により蒸気圧縮機２８Ａに供給される。蒸気圧縮機２８Ａで圧縮されて温度が上昇した蒸気の一部は、蒸気供給管３２Ａを通って過熱器３４Ａの複数の伝熱管に供給される。高圧タービン３から排気されて湿分分離器４で湿分が除去された蒸気が、蒸気供給管３２Ａにより供給される蒸気によって、過熱器３４Ａで過熱される。蒸気圧縮機２８Ａで圧縮された蒸気の温度は、高圧タービン３から排気された蒸気の温度よりも高くなっている。
【００８６】
蒸気圧縮機２８Ａで圧縮された蒸気の残りは、連絡配管４０により蒸気圧縮機２８Ｂに供給され、蒸気圧縮機２８Ｂでさらに圧縮される。蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮された蒸気の温度は、蒸気圧縮機２８Ａから排気される蒸気の温度よりも高くなり、高圧タービン３に供給される蒸気の温度と同程度になる。蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮されて温度がさらに上昇した蒸気は、蒸気供給管３２Ｂにより過熱器３４Ｂの複数の伝熱管に導かれる。過熱器３４Ａから排気された蒸気は、過熱器３４Ｂ内で蒸気供給管３２Ｂにより供給された蒸気によって過熱され、さらに温度が上昇する。過熱器３４Ｂで過熱された蒸気は、各低圧タービンに供給される。
【００８７】
本実施例は、蒸気圧縮装置２７Ａを設置しているので、過熱器３４Ａ，３４Ｂに供給する蒸気として、低圧タービン５Ｂの第３抽気点から抽気された、高圧タービン３及び低圧タービン５Ｂで仕事をした蒸気を用いている。このため、過熱器３４Ａ，３４Ｂの加熱源としての蒸気を、高圧タービン３より上流の主蒸気配管６、及び高圧タービン３から抽気する必要がないので、高圧タービン３及び各低圧タービンに供給する蒸気の流量を、実施例１と同様に、増加させることができる。本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【００８８】
制御弁３０Ａの開度調節によって、蒸気圧縮機２８Ａによる蒸気の圧縮比を調節することができ、蒸気圧縮機２８Ａで得られる蒸気の温度を調節することができる。制御弁３０Ｂの開度調節によって、蒸気圧縮機２８Ｂによる蒸気の圧縮比を調節することができ、蒸気圧縮機２８Ｂで得られる蒸気の温度を調節することができる。
【実施例７】
【００８９】
本発明の他の実施例である実施例７の発電プラントを、図７を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１Ｆである。
【００９０】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｆは、実施例５の沸騰水型原子力発電プラント１Ｄにおいて湿分分離過熱器３３Ａを湿分分離過熱器３３Ｂに替え、蒸気圧縮装置２７を蒸気圧縮装置２７Ｂに替えた構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｆの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１Ｄと同じである。
【００９１】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｄと異なる部分について説明する。湿分分離過熱器３３Ｂは湿分分離過熱器３３Ａに過熱器３４Ｃもう一段追加した構成を有する。この結果、湿分分離過熱器３３Ｂは、湿分分離器４及び３段の過熱器（過熱器３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ）を有する。過熱器３４Ｃは過熱器３４Ｂの下流で低圧タービンよりも上流で主蒸気配管６に設置される。過熱器３４Ｃの複数の伝熱管に接続されたドレン配管４１が第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。過熱器３４Ｃ内にも、主蒸気配管６に連絡される複数の伝熱管が設けられている。
【００９２】
蒸気圧縮装置２７Ｂは、蒸気圧縮装置２７Ａにさらにもう１段の蒸気圧縮機２８Ｃを追加した構成を有する。蒸気圧縮機２８Ｃは、蒸気圧縮機２８Ｂの回転軸に連結される。蒸気圧縮機２８Ｂの蒸気流出口に接続された連絡配管４０Ａが、蒸気圧縮機２８Ｃの蒸気流入口に接続される。制御弁３０Ｃを設けた蒸気供給管３２Ｃが、蒸気圧縮機２８Ｃの蒸気流出口と過熱器３４Ｃの複数の伝熱管側を接続している。ドレン配管４１が、過熱器３４Ｃの胴側と第１高圧給水過熱器１６Ａを接続する。
【００９３】
本実施例では、実施例６と同様に、低圧タービン５Ｂの第３抽気点から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８Ａで圧縮され、さらに、蒸気圧縮２８Ｂで圧縮される。蒸気圧縮機２８Ａで圧縮されて温度が上昇した蒸気の一部が、蒸気供給管３２Ａにより過熱器３４Ａに供給される。蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮されてさらに温度が上昇した蒸気の一部が、蒸気供給管３２Ｂにより過熱器３４Ｂに供給される。蒸気圧縮機２８Ｂから排気された残りの蒸気は、連絡配管４０Ａを通して蒸気圧縮機２８Ｃに供給されて圧縮され、さらに温度が上昇する。蒸気圧縮機２８Ｃから排気された蒸気は、蒸気供給管３２Ｃにより過熱器３４Ｃの複数の伝熱管側に供給される。過熱器３４Ｂで過熱された蒸気は、蒸気供給管３２Ｃにより過熱器３４Ｃで過熱されて、各低圧タービンに供給される。蒸気圧縮機２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃでそれぞれ圧縮された蒸気は、蒸気圧縮機２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃの順に温度が高くなる。蒸気圧縮機２８Ｃから排気された蒸気の温度が最も高くなる。
【００９４】
本実施例も、実施例６で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、湿分分離器４で湿分が除去された蒸気を、３段の過熱器３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃで過熱することにより、実施例６に比べて、低圧タービンに供給する蒸気の過熱温度を高めることができる。このため、本実施例では、再熱サイクルの効率を向上させることができる。
【実施例８】
【００９５】
本発明の他の実施例である実施例８の発電プラントを、図８を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１Ｇである。
【００９６】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｇは、実施例７の沸騰水型原子力発電プラント１Ｆにおいて蒸気圧縮装置２７Ｂを蒸気圧縮装置２７Ａに替え、過熱器３４Ｃを高圧タービン３より上流の主蒸気配管６に接続した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｇの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１Ｆと同じである。
【００９７】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｆと異なる部分について説明する。本実施例では、過熱器３４Ａには蒸気圧縮機２８Ａで圧縮された蒸気が、過熱器３４Ｂには蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮された蒸気が、過熱器３４Ｃには抽気管３８で高圧タービン３より上流の主蒸気配管６から抽気された蒸気が、それぞれ供給され、高圧タービン３から排気されて湿分分離器４で湿分が除去された蒸気が順次過熱される。
【００９８】
本実施例も、実施例７で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、実施例５と同様に、高圧タービン３よりも上流の主蒸気配管６から抽気した蒸気を抽気管３８で過熱器３４Ｃに供給しているので、高圧タービン３及び低圧タービンに供給される蒸気の流量が実施例７よりも減少する。このため、本実施例における高圧タービン３及び低圧タービンでの仕事量が、実施例７よりも低下する。しかしながら、本実施例では、実施例５と同様に、従来の沸騰水型原子力発電プラントにおいて上流に位置する過熱器に供給するために高圧タービン３から抽気された蒸気を、高圧タービン３の抽気点より後段に位置する各動翼、及び低圧タービンに供給することができる。このため、高圧タービン３及び各低圧タービンでの仕事量が増加し、沸騰水型原子力発電プラント１Ｇでの電気出力が、従来の沸騰水型原子力発電プラントよりも向上する
【実施例９】
【００９９】
本発明の他の実施例である実施例９の発電プラントを、図９を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１Ｈである。
【０１００】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｈは、実施例８の沸騰水型原子力発電プラント１Ｇにおいて蒸気圧縮装置２７Ａを蒸気圧縮装置２７に替え、過熱器３４Ｂを高圧タービン３の抽気点に接続した構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｈの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１Ｇと同じである。
【０１０１】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｇと異なる部分について説明する。過熱器３４Ｂの複数の伝熱管に接続された抽気管４２が高圧タービン３の抽気点に接続される。
【０１０２】
本実施例では、過熱器３４Ａには蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気が、過熱器３４Ｂには抽気管４２で高圧タービン３から抽気された蒸気が、過熱器３４Ｃには抽気管３８で高圧タービン３より上流の主蒸気配管６から抽気された蒸気が、それぞれ供給され、高圧タービン３から排気されて湿分分離器４で湿分が除去された蒸気が順次過熱される。
【０１０３】
本実施例は、低圧タービン５Ｂから抽気した蒸気を、蒸気圧縮機２８で圧縮して温度を高め、過熱器３４Ａに供給しているので、海に排出される温排水の熱量を低減でき、再熱サイクルの沸騰水型原子力発電プラント１Ｈにおける熱効率を沸騰水型原子力発電プラント１Ｄよりもさらに向上させることができる。
【０１０４】
発電プラントにおける電気出力の向上は、蒸気発生装置からタービンに供給する蒸気の流量、及び発電プラントの熱効率のどちらかを増加させることによって達成できる。本実施例では、高圧タービン３に供給される蒸気の流量を従来のままとし、３段の過熱器（過熱器３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ）によって最終段の過熱器３４Ｃから排気される蒸気の過熱温度を上昇させることができる。この結果、再熱サイクルによる熱効率の向上が図られ、沸騰水型原子力発電プラント１Ｈの電気出力が向上する。
【実施例１０】
【０１０５】
本発明の他の実施例である実施例１０の発電プラントを、図１０を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、沸騰水型原子力発電プラント１Ｊである。
【０１０６】
沸騰水型原子力発電プラント１Ｊは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において蒸気圧縮装置２７を蒸気圧縮装置２７Ｃに替えた構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｊの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。
【０１０７】
沸騰水型原子力発電プラント１と異なる部分について説明する。蒸気圧縮装置２７Ｃは、２段の蒸気圧縮機２８、すなわち、蒸気圧縮機２８Ａ，２８Ｂ、駆動装置２９、制御弁３０及び凝縮器４３Ａ，４３Ｂを有している。蒸気圧縮機２８Ａ，２８Ｂは、共通の回転軸によって駆動装置２９に連結されている。蒸気圧縮機２８Ａの蒸気流入口が蒸気供給管３１に接続される。蒸気圧縮機２８Ａの蒸気流出口に接続された連絡配管４０が、蒸気圧縮機２８Ｂの蒸気流入口に接続される。凝縮器４３Ａ及びミストセパレータ４８が連絡配管４０に設けられ、凝縮器４３Ａがミストセパレータ４８の上流に位置している。凝縮器４３Ｂが、蒸気圧縮機２８Ｂの蒸気流出口に接続された蒸気排出管４９に接続される。制御弁３０を設けた飽和水供給管５１が、凝縮器４３Ａ，４３Ｂのそれぞれの底部に接続され、さらに、過熱器３４Ａに接続される。ポンプ５０が飽和水供給管５１に設けられる。
【０１０８】
凝縮器４３Ａ内に設置された伝熱管４４Ａが、ポンプ４７Ａを設けた冷却水供給管４５Ａ、及び冷却水排出管４６Ａに接続される。凝縮器４３Ｂ内に設置された伝熱管４４Ｂが、ポンプ４７Ｂを設けた冷却水供給管４５Ｂ、及び冷却水排出管４６Ｂに接続される。
【０１０９】
蒸気圧縮機２８Ａ，２８Ｂは駆動装置２９によって回転されている。原子炉２で発生して高圧タービン３及び低圧タービン５Ｂで仕事をした蒸気が、低圧タービンの第３抽気点から抽気されて蒸気供給管３１により蒸気圧縮機２８Ａに供給される。蒸気圧縮機２８Ａで圧縮されて温度が上昇した蒸気は、連絡配管４０によって凝縮器４３Ａに導かれる。ポンプ４７Ａが駆動され、冷却水が冷却水供給管４５Ａにより伝熱管４４Ａに供給される。凝縮器４３Ａに流入した蒸気の一部は、伝熱管４４Ａ内を流れる冷却水によって凝縮され、飽和水として凝縮器４３Ａの底部に落下する。伝熱管４４Ａ内の冷却水は温度が上昇して冷却水排出管４６Ａに排出される。凝縮器４３Ａの、伝熱管４４Ａの外側領域である胴側の圧力は、蒸気圧縮機２８Ａで圧縮された蒸気の圧力になっている。このため、凝縮器４３Ａの底部に溜まった飽和水の温度は、その蒸気圧力に見合った温度になっている。
【０１１０】
凝縮器４３Ａで凝縮されなかった蒸気が連絡配管４０を通ってミストセパレータ４８に導かれ、蒸気に含まれたミストがミストセパレータ４８で除去される。ミストセパレータ４８から排気された蒸気が、蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮されて温度がさらに上昇する。蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮された蒸気が、凝縮器４３Ｂに導かれる。ポンプ４７Ｂが駆動され、冷却水が冷却水供給管４５Ｂにより伝熱管４４Ｂに供給される。凝縮器４３Ｂに流入した蒸気は、伝熱管４４Ｂ内を流れる冷却水によって凝縮され、飽和水として凝縮器４３Ｂの底部に落下する。伝熱管４４Ｂ内の冷却水は温度が上昇して冷却水排出管４６Ｂに排出される。凝縮器４３Ｂの、伝熱管４４Ｂの外側領域である胴側の圧力は、蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮された蒸気の圧力になっている。このため、凝縮器４３Ｂの底部に溜まった飽和水の温度は、その蒸気圧力に見合った温度になっている。
【０１１１】
凝縮器４３Ａ，４３Ｂで生成された高温の飽和水が、ポンプ５０の駆動によって、飽和水供給管５１を通って過熱器３４Ａに供給され、湿分分離器４で湿分が除去された蒸気を加熱する。
【０１１２】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。本実施例は、ポンプ５０で昇圧した飽和水を過熱器３４Ａに供給するので、圧縮した蒸気を過熱器に供給する実施例１から実施例９に比べて駆動装置２９の動力を極めて小さくすることができる。これは、本実施例の駆動装置２９、ポンプ４７Ａ，４７Ｂ，５０で消費される合計の所内電力を、実施例１から実施例９の各駆動装置２９で消費される所内電力よりも低減できる。
【０１１３】
本実施例において、蒸気供給管３１を低圧タービンではなく、蒸気排出通路３７、高圧タービンに形成された抽気点、及び高圧タービン３と湿分分離器４の間の主蒸気配管６のいずれかに接続してもよい。さらに、高圧タービン３から排出された蒸気を加熱する過熱器を２段にして、凝縮器４３Ａ内の飽和水を上流側の過熱器に、凝縮器４３Ｂ内のより高温の飽和水を下流側の過熱器に供給してもよい。この過熱器を３段にした場合には、実施例７に示す蒸気圧縮機２８Ｃをさらに設け、この蒸気圧縮機２８Ｃで圧縮されて温度がさらに上昇した蒸気を別の凝縮器で圧縮して飽和水にし、この飽和水を３段目の過熱器に供給してもよい。
【実施例１１】
【０１１４】
本発明の他の実施例である実施例１１の発電プラントを、図１１を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、火力発電プラント１Ｋである。
【０１１５】
火力発電プラント１Ｋは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において原子炉１を蒸気発生装置であるボイラ５２に替えた構成を有する。火力発電プラント１Ｋの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。
【０１１６】
沸騰水型原子力発電プラント１と異なる部分について説明する。火力発電プラント１Ｋでは、高圧タービン３に接続された主蒸気配管６がボイラ５２に接続され、給水配管１５がボイラ５２に接続される。ボイラ５２で発生した飽和蒸気が、主蒸気配管６を通って高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ．５Ｃに供給される。給水は、給水配管１５を通ってボイラ５２に供給される。火力発電プラント１Ｋは、ボイラ５２、沸騰水型原子力発電プラント１で用いられる主蒸気系及び給水系、及び蒸気圧縮装置２７を備えている。
【０１１７】
このような本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。実施例２から実施例１０において原子炉２をボイラ５２に替え、実施例２から実施例１０を火力発電プラントに適用してもよい。
【実施例１２】
【０１１８】
本発明の他の実施例である実施例１２の発電プラントを、図１２を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、原子力発電プラントの一種である加圧水型原子力発電プラント１Ｌである。
【０１１９】
加圧水型原子力発電プラント１Ｌは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において蒸気圧縮装置２７を蒸気圧縮装置２７Ｃに替えた構成を有する。加圧水型原子力発電プラント１Ｌの他の構成は沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。
【０１２０】
本実施例の加圧水型原子力発電プラント１Ｌは、原子炉２Ａ，蒸気発生器（蒸気発生装置）５３、一次冷却系配管５５、沸騰水型原子力発電プラント１で用いられる主蒸気系及び給水系、及び蒸気圧縮装置２７を備えている。この主蒸気系は、図１に示された高圧タービン３、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ、主蒸気配管６、湿分分離過熱器３３及び復水器１１を含んでいる。給水系は、図１に示された給水配管１５、高圧給水加熱器１６Ａ及び１６Ｂ、低圧給水加熱器１７Ａ〜１７Ｄ、抽気管２０〜２５及びドレン配管２６，３５を含んでいる。
【０１２１】
蒸気発生器５３は、冷却水の循環ループを形成する一次冷却系配管５５によって原子炉２Ａに接続される。循環ポンプ５４が一次冷却系配管５５に設けられる。主蒸気配管６及び給水配管１５は、蒸気発生器５３に接続される。蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８は、蒸気供給管３１により低圧タービン５Ｂの第３抽気点に接続される。
【０１２２】
原子炉２Ａ内の炉心で加熱された高温の冷却水が、循環ポンプ５４を駆動することによって一次冷却系配管５５を通って蒸気発生器５３の胴体内に設置された複数の伝熱管（図示せず）内に供給される。この高温の冷却水は、蒸気発生器５３の胴体内で伝熱管の外に供給される給水を加熱する。給水は、給水配管１５から供給され、高温の冷却水による加熱によって蒸気になる。給水の加熱によって温度が低下した冷却水は、一次冷却系配管５５を通って原子炉２Ａに戻される。
【０１２３】
低圧タービン５Ｂから抽気された蒸気が蒸気供給管３１によって蒸気圧縮機２８に供給されて圧縮される。圧縮されて温度が上昇した蒸気（過熱蒸気）が、過熱器３４Ａに供給され、湿分分離器４から排出された蒸気を過熱する。過熱器３４Ａで過熱された蒸気は、各低圧タービンに供給される。
【０１２４】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【０１２５】
実施例２から実施例１０において原子炉２を蒸気発生器５３に替え、実施例２から実施例１０を加圧水型原子力発電プラントに適用してもよい。
【実施例１３】
【０１２６】
本発明の他の実施例である実施例１３の発電プラントを、図１３を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、原子力発電プラントの一種である高速増殖炉原子力発電プラント１Ｍである。
【０１２７】
高速増殖炉原子力発電プラント１Ｍは、高速増殖炉５６、中間熱交換器５７、一次循環ポンプ５８、一次冷却系配管５９、蒸気発生器（蒸気発生装置）６０、二次循環ポンプ６１、二次冷却系配管６２、沸騰水型原子力発電プラント１で用いられる主蒸気系及び給水系、及び蒸気圧縮装置２７を備えている。この主蒸気系は、図１に示された高圧タービン３、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ、主蒸気配管６、湿分分離過熱器３３及び復水器１１を含んでいる。給水系は、図１に示された給水配管１５、高圧給水加熱器１６Ａ及び１６Ｂ、低圧給水加熱器１７Ａ〜１７Ｄ、抽気管２０〜２５及びドレン配管２６，３５を含んでいる。図１３では、沸騰水型原子力発電プラント１が有する主蒸気系及び給水系（図１参照）に設けられた、低圧タービン５Ａ及び５Ｃ、第１高圧給水加熱器１６Ａ以外の給水加熱器、各抽気管、及び各ドレン配管が、省略されている。
【０１２８】
一次冷却系配管５９が、高速増殖炉５６、中間熱交換器５７、一次循環ポンプ５８及び高速増殖炉５６をこの順序に接続し、一次系冷却材（例えば、液体ナトリウム）が一次冷却系の閉ループを形成する。二次冷却系配管６２が、中間熱交換器５７、蒸気発生器６０、二次循環ポンプ６１及び中間熱交換器５７をこの順序に接続し、二次冷却系の閉ループを形成する。主蒸気配管６及び給水配管１５は、蒸気発生器６０に接続される。蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８は、蒸気供給管３１により低圧タービン５Ｂの第３抽気点に接続される。
【０１２９】
一次循環ポンプ５７の駆動によって、高速増殖炉５６内の炉心で加熱された一次系冷却材（例えば、液体ナトリウム）が、一次冷却系配管５９を通って中間熱交換器５７に導かれる。高温の一次系冷却材は、中間熱交換器５７において、二次冷却系配管６２から供給される二次系冷却材（例えば、液体ナトリウム）を加熱する。温度が低下した一次系冷却材が高速増殖炉５６に戻される。二次循環ポンプ６１の駆動によって、中間熱交換器５７で加熱された二次系冷却材が、二次冷却系配管６２を通って蒸気発生器６０に導かれる。給水配管１５で供給された給水が、蒸気発生器６０内で二次系冷却材によって加熱されて蒸気になる。
【０１３０】
蒸気発生器６０で発生した蒸気は、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、主蒸気配管６を通って高圧タービン３、及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに供給される。低圧タービンから排気された蒸気は、復水器１１で凝縮されて水になる。この水は、給水として、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、給水配管１５を通り、各給水加熱器１によって順次加熱されて温度を上昇させ、設定温度になった状態で蒸気発生器６０に供給される。
【０１３１】
本実施例でも、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、低圧タービン５Ｂの第３抽気点から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮されて温度が上昇して過熱蒸気になって、過熱器３４Ａに供給される。この過熱蒸気が、過熱器３４Ａで、湿分分離器４から排出された蒸気を過熱する。過熱器３４Ａで過熱された蒸気は、各低圧タービンに供給される。
【０１３２】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【０１３３】
実施例２から実施例１０において原子炉２を蒸気発生器６０に替え、実施例２から実施例１０を高速増殖炉原子力発電プラントに適用してもよい。
【実施例１４】
【０１３４】
本発明の他の実施例である実施例１４の発電プラントを、図１４を用いて説明する。本実施例の発電プラントは火力発電プラントである。本実施例は、具体的には、火力コンバインド発電プラント１Ｎである。
【０１３５】
火力コンバインド発電プラント１Ｎは、ガスタービン発電プラント及び蒸気発電プラントを備えている。ガスタービン発電プラントは、圧縮機６４、ガスタービン６５、燃焼器６６及び発電機６７を有する。圧縮機６４、ガスタービン６５及び発電機６７は、一軸の回転軸にて連結されている。燃焼空気配管６８が、圧縮機６４の空気流入口に接続され、さらに、圧縮機６４の空気排出口と燃焼器６６を接続している。燃焼器６６は、配管によりガスタービン６５に接続される。蒸気発電プラントは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において原子炉２を蒸気発生器（蒸気発生装置）６３に替えた構成を有する。主蒸気配管６及び給水配管１５が、蒸気発生器６３に接続される。ガスタービン６５の排ガス吐出口に接続された排ガス配管７０が蒸気発生器６３に接続されている。
【０１３６】
燃焼空気配管６８から供給される燃焼空気が、圧縮機６４で圧縮されて燃焼器６６内に供給される。燃料供給管６９から燃焼器６６内に供給される燃料が、燃焼器６６内で燃焼される。発生した高温高圧の燃焼ガスが、ガスタービン６５に供給されてガスタービン６５を回転させる。発電機６７も回転し、電力を発生する。ガスタービン６５から排出された高温の排ガスは、排ガス配管７０を通って蒸気発生器６３に導かれ、給水配管１５を通して蒸気発生器６３に供給される給水を加熱する。この給水は、加熱されて蒸気になる。蒸気発生器６３で発生した蒸気は、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、主蒸気配管６を通って高圧タービン３、及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに供給される。低圧タービンから排気された蒸気は、復水器１１で凝縮されて水になる。この水は、給水として、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、給水配管１５を通り、各給水加熱器によって順次加熱されて温度を上昇させ、設定温度になった状態で蒸気発生器６３に供給される。
【０１３７】
本実施例でも、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、低圧タービン５Ｂの第３抽気点から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮されて温度が上昇して過熱蒸気になって、過熱器３４Ａに供給される。この過熱蒸気が、過熱器３４Ａで、湿分分離器４から排出された蒸気を過熱する。過熱器３４Ａで過熱された蒸気は、各低圧タービンに供給される。
【０１３８】
本実施例は、実施例１で生じる各効果を得ることができる。
【０１３９】
実施例２から実施例１０において原子炉２を蒸気発生器６３に替え、実施例２から実施例１０を火力コンバインド発電プラントに適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、沸騰水型原子力発電プラント及び加圧水型原子力プラント等の原子力発電プラント、及び火力発電プラントのような発電プラントに適用することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ…沸騰水型原子力発電プラント、１Ｋ…火力発電プラント、１Ｌ…加圧水型原子力発電プラント、１Ｍ…高速増殖炉原子力発電プラント、１Ｎ…火力コンバインド発電プラント、２，２Ａ…原子炉、３…高圧タービン、４…湿分分離器、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…低圧タービン、６…主蒸気配管、１１…復水器、１５…給水配管、１６Ａ…第１高圧給水加熱器、１６Ｂ…第２高圧給水加熱器、１７Ａ…第３低圧給水加熱器、１７Ｂ…第４低圧給水加熱器、１７Ｃ…第５低圧給水加熱器、１７Ｄ…第６低圧給水加熱器、１９…給水ポンプ、２０，２１，２２，２３，２４，２５，３８…抽気管、２６，３５，３９，４１…ドレン配管、２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ…蒸気圧縮装置、２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ…蒸気圧縮機、２９…駆動装置、３１，３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ…蒸気供給管、３３，３３Ａ，３３Ｂ…湿分分離過熱器、３４，３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ…過熱器、４３Ａ，４３Ｂ…凝縮器、５２…ボイラ、５３，６０…蒸気発生器、５６…高速増殖炉、６５…ガスタービン、６６…燃焼器。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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