(57)【要約】【課題】複数の蒸気タービンを備えている蒸気タービンプラントの効率を高める。【解決手段】ボイラー２０は、流入した水を定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度以上に加熱流体で加熱して、水を蒸気にする１以上の蒸発器２２,２６と、ボイラー２０から出た蒸気を加熱流体で加熱する１以上の再熱器３１と、を有する。蒸気タービンは、流入する水の圧力が最も高い高圧蒸発器２６から蒸気が供給される高圧蒸気タービン４１と、１以上の再熱器３１で加熱された蒸気が供給される低圧蒸気タービン４３と、を有する。低圧蒸気タービン４３に蒸気を供給する全ての再熱器３１は、高圧蒸発器２６の下流側にのみ配置されている。全ての再熱器３１は、高圧蒸気タービン４１を通過した蒸気を含み且つ高圧蒸発器２６における定圧比熱極大温度よりも温度が低い再熱用蒸気ＦＲＨＳをこの定圧比熱極大温度未満まで加熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱流体で水を加熱して蒸気を発生するボイラーと、前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、
前記ボイラーは、流入した水を定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度以上に前記加熱流体で加熱して、前記水を蒸気にする１以上の蒸発器と、前記ボイラーから出た蒸気を前記加熱流体で加熱する１以上の再熱器と、を有し、
前記蒸気タービンとして、１以上の前記蒸発器のうち、流入する水の圧力が最も高い高圧蒸発器から蒸気が供給される第一蒸気タービンと、１以上の前記再熱器で加熱された蒸気が供給される第二蒸気タービンと、を有し、
前記第二蒸気タービンに蒸気を供給する全ての前記再熱器は、前記高圧蒸発器を基準にして、前記加熱流体の流れ方向における下流側と上流側とのうちの一方側にのみ配置され、
前記全ての再熱器が前記下流側にのみ配置されている場合、前記全ての再熱器は、前記第一蒸気タービンを通過した蒸気を少なくとも含み且つ前記高圧蒸発器における前記定圧比熱極大温度である高圧極大温度よりも温度が低い再熱用蒸気を前記高圧極大温度未満まで加熱し、前記全ての再熱器が前記上流側にのみ配置されている場合、前記全ての再熱器は、前記第一蒸気タービンを通過した蒸気を少なくとも含み且つ前記高圧極大温度よりも温度が高い再熱用蒸気を加熱する、
蒸気タービンプラント。
【請求項２】
前記第二蒸気タービンに蒸気を供給する前記全ての再熱器には、前記第一蒸気タービンを通過した全蒸気を含む前記再熱用蒸気を前記再熱器に送る蒸気回収ラインが接続されている、
請求項１に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項３】
前記再熱用蒸気として、前記高圧極大温度よりも低い温度の第一再熱用蒸気と、前記高圧極大温度よりも高い温度の第二再熱用蒸気とがあり、
前記第二蒸気タービンとして、第一再熱蒸気タービンと第二再熱蒸気タービンとを有し、
前記第二蒸気タービンである前記第一再熱蒸気タービンに蒸気を供給する前記全ての再熱器として、前記高圧蒸発器を基準にして前記下流側のみに配置され、前記第一再熱用蒸気を前記高圧極大温度未満の温度にまで加熱する第一再熱器を有し、
さらに、前記第二蒸気タービンである前記第二再熱蒸気タービンに蒸気を供給する前記全ての再熱器として、前記高圧蒸発器を基準にして前記上流側のみに配置され、前記第二再熱用蒸気を加熱する第二再熱器を有する、
請求項１又は２に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項４】
前記ボイラーは、前記高圧蒸発器に流入する水の圧力を臨界圧よりも圧力の高い超臨界圧にするポンプを備えている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービンプラントと、ガスタービンとを備え、
前記ボイラーは、前記ガスタービンからの排気ガスを前記加熱流体とする排熱回収ボイラーである、
コンバインドサイクルプラント。
【請求項６】
加熱流体で水を加熱して蒸気を発生するボイラーと、前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、
前記ボイラーは、流入した水を定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度以上に前記加熱流体で加熱して、前記水を蒸気にする１以上の蒸発器と、前記ボイラーから出た蒸気を前記加熱流体で加熱する１以上の再熱器と、を有し、
前記蒸気タービンとして、１以上の前記蒸発器のうち、流入する水の圧力が最も高い高圧蒸発器からの蒸気が供給される第一蒸気タービンと、１以上の前記再熱器で加熱された蒸気が供給される第二蒸気タービンと、を有する蒸気タービンプラントの運転方法において、
前記第二蒸気タービンに蒸気を供給する全ての前記再熱器を、前記高圧蒸発器を基準にして、前記加熱流体の流れ方向における下流側と上流側とのうちの一方側にのみ配置しておき、
前記全ての再熱器を前記下流側にのみ配置している場合、前記全ての再熱器は、前記第一蒸気タービンを通過した蒸気を少なくとも含み且つ前記高圧蒸発器における前記定圧比熱極大温度である高圧極大温度よりも温度が低い再熱用蒸気を前記高圧極大温度未満まで加熱し、
前記全ての再熱器を前記上流側にのみ配置している場合、前記全ての再熱器は、前記第一蒸気タービンを通過した蒸気を少なくとも含み且つ前記高圧極大温度よりも温度が高い再熱用蒸気を加熱する、
蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項７】
前記第二蒸気タービンに蒸気を供給する前記全ての再熱器には、前記第一蒸気タービンを通過した全蒸気を含む前記再熱用蒸気を供給する、
請求項６に記載の蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項８】
前記高圧蒸発器には、超臨界圧で擬臨界温度未満の水を供給し、
前記高圧蒸発器は、前記水を前記擬臨界温度よりも高い温度にまで加熱する、
請求項６又は７に記載の蒸気タービン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、蒸気を発生するボイラーと、このボイラーからの蒸気で駆動する複数の蒸気タービンとを備えている蒸気タービンプラント、これを備えているコンバインドサイクルプラント、及び蒸気タービンプラントの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許文献１に記載の蒸気タービンプラントは、ガスタービンからの排気ガスの熱を利用して蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、複数の蒸気タービンと、を備えている。
【０００３】
この蒸気タービンプラントでは、複数の蒸気タービンとして、高圧蒸気タービンと、高圧蒸気タービンから排気された蒸気で駆動する中圧蒸気タービンと、中圧蒸気タービンから排気されて再熱された蒸気で駆動する低圧蒸気タービンとを有する。排熱回収ボイラーは、高圧蒸気タービンに供給する水を加熱する高圧節炭器（HPECO1）と、高圧節炭器（HPECO1）で加熱された水を加熱して蒸気にする高圧蒸発器（HPEVA）と、高圧蒸発器（HPEVA）で発生した蒸気を過熱する下流側高圧過熱器（HPSH2）と、下流側高圧過熱器（HPSH2）で過熱された蒸気をさらに過熱する上流側高圧過熱器（HPSH1）と、中圧蒸気タービンから排気された蒸気を加熱する下流側再熱器（RH2）と、下流側再熱器（RH2）で加熱された蒸気をさらに加熱する上流再熱器（RH1）と、を有する。上流側高圧過熱器（HPSH1）で過熱された蒸気は、高圧蒸気として高圧蒸気タービンに供給される。また、上流側再熱器（RH1）で加熱された蒸気は、再熱蒸気として低圧蒸気タービンに供給される。
【０００４】
下流側再熱器（RH2）は、排熱回収ボイラー中を流れる排気ガスの流れ方向で、高圧蒸発器（HPEVA）よりも下流側に配置されている。また、上流側再熱器（RH1）は、排気ガスの流れ方向で、高圧蒸発器（HPEVA）よりも上流側に配置されている。よって、低圧蒸気タービンには、高圧蒸発器（HPEVA）より下流側に配置されている下流側再熱器（RH2）と、高圧蒸発器（HPEVA）より上流側に配置されている上流側再熱器（RH1）とで加熱された蒸気が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９２３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蒸気タービンプラントでは、プラント全体での効率を高めることが望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、プラント全体での効率を高めることができる蒸気タービンプラント、これを備えているコンバインドサイクルプラント、及び蒸気タービンプラント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】
【０００８】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての蒸気タービンプラントは、
加熱流体で水を加熱して蒸気を発生するボイラーと、前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ボイラーは、流入した水を定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度以上に前記加熱流体で加熱して、前記水を蒸気にする１以上の蒸発器と、前記ボイラーから出た蒸気を前記加熱流体で加熱する１以上の再熱器と、を有し、前記蒸気タービンとして、１以上の前記蒸発器のうち、流入する水の圧力が最も高い高圧蒸発器から蒸気が供給される第一蒸気タービンと、１以上の前記再熱器で加熱された蒸気が供給される第二蒸気タービンと、を有し、前記第二蒸気タービンに蒸気を供給する全ての前記再熱器は、前記高圧蒸発器を基準にして、前記加熱流体の流れ方向における下流側と上流側とのうちの一方側にのみ配置され、前記全ての再熱器が前記下流側にのみ配置されている場合、前記全ての再熱器は、前記第一蒸気タービンを通過した蒸気を少なくとも含み且つ前記高圧蒸発器における前記定圧比熱極大温度である高圧極大温度よりも温度が低い再熱用蒸気を前記高圧極大温度未満まで加熱し、前記全ての再熱器が前記上流側にのみ配置されている場合、前記全ての再熱器は、前記第一蒸気タービンを通過した蒸気を少なくとも含み且つ前記高圧極大温度よりも温度が高い再熱用蒸気を加熱する。
【０００９】
複数の蒸気タービンの集まりである蒸気タービン群を蒸気が通過する過程で、蒸気のエネルギー落差が大きければ大きいほど、蒸気タービン群全体から得られる出力が大きくなる。蒸気タービンプラントでは、複数の蒸気タービンから排気された蒸気は、最終的に復水器で水に戻されてから、ボイラーに戻される。復水器に流入する蒸気の温度及び圧力は、この復水器で蒸気を冷却する水等の温度により必然的に定まる。高圧蒸発器で発生する蒸気は最も圧力が高く、復水器に至るまでの間に大きな圧力比で膨張し、最も大きなエネルギー落差で出力を取り出すことができる。従って、高圧蒸発器で発生する蒸気の流量を増大することは蒸気タービンプラントの出力、効率を高めるために極めて重要である。一方、高圧蒸発器では高圧極大温度付近の温度で比熱が大きく、温度上昇に多くの熱を必要とする。このため、高圧蒸発器で利用できる高圧極大温度付近の温度レベルの熱量で、高圧蒸発器で発生可能な蒸気の流量が決まる。従って、高圧蒸発器に高圧極大温度付近の温度レベルの熱を多く投入し、高圧蒸発器で発生する蒸気の流量を増大することは蒸気タービンプラントの出力、効率を高めるために極めて重要なのである。そこで、第二蒸気タービンに供給する再熱用蒸気の加熱に加熱流体の熱量を効率的に利用し、高圧蒸発器に高圧極大温度付近の温度レベルの熱を多く供給して、第一蒸気タービンに対して高温の蒸気を多く供給する。この結果、蒸気が蒸気タービン群を通過する過程での蒸気のエネルギー落差が大きくなり、蒸気タービン群全体から得られる出力が高まる。
【００１０】
当該蒸気タービンプラントでは、第二蒸気タービンに蒸気を供給する全ての再熱器が、高圧蒸発器を基準にして、加熱流体の流れ方向における下流側と上流側とのうちの一方側にのみ配置されている。しかも、第二蒸気タービンに蒸気を供給する全ての再熱器では、再熱用蒸気の加熱過程で高圧蒸発器における定圧比熱極大温度である高圧極大温度を跨がぬよう、再熱用蒸気を加熱する。
【００１１】
具体的に、第二蒸気タービンに蒸気を供給する全ての再熱器が、高圧蒸発器の下流側にのみ配置されている場合、この再熱器を通過する加熱流体の温度は、高圧蒸発器を通過する加熱流体の温度よりも低い。さらに、この場合、この再熱器は、高圧極大温度を跨がぬよう、高圧極大温度よりも温度が低い再熱用蒸気を高圧極大温度未満まで加熱する。よって、この場合、高圧蒸発器における定圧比熱極大温度付近の温度レベルの熱量であって、再熱器で消費される熱量を抑えることができるので、同温度レベルの熱を高圧蒸発器で多く利用し、高圧蒸発器で発生する蒸気の流量を増大させることができる。しかも、この再熱器に流入する蒸気の温度と、この蒸気を加熱する加熱流体の温度との差が小さく、加熱流体と蒸気との熱交換の効率がよく、この観点からも再熱器における加熱流体の熱を有効に利用することができる。
【００１２】
さらに、この場合、第二蒸気タービンに蒸気を供給する全ての再熱器が高圧蒸発器の下流側にのみ配置されているので、再熱器の存在によって高圧蒸発器を通過する加熱流体の温度は低下しない。このため、高圧蒸発器に対して高温の加熱流体の熱の多くを供給することができる。
【００１３】
よって、この場合、第二蒸気タービンに再熱器で加熱した蒸気を供給しつつも、第一蒸気タービンに対して高温の蒸気を多く供給することでき、蒸気タービン群全体から得られる出力を高めることができる。
【００１４】
また、第二蒸気タービンに蒸気を供給する全ての再熱器が、高圧蒸発器の上流側にのみ配置されている場合、この再熱器を通過する加熱流体の温度は、高圧蒸発器を通過する加熱流体の温度よりも高い。この場合、この再熱器は、高圧極大温度を跨がぬよう、高圧極大温度よりも温度が高い再熱用蒸気を加熱する。よって、この場合、高圧蒸発器における定圧比熱極大温度付近の温度レベルの熱量であって、再熱器で消費される熱量を抑えることができるので、同温度レベルの熱を高圧蒸発器で多く利用し、高圧蒸発器で発生する蒸気の流量を増大させることができる。しかも、この再熱器に流入する蒸気の温度と、この蒸気を加熱する加熱流体の温度との差が小さく、加熱流体と蒸気との熱交換の効率がよく、この観点からも再熱器での加熱流体の熱を有効に利用することができる。
【００１５】
よって、この場合も、第二蒸気タービンに再熱器で加熱した蒸気を供給しつつも、第一蒸気タービンに対して高温の蒸気を多く供給することでき、蒸気タービン群全体から得られる出力を高めることができる。
【００１６】
ここで、前記蒸気タービンプラントにおいて、前記第二蒸気タービンに蒸気を供給する前記全ての再熱器には、前記第一蒸気タービンを通過した全蒸気を含む前記再熱用蒸気を前記再熱器に送る蒸気回収ラインが接続されていてもよい。
【００１７】
また、以上のいずれかの前記蒸気タービンプラントにおいて、前記再熱用蒸気として、前記高圧極大温度よりも低い温度の第一再熱用蒸気と、前記高圧極大温度よりも高い温度の第二再熱用蒸気とがあり、前記第二蒸気タービンとして、第一再熱蒸気タービンと第二再熱蒸気タービンとを有し、前記第二蒸気タービンである前記第一再熱蒸気タービンに蒸気を供給する前記全ての再熱器として、前記高圧蒸発器を基準にして前記下流側のみに配置され、前記第一再熱用蒸気を前記高圧極大温度未満の温度にまで加熱する第一再熱器を有し、さらに、前記第二蒸気タービンである前記第二再熱蒸気タービンに蒸気を供給する前記全ての再熱器として、前記高圧蒸発器を基準にして前記上流側のみに配置され、前記第二再熱用蒸気を加熱する第二再熱器を有してもよい。
【００１８】
また、以上のいずれかの前記蒸気タービンプラントにおいて、前記ボイラーは、前記高圧蒸発器に流入する水の圧力を臨界圧よりも圧力の高い超臨界圧にするポンプを備えていてもよい。
【００１９】
当該蒸気タービンプラントでは、高圧蒸発器は、超臨界圧における擬臨界温度以上に水を加熱する。このため、当該蒸気タービンプラントでは、複数の蒸気タービンのうちで最も圧力の高い蒸気が供給される第一蒸気タービンに、高温で且つ高圧の蒸気を供給することができる。また、高圧蒸発器に流入する水の圧力が臨界圧よりも高い場合は、高圧蒸発器で発生する蒸気の圧力も高く、復水器に至るまでの間に特に大きな圧力比で膨張し、蒸気タービンのエネルギー落差が大きい。従って、再熱器における温度上昇幅も大きくなり、再熱器における高圧極大温度付近の熱量の消費も大きい。従って、本発明を適用し、再熱器で高圧極大温度を跨がぬように蒸気を再熱し、高圧極大温度付近の温度レベルの熱の消費を抑え、高圧蒸発器に供給する同温度レベルの熱量を増大させる。このように、高圧蒸発器の発生蒸気流量を増大させることで、蒸気タービン群全体からの出力を増大させることができる。
【００２０】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのコンバインドサイクルプラントは、
以上のいずれかの前記蒸気タービンプラントと、ガスタービンとを備え、前記ボイラーは、前記ガスタービンからの排気ガスを前記加熱流体とする排熱回収ボイラーである。
【００２１】
当該コンバインドサイクルプラントでは、前記蒸気タービンプラントを備えているので、当該コンバインドサイクルプラントの効率を高めることができる。
【００２２】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての蒸気タービンプラントの運転方法は、
加熱流体で水を加熱して蒸気を発生するボイラーと、前記ボイラーからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ボイラーは、流入した水を定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度以上に前記加熱流体で加熱して、前記水を蒸気にする１以上の蒸発器と、前記ボイラーから出た蒸気を前記加熱流体で加熱する１以上の再熱器と、を有し、前記蒸気タービンとして、１以上の前記蒸発器のうち、流入する水の圧力が最も高い高圧蒸発器からの蒸気が供給される第一蒸気タービンと、１以上の前記再熱器で加熱された蒸気が供給される第二蒸気タービンと、を有する蒸気タービンプラントの運転方法において、
前記第二蒸気タービンに蒸気を供給する全ての前記再熱器を、前記高圧蒸発器を基準にして、前記加熱流体の流れ方向における下流側と上流側とのうちの一方側にのみ配置しておき、前記全ての再熱器を前記下流側にのみ配置している場合、前記全ての再熱器は、前記第一蒸気タービンを通過した蒸気を少なくとも含み且つ前記高圧蒸発器における前記定圧比熱極大温度である高圧極大温度よりも温度が低い再熱用蒸気を前記高圧極大温度未満まで加熱し、前記全ての再熱器を前記上流側にのみ配置している場合、前記全ての再熱器は、前記第一蒸気タービンを通過した蒸気を少なくとも含み且つ前記高圧極大温度よりも温度が高い再熱用蒸気を加熱する。
【００２３】
当該運転方法でも、先に説明した蒸気タービンプラントと同様に、第二蒸気タービンに再熱器で加熱した蒸気を供給しつつも、第一蒸気タービンに対して高温の蒸気を多く供給することでき、蒸気タービン群全体から得られる出力を高めることができる。
【００２４】
ここで、前記蒸気タービンプラントの運転方法において、前記第二蒸気タービンに蒸気を供給する前記全ての再熱器には、前記第一蒸気タービンを通過した全蒸気を含む前記再熱用蒸気を供給してもよい。
【００２５】
また、以上のいずれかの前記蒸気タービンプラントの運転方法において、前記高圧蒸発器には、超臨界圧で擬臨界温度未満の水を供給し、前記水を前記擬臨界温度よりも高い温度にまで加熱してもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、第二蒸気タービンに再熱器で加熱した蒸気を供給しつつも、第一蒸気タービンに対して高温の蒸気を多く供給することでき、蒸気タービン群全体から得られる出力を高めることができる。よって、本発明によれば、蒸気タービンプラントの効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る第一実施形態における蒸気タービンプラントの系統図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態におけるボイラーでの排気ガス及び水（蒸気を含む）の流れに伴うそれぞれの熱量と温度との関係を示すＴＱ線図である。
【図３】比較例におけるボイラーでの排気ガス及び水（蒸気を含む）の流れに伴うそれぞれの熱量と温度との関係を示すＴＱ線図である。
【図４】本発明に係る第二実施形態における蒸気タービンプラントの系統図である。
【図５】本発明に係る第二実施形態におけるボイラーでの排気ガス及び水（蒸気を含む）の流れに伴うそれぞれの熱量と温度との関係を示すＴＱ線図である。
【図６】本発明に係る第一変形例における蒸気タービンプラントの系統図である。
【図７】本発明に係る第二変形例における蒸気タービンプラントの系統図である。
【図８】本発明に係る変形例における蒸気タービンの断面図である。
【図９】温度と水の定圧比熱との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る蒸気タービンプラントの各種実施形態及び変形例について、図面を用いて説明する。
【００２９】
「蒸気タービンプラントの第一実施形態」
まず、図１〜図３を参照して、本発明に係る蒸気タービンプラントの第一実施形態について説明する。
【００３０】
本実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ１は、図１に示すように、ガスタービン１０からの排気ガスＥＧ（加熱流体）の熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラー２０と、排熱回収ボイラー２０で発生した蒸気で駆動する蒸気タービン４１，４３と、蒸気タービン４１，４３の駆動で発電する発電機６１，６３と、蒸気タービン４１，４３を駆動させた蒸気を水に戻す復水器５１と、復水器５１中の水を排熱回収ボイラー２０に戻す給水ポンプ５３と、排熱回収ボイラー２０を通過した排気ガスＥＧを大気に放出する煙突３９と、を備えている。なお、ここでは、ガスタービン１０と蒸気タービンプラントＳＴＰ１とで、コンバインドサイクルプラントを構成している。
【００３１】
ガスタービン１０は、空気を圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器１２と、高温高圧の燃焼ガスにより駆動するタービン１３と、を備えている。タービン１３のタービンロータと圧縮機１１の圧縮機ロータとは、同一の軸線を中心として回転するもので、相互に連結されて、ガスタービンロータ１４を成している。このガスタービンロータ１４には、例えば、発電機６５の発電機ロータが接続されている。タービン１３から排気された燃焼ガスは、排気ガスＥＧとして排熱回収ボイラー２０に供給される。
【００３２】
本実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ１は、蒸気タービンとして高圧蒸気タービン４１（第一蒸気タービン）と低圧蒸気タービン４３（第二蒸気タービン）とを備えている。高圧蒸気タービン４１のタービンロータ、低圧蒸気タービン４３のタービンロータには、それぞれ、発電機６１，６３のロータが接続されている。
【００３３】
排熱回収ボイラー２０は、給水ポンプ５３により送られてきた水を加熱する低圧節炭器（ECO−LP）２１と、低圧節炭器２１で加熱された水を蒸気にする低圧蒸発器（EVA−LP）２２と、低圧節炭器２１で加熱された水を昇圧する高圧ポンプ２３と、高圧ポンプ２３で昇圧された水である高圧水ＨＷを加熱する高圧節炭器（ECO−HP）２５と、高圧節炭器２５で加熱された高圧水ＨＷを蒸気にする高圧蒸発器（EVA−HP）２６と、高圧蒸発器２６で発生した蒸気を過熱して高圧蒸気ＨＳを生成する高圧過熱器（SH−HP）２７と、高圧蒸気タービン４１から排気された高圧蒸気を含む再熱用蒸気ＦＲＨＳを加熱する再熱器（RH−LP）３１と、を有している。
【００３４】
ここで、排熱回収ボイラー２０中を流れる排気ガスＥＧの流れ方向で、ガスタービン１０を基準にして煙突３９が存在する側を下流側、その反対側を上流側とする。低圧節炭器２１、低圧蒸発器２２、再熱器３１及び高圧節炭器２５、高圧蒸発器２６、高圧過熱器２７は、排熱回収ボイラー２０の下流側から上流側に向かって、この順序で配置されている。なお、本実施形態で、排気ガスＥＧの流れ方向における再熱器３１の位置と高圧節炭器２５の位置とは、実質的に同じである。
【００３５】
復水器５１と低圧節炭器２１とは、給水ライン７７で接続されている。この給水ライン７７には、前述の給水ポンプ５３が設けられている。低圧節炭器２１には、この低圧節炭器２１で加熱された水を低圧蒸発器２２に送る第一低圧水ライン７８と、この低圧節炭器２１で加熱された水を高圧節炭器２５に送る第二低圧水ライン７９とが接続されている。第二低圧水ライン７９には、前述の高圧ポンプ２３が設けられている。高圧過熱器２７の蒸気出口と高圧蒸気タービン４１の蒸気入口とは、高圧過熱器２７で過熱された蒸気である高圧蒸気ＨＳを高圧蒸気タービン４１に供給する高圧蒸気供給ライン７１で接続されている。また、高圧蒸気タービン４１の蒸気出口と再熱器３１の蒸気入口とは、高圧蒸気回収ライン７２で接続されている。この高圧蒸気回収ライン７２には、低圧蒸発器２２で発生した蒸気を再熱器３１に送るための低圧蒸気ライン７５が接続されている。再熱器３１の蒸気出口と低圧蒸気タービン４３の蒸気入口とは、再熱器３１で加熱された蒸気である再熱蒸気ＲＨＳを低圧蒸気タービン４３に供給する再熱蒸気供給ライン７６で接続されている。低圧蒸気タービン４３の蒸気出口と復水器５１とは、低圧蒸気タービン４３から排気された蒸気が復水器５１に供給されるよう互いに接続されている。
【００３６】
次に、以上で説明したコンバインドサイクルプラントの動作について説明する。
【００３７】
ガスタービン１０の圧縮機１１は、大気中の空気Ａを圧縮し、圧縮した空気Ａを燃焼器１２に供給する。また、燃焼器１２には、燃料供給源からの燃料Ｆも供給される。燃焼器１２では、圧縮された空気Ａ中で燃料Ｆが燃焼して、高温高圧の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、タービン１３内に送られ、このタービン１３のタービンロータを回転させる。このタービンロータの回転で、ガスタービン１０に接続されている発電機６５は発電する。
【００３８】
タービン１３のタービンロータを回転させた燃焼ガスは、排気ガスＥＧとしてガスタービン１０から排気され、排熱回収ボイラー２０を介して、煙突３９から大気に放出される。排熱回収ボイラー２０は、この排気ガスＥＧの熱を利用して水を蒸気にする。
【００３９】
排熱回収ボイラー２０中で、最も下流側の低圧節炭器２１には、復水器５１からの水が給水ライン７７を介して供給される。低圧節炭器２１は、この水を排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。低圧節炭器２１で加熱された水の一部は、第一低圧水ライン７８を介して、低圧蒸発器２２に送られ、ここでさらに加熱されて蒸気になる。この蒸気は、低圧蒸気ライン７５及び高圧蒸気回収ライン７２を介して、再熱器３１に送られる。また、低圧節炭器２１で加熱された残りの水は、高圧ポンプ２３で昇圧されて、高圧水ＨＷとして高圧節炭器２５に送られる。高圧節炭器２５は、高圧水ＨＷを排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。高圧節炭器２５で加熱された高圧水ＨＷは、高圧蒸発器２６でさらに加熱されて蒸気になる。この蒸気は、高圧過熱器２７でさらに過熱されて高圧蒸気ＨＳとなる。この高圧蒸気ＨＳは、高圧蒸気供給ライン７１を介して高圧蒸気タービン４１（第一蒸気タービン）に供給される。
【００４０】
高圧蒸気タービン４１に供給された高圧蒸気ＨＳは、この高圧蒸気タービン４１のタービンロータを回転させる。このタービンロータの回転で、高圧蒸気タービン４１に接続されている発電機６１は発電する。高圧蒸気タービン４１（第一蒸気タービン）を通過した高圧蒸気は、高圧蒸気回収ライン７２を介して、再熱器３１に送られる。また、前述したように、低圧蒸発器２２で発生した蒸気も、低圧蒸気ライン７５及び高圧蒸気回収ライン７２を介して、再熱器３１に送られる。すなわち、高圧蒸気タービン４１を通過した高圧蒸気及び低圧蒸発器２２で発生した蒸気は、互いに合流して再熱用蒸気ＦＲＨＳとして再熱器３１に流入する。再熱用蒸気ＦＲＨＳは、再熱器３１で加熱される。再熱器３１で加熱された再熱用蒸気ＦＲＨＳは、再熱蒸気ＲＨＳとして、再熱蒸気供給ライン７６を介して低圧蒸気タービン４３（第二蒸気タービン）に供給される。
【００４１】
低圧蒸気タービン４３に供給された再熱蒸気ＲＨＳは、この低圧蒸気タービン４３のタービンロータを回転させる。このタービンロータの回転で、低圧蒸気タービン４３に接続されている発電機６３は発電する。低圧蒸気タービン４３を通過した再熱蒸気は、復水器５１に流入し、この復水器５１で水に戻される。復水器５１中の水は、給水ポンプ５３により、前述したように、低圧節炭器２１に供給される。
【００４２】
ここで、本実施形態の高圧蒸発器２６は、図９に示す、所定の圧力での定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度Ｔmax以下の温度の水を、この定圧比熱極大温度Ｔmax以上の温度に加熱する装置である。具体的に、高圧蒸発器２６で加熱される水の圧力が臨界圧である場合、高圧蒸発器２６は、臨界圧において定圧比熱が極大となる温度、すなわち臨界温度Ｔmax１（定圧比熱極大温度Ｔmax）以下の温度の水を臨界温度Ｔmax１以上の温度に加熱する装置である。高圧蒸発器２６で加熱される水の圧力が臨界圧よりも高い場合、高圧蒸発器２６は、高圧蒸発器２６で加熱される水の圧力において定圧比熱が極大となる温度、すなわち、擬臨界温度Ｔmax２（定圧比熱極大温度Ｔmax）以下の温度の水を擬臨界温度Ｔmax２以上の温度に加熱する装置である。高圧蒸発器２６で加熱される水の圧力が臨界圧よりも低い場合、高圧蒸発器２６は、高圧蒸発器２６で加熱される水の圧力において定圧比熱が極大となる温度、すなわち飽和温度Ｔmax３（定圧比熱極大温度Ｔmax）以下の温度の水を飽和温度Ｔmax３以上の温度に加熱する装置である。よって、以上及び以下の説明で、高圧蒸発器２６で生成される蒸気とは、臨界圧において、臨界温度Ｔmax１以下の温度の水が臨界温度Ｔmax１以上の温度になった流体、又は、超臨界圧において、擬臨界温度Ｔmax２以下の温度の水が擬臨界温度Ｔmax２以上の温度になった流体、亜臨界圧において、飽和温度Ｔmax３以下の温度の水が飽和温度Ｔmax３以上の温度になった流体である。また、高圧ポンプ２３は、低圧節炭器２１で加熱された水の圧力を臨界圧、超臨界圧、亜臨界圧まで昇圧するポンプである。なお、図９に示した擬臨界温度Ｔmax２、飽和温度Ｔmax３は例であり、擬臨界温度Ｔmax２、飽和温度Ｔmax３は高圧蒸発器２６で加熱される水の圧力によって変化することに注意されたい。また、ここでは定圧比熱が無限大となる場合も含めて極大と呼ぶこととする。
【００４３】
また、本実施形態の再熱器３１には、排熱回収ボイラー２０が備えている複数の蒸発器２２，２６のうち、流入する水の圧力が最も高い高圧蒸発器２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）よりも温度が低い再熱用蒸気ＦＲＨＳが流入する。つまり、高圧蒸発器２６に臨界圧の水が供給される場合、再熱器３１には臨界温度Ｔmax１よりも温度が低い再熱用蒸気ＦＲＨＳが流入する。また、高圧蒸発器２６に超臨界圧の水が供給される場合、再熱器３１には高圧蒸発器２６に供給される水の圧力における擬臨界温度Ｔmax２よりも温度が低い再熱用蒸気ＦＲＨＳが流入する。また、高圧蒸発器２６に亜臨界圧の水が供給される場合、再熱器３１には高圧蒸発器２６に供給される水の圧力における飽和温度Ｔmax３よりも温度が低い再熱用蒸気ＦＲＨＳが流入する。再熱器３１は、この再熱用蒸気ＦＲＨＳをこの定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）未満の温度にまで加熱する。よって、再熱器３１は、この再熱器３１を通る排気ガスＥＧの温度、この再熱器３１に流入する蒸気の温度及び流量に対して、再熱器３１から流出する蒸気の温度を、定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）未満にまで高める、伝熱面積に設定されている。
【００４４】
図２に、本実施形態における排気ガスＥＧ及び水（蒸気を含む）ＨＷ/ＨＳの流れに伴うそれぞれの熱量と温度との関係を示すＴＱ線図を示す。このＴＱ線図は、排気ガスＥＧの流れ方向で、図１に示すように、排熱回収ボイラー２０中で最上流に位置している高圧過熱器（SH−HP）２７から再熱器（RH−LP）３１及び高圧節炭器（ECO−HP）２５までの間ＤのＴＱ線図である。また、同図中、実線は高圧蒸気タービン４１に供給される水（蒸気を含む）ＨＷ/ＨＳのＴＱ線を示し、点線は排気ガスＥＧのＴＱ線を示し、一点鎖線は再熱用蒸気ＦＲＨＳのＴＱ線を示す。なお、このＴＱ線図は、排気ガスＥＧ及び水（蒸気を含む）の流れに伴うそれぞれの熱量と温度との関係を定性的に示すものであり、定量的に示すものではない。また、図２では例として高圧蒸発器２６で加熱される水が超臨界圧の場合を示す。
【００４５】
排気ガスＥＧは、下流側に流れるに従って次第に温度が低下すると共に熱量が少なくなる。一方、高圧蒸気タービン４１に供給される水（蒸気を含む）ＨＷ/ＨＳは、排気ガスＥＧとの熱交換で、上流側に流れるに従って次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。具体的に、高圧節炭器（ECO−HP）２５に流入した高圧水ＨＳは、この高圧節炭器（ECO−HP）２５を通る過程で次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。この高圧節炭器（ECO−HP）２５では、高圧水ＨＳは擬臨界温度Ｔmax２よりも低い温度にまで加熱される。高圧節炭器（ECO−HP）２５から流出し、この高圧節炭器（ECO−HP）２５よりも上流側に配置されている高圧蒸発器（EVA−HP）２６に流入した水も、この高圧蒸発器（EVA−HP）２６を通る過程で次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。この高圧蒸発器（EVA−HP）２６では、水は擬臨界温度Ｔmax２よりも低い温度から擬臨界温度Ｔmax２よりも高い温度にまで加熱され、蒸気になる。水又は蒸気ＨＷ/ＨＳの熱量変化に対する温度変化は、擬臨界温度Ｔmax２の近傍で小さく、これら温度の近傍の周囲で大きくなる。この高圧蒸発器（EVA−HP）２６から流出し、この高圧蒸発器（EVA−HP）２６よりも上流側に配置されている高圧過熱器（SH−HP）２７に流入した蒸気も、この高圧過熱器（SH−HP）２７を通る過程で次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなり、高圧蒸気ＨＳになる。この高圧蒸気ＨＳは、高圧蒸気タービン４１に供給される。
【００４６】
再熱器（RH−LP）３１には、前述したように、擬臨界温度Ｔmax２（超臨界圧の場合）より低い温度の再熱用蒸気ＦＲＨＳが流入する。また、この再熱器（RH−LP）３１には、排気ガスＥＧの流れ方向で再熱器（RH−LP）３１と実質的に同じ位置に配置されている高圧節炭器（ECO−HP）２５を通る排気ガスＥＧの温度と同じ温度の排気ガスＥＧが通る。再熱用蒸気ＦＲＨＳは、排気ガスＥＧとの熱交換で、再熱器（RH−LP）３１を通る過程で次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。但し、この再熱用蒸気ＦＲＨＳは、前述したように、擬臨界温度Ｔmax２（超臨界圧の場合）未満の温度にまでしか加熱されない。従って、再熱器（RH−LP）３１における擬臨界温度Ｔmax２（超臨界圧の場合）付近の温度レベルの熱の消費を抑え、高圧蒸発器（EVA−HP）２６で利用する熱量を増大させることができる。この再熱用蒸気ＦＲＨＳは、再熱器（RH−LP）３１で加熱されると、再熱蒸気ＲＨＳとして、低圧蒸気タービン４３に供給される。
【００４７】
ここで、「背景技術」の欄で説明した蒸気タービンプラントを比較例とし、この比較例における排気ガスＥＧ及び水（蒸気を含む）ＨＷ/ＨＳの流れに伴うそれぞれの熱量と温度との関係について、図３のＴＱ線図を用いて説明する。このＴＱ線図も、図２のＴＱ線図と同様、排気ガスＥＧ及び水（蒸気を含む）ＨＷ/ＨＳの流れに伴うそれぞれの熱量と温度との関係を定性的に示すものであり、定量的に示すものではない。
【００４８】
比較例の蒸気タービンプラントでも、排気ガスＥＧ（点線で示す）は、下流側に流れるに従って次第に温度が低下すると共に熱量が少なくなる。一方、高圧蒸気タービンに供給される水（蒸気を含む）ＨＷ/ＨＳは、排気ガスＥＧとの熱交換で、上流側に流れるに従って次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。具体的に、下流側の高圧節炭器（HPECO1）に流入した水は、この高圧節炭器（HPECO1）、高圧蒸発器（HPEVA）、下流側高圧過熱器（HPSH2）、上流側高圧過熱器（HPSH1）へと上流側に流れるに従って次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。高圧蒸気タービンに供給される水（蒸気を含む）ＨＷ/ＨＳは、高圧蒸発器（HPEVA）を通る過程で、擬臨界温度Ｔmax２より低い温度から擬臨界温度Ｔmax２よりも高い温度に加熱される。
【００４９】
下流側再熱器（RH2）には、中圧蒸気タービンから排気された蒸気ＦＲＨＳが流入する。この蒸気ＦＲＨＳは、下流側再熱器（RH2）を通る過程で、排気ガスＥＧと熱交換して、次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。この蒸気ＦＲＨＳは、下流側再熱器（RH2）で、臨界温度より低い温度から擬臨界温度Ｔmax２より低い温度にまで加熱される。下流側再熱器（RH2）で加熱された蒸気ＦＲＨＳは、上流側再熱器（RH1）を通る過程で、排気ガスＥＧと熱交換して、次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。この蒸気ＦＲＨＳは、上流側再熱器（RH1）で、擬臨界温度Ｔmax２よりも高い温度にまで加熱される。擬臨界温度Ｔmax２よりも高い温度にまで加熱された蒸気ＦＲＨＳは、再熱蒸気として低圧蒸気タービンに供給される。すなわち、比較例では、低圧蒸気タービンに、下流側再熱器（RH2）及び上流側再熱器（RH1）により、臨界温度よりも低い温度から擬臨界温度Ｔmax２よりも高い温度にまで加熱された再熱蒸気ＲＨＳが供給される。
【００５０】
以上のように、比較例の蒸気タービンプラントでは、低圧蒸気タービンに蒸気を供給する全ての再熱器である下流側再熱器（RH2）及び上流側再熱器（RH1）で構成される再熱器群は、擬臨界温度Ｔmax２よりも低い温度の蒸気ＦＲＨＳを擬臨界温度Ｔmax２よりも高い温度にまで加熱する。よって、比較例の再熱器群に流入する蒸気ＦＲＨＳの温度と、この再熱器群から流出する蒸気ＦＲＨＳの温度との差が大きく、擬臨界温度Ｔmax２付近の温度レベルの熱量消費が多い。従って、高圧蒸発器（HPEVA）で利用可能な同温度レベルの熱量は少なく、高圧蒸発器（HPEVA）で発生可能な蒸気流量は少ない。しかも、再熱器群中の上流側再熱器（RH1）に流入する蒸気ＦＲＨＳの温度が擬臨界温度Ｔmax２よりも低い温度の蒸気である。一方で、上流側再熱器（RH1）内の蒸気を加熱する排気ガスＥＧの温度は、上流側再熱器（RH1）が高圧蒸発器（HPEVA）の上流側に配置されている関係上、擬臨界温度Ｔmax２よりも高い温度である。このため、比較例では、再熱器群中の上流側再熱器（RH1）に流入する蒸気ＦＲＨＳの温度とこの蒸気ＦＲＨＳを加熱する排気ガスＥＧの温度との差ΔＴが大きい。このため、排気ガスＥＧと蒸気ＦＲＨＳとの熱交換の効率が低く、この観点からもこの再熱器群における排気ガスＥＧの熱量消費が多い。
【００５１】
さらに、比較例では、排気ガスＥＧと蒸気ＦＲＨＳとの熱交換の効率が低く排気ガスＥＧの熱量消費が多い上流側再熱器（RH1）が、高圧蒸発器（HPEVA）より上流側に配置されているため、上流側再熱器（RH1）を経て高圧蒸発器（HPEVA）に至った時点で、排気ガスＥＧの温度が低くなっている。
【００５２】
一般的に、複数の蒸気タービンの集まりである蒸気タービン群を蒸気が通過する過程で、この蒸気のエネルギー落差が大きければ大きいほど、蒸気タービン群全体から得られる出力が大きくなる。蒸気タービンプラントでは、複数の蒸気タービンから排気された蒸気は、最終的に復水器で水に戻されてから、ボイラーに戻される。復水器に流入する蒸気の温度及び圧力は、この復水器で蒸気を冷却する水等の温度により必然的に定まる。高圧蒸発器で発生する蒸気は最も圧力が高く、復水器に至るまでの間に大きな圧力比で膨張し、最も大きなエネルギー落差で出力を取り出すことができる。従って、高圧蒸発器で発生する蒸気の流量を増大することは蒸気タービンプラントの出力、効率を高めるために極めて重要である。一方、高圧蒸発器では高圧極大温度付近の温度で比熱が大きく、温度上昇に多くの熱を必要とする。このため、高圧蒸発器で利用できる高圧極大温度付近の温度レベルの熱量で、高圧蒸発器で発生可能な蒸気の流量が決まる。従って、高圧蒸発器に高圧極大温度付近の温度レベルの熱を多く投入し、高圧蒸発器で発生する蒸気の流量を増大することは蒸気タービンプラントの出力、効率を高めるために極めて重要なのである。
【００５３】
そこで、本実施形態では、低圧蒸気タービン４３（第二蒸気タービン）に供給する再熱用蒸気の加熱に加熱流体の熱量を効率的に利用し、高圧蒸発器２６に高圧極大温度付近の温度レベルの熱を多く供給して、高圧蒸気タービン４１（第一蒸気タービン）に対して高温の蒸気を多く供給する。この結果、蒸気が蒸気タービン群を通過する過程での蒸気のエネルギー落差が大きくなり、蒸気タービン群全体から得られる出力が高まる。
【００５４】
本実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ１では、低圧蒸気タービン４３（第二蒸気タービン）に再熱蒸気ＲＨＳを供給する全ての再熱器３１（本実施形態では一基の再熱器３１）が、高圧蒸発器２６を基準にして、排気ガスＥＧ（加熱流体）の流れ方向における下流側にのみ配置されている。しかも、低圧蒸気タービン４３に再熱蒸気ＲＨＳを供給する全ての再熱器３１では、再熱用蒸気ＦＲＨＳの加熱過程で、高圧蒸発器２６における定圧比熱極大温度Ｔmaxである高圧極大温度Ｔmax-HPを跨がぬよう、再熱用蒸気ＦＲＨＳを加熱する。
【００５５】
具体的に、本実施形態では、低圧蒸気タービン４３に再熱蒸気ＲＨＳを供給する全ての再熱器３１を通過する排気ガスＥＧの温度は、高圧蒸発器２６を通過する排気ガスＥＧの温度よりも低い。また、本実施形態の全ての再熱器３１には、高圧極大温度Ｔmax-HP（臨界温度Ｔmax１（臨界圧の場合）、擬臨界温度Ｔmax２（超臨界圧の場合）、飽和温度Ｔmax３（亜臨界圧の場合））より温度が低い再熱用蒸気ＦＲＨＳが流入する。本実施形態の全ての再熱器３１は、高圧極大温度Ｔmax-HPを跨がぬよう、高圧極大温度Ｔmax-HPよりも温度が低い再熱用蒸気ＦＲＨＳを高圧極大温度Ｔmax-HP未満まで加熱する。よって、本実施形態では、高圧蒸発器２６における高圧極大温度Ｔmax-HP付近の温度レベルの熱量であって、再熱器で消費される熱量を抑えることができるので、同温度レベルの熱を高圧蒸発器２６で多く利用し、高圧蒸発器２６で発生する蒸気の流量を増大させることができる。しかも、図２に示すように、再熱器（RH−LP）３１に流入する再熱用蒸気ＦＲＨＳの温度と、この再熱用蒸気ＦＲＨＳを加熱する排気ガスＥＧの温度との差ΔＴ１が比較例の上流側再熱器（RH1）における温度差ΔＴ（図３参照）よりも小さく、排気ガスＥＧと再熱用蒸気ＦＲＨＳとの熱交換の効率がよく、この観点からも再熱器３１における排気ガスＥＧの熱を有効に利用することができる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、低圧蒸気タービン４３に蒸気を供給する全ての再熱器３１が高圧蒸発器２６の下流側にのみ配置されているので、再熱器３１の存在によって高圧蒸発器２６を通過する排気ガス（加熱流体）の温度は低下しない。このため、本実施形態では、高圧蒸発器２６に対して、比較例よりも高温の排気ガスを通過させることができる。
【００５７】
よって、本実施形態では、低圧蒸気タービン４３に再熱器３１で加熱した蒸気を供給しつつも、高圧蒸気タービン４１に対して効率的に高温の蒸気を多く供給することでき、蒸気タービン群全体から得られる出力を高めることができる。このため、本実施形態では、蒸気タービンプラントの効率を高めることができる。
【００５８】
「蒸気タービンプラントの第二実施形態」
次に、図４及び図５を参照して、本発明に係る蒸気タービンプラントの第二実施形態について説明する。
【００５９】
本実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ２も、第一実施形態と同様、図４に示すように、排熱回収ボイラー２０ａ、蒸気タービン４１，４２，４３、発電機６１，６２，６３、復水器５１、給水ポンプ５３、及び煙突３９を備えている。なお、本実施形態においても、第一実施形態と同様、ガスタービン１０と蒸気タービンプラントＳＴＰ２とで、コンバインドサイクルプラントを構成している。
【００６０】
本実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ２は、蒸気タービンとして、高圧蒸気タービン４１（第一蒸気タービン）と、中圧蒸気タービン４２（第二蒸気タービン、第二再熱蒸気タービン）と、低圧蒸気タービン４３（第二蒸気タービン、第一再熱蒸気タービン）とを備えている。高圧蒸気タービン４１のタービンロータ、中圧蒸気タービン４２のタービンロータ、低圧蒸気タービン４３のタービンロータには、それぞれ、発電機６１，６２，６３のロータが接続されている。
【００６１】
排熱回収ボイラー２０ａは、給水ポンプ５３により送られてきた水を加熱する低圧節炭器（ECO−LP）２１と、低圧節炭器２１で加熱された水を蒸気する低圧蒸発器（EVA−LP）２２と、低圧節炭器２１で加熱された水を昇圧する高圧ポンプ２３と、高圧ポンプ２３で昇圧された水である高圧水ＨＷを加熱する高圧節炭器（ECO−HP）２５と、高圧節炭器２５で加熱された高圧水を蒸気にする高圧蒸発器（EVA−HP）２６と、高圧蒸発器２６で発生した蒸気を過熱する第一高圧過熱器（SH1−HP）２７と、第一高圧過熱器２７で過熱された蒸気をさらに過熱して高圧蒸気ＨＳとする第二高圧過熱器（SH２−HP）２８と、高圧蒸気タービン４１から排気された蒸気を再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２（第二再熱用蒸気）として加熱する中圧再熱器（RH−ＩP）３２と、中圧蒸気タービン４２から排気された蒸気を含む再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１（第一再熱用蒸気）を加熱する低圧再熱器（RH−LP）３１と、を有している。
【００６２】
低圧節炭器２１、低圧蒸発器２２、低圧再熱器３１及び高圧節炭器２５、高圧蒸発器２６、第一高圧過熱器２７、中圧再熱器３２、第二高圧過熱器２８は、排熱回収ボイラー２０ａの下流側から上流側に向かって、この順序で配置されている。なお、本実施形態で、排気ガスＥＧの流れ方向における低圧再熱器３１の位置と高圧節炭器２５の位置とは、実質的に同じである。
【００６３】
第二高圧過熱器２８の蒸気出口と高圧蒸気タービン４１の蒸気入口とは、第二高圧過熱器２８で過熱された蒸気である高圧蒸気ＨＳを高圧蒸気タービン４１に供給する高圧蒸気供給ライン７１で接続されている。また、高圧蒸気タービン４１の蒸気出口と中圧再熱器３２の蒸気入口とは、高圧蒸気回収ライン７２ａで接続されている。中圧再熱器３２の蒸気出口と中圧蒸気タービン４２の蒸気入口とは、中圧再熱器３２で加熱された蒸気である再熱中圧蒸気ＲＨＳ２を中圧蒸気タービン４２に供給する再熱中圧蒸気供給ライン７３で接続されている。中圧蒸気タービン４２の蒸気出口と低圧再熱器３１の蒸気入口とは、中圧蒸気回収ライン７４で接続されている。この中圧蒸気回収ライン７４には、低圧蒸発器２２で発生した蒸気を低圧再熱器３１に送るための低圧蒸気ライン７５が接続されている。低圧再熱器３１の蒸気出口と低圧蒸気タービン４３の蒸気入口とは、低圧再熱器３１で加熱された蒸気である再熱低圧蒸気ＲＨＳ１を低圧蒸気タービン４３に供給する再熱低圧蒸気供給ライン７６で接続されている。低圧蒸気タービン４３の蒸気出口と復水器５１とは、低圧蒸気タービン４３から排気された蒸気が復水器５１に供給されるよう互いに接続されている。
【００６４】
本実施形態の高圧蒸発器２６も、第一実施形態の高圧蒸発器２６と同様、所定の圧力（臨界圧、超臨界圧、亜臨界圧）での定圧比熱が極大となる定圧比熱極大温度Ｔmax（臨界温度Ｔmax１（臨界圧の場合）、擬臨界温度Ｔmax２（超臨界圧の場合）、飽和温度Ｔmax３（亜臨界圧の場合））よりも低い温度の水を、この定圧比熱極大温度Ｔmaxよりも高い温度に加熱する装置である。また、高圧ポンプ２３も、第一実施形態の高圧ポンプ２３と同様、低圧節炭器２１で加熱された水の圧力を臨界圧、超臨界圧又は亜臨界圧まで昇圧するポンプである。
【００６５】
次に、以上で説明したコンバインドサイクルプラントの動作について説明する。
【００６６】
第一実施形態と同様に、ガスタービン１０からの排気ガスＥＧは、排熱回収ボイラー２０ａを介して、煙突３９から大気に放出される。
【００６７】
排熱回収ボイラー２０ａ中で、最も下流側の低圧節炭器２１には、復水器５１からの水が給水ライン７７を介して供給される。低圧節炭器２１は、この水を排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。低圧節炭器２１で加熱された水の一部は、低圧蒸発器２２でさらに加熱されて蒸気になる。この蒸気は、第一低圧水ライン７８及び中圧蒸気回収ライン７４を介して、低圧再熱器３１に送られる。また、低圧節炭器２１で加熱された残りの水は、高圧ポンプ２３で臨界圧、超臨界圧又は亜臨界圧に昇圧されて、高圧水ＨＷとして高圧節炭器２５に送られる。高圧節炭器２５は、高圧水ＨＷを排気ガスＥＧと熱交換させて加熱する。高圧節炭器２５で加熱された高圧水ＨＷは、高圧蒸発器２６でさらに加熱されて蒸気になる。この蒸気は、第一高圧過熱器２７及び第二高圧過熱器２８でさらに過熱されて高圧蒸気ＨＳとなる。この高圧蒸気ＨＳは、高圧蒸気供給ライン７１を介して高圧蒸気タービン４１に供給される。
【００６８】
高圧蒸気タービン４１に供給された高圧蒸気ＨＳは、この高圧蒸気タービン４１のタービンロータを回転させる。このタービンロータの回転で、高圧蒸気タービン４１に接続されている発電機６１は発電する。高圧蒸気タービン４１を通過した高圧蒸気ＨＳは、再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２（第二再熱用蒸気）として、高圧蒸気回収ライン７２ａを介して、中圧再熱器３２（第二再熱器）に送られる。
【００６９】
再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２の温度は、高圧蒸発器２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）よりも高い。つまり、高圧蒸発器２６に臨界圧の水が供給される場合、再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２の温度は臨界温度Ｔmax１よりも高く、高圧蒸発器２６に超臨界圧の水が供給される場合、再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２の温度は高圧蒸発器２６に供給される水の圧力における擬臨界温度Ｔmax２よりも高い。また、高圧蒸発器２６に亜臨界圧の水が供給される場合、再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２の温度は高圧蒸発器２６に供給される水の圧力における飽和温度Ｔmax３よりも高い。中圧再熱器３２は、この再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２を加熱する。中圧再熱器３２で加熱された再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２は、再熱中圧蒸気ＲＨＳ２として、再熱中圧蒸気供給ライン７３を介して中圧蒸気タービン４２（第二蒸気タービン、第二再熱蒸気タービン）に供給される。
【００７０】
中圧蒸気タービン４２に供給された再熱中圧蒸気ＲＨＳ２は、この中圧蒸気タービン４２のタービンロータを回転させる。このタービンロータの回転で、中圧蒸気タービン４２に接続されている発電機６２は発電する。中圧蒸気タービン４２を通過した再熱中圧蒸気ＲＨＳ２は、中圧蒸気回収ライン７４を介して、低圧再熱器３１に送られる。前述したように、低圧蒸発器２２で発生した蒸気も、低圧蒸気ライン７５及び中圧蒸気回収ライン７４を介して、低圧再熱器３１に送られる。すなわち、中圧蒸気タービン４２を通過した再熱中圧蒸気及び低圧蒸発器２２で発生した蒸気は、互いに合流して再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１（第一再熱用蒸気）として低圧再熱器３１（第一再熱器）に流入する。
【００７１】
再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１の温度は、高圧蒸発器２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）よりも低い。つまり、高圧蒸発器２６に臨界圧の水が供給される場合、再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１の温度は臨界温度Ｔmax１よりも低く、高圧蒸発器（EVA−HP）２６に超臨界圧の水が供給される場合、再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１の温度は高圧蒸発器２６に供給される水の圧力における擬臨界温度Ｔmax２よりも低い。また、高圧蒸発器２６に亜臨界圧の水が供給される場合、再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２の温度は高圧蒸発器２６に供給される水の圧力における飽和温度Ｔmax３よりも低い。低圧再熱器３１は、この再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１を定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）未満の温度にまで加熱する。よって、低圧再熱器３１は、この低圧再熱器３１を通る排気ガスＥＧの温度、この低圧再熱器３１に流入する再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１の温度及び流量に対して、低圧再熱器３１から流出する再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１の温度を、定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）未満にまで昇温する、伝熱面積に設定されている。低圧再熱器３１で加熱された再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１は、再熱低圧蒸気ＲＨＳ１として、再熱低圧蒸気供給ライン７６を介して低圧蒸気タービン（第二蒸気タービン、第一再熱蒸気タービン）４３に供給される。
【００７２】
低圧蒸気タービン４３に供給された再熱低圧蒸気ＲＨＳ１は、この低圧蒸気タービン４３のタービンロータを回転させる。このタービンロータの回転で、低圧蒸気タービン４３に接続されている発電機６３は発電する。低圧蒸気タービン４３を通過した再熱低圧蒸気は、復水器５１に流入し、この復水器５１で水に戻される。復水器５１中の水は、給水ポンプ５３により、前述したように、低圧節炭器２１に供給される。
【００７３】
次に、本実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ２における排気ガスＥＧ及び水（蒸気を含む）の流れに伴うそれぞれの熱量と温度との関係について、図５のＴＱ線図を用いて説明する。このＴＱ線図は、排気ガスＥＧの流れ方向で、図４に示すように、排熱回収ボイラー２０ａ中で最上流に位置している第二高圧過熱器（SH２−HP）２８から低圧再熱器（RH−LP）３１及び高圧節炭器（ECO−HP）２５までの間ＤのＴＱ線図である。なお、このＴＱ線図も、図２及び図３のＴＱ線図と同様、排気ガスＥＧ及び水（蒸気を含む）の流れに伴うそれぞれの熱量と温度との関係を定性的に示すものであり、定量的に示すものではない。また、図５では例として高圧蒸発器２６で加熱される水が超臨界圧の場合を示す。
【００７４】
本実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ２でも、排気ガスＥＧ（点線で示す）は、下流側に流れるに従って次第に温度が低下すると共に熱量が少なくなる。一方、高圧蒸気タービン４１に供給される水（蒸気を含む）ＨＷ/ＨＳは、排気ガスＥＧとの熱交換で、上流側に流れるに従って次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。具体的に、下流側の高圧節炭器（ECO−HP）２５に流入した水は、この高圧節炭器（ECO−HP）２５、高圧蒸発器（EVA−HP）２６、第一高圧過熱器（SH−HP）２７、第二高圧過熱器（SH２−HP）２８へと上流側に流れるに従って次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。高圧蒸気タービン４１に供給される水（蒸気を含む）ＨＷ/ＨＳは、高圧蒸発器（EVA−HP）２６を通る過程で、この水に応じた定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）より高い温度に加熱される。
【００７５】
低圧再熱器（RH−LP）３１には、前述したように、高圧蒸発器（EVA−HP）２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）より低い温度の再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１が流入する。また、この低圧再熱器（RH−LP）３１には、排気ガスＥＧの流れ方向で低圧再熱器（RH−LP）３１と実質的に同じ位置に配置されている高圧節炭器（ECO−HP）２５を通る排気ガスＥＧの温度と同じ温度の排気ガスＥＧが通る。再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１は、排気ガスＥＧとの熱交換で、低圧再熱器（RH−LP）３１を通る過程で次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。但し、この再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１は、前述したように、高圧蒸発器（EVA−HP）２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）未満の温度にまでしか加熱されない。この再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１は、低圧再熱器（RH−LP）３１で加熱されると、再熱低圧蒸気ＲＨＳ１として、低圧蒸気タービン４３に供給される。
【００７６】
本実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ２でも、低圧蒸気タービン４３（第二蒸気タービン）に再熱低圧蒸気ＲＨＳ１を供給する全ての再熱器（本実施形態では一基の低圧再熱器（RH−LP）３１）が、高圧蒸発器（EVA−HP）２６を基準にして、排気ガスＥＧ（加熱流体）の流れ方向における下流側にのみ配置されている。しかも、低圧蒸気タービン４３に再熱低圧蒸気ＲＨＳ１を供給する全ての低圧再熱器（RH−LP）３１では、再熱低圧蒸気ＲＨＳ１になる再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１の加熱過程で高圧蒸発器（EVA−HP）２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）を跨がぬよう、再熱用蒸気ＦＲＨＳを加熱する。
【００７７】
よって、本実施形態でも、高圧蒸発器（EVA−HP）２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）付近の温度レベルの熱量であって、低圧再熱器（RH−LP）３１で消費される熱量を抑えることができるので、同温度レベルの熱を高圧蒸発器（EVA−HP）２６で多く利用し、高圧蒸発器（EVA−HP）２６で発生する蒸気の流量を増大させることができる。しかも、低圧再熱器（RH−LP）３１に流入する再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１の温度と、この再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１を加熱する排気ガスＥＧの温度との差ΔＴ１が小さく、排気ガスＥＧと再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１との熱交換の効率がよく、この観点からも低圧再熱器（RH−LP）３１における排気ガスＥＧの熱を有効に利用することができる。
【００７８】
中圧再熱器（RH−ＩP）３２には、前述したように、高圧蒸発器（EVA−HP）２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）より高い温度の再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２が流入する。再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２は、排気ガスＥＧとの熱交換で、中圧再熱器（RH−ＩP）３２を通る過程で次第に温度が上昇すると共に熱量が多くなる。この再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２は、中圧再熱器（RH−ＩP）３２で加熱されると、再熱中圧蒸気ＲＨＳ２として、中圧蒸気タービン４２に供給される。
【００７９】
本実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ２では、中圧蒸気タービン４２（第二蒸気タービン）に再熱中圧蒸気ＲＨＳ２を供給する全ての再熱器（本実施形態では一基の中圧再熱器（RH−ＩP）３２）が、高圧蒸発器（EVA−HP）２６を基準にして、排気ガスＥＧ（加熱流体）の流れ方向における上流側にのみ配置されている。しかも、中圧蒸気タービン４２に再熱中圧蒸気ＲＨＳ２を供給する全ての中圧再熱器（RH−ＩP）３２は、高圧蒸発器（EVA−HP）２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）より高い温度の再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２を加熱する。つまり、中圧蒸気タービン４２に再熱中圧蒸気ＲＨＳ２を供給する全ての中圧再熱器（RH−ＩP）３２による再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２の加熱過程で、高圧蒸発器（EVA−HP）２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）を跨がない。
【００８０】
よって、本実施形態では、高圧蒸発器（EVA−HP）２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）付近の温度レベルの熱量であって、中圧再熱器（RH−ＩP）３２で消費される熱量を抑えることができるので、同温度レベルの熱を高圧蒸発器（EVA−HP）２６で多く利用し、高圧蒸発器（EVA−HP）２６で発生する蒸気の流量を増大させることができる。しかも、中圧再熱器（RH−ＩP）３２に流入する再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２の温度と、この再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２を加熱する排気ガスＥＧの温度との差ΔＴ２が小さく、排気ガスＥＧと再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２との熱交換の効率がよく、この観点からも中圧再熱器（RH−ＩP）３２における排気ガスＥＧの熱を有効に利用することができる。
【００８１】
よって、本実施形態では、低圧蒸気タービン４３に低圧再熱器３１で加熱した蒸気を供給し、さらに、中圧蒸気タービン４２に中圧再熱器３２で加熱した蒸気を供給しつつも、高圧蒸気タービン４１に対して効率的に高温の蒸気を多く供給することでき、蒸気タービン群全体から得られる出力を高めることができる。このため、本実施形態では、蒸気タービンプラントの効率を高めることができる。
【００８２】
「蒸気タービンプラントの第一変形例」
次に、図６を参照して、蒸気タービンプラントの第一変形例について説明する。
【００８３】
本変形例の蒸気タービンプラントＳＴＰ３は、第二実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ２の変形例で、第二実施形態の中圧再熱器（RH−ＩP）３２を第一中圧再熱器（RH1−ＩP）３２ｂとこの第一中圧再熱器３２ｂよりも上流側の第二中圧再熱器（RH2−ＩP）３３ｂとで構成したもので、他の構成に関しては、基本的に、第二実施形態と同様である。
【００８４】
第一中圧再熱器３２ｂは、第二実施形態の中圧再熱器３２と同様、排熱回収ボイラー２０ｂにおける排気ガスＥＧが流れる方向で、第一高圧過熱器２７と第二高圧過熱器２８ｂとの間に配置されている。第二中圧再熱器３３ｂは、排気ガスＥＧが流れる方向で、第一中圧再熱器３２ｂの上流側に配置されている第二高圧過熱器２８ｂと実質的に同じ位置に配置されている。第一中圧再熱器３２ｂの蒸気入口は、第二実施形態の中圧再熱器３２と同様、高圧蒸気タービン４１の蒸気出口と高圧蒸気回収ライン７２ａで接続されている。また、第二中圧再熱器３３ｂの蒸気出口は、第二実施形態の中圧再熱器３２と同様、中圧蒸気タービン４２の蒸気入口と再熱中圧蒸気供給ライン７３で接続されている。
【００８５】
本変形例では、以上で説明したように、第二実施形態の中圧再熱器３２を第一中圧再熱器３２ｂと第二中圧再熱器３３ｂとの二基の中圧再熱器で構成している。しかしながら、中圧蒸気タービン４２（第二蒸気タービン）に再熱中圧蒸気ＲＨＳ２を供給する全ての再熱器である第一中圧再熱器３２ｂ及び第二中圧再熱器３３ｂは、いずれも、高圧蒸発器２６を基準にして、排気ガスＥＧ（加熱流体）の流れ方向における上流側にのみ配置されている。しかも、中圧蒸気タービン４２に再熱中圧蒸気ＲＨＳ２を供給する全ての再熱器３２ｂ，３３ｂは、高い温度の排気ガスＥＧにより、高圧蒸発器２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）より高い温度の再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２を加熱する。
【００８６】
よって、本変形例の蒸気タービンプラントＳＴＰ３でも、第二実施形態の蒸気タービンプラントＳＴＰ２と同様の効果を得ることができる。
【００８７】
以上のように、ある蒸気タービンに再熱蒸気を供給する再熱器は、複数基あっても、これら全ての再熱器が高圧蒸発器２６の上流側にのみ又は下流側にのみ配置され、且つ高圧蒸発器２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）を跨がぬよう再熱用蒸気を加熱するのであれば、以上の各実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、本変形例では、高圧蒸発器２６における定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）付近の温度レベルの熱量であって、これら全ての再熱器で消費される熱量を抑えることができるので、同温度レベルの熱を高圧蒸発器２６で多く利用し、高圧蒸発器２６で発生する蒸気の流量を増大させることができる。従って、高圧蒸気タービン４１に対して効率的に高温の蒸気を多く供給することでき、蒸気タービン群全体から得られる出力を高めることができる。このため、本変形例では、蒸気タービンプラントの効率を高めることができる。
【００８８】
なお、ここでは、ある蒸気タービンに再熱蒸気を供給する複数の再熱器は、直列に接続されているが、並列に接続されていてもよい。
【００８９】
「蒸気タービンプラントの第二変形例」
次に、図６を参照して、蒸気タービンプラントの第二変形例について説明する。
【００９０】
本変形例の蒸気タービンプラントＳＴＰ４も、以上の各実施形態及び第一変形例の蒸気タービンプラントと同様、ボイラー２０ｃと、ボイラー２０ｃで発生した蒸気で駆動する蒸気タービン４１，４２，４３とを備えている。
【００９１】
本変形例の蒸気タービンプラントＳＴＰ４は、蒸気タービンとして、高圧蒸気タービン４１と、中圧蒸気タービン４２と、低圧蒸気タービン４３とを備えている。高圧蒸気タービン４１のタービンロータ、中圧蒸気タービン４２のタービンロータ、低圧蒸気タービン４３のタービンロータには、それぞれ、発電機６１，６２，６３のロータが接続されている。
【００９２】
以上の各実施形態及び第一変形例の蒸気タービンプラントにおけるボイラーは、火炉を有さず、ガスタービン１０からの排気ガスＥＧの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラー２０，２０ａ，２０ｂである。一方、本変形例の蒸気タービンプラントＳＴＰ４におけるボイラーは、火炉３８ｃを有するボイラー２０ｃである。このボイラー２０ｃ内には、火炉３８ｃで発生した燃焼ガスが流れる。ボイラー２０ｃは、この燃焼ガスにより水等を加熱し、蒸気を生成する。ボイラー２０ｃから排気された燃焼ガスは、煙突３９を経由して大気に放出される。
【００９３】
本変形例のボイラー２０ｃは、油やガス等の燃料を燃焼させる火炉３８ｃと、水を加熱する節炭器２１ｃと、節炭器２１ｃで加熱された水を蒸気にする蒸発器２２ｃと、蒸発器２２ｃで発生した熱を過熱して高圧蒸気ＨＳを生成する過熱器２７ｃと、高圧蒸気タービン４１から排気された蒸気を再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２として加熱する中圧再熱器３２ｃと、中圧蒸気タービン４２から排気された蒸気を含む再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１を加熱する低圧再熱器３１ｃと、を有している。
【００９４】
ここで、ボイラー２０ｃ内を流れる燃焼ガスの流れ方向で、火炉３８ｃを基準にして煙突３９が存在する側を下流側、その反対側を上流側とする。節炭器２１ｃ、低圧再熱器３１ｃ、蒸発器２２ｃ、中圧再熱器３２ｃ、過熱器２７ｃ、火炉３８ｃは、ボイラー２０ｃの下流側から上流側に向かって、この順序で配置されている。
【００９５】
本変形例の蒸気タービンプラントＳＴＰ４は、さらに、低圧蒸気タービン４３から排気された蒸気を水に戻す復水器５１と、復水器５１からの水を昇圧する復水ポンプ５４と、復水ポンプ５４で昇圧された水をさらに昇圧してボイラー２０ｃに送る給水ポンプ５３ｃと、復水器５１からの水を加熱する給水加熱器８１，８２，８３と、を備えている。
【００９６】
給水加熱器８１，８２，８３には、復水器５１からの水を一次加熱する一次給水加熱器８１と、一次給水加熱器８１で加熱された水をさらに加熱する二次給水加熱器８２と、二次給水加熱器８２で加熱された水をさらに加熱する三次給水加熱器８３とがある。給水ポンプ５３ｃは、一次給水加熱器８１と二次給水加熱器８２との間に配置され、一次給水加熱器８１で加熱された水を昇圧し、この水を二次給水加熱器８２及び三次給水加熱器８３を介してボイラー２０ｃに送る。
【００９７】
過熱器２７ｃの蒸気出口と高圧蒸気タービン４１の蒸気入口とは、過熱器２７ｃで過熱された蒸気である高圧蒸気ＨＳを高圧蒸気タービン４１に供給する高圧蒸気供給ライン７１で接続されている。高圧蒸気タービン４１の蒸気出口と中圧再熱器３２ｃの蒸気入口とは、高圧蒸気回収ライン７２ａで接続されている。中圧再熱器３２ｃの蒸気出口と中圧蒸気タービン４２の蒸気入口とは、中圧再熱器３２ｃで加熱された蒸気である再熱中圧蒸気ＲＨＳ２を中圧蒸気タービン４２に供給する再熱中圧蒸気供給ライン７３で接続されている。中圧蒸気タービン４２の蒸気出口と低圧再熱器３１ｃの蒸気入口とは、中圧蒸気回収ライン７４で接続されている。低圧再熱器３１ｃの蒸気出口と低圧蒸気タービン４３の蒸気入口とは、低圧再熱器３１ｃで加熱された蒸気である再熱低圧蒸気ＲＨＳ１を低圧蒸気タービン４３に供給する再熱低圧蒸気供給ライン７６で接続されている。低圧蒸気タービン４３の蒸気出口と復水器５１とは、低圧蒸気タービン４３から排気された蒸気が復水器５１に供給されるよう互いに接続されている。低圧蒸気タービン４３の蒸気抽気口と一次給水加熱器８１とは、この蒸気抽気口から抽気された蒸気を、一次給水加熱器８１での熱源として一次給水加熱器８１に送る低圧抽気ライン８５で接続されている。中圧蒸気タービン４２の蒸気抽気口と二次給水加熱器８２とは、この蒸気抽気口から抽気された蒸気を、二次給水加熱器８２での熱源として二次給水加熱器８２に送る中圧抽気ライン８６で接続されている。高圧蒸気タービン４１の蒸気抽気口と三次給水加熱器８３とは、この蒸気抽気口から抽気された蒸気を、三次給水加熱器８３での熱源として三次給水加熱器８３に送る高圧抽気ライン８７で接続されている。
【００９８】
本変形例の蒸発器２２ｃは、以上の各実施形態及び第一変形例の高圧蒸発器２６と同様、
定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）よりも低い温度の水を、この定圧比熱極大温度Ｔmaxよりも高い温度に加熱する装置である。また、本変形例の給水ポンプ５３ｃは、以上の各実施形態及び第一変形例の高圧ポンプ２３と同様、水の圧力を臨界圧、超臨界圧又は亜臨界圧まで昇圧するポンプである。
【００９９】
次に、本変形例の蒸気タービンプラントＳＴＰ４の動作について説明する。
【０１００】
ボイラー２０ｃ中で、最も下流側の節炭器２１ｃには、複数の給水加熱器８１，８２，８３で加熱された水が供給される。節炭器２１ｃは、この水を燃焼ガスと熱交換させて加熱する。節炭器２１ｃで加熱された水は、火炉３８ｃに設けられている水管等を経由して蒸発器２２ｃに送られる。蒸発器２２ｃでは、この水をさらに加熱して蒸気にする。この蒸気は、火炉３８ｃに設けられている水管等を経由して過熱器２７ｃに送られる。過熱器２７ｃでは、この蒸気を過熱して高圧蒸気ＨＳにする。この高圧蒸気ＨＳは、高圧蒸気供給ライン７１を介して高圧蒸気タービン４１に供給される。
【０１０１】
高圧蒸気タービン４１を通過した高圧蒸気ＨＳは、再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２として、高圧蒸気回収ライン７２ａを介して、中圧再熱器３２ｃに送られる。再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２の温度は、蒸発器２２ｃにおける定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）よりも高い。中圧再熱器３２ｃは、この再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２を加熱する。中圧再熱器３２ｃで加熱された再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２は、再熱中圧蒸気ＲＨＳ２として、再熱中圧蒸気供給ライン７３を介して中圧蒸気タービン４２に供給される。
【０１０２】
中圧蒸気タービン４２を通過した再熱中圧蒸気ＲＨＳ２は、再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１として、中圧蒸気回収ライン７４を介して、低圧再熱器３１ｃに送られる。再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１の温度は、蒸発器２２ｃにおける定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）よりも低い。低圧再熱器３１ｃは、この再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１を定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）未満の温度にまで加熱する。低圧再熱器３１ｃで加熱された再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１は、再熱低圧蒸気ＲＨＳ１として、再熱低圧蒸気供給ライン７６を介して低圧蒸気タービン４３に供給される。
【０１０３】
低圧蒸気タービン４３を通過した再熱低圧蒸気ＲＨＳ１は、復水器５１に流入し、この復水器５１で水に戻される。復水器５１中の水は、復水ポンプ５４により、一次給水加熱器８１に送られる。一次給水加熱器８１では、低圧蒸気タービン４３から抽気された蒸気との熱交換により、加熱される。一次給水加熱器８１で加熱された水は、給水ポンプ５３ｃで昇圧された後、二次給水加熱器８２に送られる。二次給水加熱器８２では、中圧蒸気タービン４２から抽気された蒸気との熱交換により、加熱される。二次給水加熱器８２で加熱された水は、三次給水加熱器８３に送られる。三次給水加熱器８３では、高圧蒸気タービン４１から抽気された蒸気との熱交換により、加熱される。三次給水加熱器８３で加熱された水は、ボイラー２０ｃの節炭器２１ｃに送られる。
【０１０４】
本変形例の蒸気タービンプラントＳＴＰ４でも、低圧蒸気タービン４３（第二蒸気タービン）に再熱低圧蒸気ＲＨＳ１を供給する全ての再熱器（本変形例では一基の低圧再熱器３１ｃ）が、蒸発器２２ｃを基準にして、燃焼ガス（加熱流体）の流れ方向における下流側にのみ配置されている。しかも、低圧蒸気タービン４３に再熱低圧蒸気ＲＨＳ１を供給する全ての低圧再熱器３１ｃでは、再熱用低圧蒸気ＦＲＨＳ１の加熱過程で蒸発器２２ｃにおける定圧比熱極大温度Ｔmax（高圧極大温度Ｔmax-HP）を跨がぬよう、再熱用蒸気ＦＲＨＳを加熱する。
【０１０５】
また、本変形例の蒸気タービンプラントＳＴＰ４でも、中圧蒸気タービン４２（第二蒸気タービン）に再熱中圧蒸気ＲＨＳ２を供給する全ての再熱器（本変形例では一基の中圧再熱器３２ｃ）が、蒸発器２２ｃを基準にして、燃焼ガスの流れ方向における上流側にのみ配置されている。しかも、中圧蒸気タービン４２に再熱中圧蒸気ＲＨＳ２を供給する全ての中圧再熱器３２ｃでは、蒸発器２２ｃにおける定圧比熱極大温度Ｔmaxより高い温度の再熱用中圧蒸気ＦＲＨＳ２を加熱する。
【０１０６】
よって、本変形例でも、低圧蒸気タービン４３に低圧再熱器３１ｃで加熱した蒸気を供給し、さらに、中圧蒸気タービン４２に中圧再熱器３２ｃで加熱した蒸気を供給しつつも、高圧蒸気タービン４１に対して効率的に高温の蒸気を多く供給することでき、蒸気タービン群全体から得られる出力を高めることができる。このため、本変形例でも、蒸気タービンプラントの効率を高めることができる。
【０１０７】
以上のように、蒸気を発生するボイラーは、ガスタービン１０からの排気ガスＥＧの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収ボイラーでなくてもよく、例えば、本変形例にように、火炉３８ｃを有するボイラー２０ｃであってもよい。また、排熱回収ボイラーは、ガスタービン１０からの排気ガスＥＧを利用するものではなく、例えば、セメントプラント、高炉等からの排気ガスＥＧを利用するものであってもよい。
【０１０８】
なお、以上の各実施形態及び各変形例で、最も高圧の水が流入する蒸発器には、臨界圧又は超臨界圧の水で、且つ臨界温度（臨界温度の場合）又は擬臨界温度（超臨界圧の場合）より温度が低い水が流入し、この蒸発器は、この水を臨界温度（臨界温度の場合）又は擬臨界温度（超臨界圧の場合）より高い温度に加熱するものであることが好ましい。これは、蒸発器から高圧蒸気タービンに供給される蒸気の温度及び圧力が高くなり、蒸気タービン群を蒸気が通過する過程での蒸気のエネルギー落差を大きくすることができるからである。さらに、再熱器から流出する再熱蒸気の温度及び圧力が高まるからである。
【０１０９】
「蒸気タービンの変形例」
次に、図８を参照して、蒸気タービンの変形例について説明する。
【０１１０】
以上の各実施形態及び各変形例の蒸気タービンプラントが備えている複数の蒸気タービンは、いずれも、蒸気タービン毎に、タービンロータを有している。しかしながら、一の蒸気タービンは、他の蒸気タービンと共有するタービンロータを有してもよい。すなわち、複数の蒸気タービンは、タービンロータを互いに共有するコンパウンド型蒸気タービンであってもよい。
【０１１１】
本変形例の蒸気タービンは、図８に示すように、二基の蒸気タービン４１ａ，４３ｂが互いでタービンロータ４６を共有するコンパウンド型蒸気タービン４５である。このコンパウンド型蒸気タービン４５を構成する二基の蒸気タービン４１ａ，４３ｂのうち、一基の蒸気タービンは例えば高圧蒸気タービン４１ａで、残りの一基の蒸気タービンは例えば低圧蒸気タービン４３ｂである。
【０１１２】
このコンパウンド型蒸気タービン４５は、タービンロータ４６と、タービンケーシング４７とを有する。タービンロータ４６は、その軸方向の一方側が高圧ロータ部４６ａを成し、他方側が低圧ロータ部４６ｂを成す。タービンケーシング４７は、タービンロータ４６の高圧ロータ部４６ａを覆う高圧ケーシング部４７ａと、タービンロータ４６の低圧ロータ部４６ｂを覆う低圧ケーシング部４７ｂとを有する。高圧蒸気タービン４１ａは、高圧ロータ部４６ａと高圧ケーシング部４７ａとを有する。低圧蒸気タービン４３ｂは、低圧ロータ部４６ｂと低圧ケーシング部４７ｂとを有する。このコンパウンド型蒸気タービン４５のタービンロータ４６には、１基の発電機が接続されている。すなわち、複数の蒸気タービンをコンパウンド化した場合、以上の各実施形態及び各変形例のように、複数の蒸気タービン毎に発電機を接続する必要はない。
【０１１３】
高圧ケーシング部４７ａには、高圧ケーシング部４７ａ内に蒸気を導く高圧蒸気入口４８ａと、高圧ケーシング部４７ａ内の蒸気をタービンケーシング４７外に排気する高圧蒸気出口４９ａとが形成されている。また、低圧ケーシング部４７ｂには、低圧ケーシング部４７ｂ内に蒸気を導く低圧蒸気入口４８ｂと、低圧ケーシング部４７ｂ内の蒸気をタービンケーシング４７外に排気する低圧蒸気出口４９ｂとが形成されている。
【０１１４】
高圧蒸気タービン４１ａの高圧蒸気入口４８ａは、例えば、第一実施形態の高圧蒸気タービン４１の蒸気入口と同様、高圧過熱器２７の蒸気出口と接続される。高圧蒸気タービン４１ａの高圧蒸気出口４９ａは、例えば、第一実施形態の高圧蒸気タービン４１の蒸気出口と同様、再熱器３１の蒸気入口と接続される。低圧蒸気タービン４３ｂの低圧蒸気入口４８ｂは、例えば、第一実施形態の低圧蒸気タービン４３の蒸気入口と同様、再熱器３１の蒸気出口と接続されている。低圧蒸気タービン４３の低圧蒸気出口４９ｂは、例えば、第一実施形態の低圧蒸気タービン４３の蒸気出口を同様、復水器５１に接続される。
【０１１５】
なお、以上では、高圧蒸気タービンと低圧蒸気タービンとをコンパウンド化した例であるが、高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンをコンパウンド化してもよい。高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービ及び低圧蒸気タービンに対するコンパウンド型としては、一つのタービンロータを高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンで共有するタンデムコンパウンド型と、二つのタービンロータのうち、一方のタービンロータのみをいずれか二基の蒸気タービンで共有するクロスコンパウンド型とがある。タンデムコンパウンド型とクロスコンパウンド型のいずれを採用するかは、設置条件、運用条件、保守条件等に応じて定められる。
【０１１６】
「その他の変形例」
以上の各実施形態及び各変形例の蒸気タービンやガスタービンの駆動対象は、いずれも発電機である。しかしながら、蒸気タービンやガスタービンの駆動対象は、発電機でなくてもよく、例えば、ポンプ等の回転機械であってもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１０：ガスタービン、２０,２０ａ，２０ｂ：排熱回収ボイラー（ボイラー）、２０ｃ：ボイラー、２１：低圧節炭器、２１ｃ：節炭器、２２：低圧蒸発器、２２ｃ：蒸発器、２３：高圧ポンプ、２５：高圧節炭器、２６：高圧蒸発器、２７：（第一）高圧過熱器、２７ｃ：過熱器、２８,２８ｂ：第二高圧過熱器、３１，３１ｃ：低圧再熱器（第一再熱器）、３２，３２ｃ：中圧再熱器（第二再熱器）、３２ｂ：第一中圧再熱器（第二再熱器）、３３ｂ：第二中圧再熱器（第二再熱器）、３９：煙突、４１，４１ａ：高圧蒸気タービン、４２：中圧蒸気タービン（第二蒸気タービン、第二再熱蒸気タービン）、４３，４３ｂ：低圧蒸気タービン（第二蒸気タービン、第一再熱蒸気タービン）、４５：コンパウド型蒸気タービン、５１：復水器、５３,５３ｃ：給水ポンプ、５４：復水ポンプ、６１,６２,６３,６５：発電機、７１：高圧蒸気供給ライン、７２,７２ａ：高圧蒸気回収ライン、７３：再熱中圧蒸気供給ライン、７４：中圧蒸気回収ライン、７６：再熱（低圧）蒸気供給ライン、７７：給水ライン、ＳＴＰ１，ＳＴＰ２，ＳＴＰ３，ＳＴＰ４：蒸気タービンプラント、ＥＧ：排気ガス（加熱流体）、ＨＳ：高圧蒸気、ＲＨＳ：再熱蒸気、ＲＨＳ１：再熱低圧蒸気、ＲＨＳ２：再熱中圧蒸気、ＦＲＨＳ：再熱用蒸気、ＦＲＨＳ１：再熱用低圧蒸気（第一再熱用蒸気）、ＦＲＨＳ２：再熱用中圧蒸気（第二再熱用蒸気）
【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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