(57)【要約】【課題】発電プラントの省スペース化、低コスト化を図ることのできるコンバインド発電プラント、発電プラントの稼動方法を提供することを目的とする。【解決手段】コンバインド発電プラントにおいて、低圧用のドラム３３ａにおいて溶存酸素量を低減させた給水を、中圧用、高圧用のラインＬｂ、Ｌｃに送り込み、蒸気を生成して中圧タービン２３、高圧タービン２４を駆動するようにした。このとき、低圧用のドラム３３ａの後段側に、給水中の溶存酸素を低減するための脱気器５０を備えるようにしても良い。この他、低圧用のドラム３３ａ内に給水をスプレーで散水したり、低圧用のドラム３３ａ内に熱交換フィンを設け、給水がこの熱交換フィンの表面を伝うようにしても良い。さらに、低圧用のドラム３３ａ内の圧力を低減したり、高圧の蒸気を抽気して給水をフラッシュ蒸発させるようにすることもできる。【選択図】      図３
2004232561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を駆動源とする蒸気タービンおよび燃料を燃焼させることで駆動されるガスタービンにより発電機を駆動するコンバインド発電プラントであって、
前記蒸気タービンからの排気を凝縮して復水し、給水を生成する復水器と、
前記ガスタービンからの排ガスを熱源として熱交換することで給水を加熱する熱交換器を備えたボイラと、
給水を前記熱交換器に送り、当該熱交換器で加熱された給水を液相と気相に分離し、気相に分離された蒸気を前記蒸気タービンに供給する蒸気ドラムと、
前記蒸気ドラムの液相中の溶存酸素を低減する溶存酸素低減部と、
を備え、
前記蒸気ドラム、前記熱交換器、前記蒸気タービンは複数段階の圧力系統毎に設けられ、
低圧側の前記蒸気ドラムは、前記復水器から給水の供給を受け、
高圧側の前記蒸気ドラムは、低圧側の前記蒸気ドラムの液相から、前記溶存酸素低減部にて溶存酸素が低減された給水の供給を受けることを特徴とするコンバインド発電プラント。
【請求項２】
前記溶存酸素低減部として、低圧側の前記蒸気ドラムの気相中に前記給水を散水するスプレーを備えていることを特徴とする請求項１に記載のコンバインド発電プラント。
【請求項３】
前記溶存酸素低減部として、低圧側の前記蒸気ドラム内に、当該蒸気ドラムの気相中に供給された前記給水が表面を伝わる熱交換フィンを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のコンバインド発電プラント。
【請求項４】
前記溶存酸素低減部として、低圧側の前記蒸気ドラム内の圧力を低減させる圧力低減部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【請求項５】
前記溶存酸素低減部として、低圧側の前記蒸気ドラム内よりも高い熱エネルギを有した気体を当該蒸気ドラムに抽気する抽気部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【請求項６】
低圧側の前記蒸気ドラムの後段側に設けられ、当該蒸気ドラムから高圧側の前記蒸気ドラムに向けて送り出された給水中の溶存酸素を脱気する脱気器をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【請求項７】
複数段階の圧力系統を有した蒸気タービンで発電機を駆動する発電プラントの稼動方法であって、
前記蒸気タービンから排出された蒸気を復水器で凝縮して給水を生成する工程と、
低圧側の前記蒸気ドラムにて、前記復水器で生成された状態の溶存酸素量が維持された給水の供給を受け、当該蒸気ドラム内の液相中の溶存酸素を低減するとともに、当該液相の給水を熱交換器で加熱することで発生する気相の蒸気を前記蒸気タービンに供給する工程と、
高圧側の前記蒸気ドラムにて、低圧側の前記蒸気ドラムの液相から、溶存酸素が低減された給水の供給を受け、当該液相の給水を熱交換器で加熱することで発生する気相の蒸気を前記蒸気タービンに供給する工程と、
を有することを特徴とする発電プラントの稼動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排熱回収型のボイラを備えたコンバインド発電プラント等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスタービンと蒸気タービンを併用して発電機を駆動するコンバインドサイクル発電プラント等において、蒸気タービンで使用する蒸気を発生させるボイラに、ガスタービンからの排ガスの排熱を利用する、排熱回収型ボイラ（Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：いわゆるＨＲＳＧ）を用いたものがある。
図８は、このような排熱回収型ボイラを備えたプラントの、蒸気サイクルの一部を示すものである。この図８に示すように、蒸気タービン１を作動させた蒸気は、復水器２にて復水される。この後、復水（給水）は、復水ポンプ３、給水ポンプ４で昇圧された後、低圧用、中圧用、高圧用の３系統に分かれる。低圧用の系統では、排熱回収型ボイラ（図示無し）内に備えられた節炭器５Ｌにて排ガスと熱交換することで給水が加熱された後、低圧ドラム６Ｌに送給される。低圧ドラム６Ｌでは、気液分離が行われ、分離された蒸気が、排熱回収型ボイラ内の過熱器（図示無し）で過熱され、これが蒸気タービン１へと供給される構成となっている。
また、中圧用、高圧用の系統では、給水ポンプ７Ｉ、７Ｈで給水がさらに昇圧された後、低圧用の系統と同様に、排熱回収型ボイラ（図示無し）内に備えられた節炭器５Ｉ、５Ｈにて加熱された後、中圧ドラム６Ｉ、高圧ドラム６Ｈに送給されて気液分離が行われ、分離された蒸気が、排熱回収型ボイラ内の過熱器（図示無し）で過熱され、これが蒸気タービン１へと供給される構成となっている。
なお、図８の例では、低圧、中圧、高圧の３系統を備える例を示したが、これ以外に、低圧、高圧の２系統のみの構成も存在する。
【０００３】
また、図８に示した構成では、低圧用、中圧用、高圧用の３系統に分岐する構成となっていたが、図９に示すように、低圧ドラム６Ｌで気液分離された給水を、中圧用の系統、高圧用の系統の給水とする構成のものも、近年実用化されている。
【０００４】
ところで、従来より、図８あるいは図９に示したような構成において、低圧ドラム６Ｌおよび低圧用の節炭器５Ｌの前段、つまり蒸気を生成する工程の前段側に、脱気器８が備えられている。
この脱気器８は、給水中に含まれる溶存酸素を除去（低減）するためのものである。給水中の溶存酸素量が多いと、ボイラ構成材料の腐蝕や、スケールの付着等の問題が生じるため、発電プラントの運用指針等においては、給水中に含まれる溶存酸素の量が例えば７ｐｐｂ以下等と規定されており、蒸気を生成する工程の前段側に脱気器８を備えることで、溶存酸素量を規定以下とした状態でプラントの稼動を行っている。
【０００５】
脱気器８の設置態様としては、他に、図１０に示すように、復水ポンプ３の後段側に復水器２への再循環ラインを設け、ここに脱気器８を設けるものがある。このような構成では、プラント起動時等、溶存酸素が高いときのみ再循環ラインの脱気器８を稼動させ、給水中の溶存酸素除去を行う。
また、図１１に示すように、復水器２に、脱気器８を内蔵する構成も、既に提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１３３４７９号公報
【０００７】
この他、プラントの起動後、給水が密閉型の蒸気サイクルを循環する構成の発電プラント等では、脱気器８を備えない構成のものもある。
しかしながら、蒸気を発電だけでなく他の用途にも使用し、蒸気サイクル外への蒸気の掃気量が多い発電プラントでは、補給水を大量に供給する必要がある。このような場合、補給水の供給によって溶存酸素が上昇するため、脱気器８を備えない発電プラントではボイラ構成材料の腐蝕等が問題となり、脱気器８は必須の構成であると言える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような脱気器８は、起動時や補給水の供給時等に溶存酸素が上昇した状態で、蒸気を生成する工程の前段で溶存酸素量を規定値以下とするのに十分な溶存酸素除去性能が要求されるため、自ずと大型なものとなり、大きなスペースを必要とするばかりか、発電プラントの全体コストを上昇させる要因ともなっている。
【０００９】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、発電プラントの省スペース化、低コスト化を図ることのできるコンバインド発電プラント、発電プラントの稼動方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明のコンバインド発電プラントは、蒸気を駆動源とする蒸気タービンおよび燃料を燃焼させることで駆動されるガスタービンにより発電機を駆動するコンバインド発電プラントであって、復水器にて蒸気タービンからの排気を凝縮して復水して給水を生成し、ボイラの熱交換器にて蒸気ドラムから送られた給水を、ガスタービンからの排ガスを熱源として熱交換することで加熱し、蒸気ドラムでは熱交換器で加熱された給水を液相と気相に分離し、気相に分離された蒸気を蒸気タービンに供給する。ところで、蒸気ドラム、熱交換器、蒸気タービンは、低圧、中圧、高圧等といった複数段階の圧力系統毎に設けられており、低圧側の蒸気ドラムでは、復水器から給水の供給を受け、蒸気ドラムの液相中の溶存酸素が溶存酸素低減部にて低減される。そして、中圧、高圧等、高圧側の蒸気ドラムは、低圧側の蒸気ドラムの液相から、溶存酸素低減部にて溶存酸素が低減された給水の供給を受ける。
【００１１】
溶存酸素低減部としては、低圧側の蒸気ドラムの気相中に、給水を散水するスプレーを備えることができる。また、溶存酸素低減部として、低圧側の蒸気ドラム内に、蒸気ドラムの気相中に供給された給水が表面を伝わる熱交換フィンを備えることもできる。これにより、蒸気ドラム内の環境（圧力・温度）に対する給水の接触効率を高めることができる。
この他、溶存酸素低減部として、低圧側の蒸気ドラム内の圧力を低減させる圧力低減部を備えることもできる。蒸気ドラム内の圧力を低減させるには、例えば復水器に低圧側の蒸気ドラムを接続しても良いし、真空ポンプ等を接続しても良い。
また、溶存酸素低減部として、低圧側の蒸気ドラム内よりも高い熱エネルギを有した気体を蒸気ドラムに抽気する抽気部を備えるようにしてもよい。例えば、高圧側の蒸気ドラム内の、高圧・中圧の蒸気を低圧側の蒸気ドラム内に抽気するのである。すると、低圧側の蒸気ドラムに供給された給水が、高圧・中圧の蒸気に接触（フラッシュ）し、脱気が効率良く行われる。
【００１２】
さらに、低圧側の蒸気ドラムの後段側に、蒸気ドラムから高圧側の蒸気ドラムに向けて送り出された給水中の溶存酸素を脱気する脱気器をさらに備えることも可能である。低圧側の蒸気ドラムにて既に脱気処理が行われているため、その後段側の脱気器では、低圧側の蒸気ドラムの前段側に脱気器を配置する場合に比較し、その脱気能力が小さくて済む。
【００１３】
さて、上述したような、溶存酸素低減部として、低圧側の蒸気ドラム内の圧力を低減させる圧力低減部を備える構成、低圧側の蒸気ドラム内よりも高い熱エネルギを有した気体を蒸気ドラムに抽気する抽気部を備える構成、低圧側の蒸気ドラムの後段側に、高圧側の蒸気ドラムに向けて送り出された給水中の溶存酸素を脱気する脱気器を備える構成では、給水中の溶存酸素量が予め設定した規定値以上となった時のみ、圧力低減部、抽気部、脱気器による溶存酸素低減処理を実行するようにしても良い。
【００１４】
ところで、低圧側の蒸気ドラムでは、蒸気ドラム内の圧力と温度に応じ、給水中の溶存酸素が気相（蒸気）と液相（給水）に分配される。溶存酸素は、そのほとんどが気相側に分配されるため、液相中の溶存酸素量は大幅に低減され、いわゆる脱気処理がなされる。これにより、低圧側の蒸気ドラム自体も、溶存酸素低減部として機能する、と捉えることもできる。したがって、低圧側の蒸気ドラムが、復水器から脱気器を介さず、復水器で生成された状態の溶存酸素量が維持された給水の供給を受ける場合等において、低圧側の蒸気ドラムを溶存酸素低減部として機能させることが有効である。
【００１５】
本発明は、複数段階の圧力系統を有した蒸気タービンで発電機を駆動する発電プラントの稼動方法として捉えることもできる。この発電プラントの稼動方法は、蒸気タービンから排出された蒸気を復水器で凝縮して給水を生成する工程と、低圧側の蒸気ドラムにて、復水器で生成された状態の溶存酸素量が維持された給水の供給を復水器から受け、蒸気ドラム内の液相中の溶存酸素を低減するとともに、液相の給水を熱交換器で加熱することで発生する気相の蒸気を蒸気タービンに供給する工程と、高圧側の蒸気ドラムにて、低圧側の蒸気ドラムの液相から、溶存酸素が低減された給水の供給を受け、液相の給水を熱交換器で加熱することで発生する気相の蒸気を蒸気タービンに供給する工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における発電プラントの全体的な基本構成を説明するための図である。
この図１に示すように、コンバインド発電プラントは、発電機２０を駆動させるため、ガスタービン２１、および蒸気タービンである低圧タービン２２、中圧タービン２３、高圧タービン２４を備えている。また、低圧タービン２２、中圧タービン２３、高圧タービン２４の駆動エネルギとして用いる蒸気を生成するため、ガスタービン２１から排出される排ガスから熱エネルギを回収する排熱回収ボイラ（ボイラ）２５が設けられている。
【００１７】
低圧タービン２２の駆動源として用いられた蒸気は、復水器２６にて復水され、復水ポンプ２７、グランド蒸気コンデンサ２８を介して排熱回収ボイラ２５内に送り込まれる。
排熱回収ボイラ２５内には、復水ポンプ２７から送り出された復水（給水）を排ガスの熱エネルギとの熱交換によって余熱するプレヒータ３０が設けられている。
プレヒータ３０を経た給水は、排熱回収ボイラ２５の外部に設置された脱気器２９にて脱気されて溶存酸素が除去された後、低圧（ＬＰ）用のライン（圧力系統）Ｌａに送り込まれる。
【００１８】
低圧用のラインＬａで、給水は、給水ポンプ３１ａにて加圧された後、排熱回収ボイラ２５内に設けられた節炭器（ＥＣＯ）３２ａに送り込まれて加熱された後、ドラム（低圧側の蒸気ドラム）３３ａを介し、排熱回収ボイラ２５内に設けられた蒸発器（ＥＶＡ：熱交換器）３４ａ内で加熱され、再度ドラム３３ａに送り込まれ、ここで気液分離される。
【００１９】
ドラム３３ａで気液分離された蒸気は、排熱回収ボイラ２５内に設けられた過熱器（ＳＨ）３５ａで過熱される。過熱器３５ａで過熱された蒸気は、低圧タービン２２に供給されるのである。
一方、低圧用のドラム３３ａ内で蒸気と分離された給水は、中圧（ＩＰ）用、高圧（ＨＰ）用のライン（圧力系統）Ｌｂ、Ｌｃに分岐して送り込まれる。
【００２０】
中圧用、高圧用のラインＬｂ、Ｌｃで、給水は、それぞれ、給水ポンプ３１ｂ、３１ｃにて加圧された後、排熱回収ボイラ２５内に設けられた節炭器（ＥＣＯ）３２ｂ、３２ｃに送り込まれて加熱された後、ドラム（高圧側の蒸気ドラム）３３ｂ、３３ｃを介し、排熱回収ボイラ２５内に設けられた蒸発器（ＥＶＡ：熱交換器）３４ｂ、３４ｃ内で加熱され、再度ドラム３３ｂ、３３ｃに送り込まれ、ここで気液分離される。
【００２１】
ドラム３３ｂ、３３ｃで気液分離された蒸気は、排熱回収ボイラ２５内に設けられた過熱器（ＳＨ）３５ｂ、３５ｃで過熱された後、中圧タービン２３、高圧タービン２４に供給されるのである。なお、中圧用の過熱器３５ｂで過熱された蒸気は、再熱器（ＲＨ）３７を経てから中圧タービン２３へと供給される。
ここで、中圧タービン２３から排出された蒸気は、低圧タービン２２へと供給される。また、高圧タービン２４から排出された蒸気は、中圧用のラインＬｂに供給され、再熱器３７を経て中圧タービン２３へと供給される。
このようにして、コンバインド発電プラントの蒸気循環サイクルＡ内において、給水（純水）は循環する構成となっている。
【００２２】
さて、上記したような基本構成を有するコンバインド発電プラントにおいて、本発明を適用した第１〜第６の実施の形態について説明する。なお、以下に示す各実施の形態において、コンバインド発電プラント全体の基本的な構成は図１に示したような構成を有するものとする。そして、各実施の形態において、図１に示した基本的な構成と異なる構成を必要とする部分についてのみ、説明を行い、上記した通りの構成を有する部分については説明を省略する。
【００２３】
〔第１の実施の形態〕
図２に示すように、コンバインド発電プラントの低圧用のドラム３３ａには、節炭器３２ａから給水管４０によって送り込まれる。そして、送り込まれた給水は、降水管４１を介して水ドラム４２に降り、排熱回収ボイラ２５内の蒸発管を通って蒸発器３４ａ内で熱交換により加熱された後、再度低圧用のドラム３３ａに戻る。
ここで、低圧用のドラム３３ａ内は、そのときのコンバインド発電プラントの稼動状態に応じた温度と圧力になっている。蒸発器３４ａから送り込まれた給水、および給水管４０からドラム３３ａ内に送り込まれる給水は、ドラム３３ａ内の温度と圧力に平衡する状態になり、気相と液相に分配、つまり気液分離される。
このとき、給水中に含まれる溶存酸素は、その大半が気相（蒸気）側に分配し、液相（ドラム水）側にはほとんど残存しない。本発明者が行った実験に基づく一例を挙げれば、給水中に５００ｐｐｂの溶存酸素があった場合、低圧用のドラム３３ａで気液分離が行われる結果、蒸気中に３０００ｐｐｂの溶存酸素が分配され、ドラム水中に残存する溶存酸素は２６ｐｐｂとなった。つまり、低圧用のドラム３３ａにおいて、給水（液相）中の溶存酸素が約２０分の１に低減されるのである。
【００２４】
本実施の形態では、上記のような低圧用のドラム３３ａにおける溶存酸素低減機能を利用したコンバインド発電プラントの運用を行う。
すなわち、中圧用、高圧用のラインＬｂ、Ｌｃに送り込まれる給水の溶存酸素量が規定値（例えば１０ｐｐｂ）以下であることを規定したコンバインド発電プラントにおいて、低圧用のドラム３３ａを通過した時点で溶存酸素量を規定値以下に低減した給水を、中圧用、高圧用のラインＬｂ、Ｌｃに送り込むのである。
言い換えれば、中圧用、高圧用のラインＬｂ、Ｌｃに送り込む給水の溶存酸素量を低減させるために、給水を低圧用のドラム３３ａに通すのである。
【００２５】
具体的な運用例を挙げれば、例えば、中圧用、高圧用のラインＬｂ、Ｌｃに送り込まれる給水の溶存酸素量の規定値が１０ｐｐｂであり、給水中の溶存酸素量を２０分の１に低減する能力のあるドラム３３ａを備える場合、低圧用のドラム３３ａの前段側における溶存酸素量が２００ｐｐｂ以下であれば、ドラム３３ａを通すことで給水中の溶存酸素量を規定値の１０ｐｐｂ以下とすることができる。このようにして、低圧用のドラム３３ａを脱気器として機能させ、中圧用、高圧用のラインＬｂ、Ｌｃに送り込むのである。
【００２６】
このような運用を行うコンバインド発電プラントにおいては、低圧用のドラム３３ａの脱気機能を利用することで、中圧用、高圧用のラインＬｂ、Ｌｃに送り込む給水の溶存酸素量を規定値以下とする、安定したシステムを構築することができる。したがって、蒸気を蒸気循環サイクルＡの系外に掃気しない密閉型の構成のコンバインド発電プラントにおいては、図１に示した基本的な構成から脱気器２９を省略した構成とすることも可能である。
【００２７】
また、低圧用のドラム３３ａに再循環ラインを設け、プラント立ち上げに際して新たに水を蒸気循環サイクルＡ内に供給する時や、蒸気循環サイクルＡに補給水を供給した時等、低圧用のドラム３３ａの前段側における溶存酸素量が、このドラム３３ａでの溶存酸素低減能力を持ってしても低減後の溶存酸素量が規定値以上となってしまう値である場合に、再循環ラインを通して低圧用のドラム３３ａを複数回繰り返して通し、溶存酸素の低減処理を十分に行うようにしてもよい。
この他、脱気器２９を備える場合も、脱気器２９を通らないバイパスラインを別途追設し、通常時は給水をバイパスラインを通し、低圧用のドラム３３ａの前段側における溶存酸素量が、このドラム３３ａでの溶存酸素低減能力を持ってしても低減後の溶存酸素量が規定値以上となってしまう値である場合に、給水を脱気器２９に通すようにしてもよい。
【００２８】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。
この図３に示す構成では、図１に示したコンバインド発電プラントの基本的な構成に対し、脱気器２９を省略した構成となっている。さらに、この図３のコンバインド発電プラントでは、低圧用のドラム３３ａの後段側に、給水中の溶存酸素を低減するための脱気器（溶存酸素低減部）５０を備えている。
このような構成のコンバインド発電プラントでは、上記に示したように、低圧用のドラム３３ａにて給水中の溶存酸素を低減した後、脱気器５０でさらに溶存酸素を低減し、その給水を、中圧用のラインＬｂ、高圧用のラインＬｃに供給する。
【００２９】
上述したように、脱気機能を有する低圧用のドラム３３ａの後段に脱気器５０を備えることで、図１に示したような基本的な構成と同様、中圧用のラインＬｂ、高圧用のラインＬｃに供給する給水の溶存酸素量を規定値以下とした、安定したシステムを構築することができる。しかも、低圧用のドラム３３ａの後段側に設けた脱気器５０では、ドラム３３ａで溶存酸素量を低減した後の給水を処理すればよいことになる。したがって、図１に示したように低圧用のドラム３３ａの前段側に脱気器２９を備える構成に比較し、低圧用のドラム３３ａの後段側の脱気器５０は、処理能力の小さい小型のものとすることができる。これにより、プラント設置コストを低減することが可能となる。
【００３０】
ところで、上記したような構成において、図３に示したように、脱気器５０を通らないバイパスライン５１を設け、さらに脱気器５０とバイパスライン５１のそれぞれに制御弁５２、５３を設ける構成とすることもできる。このような構成においては、通常時は制御弁５３を開いて給水をバイパスライン５１に通しておき、プラント立ち上げに際して新たに水を蒸気循環サイクルＡ内に供給する時や、蒸気循環サイクルＡに補給水を供給した時等、溶存酸素量が多い時のみ、制御弁５２を開いて給水を脱気器５０に送り込み、溶存酸素の低減処理を行うようにすることができる。
このような制御弁５２、５３の切換操作は、必要に応じて適宜行っても良いが、蒸気循環サイクルＡ内の溶存酸素量を検出するセンサを設置しておき、このセンサでの検出値が予め設定したしきい値を上回った時に、自動的に制御弁５２、５３の開閉を制御し、脱気器５０側に給水を流すようにすることもできる。
【００３１】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態では、図４に示すように、低圧用のドラム３３ａ内において、節炭器３２ａから給水管４０を介して送り込まれる給水は、散水機能を有した複数のノズル（溶存酸素低減部、スプレー）６０から散水される。ノズル６０は、複数の孔を有しており、給水管４０によって送り込まれる給水を、孔から放出する。ノズル６０の孔は、その数が多く、また径が小さいのが好ましい。そして、ノズル６０から給水を、散水もしくは霧状に噴霧するのである。このようにして給水を散水あるいは噴霧することで、低圧用のドラム３３ａ内の気相に対する給水の接触効率を高めることができ、これによって給水からの溶存酸素の低減効果を高めることができる。
【００３２】
このような構成を採用することで、低圧用のドラム３３ａにおける溶存酸素の低減機能を高めることができるので、図１に示したコンバインド発電プラントの基本的な構成から、脱気器２９を省略したり、あるいは脱気器２９を小型化することが可能となる。また、この場合も、上記第１の実施の形態と同様、脱気器２９を通らないバイパスラインを別途追設し、通常時は給水をバイパスラインを通し、低圧用のドラム３３ａの前段側における溶存酸素量が、このドラム３３ａでの溶存酸素低減能力を持ってしても低減後の溶存酸素量が規定値以上となってしまう値である場合に、給水を脱気器２９に通すようにしてもよい。
【００３３】
〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態では、図５（ａ）に示すように、低圧用のドラム３３ａの気相内に、熱交換部材（溶存酸素低減部）７０を設ける。
図５（ｂ）に示すように、熱交換部材７０は、コルゲート状に折り曲げられた薄い金属等からなるフィン（熱交換フィン）７１が多数設けられている。そして、この熱交換部材７０は、給水管４０の放出口の鉛直下方に位置するよう設けられており、給水管４０からドラム３３ａ内に放出される給水は、熱交換部材７０のフィン７１を伝って落下するようになっている。
このような構成では、熱交換部材７０のフィン７１は、ドラム３３ａ内の温度に平衡する温度となっている。給水管４０からドラム３３ａ内に放出された給水が、熱交換部材７０のフィン７１を伝うことで、給水の、ドラム３３ａ内の気相に対する接触時間を大きくし、接触効率を高めることができるので、給水からの溶存酸素の低減効果を高めることができる。
【００３４】
このようにして低圧用のドラム３３ａにおける溶存酸素の低減機能を高めることによって、図１に示したコンバインド発電プラントの基本的な構成から、脱気器２９を省略したり、脱気器２９を小型化することが可能となる。また、この場合も、上記第１の実施の形態と同様、脱気器２９を通らないバイパスラインを別途追設し、必要時のみ給水を脱気器２９に通すようにしてもよい。
【００３５】
〔第５の実施の形態〕
第５の実施の形態では、図６に示すように、低圧用のドラム３３ａに、ドラム３３ａの気相を略真空に近い状態とするための負圧源に接続された吸入管８０が接続されている。この負圧源としては、例えば、復水器２６が好適である。また、負圧源として別途真空ポンプ等を用いても良い。
このようにして、負圧源により低圧用のドラム３３ａの気相を吸引することで、ドラム３３ａ内の圧力を低下させ、略真空に近い状態とする。
すると、ドラム３３ａ内における沸点が低下してドラム３３ａが溶存酸素低減部、圧力低減部として機能し、蒸発器３４ａから送り込まれた給水、および給水管４０からドラム３３ａ内に送り込まれる給水の気液分離が促進され、これに伴なって溶存酸素の低減処理も、より高効率で行うことができる。
【００３６】
このようにして低圧用のドラム３３ａにおける溶存酸素の低減機能を高めることによって、図１に示したコンバインド発電プラントの基本的な構成から、脱気器２９を省略したり、脱気器２９を小型化することが可能となる。
【００３７】
このような構成において、吸入管８０に制御バルブ８１を設け、この制御バルブ８１の開閉、あるいは開度を適宜操作することで、低圧用のドラム３３ａ内の圧力を調整することもできる。
そして、通常時は制御バルブ８１を閉じたり、その開度を所定の開度としておき、低圧用のドラム３３ａの前段側における溶存酸素量が増えた場合に、制御バルブ８１を開き、ドラム３３ａにおける溶存酸素低減能力を高めるようにするのである。
このような制御バルブ８１の操作は、適宜行ってもよいし、蒸気循環サイクルＡ内における給水の溶存酸素量を検出するセンサを適宜位置に設け、このセンサの検出値に基づいて制御バルブ８１の開閉や開度を制御するようにしてもよい。
【００３８】
〔第６の実施の形態〕
図７に示す第６の実施の形態では、中圧用のドラム３３ｂと低圧用のドラム３３ａの間、および高圧用のドラム３３ｃと低圧用のドラム３３ａの間に、抽気ライン９０、９１が設けられ、抽気部としての中圧用のドラム３３ｂ、高圧用のドラム３３ｃから低圧用のドラム３３ａに対して抽気できる構成となっている。
このような構成を有しているコンバインド発電プラントでは、中圧用のドラム３３ｂ、高圧用のドラム３３ｃから低圧用のドラム３３ａに対し、より高圧で高い熱エネルギを有した蒸気が抽気されると、低圧用のドラム３３ａ内が溶存酸素低減部として機能する。すなわち、低圧用のドラム３３ａ内に給水管４０から給水を放出すると、高圧で高い熱エネルギを有した蒸気に給水が接触（フラッシュ）することで給水の蒸発が促進され、これに伴なって溶存酸素の低減処理も、より高効率で行うことができるのである。
【００３９】
このようにして低圧用のドラム３３ａにおける溶存酸素の低減機能を高めることによって、図１に示したコンバインド発電プラントの基本的な構成から、脱気器２９を省略したり、脱気器２９を小型化することが可能となる。
【００４０】
このような構成において、抽気ライン９０、９１に、制御弁９２、９３を備え、中圧用のドラム３３ｂ、高圧用のドラム３３ｃから低圧用のドラム３３ａに対する抽気をオン・オフできるようにすることも有効である。
そして、通常時は制御弁９２、９３を閉じておき、低圧用のドラム３３ａの前段側における給水中の溶存酸素量が増えた場合に、制御弁９２、９３を開き、ドラム３３ａにおける溶存酸素低減能力を高めるようにするのである。
このような制御弁９２、９３の操作は、適宜行ってもよいし、蒸気循環サイクルＡ内における給水の溶存酸素量を検出するセンサを適宜位置に設け、このセンサの検出値に基づいて制御弁９２、９３の開閉を制御するようにしてもよい。
【００４１】
なお、上記第６の実施の形態では、中圧用のドラム３３ｂ、高圧用のドラム３３ｃから蒸気を送り込むようにしたが、そのいずれか一方のみであってもよい。また、同様に、熱エネルギの高い蒸気を低圧用のドラム３３ａに送り込むことができるのであれば、蒸気の供給源は、例えば、過熱器３５ａ、３５ｂ、３５ｃや、低圧タービン２２、中圧タービン２３、高圧タービン２４等としてもよい。
【００４２】
上述した各実施の形態に示したように、低圧のドラム３３ａにおける溶存酸素の低減処理を活用し、またその効率を高めることで、脱気器２９を省略したり、小型化することが可能となり、プラントの省スペース化、低コスト化を図ることができるのである。
ところで、上記各実施の形態の構成では、低圧タービン２２には、溶存酸素量の多い蒸気が供給されることになるが、ＪＩＳ基準においても、一定以下の圧力区分においては、溶存酸素量が規定されておらず、極力低く保つ、と規定されているのみであるため、実際に支障が生じないような溶存酸素量のレベルであれば良い。
【００４３】
なお、上記の第１〜第６の実施の形態に示した構成は、適宜組み合わせることも可能であり、それにより、一層高効率な溶存酸素の低減処理が行える。
また、上記各実施の形態において、コンバインド発電プラントの構成は、適宜他の構成に変更することが可能である。例えば、排熱回収ボイラ２５内における節炭器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、蒸発器３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、過熱器３５ａ、３５ｂ、３５ｃの配置や配管等は、適宜変更しても支障はない。また、排熱回収ボイラ２５の熱源も、ガスタービン２１からの排ガスに限るものではなく、他の熱源を用いることも可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低圧のドラムにおける溶存酸素の低減処理を活用したり、その効率を高めることで、脱気器を省略したり、小型化することが可能となり、プラントの省スペース化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるコンバインド発電プラントの基本的な構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における低圧用のドラムにおける溶存酸素の除去機能について説明するための図である。
【図３】第２の実施の形態におけるコンバインド発電プラントの要部の構成を示す図である。
【図４】第３の実施の形態における低圧用のドラムの構成を示す図である。
【図５】第４の実施の形態における低圧用のドラムの構成を示す図である。
【図６】第５の実施の形態におけるコンバインド発電プラントの要部の構成を示す図である。
【図７】第６の実施の形態における低圧用のドラムの構成を示す図である。
【図８】低圧系統を通過した給水を中圧、高圧系統に供給する構成の発電プラントの構成を示す図である。
【図９】従来の発電プラントにおける脱気器の設置様式の一例を示す図である。
【図１０】従来の発電プラントにおける脱気器の設置様式の他の一例を示す図である。
【図１１】従来の発電プラントにおける脱気器の設置様式のさらに他の一例を示す図である。
【符号の説明】
２０…発電機、２１…ガスタービン、２２…低圧タービン（蒸気タービン）、２３…中圧タービン（蒸気タービン）、２４…高圧タービン（蒸気タービン）、２５…排熱回収ボイラ（ボイラ）、２６…復水器、２９…脱気器、３３ａ…ドラム（低圧側の蒸気ドラム）、３３ｂ、３３ｃ…ドラム（高圧側の蒸気ドラム）、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ…蒸発器（熱交換器）、５０…脱気器（溶存酸素低減部）、６０…ノズル（溶存酸素低減部、スプレー）、７０…熱交換部材（溶存酸素低減部）、７１…フィン（熱交換フィン）、８０…吸入管、９０…抽気ライン、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ…ライン（圧力系統）
【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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