(57)【要約】【課題】地球温暖化抑止のために高効率発電プラントを提供する。安価な電力を提供する。昼夜電力需要格差を平準化する。【解決手段】水冷却機能と氷冷却機能の両者機能を有する熱交換器（１）を発電プラント（新設、既設）の復水器として具備する、夜間は水冷却機能で稼動して、昼間電力需要ピーク時は氷冷却機能に変更して稼動することで冷却水ポンプ（８）を停止出来るので節電が出来る、蒸気タービンの排蒸気を混合媒体発電プラントの熱源にして複合発電プラントを構成することで増電出来る、節電と増電の二重効果で従来の発電プラント比して熱効率の大幅に向上した高効率発電プラントを提供する、氷（１４）は深夜余剰電力で製氷貯蔵して昼間電力需要ピーク時に氷冷却機能に使用することにより、深夜余剰電力を氷に変えて貯蔵して昼間冷却水ポンプの節電に活用することで、昼夜電力需要の格差を平準化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷冷却機能は冷却水ポンプ（８）を駆動停止してクラッチ（３ａ、ｂ）を閉じてハッチ（１１）を開けて氷搬送手段（６）を駆動して氷（１４）を氷入口（１２）より熱交換器（１）内に送入する循環ポンプ（１０）を駆動して循環パイプ（９）を通して冷却水（７）を循環する氷溶水は氷溶水排水パイプ（１５）より排出されるクラッチ（３ｃ）は開流通パイプ（２）の内部を流通する発電後の排蒸気又は排混合媒体は氷の伝導熱により冷却される水冷却機能に変更操作は氷搬送手段（６）を停止してハッチ（１１）で氷入口（１２）を密封するクラッチ（３ａ、ｂ）を開けて冷却水ポンプ（８）を駆動して冷却水送水パイプ（４）を通して冷却水（７）を熱交換器（１）の内部に送入して循環して冷却水（７）は冷却水排水パイプ（５）より排出される流通パイプ（２）の内部を流通する発電後の排蒸気又は排混合媒体は水冷却される上記のように冷却されて復水復液は従来のように移送手段によって循環して熱源によって再蒸気化してタービンを駆動して発電機で発電する夜間は水冷機能で稼動して昼間電力需要ピーク時は氷冷却機能稼動に変更する水冷却機能稼動時循環ポンプ（１０）は停止氷（１４）又は液体空気液体窒素は深夜電力で冷却貯蔵して昼間上記のように使用することを特徴とする発電プラント。
【請求項２】
水蒸気系発電プラントの排蒸気をアンモニアガスタービン発電プラントの熱源として活用して構成した複合発電プラント（図３）のアンモニアガスタービン（２０）の発電後の排アンモニアガスの冷却用に請求項１記載を備えたことを特徴とした複合発電プラント上記排アンモニアガスはアンモニアと水の混合液を水蒸気系発電プラントの発電後の排蒸気で加熱してアンモニアガス化したもので請求項１記載の混合媒体もアンモニアと水の混合液。
【請求項３】
燃焼したガスの放出でガスタービン（２４）を駆動して同軸の発電機（１８）で発電するガスタービン発電プラントを請求項２の複合発電プラントの前工程に連結してガスタービン（２４）の排ガス熱で蒸気発生器（２６）で蒸気を得てその蒸気を請求項２の複合発電プラントの熱源にしてガスタービン発電プラント蒸気タービン発電プラントアンモニアガスタービン発電プラントの順に連結して構成したことを特徴とした三連結発電法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】〔発明の属する技術分野〕本発明は、蒸気タービン混合媒体タービン両発電プラントの排熱の冷却法と昼夜電力需要負荷の平準化に関する。
【０００２】〔従来の技術〕従来は水蒸気系、混合媒体系発電プラントの発電後の排蒸気排混合媒体の復水復液のための冷却に昼間発電した電力を消費している（例えば川内原子力発電発電能力１７８万ＫＷの場合冷却水ポンプの消費電力コストは年間４８億円である）。近年の経済発展は、家電機器の大型化や冷暖房の普及など電力需要は着実な増加を民生用も産業用も続けている、最大電力の伸びが著しく、電力需要は昼間ピーク化し季節間昼夜間の需要格差も拡大している。例えば国内最大手電力会社の電力需要格差は最小値が最大値の５７％に達していると言われている。負荷率向上のための対処例として揚水発電プラントが有るが立地上適地が制約され遠方になるため損失が大い、超電導、フライホール利用電力貯蔵法は、開発中であるが、大容量の電力貯蔵設備を製造したり設置することは困難である。空気圧縮利用の電力貯蔵は、海底や地下空間に貯蔵する方式が検討されているが規模が非常に大きいものになる。そこで、深夜電力で液体空気を製造し冷熱の形で貯蔵し、昼間のピーク需要には液体空気を加圧してガスタービン発電機の燃焼機に供給して対応することでコンプレッサの動力を削減して送電出力を増大される技術が公開されている（特開平９−２５０３６０号公報参照）この方式では約７０％のエネルギー効率が得られる、深夜電力で液体空気を製造して冷熱の形で貯蔵し、昼間のピーク需要時液体空気を加圧して順次加熱して大気温度までにする低温領域での熱のカスケード的利用に常温超電導システム、冷凍庫氷蓄熱等を用いて最終的にガスタービン発電機の燃焼機に高圧空気を供給して空気圧縮機用の動力を削減して送電出力を増大させる特許出願がされている（特開平９−１３９１８号公報参照）冷熱貯蔵として深夜電力を用いて海水を凍らせて氷で貯蔵し、解氷冷熱を地域熱供給に供給して負荷平準化と造水を同時に行なう特許出願がされている。（特開平９−８５２３２号公報参照）その他の冷熱貯蔵法として深夜電力を用いて低温アンモニアあるいは炭酸ガスに貯蔵して昼間のピーク需要には蒸気タービンの排気で加熱して膨張タービンを駆動して発電を行う技術が開示されている。（特開平６−２７２５１７号公報参照）水蒸気タービンからの排熱を熱交換器を介して混合媒体タービンに活用して複合させた高熱効率の発電プラントに関する技術が公開されている（特開平９−２０９１７６号参照）
【０００３】〔発明が解決しようとする課題〕上記のように、従来の水蒸気系混合媒体系発電プラントの発電後の排蒸気排混合媒体系の復水復液のための冷却に昼間発電した電力を消費しているので消費した電力量の分だけ発電効率を押し下げているので発電効率向上の課題がある昼夜間の電力需要格差約４３％の現況の昼夜電力需要格差縮小が課題。
【０００４】  上記のように、従来の水蒸気系、混合媒体系発電後の排蒸気排混合媒体の復水復液のための冷却消費電力が昼間電力を消費するため消費電力量の分だけ発電プラントの効率を低下させている、本発明は昼間電力需要ピーク時の冷却消費電力を大幅に節電して、節電した電力は供給売電することを目的とする。
【０００５】昼夜間又は、季節間の電力需要負荷の平準化の効果を提供して節電と増電の二重効果で大幅な発電熱効率の向上をした原子力各火力発電プラントの提供が目的。
【０００６】〔課題を解決するための手段〕上記課題を解決するために、氷冷却機能と水冷却機能の両機能を有する熱交換器を開発して極めて高い冷却能力を有する氷冷却機能で昼間復水器復液器として使用すると従来の冷却ポンプ駆動停止で約９０％以上が節電が出来るため節電した電力量が発電能力の増大となり効率を押し上て、高効率発電プラントを提供する。
【０００７】昼夜間電力需要格差問題を解決するために、深夜余剰電力を使用して氷製造機で氷を大量に製氷して貯蔵して置く、昼間消費電力ピーク時に請求項１に記載する氷冷却機能を用いて上記発電プラントの発電後の排蒸気排混合媒体の復水復液の冷却をする、深夜電力を氷に変えて貯蔵、昼間電力需要ピーク時に発電プラントの排蒸気、排混合媒体の冷却に深夜製氷の氷を活用して従来の冷却水ポンプの昼間電力を節電して節電分は供給電力となり、昼夜電力需要負荷の平準化の効果を得る。
【０００８】〔作用〕上記のように、本発明は、発電プラントの復水器、復液器内に氷を継続送入しつつ稼動するので、氷直冷方法であるため極めて高い冷却能力を有する氷の温度はより低温化することで冷却能力をさらに高める。従来の発電プラントの復水復液器の水冷式に比べて、本発明の氷直冷却方法は極めて高冷却であるため、排蒸気排混合媒体の凝縮が迅速化され復水器内の排蒸気の流れがスピードアップする、排蒸気の流通がスピードアップすると蒸気タービンの回転数が増す、蒸気タービンの回転数が増すと同軸に成る発電機の発電能力が増大する。請求項２は番号特開２００４−１２４９３７を参照。
【０００９】本発明の、請求項１に記載する構成と機能は新設の発電プラントに具備出来るが既設稼動中の発電プラントの復水機を改造して本発明に変更出来る請求項１、２の原子力、火力、両者発電プラントの構成、稼動方法材質技術は現状であるので上記発電プラント部や復水器部等の詳細な図示、説明は省略する。
【０００１０】〔発明の実施の形態〕本発明の実施を図面１を参照して説明すると、氷冷却機能は、冷却水ポンプ（８）を稼動停止して、クラッチ（３ａ、ｂ）を閉じてハッチ（１１）を開けて氷搬送手段（６）を駆動して氷（１４）を氷入口（１２）より熱交換機（１）内に送入する循環ポンプ（１０）を駆動して循環パイプ（９）を通して冷却水（７）を循環する、氷溶水は氷溶水排水パイプ（１５）より排出する、流通パイプ（２）の内部を流通する発電後の排蒸気又は排混合媒体は氷の伝導により冷却される、水冷却機能〔図２〕への変更は氷搬送手段（６）を駆動停止してハッチ（１１）で氷入口（１２）を密封するクラッチ（３ａ、ｂ）を開けて冷却水ポンプ（８）を駆動して、冷却水送水パイプ（４）を通して冷却水（７）を熱交換器（１）内に送水して循環して冷却水（７）は冷却水排水パイプ（５）より排出される、流通パイプ（２）の内部を流通する発電後の排蒸気又は排混合媒体は水冷却される、上記のように冷却されて復水復液となって従来のように移送手段によって循環して熱源で加熱して蒸気化してタービンを駆動して発電機で発電する夜間は水冷却機能で稼動して昼間電力需要ピーク時は氷冷却機能で稼動する氷（１４）又は液体空気、液体窒素は深夜電力で冷却貯蔵昼間上記のように使用する発電プラント。
【０００１１】水蒸気系発電プラントの排蒸気をアンモニアガスタービン発電プラントの熱源として活用して構成される複合発電プラントのアンモニアガスタービン（２０）の排アンモニアガスの冷却システムとして請求項１（１）を備えた、図３に示す複合発電プラント。混合媒体はアンモニアと水の混合液である。
【０００１２】図７に付いて説明すると、燃焼したガスの放出でガスタービン（２４）を駆動して同軸の発電機（１８）で発電するガスタービン発電プラントを請求項２の複合発電プラントの前工程に連結してガスタービン（２４）の排ガス熱で蒸気発生器（２６）で蒸気を得てその蒸気を請求項２の複合発電プラントの熱源にしてガスタービン発電プラント蒸気タービン発電プラントアンモニアガスタービン発電プラントの順に連結して構成した三連結発電法。
【０００１３】深夜の余剰電力の総量は超大規模である、その深夜余剰電力を最大限活用して氷製造機で大規模に製氷して保冷室に貯蔵して昼間電力需要ピーク時に氷搬送手段（６）で貯蔵してい氷を氷冷却に用いる氷（１４）はより低温化する。水冷却機能から氷冷却機能えのもう１例の変更操作を〔図１、２〕で説明すれば循環ポンプ（１０）を駆動して冷却水（７）を循環する冷却ポンプ（８）を除々に減速して冷却水（７）を減水する  ある程度熱交換器（１）内に冷却水（７）が流通する状態でハッチ（１１）を迅速に開け直前に並べておいていた氷（１４）を氷搬送手段（６）を駆動して氷（１４）を熱交換器（１）内に送入してある程度氷（１４）が熱交換器（１）内に蓄積したら減速駆動していた冷却ポンプ（８）を停止してクラッチ（３ａ、ｂ）を閉じる氷（１４）を継続して送入する氷が無くなったら水冷却機能に変更する。水を凍結した氷（１４）の代替えに液体窒素、液体空気、も使用出来る。
【０００１４】図４に付いて説明すれば、複水器（２１）内に混合媒体と冷却水の両者熱交換器を設け蒸気タービン（１７）より排出された排蒸気を混合媒体熱交換器で一次冷却して冷却水熱交換器で二次冷却する、蒸気タービン発電プラントのその排蒸気を熱源とする混合媒体発電プラントの複合熱交換による複合発電、臣大蒸気タービン発電（１００万ｋｗ）プラントの場合、図４に示す構成が好ましい。〔発明の効果〕本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【０００１５】氷冷却機能の冷却能力は氷の使用量で決るが、超大規模に製氷出来るので冷却ポンプの昼間稼動停止で９０％以上節電出来る節電した分が増電となり発電効率を押し上て高効率発電プラントを提供する。
【０００１６】超大規模の深夜余剰電力を大規模な氷貯蔵に変えて、昼間電力需要ピーク時に冷却水ポンプの節電に活用して節電で得た電力は昼間供給電力の増大となるので本発明を世界に拡設すると超大規模な昼夜電力需要負荷の平準化が出来る。
【０００１７】上記のように、高冷却機能がタービンの回転数増大効果で増電出来る、又節電した分も含めて本発明で得た電力はＣＯ２等排ガスが共なわないので、本発明を世界に拡設すると、世界的に地球温暖化抑止が出来る。
【０００１８】１、水蒸気発電プラントの排蒸気を熱源としてアンモニアガスタービン発電プラントで発電する。２、上記氷冷機能で低温混合媒体液を得るその低温混合媒体液で水蒸気系発電プラントの排蒸気を高冷却することで冷却水と冷却水ポンプの消費電力を９０％以上節電して１の発電と２の節電の二重効果で請求項２においては従来の発電プラントに比して熱効率が大幅に向上した複合発電プラントを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の氷冷却機能時の概略縦断面図である
【図２】本発明実施例の水冷却機能時の概略縦断面図である
【図３】本発明の請求項２の複合発電プラントの概略平面図である。
【図４】複合熱交換による複合発電法の概略平面図である
【図５】請求項１の蒸気タービンと連結した概略平面図である
【図６】直列水冷氷冷複合複水法の概略平面図である
【図７】三連結発電の概略平面図である
【符号の説明】
１  熱交換器２、２９、３０、流通パイプ３ａ  ３ｂ、３ｃ、クラッチ４、４１、冷却水送水パイプ５、５１、冷却水排水パイプ６、氷搬送手段７  冷却水８、２８、冷却水ポンプ９  循環パイプ１０  循環ポンプ１１  ハッチ１２  氷入口１３  保護ネット１４  氷１５  氷溶水排水パイプ１６  従来の復水器１７  蒸気タービン１８、２８、３８、発電機１９  給水ポンプ２０  アンモアガスタービン２１  復水器２２  給アンモニアポンプ２３  ガス燃焼室２４  ガスタービン２５  給水パイプ２６  蒸気発生器
【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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