(57)【要約】【課題】  脱酸素剤の使用量を大幅に減少させ、また、脱気器の設置を不要にすることにより、設備費、エネルギ損失、整備費、運転費において大幅なコスト削減を図る。【解決手段】  蒸気タービン（３０）とガスタービン（４０）とにより発電機（５０）を回転駆動させるコンバインド発電プラントであって、コンバインド発電プラントは、ガスタービンの排気ガスにより蒸気タービンを回転駆動させるための過熱蒸気を発生させると共にエコノマイザ（２１）を有する排熱回収ボイラ（２０）と、エコノマイザに供給するための給水を貯水するホットウエルタンク（１）とを備え、ホットウエルタンクは、貯水する給水を所定温度に加熱するための加熱手段（２）を有すると共に貯水する給水の液面上方空間（３）が所定圧力の蒸気により充満され、加熱手段は、エコノマイザにより加熱された給水を熱源とし、蒸気は、エコノマイザにより加熱された給水を用いて発生させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン（３０）とガスタービン（４０）とにより発電機（５０，５１，５２）を回転駆動させるコンバインド発電プラントであって、前記コンバインド発電プラントは、前記ガスタービンの排気ガスにより前記蒸気タービンを回転駆動させるための過熱蒸気を発生させると共にエコノマイザ（２１）を有する排熱回収ボイラ（２０）と、前記エコノマイザに供給するための給水を貯水するホットウエルタンク（１）とを備え、前記ホットウエルタンクは、貯水する前記給水を所定温度に加熱するための加熱手段（２）を有し、前記加熱手段は、前記エコノマイザにより加熱された給水を熱源とす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】
蒸気タービン（３０）とガスタービン（４０）とにより発電機（５０，５１，５２）を回転駆動させるコンバインド発電プラントであって、前記コンバインド発電プラントは、前記ガスタービンの排気ガスにより前記蒸気タービンを回転駆動させるための過熱蒸気を発生させると共にエコノマイザ（２１）を有する排熱回収ボイラ（２０）と、前記エコノマイザに供給するための給水を貯水するホットウエルタンク（１）とを備え、前記ホットウエルタンクは、貯水する前記給水の液面上方空間（３）が所定圧力の蒸気により充満され、前記蒸気は、前記エコノマイザにより加熱された給水を用いて発生させることを特徴とするコンバインド発電プラント。
【請求項３】
蒸気タービン（３０）とガスタービン（４０）とにより発電機（５０，５１，５２）を回転駆動させるコンバインド発電プラントであって、前記コンバインド発電プラントは、前記ガスタービンの排気ガスにより前記蒸気タービンを回転駆動させるための過熱蒸気を発生させると共にエコノマイザ（２１）を有する排熱回収ボイラ（２０）と、前記エコノマイザに供給するための給水を貯水するホットウエルタンク（１）とを備え、前記ホットウエルタンクは、貯水する前記給水を所定温度に加熱するための加熱手段（２）を有すると共に貯水する前記給水の液面上方空間（３）が所定圧力の蒸気により充満され、前記加熱手段は、前記エコノマイザにより加熱された給水を熱源とし、前記蒸気は、前記エコノマイザにより加熱された給水を用いて発生させることを特徴とするコンバインド発電プラント。
【請求項４】
前記ホットウエルタンク（１）内の前記給水の温度を検出するための温度検出手段（１５）と、前記温度検出手段が検出した前記給水の温度に基づいて前記エコノマイザ（２１）により加熱された前記給水を前記加熱手段（２）へ流量制御して供給する第１の流量制御手段（１６）とを備えたことを特徴とする請求項１又は３に記載のコンバインド発電プラント。
【請求項５】
前記所定温度は、５０°Ｃ以上８５°Ｃ以下であることを特徴とする請求項１，３，４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】
前記エコノマイザ（２１）により加熱された前記給水を前記ホットウエルタンク（１）の前記液面上方空間（３）内へ流量制御して供給する第２の流量制御手段を備えたことを特徴とする請求項２ないし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】
前記第２の流量制御手段は、前記ホットウエルタンク（１）の前記液面上方空間（３）の気圧を検出するための気圧計（１７）と、前記給水を前記液面上方空間内へ流量制御して供給する第１の流量制御弁（１８）と、前記気圧計が検出した前記気圧に基づいて前記第１の流量制御弁の作動を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする請求項６に記載のコンバインド発電プラント。
【請求項８】
前記ホットウエルタンク（１）は、前記液面上方空間と大気とを連通させるベント部（４）を有し、前記第２の流量制御手段は、前記エコノマイザ（２１）により加熱された前記給水を前記液面上方空間内へ流量制御して供給する第２の流量制御弁（６１）と、前記ベント部に配設されて前記液面上方空間内への大気の逆流を禁止する逆止弁（６２）とを備えたことを特徴とする請求項６に記載のコンバインド発電プラント。
【請求項９】
前記所定圧力は、０．１ｋＰＡ以上５０ｋＰＡ以下であることを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載のコンバインド発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンとガスタービンとにより発電機を回転駆動させるコンバインド発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンとガスタービンとにより発電機を回転駆動させるコンバインド発電プラントは、燃焼ガスを作動流体とするガスタービンのブレイトンサイクルを高温側のサイクルに用い、その排気ガスを、低温側における水蒸気を作動流体とするランキンサイクルの加熱流体として利用することにより、複合サイクル熱機関としての作動温度を高め、複合熱効率を向上させたものである。
【０００３】
従来の蒸気タービンとガスタービンとにより発電機を回転駆動させるコンバインド発電プラントにおいては、例えば、図６に示すように、蒸気タービンを駆動するための蒸気を、排熱回収ボイラ１００により発生させる。この排熱回収ボイラ１００は、給水を加熱するエコノマイザ（節炭器）１０１、エコノマイザ１０１により加熱された給水から蒸気を発生させる蒸発器１０２、発生した蒸気を過熱させる過熱器１０３とから成り、発電機を回転駆動させたガスタービンの排気ガスを利用して、過熱蒸気を発生させる。この排熱回収ボイラ１００から供給される過熱蒸気が蒸気タービンに送られ、この蒸気タービンによっても上記発電機が回転駆動される。
【０００４】
上述の排熱回収ボイラ１００に給水するための給水システムは、例えば、ホットウエルタンク１１０と、脱気器１１２、給水ポンプ１１３により構成される。補給水は、脱気器１１２を通してホットウエルタンク１１０内へ注入される。ホットウエルタンク１１０を通った給水は、給水ポンプ１１３により加圧されて、上述の排熱回収ボイラ１００のエコノマイザ１０１を通り、上述のようにガスタービンの排気ガスにより加熱される。また、ホットウエルタンク１１０には、蒸気プロセスの戻り水が脱気器１１４を通して注入され、また、蒸気タービンの復水も注入される。
【０００５】
一方、蒸気タービンを駆動するための蒸気は、ボイラ１００や蒸気タービンの腐食防止等の観点から、その溶存酸素量を一定値以下にする維持する必要がある。しかしながら、補給水として、従来は、硬水から純水化装置を通して生成された純水が用いられることが多いが（例えば、非特許文献１及び２参照）、純水には、常温（１５°Ｃ）において約１０ｍｇ／Ｌという高い濃度の酸素が溶解し得る。また、ホットウエルタンク１１０の液面上方空間１１１は大気に開放されており、ホットウエルタンク１１０内においても、流入空気からの酸素溶解が発生する。
【０００６】
したがって、従来のコンバインド発電プラントにおいては、補給水は、脱気器１１２を通してからホットウエルタンク１１０に注入されると共に、例えば、エコノマイザ１０１と蒸発器１０２との間、そして、必要によりホットウエルタンク１１０と給水ポンプ１１３との間において、多量の脱酸素剤の投入が行われる。また、熱電可変型で運用する場合には、蒸気プロセスの戻り水も、同様に高い濃度の酸素が溶解している場合もあり、脱気器１１４を通してから、ホットウエルタンク１１０内へ注入される。
【非特許文献１】野崎明、“航空転用形ガスタービンの複合発電システム”、日本ガスタービン学会誌（Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ３）、日本ガスタービン学会、１９９９年５月２０日、ｐ．３２（図５）
【非特許文献２】小西孝治、外３名、“大阪ガスの電力ビジネス用発電設備について”、日本ガスタービン学会誌（Ｖｏｌ．３１、Ｎｏ４）、日本ガスタービン学会、２００３年７月２０日、ｐ．１６（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来のコンバインド発電プラントにおいては、補給水に高い濃度の酸素が溶解しているため、補給水のラインに、脱気器を配設しなければならず、また、多量の脱酸素剤の投入を行わなければならない。したがって、従来のコンバインド発電プラントは、設備費、エネルギ損失、整備費、運転費において、極めてコスト高になるという問題がある。特に、熱電可変型の場合には、蒸気プロセスの戻り水にも脱気器が必要となり、更なる設備費の増加を招き、事実上、熱電可変型コンバインド発電プラントの実現は困難な状況である。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、コンバインド発電プラントに対する脱酸素剤の使用量を大幅に減少させ、また、脱気器の設置を不要にすることにより、設備費、エネルギ損失、整備費、運転費において大幅なコスト削減を図ることができる、コンバインド発電プラントを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、蒸気タービンとガスタービンとにより発電機を回転駆動させるコンバインド発電プラントであって、このコンバインド発電プラントは、ガスタービンの排気ガスにより蒸気タービンを回転駆動させるための過熱蒸気を発生させると共にエコノマイザを有する排熱回収ボイラと、エコノマイザに供給するための給水を一旦貯水するホットウエルタンクとを備え、ホットウエルタンクは、貯水する給水を所定温度に加熱するための加熱手段を有し、加熱手段は、エコノマイザにより加熱された給水を熱源とすることにある。
【００１０】
このように、ホットウエルタンクに、貯水する給水を所定温度に加熱するための加熱手段を備えることにより、貯水された給水の溶存酸素量を大幅に減少させることができる。このため、従来のコンバインド発電プラントにおいて必要とされた、補給水や蒸気プロセスの戻り水に対する脱気器の設置を不要にすることができ、また、給水への脱酸素剤の投入を大幅に減少させることができる。さらに、加熱手段が、エコノマイザにより加熱された給水を熱源とすることにより、自己完結型のシステムが形成され、ガスタービンの排熱を一段と有効利用した給水システムを構築することができる。
【００１１】
また、本発明が採用する手段は、蒸気タービンとガスタービンとにより発電機を回転駆動させるコンバインド発電プラントであって、このコンバインド発電プラントは、ガスタービンの排気ガスにより蒸気タービンを回転駆動させるための過熱蒸気を発生させると共にエコノマイザを有する排熱回収ボイラと、エコノマイザに供給するための給水を貯水するホットウエルタンクとを備え、ホットウエルタンクは、貯水する給水の液面上方空間が所定圧力の蒸気により充満され、蒸気は、エコノマイザにより加熱された給水を用いて発生させることにある。
【００１２】
このように、ホットウエルタンクの液面上方空間に所定圧力の蒸気を充満させることにより、ホットウエルタンク内への外気の侵入を防止し、給水が外気と接触することを防止することができる。これにより、ホットウエルタンク内に貯水された給水への酸素溶解を、確実に防止することができる。このため、従来のコンバインド発電プラントにおいて必要とされた、補給水や蒸気プロセスの戻り水に対する脱気器の設置を不要にすることができ、また、給水への脱酸素剤の投入を大幅に減少させることができる。さらに、蒸気を、エコノマイザにより加熱された給水を用いて発生させることにより、自己完結型システムが形成され、ガスタービンの排熱を一段と有効利用した給水システムを構築することができる。
【００１３】
さらに、本発明が採用する手段は、蒸気タービンとガスタービンとにより発電機を回転駆動させるコンバインド発電プラントであって、コンバインド発電プラントは、ガスタービンの排気ガスにより蒸気タービンを回転駆動させるための過熱蒸気を発生させると共にエコノマイザを有する排熱回収ボイラと、エコノマイザに供給するための給水を貯水するホットウエルタンクとを備え、ホットウエルタンクは、貯水する給水を所定温度に加熱するための加熱手段を有すると共に貯水する給水の液面上方空間が所定圧力の蒸気により充満され、加熱手段は、エコノマイザにより加熱された給水を熱源とし、蒸気は、エコノマイザにより加熱された給水を用いて発生させることにある。
【００１４】
このように、ホットウエルタンクに、貯水する給水を所定温度に加熱するための加熱手段を備えることにより、貯水された給水の溶存酸素量を大幅に減少させることができる。これと共に、ホットウエルタンクの液面上方空間に所定圧力の蒸気を充満させることにより、ホットウエルタンク内への外気の侵入を防止し、給水が外気と接触することを防止することができ、これにより、ホットウエルタンク内に貯水された給水への酸素溶解を、確実に防止することができる。このため、従来のコンバインド発電プラントにおいては必要とされた、補給水や蒸気プロセスの戻り水に対する脱気器の設置を、より確かに不要にすることができ、また、給水への脱酸素剤の投入を、さらに大幅に減少させることができる。
【００１５】
ホットウエルタンク内の給水の温度を検出するための温度検出手段と、エコノマイザにより加熱された給水を加熱手段へ供給する第１の流量制御手段とをさらに備え、第１の流量制御手段は、温度検出手段が検出した給水の温度に基づいて、エコノマイザにより加熱された給水を加熱手段へ供給することが望ましい。これにより、ホットウエルタンク内の給水温度を、上記所定温度に自動調整することができるようになる。
【００１６】
上記所定温度は、５０°Ｃ以上８５°Ｃ以下であることが望ましい。これは、ホットウエルタンク内の給水温度が５０°Ｃ未満の場合には、給水の溶存酸素量の減少が充分ではなく、補給水や蒸気プロセスの戻り水に対する脱気器の設置を不要にすることができず、また、給水への脱酸素剤の投入を大幅に減少させることができない可能性が生じるからである。ホットウエルタンク内の給水温度が８５°Ｃを超える場合には、溶存酸素量がさらに減少する一方で、ホットウエルタンク内へ還元される給水量が増加し、エネルギ損失が生じる恐れがあるからである。なお、この所定温度は、５５°Ｃ以上７０°Ｃ以下であることが、さらに望ましい。
【００１７】
エコノマイザにより加熱された給水をホットウエルタンクの液面上方空間内へ流量制御して供給する第２の流量制御手段を備えることが望ましい。エコノマイザにより加熱された給水を液面上方空間内へ供給することにより、給水は急減圧により直ちにフラッシュして蒸気化する。これにより、ホットウエルタンクの液面上方空間を蒸気により充満させることができる。また、第２の流量制御手段により、液面上方空間内の蒸気圧力を上記所定圧力に保持することができる。
【００１８】
第２の流量制御手段は、ホットウエルタンクの液面上方空間の気圧を検出するための気圧計と、給水を液面上方空間内へ流量制御して供給する第１の流量制御弁と、気圧計が検出した気圧に基づいて第１の流量制御弁の作動を制御するコントローラとを備えることが望ましい。第２の流量制御手段をこのように構成することにより、ホットウエルタンクの液面上方空間の蒸気圧力を上記所定圧力に自動調整することができる。
【００１９】
ホットウエルタンクは、液面上方空間と大気とを連通させるベント部を有し、第２の流量制御手段は、エコノマイザにより加熱された給水を液面上方空間内へ流量制御して供給する第２の流量制御弁と、ベント部に配設されて液面上方空間内への大気の逆流を禁止する逆止弁とを備えることが望ましい。第２の流量制御手段を、このように構成することにより、ホットウエルタンクの液面上方空間を上記所定圧力の蒸気で、簡易に充満させることができる。
【００２０】
上記所定圧力は、０．１ｋＰＡ以上５０ｋＰＡ以下であることが望ましい。これは、所定圧力が０．１ｋＰＡ未満の場合には、ホットウエルタンク内への外気の侵入を充分に防止することができないからである。このため、ホットウエルタンク内に貯水された給水の溶存酸素量を大幅に減少させることができず、補給水や蒸気プロセスの戻り水に対する脱気器の設置を不要にすることができず、また、給水への脱酸素剤の投入を大幅に減少させることができない可能性が生じる。所定圧力が５０ｋＰＡを超える場合には、ホットウエルタンク内へ還元される給水量が増加し、エネルギ損失が生じるようになり、また、ホットウエルタンク自体の耐圧性の問題が生じるようになるからである。なお、この所定圧力は、１ｋＰＡ以上５ｋＰＡ以下であることが、さらに望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳細に説明したように、本発明のコンバインド発電プラントは、蒸気タービンとガスタービンとにより発電機を回転駆動させるコンバインド発電プラントであって、このコンバインド発電プラントは、ガスタービンの排気ガスにより蒸気タービンを回転駆動させるための過熱蒸気を発生させると共にエコノマイザを有する排熱回収ボイラと、エコノマイザに供給するための給水を貯水するホットウエルタンクとを備え、ホットウエルタンクは、貯水する給水を所定温度に加熱するための加熱手段を有し、加熱手段は、エコノマイザにより加熱された給水を熱源とする。
【００２２】
また、本発明のコンバインド発電プラントは、蒸気タービンとガスタービンとにより発電機を回転駆動させるコンバインド発電プラントであって、このコンバインド発電プラントは、ガスタービンの排気ガスにより蒸気タービンを回転駆動させるための過熱蒸気を発生させると共にエコノマイザを有する排熱回収ボイラと、エコノマイザに供給するための給水を貯水するホットウエルタンクとを備え、ホットウエルタンクは、貯水する給水の液面上方空間が所定圧力の蒸気により充満され、蒸気は、エコノマイザにより加熱された給水を用いて発生させる。
【００２３】
したがって、本発明のコンバインド発電プラントは、コンバインド発電プラントに対する脱酸素剤の使用量を大幅に減少させ、また、脱気器の設置を不要にすることにより、設備費、エネルギ損失、整備費、運転費において大幅なコスト削減を図ることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明のコンバインド発電プラントを実施するための第１の最良の形態を、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明のコンバインド発電プラントを実施するための第１の最良の形態を示す模試図、図２は、コンバインド発電プラントの発電システムを示す模試図、図３は、別の発電システムを示す模試図、図４は、純水に対する酸素の溶解度を示すグラフである。
【００２６】
図１及び図２に示すように、本発電システムは、蒸気タービン３０及びガスタービン４０により発電機５０を回転駆動させるコンバインド発電プラントであり、燃焼ガスを作動流体とするガスタービン４０のブレイトンサイクルを高温側のサイクルに用い、その排気ガスを、低温側における蒸気を作動流体とするランキンサイクルの加熱流体として利用することにより、複合サイクル熱機関としての作動温度を高め、複合熱効率を向上させたものである。
【００２７】
図１に示すように、本コンバインド発電プラントの給水及び蒸気発生システムは、ホットウエルタンク１、排熱回収ボイラ２０等により構成される。ホットウエルタンク１には、補給水の供給ライン１０、プロセス戻り水の供給ライン１１、そして後述の蒸気タービン復水の供給ライン１２が接続される。補給水の供給ライン１０及びプロセス戻り水の供給ライン１１からは、純水又は軟水がホットウエルタンク１内へ供給される。また、蒸気タービン復水の供給ライン１２からは、復水である純水がホットウエルタンク１内へ供給される。
【００２８】
ホットウエルタンク１内には、熱交換器（加熱手段）２が配設される。一方、排熱回収ボイラ２０は、給水を加熱するためのエコノマイザ２１、加熱された給水から蒸気を発生させるための蒸発器２２、発生した蒸気を過熱するための過熱器２３とから成る。ホットウエルタンク１内に貯水された給水は、給水ポンプ１４により加圧されてエコノマイザ２１に送られる。エコノマイザ２１で、上述のガスタービン４０から排出された排気ガスより加熱された給水は、その大部分が蒸気ドラム２４に送られる。
【００２９】
蒸気ドラム２４を通して蒸発器２２へ送られた給水は、ガスタービン４０から排出された排気ガスにより加熱されて蒸気となり、再び蒸気ドラム２４へ戻される。蒸気ドラム２４では、不純物等を含む給水の一部がブローされてシステム外へ排出される。蒸気ドラム２４から汽水分離器２５へ送られ、この汽水分離器２５で分離された蒸気だけが、過熱器２３に送られる。過熱器２３で過熱された蒸気の一部は、上述の蒸気タービン３０に送られて、この蒸気タービン３０を回転駆動する。また、過熱蒸気の残部は、減温器２７を通して減温された後、蒸気プロセスに送られる。
【００３０】
エコノマイザ２１で、ガスタービン４０から排出された排気ガスにより加熱された給水の一部は、上述のホットウエルタンク１内の熱交換器２に送られ、熱交換器２でホットウエルタンク１内の給水と熱交換した給水は、温度制御弁（第１の流量制御手段）１６を介して、ホットウエルタンク１内へドレインされる。ホットウエルタンク１と上述の給水ポンプ１４との間には、給水温度計（温度検出手段）１５が配設され、この給水温度計１５により、ホットウエルタンク１出口の給水温度が検出される。ホットウエルタンク１出口の給水温度は、ホットウエルタンク１内の給水温度と略同一である。給水温度計１５が検出した給水温度は、図示しないコントローラ（第１の流量制御手段）に入力され、このコントローラが、給水温度計１５が検出した給水温度に基づいて、温度制御弁１６の開度を制御する。
【００３１】
エコノマイザ２１で、ガスタービン４０から排出された排気ガスにより加熱された給水の他の一部は、高温水遮断弁（第１の流量制御弁）１８を介して、ホットウエルタンク１内の給水の液面上方空間３へ供給される。ホットウエルタンク１には、このホットウエルタンク１内の気圧を検出するためのタンク内圧力計（気圧計）１７が配設される。タンク内圧力計１７が検出したホットウエルタンク１内の気圧は、図示しないコントローラに入力され、このコントローラが、タンク内圧力計１７が検出したホットウエルタンク１内の蒸気圧力に基づいて、高温水遮断弁１８の開度を制御する。ホットウエルタンク１の上部には、ホットウエルタンク１内の蒸気を大気に逃がすためのベント部４が設けられる。なお、高温水遮断弁１８ではなく、汎用の流量制御弁により上記第１の流量制御弁を構成することもできる。
【００３２】
図２に示すように、蒸気タービン３０は、上述の排熱回収ボイラ２０から供給される過熱蒸気により回転駆動されるものであり、その回転軸が調速機３１を介して発電機５０に連結され、発電機５０を回転駆動する。蒸気タービン３０で断熱膨張し温度低下した蒸気は、復水器３２に送られる。復水器３２は、復水器内圧に従って蒸気タービン３０の背圧を下げると共に、復水を回収する役割を有する。このため、復水器３２に流入した蒸気は、真空ポンプ３３による極低圧状態において、外部冷却水により冷却されて復水となる。復水器３２で生成された復水は、復水ポンプ３４より、図１に示したホットウエルタンク１内へ流入する。
【００３３】
ガスタービン４０は、圧縮機４１、燃焼器４２、タービン４３から成る。圧縮機４１で圧縮された大気は、燃焼器４２に送られる一方、モータ４５で駆動されるガス圧縮機４６により圧縮された燃料ガスが、燃焼器４２内に噴射され、燃焼する。燃焼ガスは、タービン４３で断熱膨張し、タービン４３を回転駆動した後、図１に示した排熱回収ボイラ２０内へ流入する。タービン４３は、その回転軸が調速機４４を介して発電機５０に連結され、発電機５０を回転駆動する。
【００３４】
なお、図３に示すように、蒸気タービン３０とガスタービン４０とに個別の発電機５１，５２をそれぞれ連結して、本発明のコンバインド発電プラントを形成することもできる。
【００３５】
次に、本発明のコンバインド発電プラントの作動について説明する。
【００３６】
図１に示すように、補給水及びプロセス戻り水としての純水又は軟水、また、蒸気タービン復水としての純水がホットウエルタンク１へ供給され、コンバインド発電プラントのための給水が、ホットウエルタンク１内に一旦貯水される。コントローラが、給水温度計１５が検出した給水温度に基づいて、温度制御弁１６の開度を制御し、エコノマイザ２１でガスタービン４０のタービン４３から排出された排気ガスより加熱された給水の一部を、給水温度が５０°Ｃ〜８５°Ｃの範囲内の、例えば、６０°Ｃ（所定温度）になるように、ホットウエルタンク１内の熱交換器２へ供給する。
【００３７】
このように、６０°Ｃに調整されたホットウエルタンク１内の給水には、図３に示すように、大気圧換算で約５ｍｇ／Ｌの酸素が溶解している。このように、ホットウエルタンク１内の給水温度を、例えば、６０°Ｃに調整することにより、常温における溶存酸素量が約１０ｍｇ／Ｌであるのに比べて、約半分に減少させることができる。なお、ホットウエルタンク１内の給水には、補給水及びプロセス戻り水としての軟水が含まれる場合がある。図４は、大気圧における純水に対する酸素の溶解度を示すが、給水に軟水が含まれる場合には、溶解している酸素以外の物質との関連等により、溶存酸素量が純水に対するものと若干異なることもある。しかしながら、従来のコンバインド発電プラントと比較した本発明のコンバインド発電プラントによる溶存酸素量の減少比は、純水の場合とほぼ同様と考えることができる。
【００３８】
これにより、従来のコンバインド発電プラントの給水システムにおいて必要とされた、補給水や蒸気プロセスの戻り水のための脱気器の設置を不要にすることができ、また、給水への脱酸素剤の投入を大幅に減少させることができる。このため、設備費、エネルギ損失、整備費、運転費において、大幅なコスト削減を図ることができる。
【００３９】
また、ホットウエルタンク１内の給水を加熱するための手段として、エコノマイザ２１により加熱された給水を熱源とする熱交換器２を用いたから、自己完結型システムが形成され、ガスタービン４０の排熱を一段と有効利用した給水システムを構築することができる。ホットウエルタンク１内の給水温度は、５０°Ｃ以上８５°Ｃ以下であることが望ましいが、これは、図３に示すように、ホットウエルタンク内の給水温度が５０°Ｃ未満の場合には、給水の溶存酸素量の減少が充分ではなく、補給水や蒸気プロセスの戻り水に対する脱気器の設置を不要にすることができず、また、給水への脱酸素剤の投入を大幅に減少させることができない可能性が生じるからである。
【００４０】
また、ホットウエルタンク内の給水温度が８５°Ｃを超える場合には、溶存酸素量はさらに減少する一方で、ホットウエルタンク内へ還元される給水量が増加し、エネルギ損失が生じる恐れがあるからである。このような観点から、この所定温度は、５５°Ｃ以上７０°Ｃ以下であることが、さらに望ましい。
【００４１】
一方、コントローラは、タンク内圧力計１７が検出したホットウエルタンク１内の気圧に基づいて、高温水遮断弁１８の開度を制御し、エコノマイザ２１でガスタービン４０のタービン４３から排出された排気ガスにより加熱された給水の他の一部を、ホットウエルタンク１内の気圧が、０．１ｋＰＡ以上５０ｋＰＡ以下（所定圧力）になるように、ホットウエルタンク１内の給水の液面上方空間３へ供給する。この液面上方空間３へ供給された給水は約１９００ｋＰＡに加圧されており、０．１ｋＰＡ〜５０ｋＰＡに急減圧されることにより直ちにフラッシュして蒸気化し、ホットウエルタンク１内の給水の液面上方空間３を充満する。充満した蒸気は、ベント部４から大気中へ放出され、液面上方空間３の気圧は、常に０．１ｋＰＡ〜５０ｋＰＡに維持される。
【００４２】
このように、ホットウエルタンク１の液面上方空間３を、０．１ｋＰＡ〜５０ｋＰＡの圧力の蒸気で充満することにより、ホットウエルタンク１内への外気の侵入を防止し、給水が外気と接触することを防止することができる。これにより、ホットウエルタンク１内に貯水された給水の溶存酸素量を、大幅に減少させることができる。このため、従来のコンバインド発電プラントの給水システムにおいて必要とされた、補給水や蒸気プロセスの戻り水に対する脱気器の設置を不要にすることができ、また、給水への脱酸素剤の投入を大幅に減少させることができる。これにより、設備費、エネルギ損失、整備費、運転費において、大幅なコスト削減を図ることができる。
【００４３】
また、蒸気を、エコノマイザ２１により加熱された給水を用いて発生させるから、自己完結型システムが形成され、ガスタービン４０の排熱を一段と有効利用した給水システムを構築することができる。ホットウエルタンク１内の給水の液面上方空間３の気圧は、０．１ｋＰＡ〜５０ｋＰＡであることことが望ましいが、これは、液面上方空間３の気圧が０．１ｋＰＡ未満の場合には、ホットウエルタンク１内への外気の侵入を充分に防止することができず、ホットウエルタンク内に貯水された補給水の溶存酸素量を、大幅に減少させることができない恐れがあるからである。また、液面上方空間３の気圧が５０ｋＰＡを超える場合には、ホットウエルタンク内へ還元される給水量が増加し、エネルギ損失が生じるようになり、また、ホットウエルタンク自体の耐圧性の問題が生じるようになるからである。このような観点から、液面上方空間３の気圧は、１ｋＰＡ以上５ｋＰＡ以下であることが、さらに望ましい。
【００４４】
本発明のコンバインド発電プラントを実施するための第２の最良の形態を、図５を参照して詳細に説明する。
【００４５】
図５に示すように、排熱回収ボイラ２０のエコノマイザ２１により加熱された給水を、ホットウエルタンク１の液面上方空間３内へ流量制御して供給する定流量弁（第２の流量制御弁）６１、あるいはそれと同様の機能を有する一般弁と、ホットウエルタンク１のベント部４に配設され、液面上方空間３内への大気の逆流を禁止する自力式逆止弁６２とを設けることにより、ホットウエルタンク１内の液面上方空間３の気圧を上記所定圧力に保持するようにしてもよい。
【００４６】
逆止弁６１がホットウエルタンク１内への外気の侵入を防止すると共に、定流量弁６１の流量を調整することにより、定流量弁６１と逆止弁６１とが共働して、ホットウエルタンク１内の液面上方空間３の蒸気圧力を上記所定圧力に保持するようにすることもできる。このような構成により、ホットウエルタンク１内の液面上方空間３を上記所定圧力の蒸気で、簡易に充満させることができる。その他は、上述の第１の最良の形態と同様である。
【００４７】
なお、上述のホットウエルタンク１内の給水温度は、必ずしも５０°Ｃ以上８５°Ｃ以下である必要はなく、また、ホットウエルタンク１内の液面上方空間３の気圧は、０．１ｋＰＡ以上５０ｋＰＡ以下である必要はない。また、上述のコンバインド発電プラントは一例にすぎず、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のコンバインド発電プラントを実施するための第１の最良の形態を示す模試図である。
【図２】コンバインド発電プラントの発電システムを示す模試図である。
【図３】別の発電システムを示す模試図である。
【図４】純水に対する酸素の溶解度を示すグラフである。
【図５】本発明のコンバインド発電プラント実施するための第２の最良の形態を示す模試図である。
【図６】従来のコンバインド発電プラントを示す模試図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ホットウエルタンク
２  熱交換器
３  液面上方空間
４  ベント部
１０  補給水の供給ライン
１１  プロセス戻り水の供給ライン
１２  タービン復水の供給ライン
１４  給水ポンプ
１５  給水温度計
１６  温度制御弁
１７  タンク内圧力計
１８  高温水遮断弁
２０  排熱回収ボイラ
２１  エコノマイザ
２２  蒸発器
２３  過熱器
２４  蒸気ドラム
２５  汽水分離器
２７  減温器
３０  蒸気タービン
３１  調速機
３２  復水器
３３  真空ポンプ
３４  復水ポンプ
４０  ガスタービン
４１  圧縮機
４２  燃焼器
４３  タービン
４４  調速機
４５  モータ
４６  ガス圧縮機
５０，５１，５２  発電機
６１  定流量弁
６２  自力式逆止弁
１００  排熱回収ボイラ
１０１  エコノマイザ
１０２  蒸発器
１０３  過熱器
１１０  ホットウエルタンク
１１１  液面上方空間
１１２  脱気器
１１３  給水ポンプ
１１４  脱気器
【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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