(57)【要約】【課題】  熱源からの廃熱が停止そして変動低下しても、タービンの風損等の損失を回避できる発電装置そして発電方法を提供することを課題とする。【解決手段】  熱源に接続され該熱源からの熱を受けて蒸気を生成するボイラ１と、該ボイラに接続され該ボイラからの蒸気により駆動されるタービン２と、該タービンにより駆動される発電機６とを有する発電装置において、タービン２と発電機はセルフシンクロナスシフティングクラッチ５を介して連結されていて、タービン２の回転数が設定回転数まで降下すると上記セルフシンクロナスシフティングクラッチ５が離脱し、上記設定回転数まで上昇すると再連結されるようになっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源に接続され該熱源からの熱を受けて蒸気を生成するボイラと、該ボイラに接続され該ボイラからの蒸気により駆動されるタービンと、該タービンにより駆動される発電機とを有する発電装置において、タービンと発電機はセルフシンクロナスシフティングクラッチを介して連結されていて、タービンの回転数が設定回転数まで降下すると上記セルフシンクロナスシフティングクラッチが離脱し、上記設定回転数まで上昇すると再連結されるようになっていることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
熱源に接続されたボイラで熱源から熱を受けて蒸気を生成し、該ボイラに接続されたタービンを上記ボイラからの蒸気により駆動し、該タービンにより発電機を駆動する発電方法において、タービンと発電機をセルフシンクロナスシフティングクラッチを介して連結して、タービンの回転数が設定回転数まで降下したときに上記セルフシンクロナスシフティングクラッチを離脱せしめ、上記設定回転数まで上昇したときに再連結させることを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラからの蒸気でタービンを駆動し、このタービンで発電機を駆動する発電装置そして発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉等の排ガスを熱源として蒸気を生成し、発電機に連結されているタービンをこの蒸気で駆動することにより発電することは、広く行われている。熱源たる転炉等は、運転そして停止を繰り返されるために、排ガスしたがってボイラで生成される蒸気は間欠的に生成され、あるいは連続的でも蒸気の量が時間的に一定していない。
【０００３】
通常、連続的に発生する熱を利用する蒸気タービン発電設備の蒸気タービンの軸と発電機の軸は減速装置を介して結合されている。間欠的熱源を利用する蒸気発電に、このような構成の発電装置を適用すると、発電機は常時定格回転を保持することが望ましいため、蒸気供給がないときには発電機は外部から電力の供給を受けて電動機として作用し定格回転を保持するが（これをモータリングという）、このようにした場合、軸が結合されている蒸気タービンが回転して、タービン動翼がタービン室内を攪拌することにより熱が発生し、それが損失（風損）となる。風損を回避するためには蒸気タービンと発電機を停止する必要があり、蒸気の供給と停止ごとに起動と停止を行なうのでは、起動停止に時間を要し実用上蒸気タービン発電設備の運転が困難である。
【０００４】
そこで、特許文献１では、運転、停止を繰返す転炉等の間欠的熱源から廃熱回収するボイラの蒸気を利用する発電に関して、発生する蒸気量を平準化するために発生蒸気を貯蔵するアキュムレータを設けて、平準化された蒸気を発電機に供給することが開示されている。
【特許文献１】特開平５−１８５０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、製鉄所の転炉など大規模な間欠的熱源の場合には、特許文献１に開示された装置では、蒸気を貯蔵するアキュムレータは相当大規模な設備となり、設備費が嵩むと言う問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、間欠的熱源から廃熱回収するボイラにより発生した蒸気を利用したタービン発電装置であって、蒸気供給がないときに、電力の供給により発電機を電動機として回転させても、タービンでの風損や減速装置における摩擦損（以下、風損等という）を回避できる発電装置及び発電方法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】
【０００７】
本発明は、熱源に接続され該熱源からの熱を受けて蒸気を生成するボイラと、該ボイラに接続され該ボイラからの蒸気により駆動されるタービンと、該タービンにより駆動される発電機とを有する発電装置及びこの装置を用いた発電方法に関する。
【０００８】
本発明は、発電装置に関しては、タービンと発電機はセルフシンクロナスシフティングクラッチを介して連結されていて、タービンの回転数が設定回転数まで降下すると上記セルフシンクロナスシフティングクラッチが離脱し、上記設定回転数まで上昇すると再連結されるようになっていることを特徴としている。
【０００９】
また、かかる装置を用いた発電方法に関しては、熱源に接続されたボイラで熱源から熱を受けて蒸気を生成し、該ボイラに接続されたタービンを上記ボイラからの蒸気により駆動し、該タービンにより発電機を駆動する発電方法において、タービンと発電機をセルフシンクロナスシフティングクラッチを介して連結して、タービンの回転数が設定回転数まで降下したときに上記セルフシンクロナスシフティングクラッチを離脱せしめ、上記設定回転数まで上昇したときに再連結させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、以上のように、タービンと発電機とをセルフシンクロナスシフティングクラッチを介して連結し、タービンの回転数が設定回転数以上で両者を連結状態そして設定回転数以下で非連結するようにしたので、ボイラ側での生成蒸気量が上記設定回転数だけタービンを駆動するのに必要な値以下になったときには、タービンは発電機とは連結しなくなって非回転となり、発電機からの風損等による負荷がなくなる。したがって、エネルギ損失の低下の面で、発電装置としての発電効率を向上させることができ、蒸気タービンを風損から保護できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面にもとづき、本発明の一実施形態を説明する。
【００１２】
図１において、符号１はボイラであり、転炉等の廃熱を出す熱源（図示せず）に接続されている。この熱源は、転炉に限定されず、他の炉、さらには炉以外の装置でもよく、廃熱を出す装置ならばいかなる装置でもよい。さらには、その廃熱が時間的に連続的に得られるものでも、不連続、例えば間欠的に得られるものでもよく、さらには、連続的であっても、廃熱量が一定していても変動していてもよい。
【００１３】
上記ボイラ１は、熱源からの廃熱を受けて蒸気を生成するが、その蒸気で蒸気タービン２を回転駆動すべく該タービン２の入口側２Ａに接続されている。ボイラ１とタービン２とを接続する管路３には、圧力調整弁３Ａそして開閉弁３Ｂが設けられている。上記圧力調整弁３Ａは圧力指示計３Ａ１が設けられている。
【００１４】
タービン２はその出力軸２Ｂが減速装置４の入力軸に接続され、この減速装置４の出力軸がセルフシンクロナスシフティングクラッチ（ＳＳＳクラッチとも呼ばれ、以下、単に「クラッチ」という）５を介して発電機６の軸６Ａに連結されている。すなわち、タービン２の出力軸２Ｂは発電機６の軸６Ａと減速装置４そしてクラッチ５を介して、連結されている。
【００１５】
上記クラッチ５は、駆動側すなわちタービン２側が、正確には減速装置４の出力軸が設定回転数以下となると、離脱状態となり、発電機６の入力軸６Ａとは非連結状態となり、上記設定回転数以上となると、再連結状態になる。上記設定回転数は任意の回転数に設定できる。
【００１６】
上記発電機６は、常時回転している。すなわち、クラッチ５が連結状態のときは、タービン２側からの駆動力を受けて回転し蒸気発生量に応じた発電を行い、非連結状態のときには、外部からの電力を受けて発電機６単独で定格回転を維持する。
【００１７】
タービン２の出口側２Ｃは、開閉弁７を経て湿分分離装置８に接続されている。該湿分分離装置８は、湿分すなわち水分を分離してこれをドレーンから排出し、除湿された蒸気を次工程で利用すべく次工程装置（図示せず）に接続されている。
【００１８】
次に、図１装置の運転要領について説明する。
［Ａ］初期起動
（１）転炉等の熱源から排ガスを受けて、ボイラ１にて蒸気の生成が始まる。
【００１９】
（２）調整弁３Ａで蒸気の圧力が調整され、蒸気が所定の圧力まで上昇したことが、圧力指示計３Ａ１で確認されると、開閉弁３Ｂが開いて所定圧の蒸気がタービン２の入口側に供給され、タービン２が駆動される。タービン２の出力は、減速装置４で減速された後、クラッチ５を経て発電機６の入力軸６Ａを駆動する。このとき、クラッチ５は、上記タービン２、したがって減速装置４の出力軸が設定回転数になっているので、連結状態にある。かくして、発電機６は発電し、この電力が出力として取り出される。
【００２０】
（３）タービン２の駆動に供した蒸気は該タービン２の出口側２Ｃから開閉弁７を経て湿分分離装置８へもたらされ、湿分すなわち水分が分離されてドレーンから排出され、除湿蒸気が次工程で他の形で利用される。
［Ｂ］通常運転
（４）廃熱によりボイラ１で生成される蒸気が所定量以上であれば、上記（２）の要領で、連続して発電が続行されるが、一時的に熱源からの廃熱が停止したり所定量以下に低下すると、上記タービン２したがって減速装置の出力軸が設定回転数以下となるので、クラッチ５が離脱状態となり、タービン２側と発電機６とは非連結状態となる。
【００２１】
（５）このクラッチの非連結状態では、タービン２は回転数が次第に低下し、蒸気が供給されなくなると、停止する。一方、発電機６は外部から必要電力（図１にて破線で図示）の供給を受けて、定格回転を維持する。すなわち、発電機６は電動機として作動する。このとき、クラッチ５は非連結状態なので、タービン２や減速装置４は、発電機６にとって、何ら負荷とならない。
【００２２】
（６）次に、熱源からの廃熱が再び発生して、ボイラ１で生成される蒸気の量が所定量以上に回復すると、上記タービン２したがって減速装置の出力軸が設定回転数以上となって、クラッチ５が再連結状態となり、発電機６は再び駆動され発電を行う。このとき、図１で破線により示されている外部からの電力の供給は停止される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ボイラ
２  タービン
５  セルフシンクロナスシフティングクラッチ
６  発電機
【図１】
2007309141.tif 000003