(57)【要約】【課題】  各種の工場等から放出される冷却水や余剰の工業用水を利用して発電するシステムを提供する。【解決手段】  内部に水を貯留可能な貯水タンク２と、軸受冷却水冷却器２５から放出された冷却水を回収して貯水タンク２に供給する第１給水系統５と、余剰の工業用水を貯水タンク２に供給する第２給水系統８と、貯水タンク２内に貯留された水を放出させる放水系統１４と、放水系統１４に設けられ、放出された水の水力により発電させられる水力発電機３とを備える。また、貯水タンク２として、火力発電所の発電ユニットの燃料を貯蔵していた油貯蔵タンクを利用することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に水を貯留可能な貯水タンクと、軸受冷却水冷却器から放出された冷却水を回収して前記貯水タンクに供給する第１給水系統と、余剰の工業用水を前記貯水タンクに供給する第２給水系統と、前記貯水タンク内に貯留された水を放出させる放水系統と、該放水系統に設けられ、放出された水の水力により発電させられる水力発電機とを備えていることを特徴とする水力発電システム。
【請求項２】
前記貯水タンクとして、火力発電所の発電ユニットの燃料を貯蔵していた油貯蔵タンクを用いたことを特徴とする請求項１に記載の水力発電システム。
【請求項３】
前記第１給水系統、前記第２給水系統は、それぞれ個別に設けられるとともに、各給水系統には、各給水系統を開閉するバルブが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の水力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電システムに関し、特に、火力発電所や各種の工場等から放出される冷却水や余剰の工業用水を利用して発電する水力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火力発電所の火力発電設備は、ボイラ、蒸気タービン、復水器、発電機等を備えた発電ユニットを複数組み合わせて構成され、各発電ユニットは、蒸気タービンからの排気蒸気を凝縮、復水させる復水器、複数の冷却対象（タービン軸受等を潤滑するタービンオイルのオイルクーラ、制御コンプレッサー、所内コンプレッサー等）を冷却する軸受冷却水冷却器、復水器に冷却水（例えば、海水）を供給する循環水ポンプ、軸受冷却水冷却器に冷却水（例えば、海水）を供給する海水ポンプ、昇圧ポンプ等からなる冷却水系統を備えている。
【０００３】
上記のような構成の火力発電所の火力発電設備は、運転時には、各発電ユニットの循環水ポンプの駆動により、取水路から冷却水（例えば、海水）が吸い上げられて復水器に供給され、復水器の水室を循環して蒸気タービンからの排気蒸気との間で熱交換を行った後に、復水器から放水路を通じて海等に放出される。また、取水路から循環水ポンプによって吸い上げられた冷却水の一部は、昇圧ポンプで昇圧された後に軸受冷却水冷却器に供給され、軸受冷却水冷却器を循環して冷却対象を冷却する冷媒との間で熱交換を行った後に、軸受冷却水冷却器から放水路を通じて海等に放出される。
【０００４】
上記のような構成の火力発電所の火力発電設備においては、復水器及び複数の冷却対象を冷却する軸受冷却水冷却器との間で熱交換した後の冷却水は、再利用されることなく、放水路を通じて海等に放出されている。
【０００５】
また、各発電ユニットのボイラの給水等として用いられる純水を製造するための工業用水は、契約によって年間使用量が定められているため、電力の需要の低下等によって発電ユニットの稼働率を低下させて工業用水の使用量が減少した場合であっても、年間使用量に相当する費用が発生するため、未使用分（余剰分）の工業用水の分まで費用がかかってしまい、不経済になる。
【０００６】
さらに、メンテナンスや負荷バランス等によって一部の発電ユニットを停止させる場合、停止させた発電ユニットの維持のため、所内空気系のためのコンプレッサー冷却、油系統のための油冷却、その他必要なポンプ等に冷却が必要になる。このため、停止させた発電ユニットの海水ポンプを運転し、軸受冷却水冷却器に冷却水を供給し、軸受冷却水冷却器で熱交換の仕事を終えた冷却水を放水路を通じて海等に放出し続けなければならない。
【０００７】
これに対して、特許文献１、２には、火力発電設備の復水器から放出された海水を再利用して発電するように構成した水力発電システムが記載されている。
特許文献１に記載の水力発電システムは、復水器からの海水の放水路の途中に回転可能に水車を設けるとともに、水車の回転によって駆動される発電機を設け、放水路の水車の上流側に水車に導く海水を増速させるベンチュリーユニットを設けたものであって、放水路を通じて海に放出される海水をベンチュリーユニットによって増速させた後に水車に導いて水車を回転させ、水車の回転によって発電機を駆動させることにより発電するように構成したものである。
【０００８】
また、特許文献２に記載の水力発電システムは、復水器からの海水を一旦貯留させる貯水池を設けるとともに、貯水池と海面下に開口させた排水口との間を水圧管路及び排水管路を介して連通し、水圧管路の途中に回転可能に水車を設けるとともに、水車の回転によって駆動される発電機を設けたものであって、水圧管路及び排水管路を通じて海に放出される海水を水車に導いて水車を回転させ、水車の回転により発電機を駆動させることにより発電するように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１１５６４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２３７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１、２に記載の水力発電システムにあっては、復水器から放出された海水をエネルギー源として再利用しているので、エネルギーの無駄をなくすことはできる。しかし、放水路を通じて海に放出され続ける海水をエネルギー源として利用しているため、電力消費量が低下する夜間にエネルギーを蓄積し、電力消費量が増大する昼間に発電する等の時間的な制御が困難である。また、発電ユニット停止時には、循環水ポンプが停止するため利用することができない。
【００１１】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、火力発電所の発電設備等から放出される冷却水や余剰の工業用水を有効利用して発電を行うとともに、発電の時間的な制御が可能な水力発電システム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】
【００１２】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、内部に水を貯留可能な貯水タンクと、軸受冷却水冷却器から放出された冷却水を回収して前記貯水タンクに供給する第１給水系統と、余剰の工業用水を前記貯水タンクに供給する第２給水系統と、前記貯水タンク内に貯留された水を放出させる放水系統と、該放水系統に設けられ、放出された水の水力により発電させられる水力発電機とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の水力発電システムによれば、火力発電所や各種の工場の軸受冷却水冷却器から放出された冷却水や、余剰の工業用水を貯水タンクに２４時間供給して貯留させ、この貯水タンクに貯留させた水をエネルギー源として利用して水力発電機を駆動させることができるので、エネルギーの無駄をなくすことができる。また、電力消費量の少ない夜間に、貯水タンク内に冷却水や余剰の工業用水を溜め、電力消費量の多い昼間に、貯水タンク内に貯留させた水を利用して水力発電機を駆動させるような使い方ができる。
【００１４】
また、本発明において、前記貯水タンクとして、火力発電所の発電ユニットの燃料を貯蔵していた油貯蔵タンクを用いたこととしてもよい。
【００１５】
本発明の水力発電システムによれば、火力発電所の複数の発電ユニットのうちの何れかが廃止されたような場合に、その廃止された発電ユニットの油貯蔵タンクを貯水タンクとして利用することができるので、多大な費用をかけることなく、水力発電システムを構築することが可能となる。
【００１６】
ただし、本発明において、蒸気タービンの復水器から放出された冷却水については、圧力が低いため回収を行うことはできないが、貯水タンクを開放型とすることで、雨水の利用も可能となる。
【００１７】
本発明の水力発電システムによれば、火力発電所の発電ユニットの軸受冷却水冷却器の冷却水系統から放出された冷却水を有効に利用することができる。
【００１８】
さらに、本発明において、前記第１給水系統、前記第２給水系統は、それぞれ個別に設けられるとともに、各給水系統には、各給水系統を開閉するバルブが設けられていることとしてもよい。
【００１９】
本発明の水力発電システムによれば、第１給水系統、第２給水系統を開閉バルブによって開閉させることにより、貯水タンク内への冷却水の供給、停止、工業用水の供給、停止を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
以上、説明したように、本発明の水力発電システムによれば、火力発電所や各種の工場等から放出された冷却水や余剰の工業用水、雨水をエネルギー源として有効に利用して発電することができる。また、貯水タンクに火力発電所や各種の工場等から放出された冷却水や余剰の工業用水を貯留させ、この貯留させた水をエネルギー源として水力発電機を駆動させて発電することができるので、電力消費量が低下する夜間に貯水タンク内に冷却水や工業用水、雨水を溜めておき、電力消費量が増加する昼間に貯水タンク内に貯留させた水を放出させて水力発電機を駆動させて発電するような使い方が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による水力発電システムが適用される火力発電所の発電ユニットの一例を示した系統図である。
【図２】本発明による水力発電システムの一実施の形態を示した系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２には、本発明による水力発電システムの一実施の形態が示されている。本実施の形態の水力発電システム１は、例えば、複数の発電ユニットからなる発電設備を備えた火力発電所等に適用可能なものであって、火力発電所等から放出される冷却水（本実施の形態では海水）や余剰の工業用水をエネルギー源として利用して発電するものである。
【００２３】
火力発電所の発電設備は、ボイラ、蒸気タービン、復水器、発電機等を備えた発電ユニットを複数組み合わせて構成されている。各発電ユニット２０は、例えば、図１示すように、蒸気タービンからの排気蒸気を凝縮、復水させる復水器２２、複数の冷却対象２８（タービン軸受等を潤滑するタービンオイルのオイルクーラ、制御コンプレッサー、所内コンプレッサー等）を冷却する軸受冷却水冷却器２５、復水器２２に冷却水を供給する循環水ポンプ２９、軸受冷却水冷却器２５に冷却水を供給する海水ポンプ３０、循環水ポンプ２９で吸い上げられた冷却水を軸受冷却水冷却器２５に昇圧して供給する昇圧ポンプ３１等からなる冷却水系統２１を備えている。
【００２４】
上記の発電ユニット２０の運転時には、循環水ポンプ２９の駆動により、取水路３２から冷却水が吸い上げられて復水器２２に供給され、復水器２２の水室を循環して蒸気タービンからの排気蒸気との間で熱交換を行った後に、復水器２２から放水路３３に放出される。
【００２５】
また、各発電ユニット２０運転時は、取水路３２から循環水ポンプ２９によって吸い上げられた冷却水の一部は、昇圧ポンプ３１で昇圧された後に軸受冷却水冷却器２５に供給、停止時は、取水路３２から、海水ポンプ３０で吸い上げられ軸受冷却水冷却器２５に供給され、軸受冷却水冷却器２５を循環して冷却対象２８（タービン軸受等を潤滑するタービンオイルのオイルクーラ、制御コンプレッサー、所内コンプレッサー等）を冷却する冷媒との間で熱交換を行った後に、軸受冷却水冷却器２５から後述する第１給水系統５に放出され、第１給水系統５を通じて貯水タンク２に供給される（図２参照）。
【００２６】
さらに、各発電ユニット２０には、契約によって年間使用量が定められた純水を製造するための工業用水の一部が用いられ、工業用水の他の一部は、火力発電所内の他の設備の冷却水等として用いられる。なお、電力の需要の低下等により、発電設備の発電ユニット２０の稼働率を低下させた場合には、余剰の工業用水が発生することになるが、その余剰の工業用水は、後述する給水源３４から工業用水タンク３５に供給され、余剰分が第２給水系統８を通じて貯水タンク２に供給される。
【００２７】
本実施の形態の水力発電システム１は、図２に示すように、発電ユニット２０の軸受冷却水冷却器２５から放出される冷却水、および余剰の工業用水を貯留させる貯水タンク２と、貯水タンク２内に貯留された水によって駆動される水力発電機３（例えば、水中タービン発電機）とを備えている。
【００２８】
貯水タンク２は、例えば、火力発電所の複数の発電ユニット２０のうちの何れかを廃止させた場合には、廃止させた発電ユニット２０の既設の油貯蔵タンクを利用し、この油貯蔵タンクの屋根を撤去して上部を開口させた状態として使用する。
なお、火力発電所に廃止させた発電ユニット２０が存在しない場合には、所定の容積の貯水タンク２を新設してもよい。
【００２９】
貯水タンク２には、各発電ユニット２０の軸受冷却水冷却器２５から放出された冷却水が第１給水系統５を介して供給され、余剰の工業用水が第２給水系統８を介して供給され、これらの冷却水及び工業用水が水力発電機３を駆動させるエネルギー源として貯留される。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、貯水タンク２の上部を開口させているので、降雨時に、上部の開口を介して貯水タンク２内に雨水を貯留させることができる。
【００３１】
第１給水系統５は、一端が軸受冷却水冷却器２５の冷却水の出口２７に接続され、他端が貯水タンク２の上部に接続される第１給水管６と、第１給水管６を開閉させる第１開閉弁７とを備えている。
【００３２】
発電ユニット運転時は、循環水ポンプ２９で取水路３２から吸い上げられ、昇圧ポンプ３１の駆動によって昇圧された冷却水は、入口２６から軸受冷却水冷却器２５に供給され、軸受冷却水冷却器２５内を循環して冷却対象２８を冷却する冷媒との間で熱交換を行った後に、出口２７から軸受冷却水冷却器２５から放出され、第１給水管６を介して貯水タンク２に導かれ、貯水タンク２内に貯留される。
なお、第１給水管６の第１開閉弁７の上流側には、第１給水管６から分岐して放水路３３に通じる放水管１１が接続され、この放水管１１の途中に放水管１１を開閉させる第３開閉弁１３が設けられている。
【００３３】
第２給水系統８は、一端が給水源３４に接続され、他端が貯水タンク２の上部に接続される第２給水管９と、第２給水管９を開閉させる第２開閉弁１０とを備え、給水源３４から余剰の工業用水が第２給水管９を介して貯水タンク２に導かれ、貯水タンク２内に貯留される。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、第１給水管６、第２給水管９を個別に貯水タンク２に接続しているが、第１給水管６、第２給水管９を合流させて１本にまとめた後に、貯水タンク２の上部に接続するように構成してもよい。また、第１開閉弁７、第２開閉弁１０は、必要に応じて設ければよい。第１開閉弁７、第２開閉弁１０を設けた場合には、第１給水管６を介しての貯水タンク２への冷却水の供給、停止、第２給水管９を介しての貯水タンク２への工業用水の供給、停止を制御することができる。
【００３５】
貯水タンク２の下部には、放出系統１４が接続され、この放出系統１４の途中に水力発電機３が設けられている。放出系統１４は、一端が貯水タンク２の下部に接続され、他端が放水路３３に接続される放水管１５と、放水管１５を開閉させる第４開閉弁１６とを備え、放水管１５の途中に水力発電機３が設けられている。
【００３６】
貯水タンク２内に貯留させた水を、放水管１５を介して放出させることにより、その水力によって放水管１５の途中に設けられている水力発電機３が駆動されて発電される。なお、水力発電機３を通過した水は、放水管１５から放水路３３に放出され、放水路３３を通じて海に放出される。
【００３７】
上記のように構成した本実施の形態の水力発電システム１にあっては、火力発電所の発電ユニット２０の軸受冷却水冷却器２５から放出された冷却水を回収して貯水タンク２に導いて貯留させ、この貯水タンク２に貯留させた水をエネルギー源として利用して水力発電機３を駆動させるように構成したので、従来、再利用されることなく、海に捨てていた冷却水を有効利用することができる。
【００３８】
また、複数の発電ユニット２０のうちの一部の発電ユニット２０の運転を停止させた場合に、その停止させた発電ユニット２０の軸受冷却水冷却器２５は、海水ポンプ２９で取水路３２から吸い上げられた冷却水を供給し続けなければならないが、その停止させた発電ユニット２０から放出される冷却水も有効利用することができる。
【００３９】
さらに、余剰の工業用水を貯水タンク２に導いて貯留させ、この水もエネルギー源として利用して水力発電機３を駆動させるように構成したので、契約によって年間使用量が定められている工業用水を有効に利用することができる。
【００４０】
さらに、火力発電所において、複数の発電ユニット２０のうちの何れかを廃止させたような場合に、その廃止させた発電ユニット２０の燃料を貯蔵していた油貯蔵タンクを貯水タンク２として利用することができるので、貯水タンク２を新設する必要はなく、水力発電システム１の構築に要する費用を大幅に削減することができる。
【００４１】
なお、前記の説明においては、本発明による水力発電システム１を複数の発電ユニット２０からなる発電設備を備えた火力発電所に適用したが、これに限らず、冷却水や工業用水を使用する各種の生産工場等に本発明を適用してもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏する。
【符号の説明】
【００４２】
１  水力発電システム
２  貯水タンク
３  水力発電機
５  第１給水系統
６  第１給水管
７  第１開閉弁
８  第２給水系統
９  第２給水管
１０  第２開閉弁
１１  放水管
１３  第３開閉弁
１４  放水系統
１５  放水管
１６  第４開閉弁
２１  冷却水系統
２２  復水器
２５  軸受冷却水冷却器
２６  入口
２７  出口
２９  循環水ポンプ
３０  海水ポンプ
３１  昇圧ポンプ
３２  取水路
３３  放水路
３４  給水源
３５  工業用水タンク
【図１】
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【図２】
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