(57)【要約】【課題】取り扱いの難しい熱媒体の使用総量や流量を低減することができる蒸気発生システムを提供する。【解決手段】実施の形態の蒸気発生システムは、第１〜第４の加熱部を備えている。第１の加熱部は、集熱された太陽熱により第１の熱媒体を加熱する。第２の加熱部は、集熱された太陽熱により前記第１の熱媒体とは異なる第２の熱媒体を加熱する。第３の加熱部は、前記加熱された第２の熱媒体の熱により水又は蒸気を加熱する。第４の加熱部は、前記加熱された水又は蒸気を、前記加熱された第１の熱媒体の熱によりさらに加熱することによって、より昇温された蒸気を生成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集熱された太陽熱で第１の熱媒体を加熱する第１の加熱部と、
集熱された太陽熱で前記第１の熱媒体とは異なる第２の熱媒体を加熱する第２の加熱部と、
前記加熱された第２の熱媒体の熱で水又は蒸気を加熱する第３の加熱部と、
前記加熱された水又は蒸気を、前記加熱された第１の熱媒体の熱でさらに加熱することによって、昇温された蒸気を生成する第４の加熱部と、
を具備する蒸気発生システム。
【請求項２】
集熱された太陽熱で第１の熱媒体を加熱する第１の加熱部と、
集熱された太陽熱で水又は蒸気を加熱する第５の加熱部と、
前記加熱された水又は蒸気を、前記加熱された第１の熱媒体の熱でさらに加熱することによって、昇温された蒸気を生成する第４の加熱部と、
を具備する蒸気発生システム。
【請求項３】
前記第２の加熱部と前記第３の加熱部との間で前記第２の熱媒体を循環させる第１の循環流路と、
前記循環させる第２の熱媒体を貯蔵するための第１の貯蔵部と、
前記第１の循環流路上の第１の分岐点から分かれて前記第２の加熱部や前記第３の加熱部を経由しないで前記第１の貯蔵部を経由してさらに前記第１の循環流路上の第２の分岐点につながる第１の分岐流路と、前記第２の分岐点から前記第２の加熱部につながる前記第１の循環流路の一部と、前記第２の加熱部と、前記第２の加熱部から前記第１の分岐点までの前記第１の循環流路の一部と、で構成された第２の循環流路と、
前記第１の分岐流路と、前記第１の分岐点から前記第３の加熱部につながる前記第１の循環流路の一部と、前記第３の加熱部と、前記第３の加熱部から前記第２の分岐点までの前記第１の循環流路の一部と、で構成された第３の循環流路と、
をさらに具備する請求項１に記載の蒸気発生システム。
【請求項４】
前記第２の加熱部と前記第３の加熱部との間で前記第２の熱媒体を循環させる第１の循環流路と、
前記循環させる第２の熱媒体の熱を蓄熱するための第１の蓄熱部と、
前記第１の循環流路上の第３の分岐点から分かれて前記第２の加熱部や前記第３の加熱部を経由しないで前記第１の蓄熱部を経由してさらに前記第１の循環流路上の第４の分岐点につながる第２の分岐流路と、前記第４の分岐点から前記第２の加熱部につながる前記第１の循環流路の一部と、前記第２の加熱部と、前記第２の加熱部から前記第３の分岐点までの前記第１の循環流路の一部と、で構成された第４の循環流路と、
前記第２の分岐流路と、前記第３の分岐点から前記第３の加熱部につながる前記第１の循環流路の一部と、前記第３の加熱部と、前記第３の加熱部から前記第４の分岐点までの前記第１の循環流路の一部と、で構成された第５の循環流路と、
をさらに具備する請求項１に記載の蒸気発生システム。
【請求項５】
前記第２の加熱部と前記第３の加熱部との間で前記第２の熱媒体を循環させる第１の循環流路と、
前記循環させる第２の熱媒体が通過する第１の熱交換器と、
前記第１の循環流路上の第５の分岐点から分かれて前記第２の加熱部や前記第３の加熱部を経由しないで前記第１の熱交換器を経由してさらに前記第１の循環流路上の第６の分岐点につながる第３の分岐流路と、前記第６の分岐点から前記第２の加熱部につながる前記第１の循環流路の一部と、前記第２の加熱部と、前記第２の加熱部から前記第５の分岐点までの前記第１の循環流路の一部と、で構成された第６の循環流路と、
前記第３の分岐流路と、前記第５の分岐点から前記第３の加熱部につながる前記第１の循環流路の一部と、前記第３の加熱部と、前記第３の加熱部から前記第６の分岐点までの前記第１の循環流路の一部と、で構成された第７の循環流路と、
第３の熱媒体をそれぞれ格納可能な第１及び第２の蓄熱槽と、
を具備し、
前記第３の熱媒体は、
前記第１の蓄熱槽から搬送されて、前記第１の熱交換器を通過して前記第２の熱媒体と熱交換した後、前記第２の蓄熱槽に流入する第１の搬送形態と、
前記第２の蓄熱槽から搬送されて、前記第１の熱交換器を通過して前記第２の熱媒体と熱交換した後、前記第１の蓄熱槽に流入する第２の搬送形態と、を有する、
請求項１に記載の蒸気発生システム。
【請求項６】
前記第５の加熱部を経由して、加熱された水又は蒸気を前記第４の加熱部へ移送する第１の移送流路と、
前記移送される水又は蒸気を貯蔵するための第２の貯蔵部と、
前記移送流路から分岐して前記第２の貯蔵部を経由し、前記第２の貯蔵部から水又は蒸気を前記第４の加熱部へ導く第２の移送流路と、
をさらに具備する請求項２に記載の蒸気発生システム。
【請求項７】
前記第５の加熱部を経由して、加熱された水又は蒸気を前記第４の加熱部へ移送する第１の移送流路と、
前記移送される水又は蒸気の熱を蓄熱するための第２の蓄熱部と、
前記移送流路から分岐して前記第２の蓄熱部を経由し、前記第２の蓄熱部から水又は蒸気を前記第４の加熱部へ導く第３の移送流路と、
をさらに具備する請求項２に記載の蒸気発生システム。
【請求項８】
前記第２の熱媒体は、油である、
請求項１、３、４及び５のうちのいずれか１項に記載の蒸気発生システム。
【請求項９】
前記第１の加熱部を有するタワー型の集熱器と、
前記第２の加熱部を有するトラフ型の集熱器と、
をさらに具備する請求項１、３、４、５及び８のうちのいずれか１項に記載の蒸気発生システム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の加熱部を有するタワー型の集熱器、
をさらに具備する請求項１、３、４、５及び８のうちのいずれか１項に記載の蒸気発生システム。
【請求項１１】
前記第１の加熱部を有するタワー型の集熱器と、
前記第第５の加熱部を有するトラフ型の集熱器と、
をさらに具備する請求項２、６及び７のうちのいずれか１項に記載の蒸気発生システム。
【請求項１２】
前記第１及び第５の加熱部を有するタワー型の集熱器、
をさらに具備する請求項２、６及び７のうちのいずれか１項に記載の蒸気発生システム。
【請求項１３】
前記第１の加熱部と前記第４の加熱部との間で前記第１の熱媒体を循環させる第８の循環流路と、
前記循環させる第１の熱媒体を貯蔵するための第３の貯蔵部と、
前記第８の循環流路上の第７の分岐点から分かれて前記第１の加熱部や前記第４の加熱部を経由しないで前記第３の貯蔵部を経由してさらに前記第８の循環流路上の第８の分岐点につながる第４の分岐流路と、前記第８の分岐点から前記第１の加熱部につながる前記第８の循環流路の一部と、前記第１の加熱部と、前記第１の加熱部から前記第７の分岐点までの前記第８の循環流路の一部と、で構成された第９の循環流路と、
前記第４の分岐流路と、前記第７の分岐点から前記第４の加熱部につながる前記第８の循環流路の一部と、前記第４の加熱部と、前記第４の加熱部から前記第８の分岐点までの前記第８の循環流路の一部と、で構成された第１０の循環流路と、
をさらに具備する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の蒸気発生システム。
【請求項１４】
前記第１の加熱部と前記第４の加熱部との間で前記第１の熱媒体を循環させる第８の循環流路と、
前記循環させる第１の熱媒体の熱を蓄熱するための第３の蓄熱部と、
前記第８の循環流路上の第９の分岐点から分かれて前記第１の加熱部や前記第４の加熱部を経由しないで前記第３の蓄熱部を経由してさらに前記第８の循環流路上の第１０の分岐点につながる第５の分岐流路と、前記第１０の分岐点から前記第１の加熱部につながる前記第８の循環流路の一部と、前記第１の加熱部と、前記第１の加熱部から前記第７の分岐点までの前記第８の循環流路の一部と、で構成された第１１の循環流路と、
前記第５の分岐流路と、前記第９の分岐点から前記第４の加熱部につながる前記第８の循環流路の一部と、前記第４の加熱部と、前記第４の加熱部から前記第１０の分岐点までの前記第８の循環流路の一部と、で構成された第１２の循環流路と、
をさらに具備する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の蒸気発生システム。
【請求項１５】
前記第１の加熱部と前記第４の加熱部との間で前記第１の熱媒体を循環させる第８の循環流路と、
前記循環させる第１の熱媒体が通過する第２の熱交換器と、
前記第８の循環流路上の第１１の分岐点から分かれて前記第１の加熱部や前記第４の加熱部を経由しないで前記第２の熱交換器を経由してさらに前記第８の循環流路上の第１２の分岐点につながる第６の分岐流路と、前記第１２の分岐点から前記第１の加熱部につながる前記第８の循環流路の一部と、前記第１の加熱部と、前記第１の加熱部から前記第１１の分岐点までの前記第８の循環流路の一部と、で構成された第１３の循環流路と、
前記第６の分岐流路と、前記第１１の分岐点から前記第４の加熱部につながる前記第８の循環流路の一部と、前記第４の加熱部と、前記第４の加熱部から前記第１２の分岐点までの前記第８の循環流路の一部と、で構成された第１４の循環流路と、
第４の熱媒体をそれぞれ格納可能な第３及び第４の蓄熱槽と、
を具備し、
前記第４の熱媒体は、
前記第３の蓄熱槽から搬送されて、前記第２の熱交換器を通過して前記第２の熱媒体と熱交換した後、前記第２の蓄熱槽に流入する第３の搬送形態と、
前記第２の蓄熱槽から搬送されて、前記第２の熱交換器を通過して前記第２の熱媒体と熱交換した後、前記第１の蓄熱槽に流入する第４の搬送形態と、を有する、
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の蒸気発生システム。
【請求項１６】
前記第１の熱媒体は、溶融塩である、
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の蒸気発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気発生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６及び図１７に基づき、第１の従来技術である太陽熱を用いた従来の第１の蒸気タービンプラント９０ａの構成について説明する。従来の第１の蒸気タービンプラント９０ａは、図１６に示すように、復水器９ａ、冷却器１１ａ、冷却水ポンプ１２ａ、給水ポンプ１０ａ、蒸気タービン系循環流路８４ａ、蒸気タービン７ａ、従来の第１の蒸気発生システム９１ａを備えている。
【０００３】
蒸気タービン系循環流路８４ａは、蒸気タービン７ａから、復水器９ａ、給水ポンプ１０ａ、後述する蒸気発生器１ａを経て、蒸気タービン７ａに戻る流路を構成する。給水ポンプ１０ａで昇圧された水２ａは、蒸気発生器１ａへ搬送される。搬送された水２ａは、蒸気発生器１ａで加熱され蒸気３ａに変化する。
【０００４】
蒸気３ａは、蒸気タービン７ａの高圧側から流入し、蒸気タービン７ａ内部にて膨張し、蒸気タービン７ａの低圧側に向かうにつれて、圧力及び温度がともに低下する。膨張していく蒸気３ａによって回転する蒸気タービン７の回転軸は、図示していない発電機に接続されている。この回転軸の軸動力が発電機に伝達されて発電が行われる。
【０００５】
蒸気タービン７ａの低圧側から排気されるタービン排気８ａは、復水器９ａに流入する。タービン排気８ａは、復水器９ａにおいて冷却水１３ａにより冷却されて水２ａになり、給水ポンプ１０ａへと導かれて循環する。
【０００６】
一方、上述した冷却水１３ａは、冷却水ポンプ１２ａによって復水器９ａに移送される。冷却水１３ａは、復水器９ａにおいてタービン排気８ａにより加熱された後、冷却器１１ａにおいて大気１４ａで冷却され、さらに、冷却水ポンプ１２ａへと導かれて循環する。
【０００７】
冷却器１１ａには冷却塔を用いてもよく、この場合、図１６に示すように、大気１４ａを強制的には送風させない構成にしてもよいし、図示しない送風機を用いて大気１４ａを強制的に送風させる構成にしてもよい。また、例えば、冷却水１３ａとして海水や河川水を使用する場合、使用した海水や河川水を循環させずに海や河川に排水することになるので、図１６に示した構成とは異なり、冷却器１１ａが不要となる。なお、太陽熱を利用する蒸気タービンプラントの多くは、海や河川の近くには設置されていないため、このような場合、図１６に示すように、冷却器１１ａを設けて冷却水１３ａを循環させる必要がある。また、多くの場合、図示しない送風機を用いて大気１４ａを強制的に送風させる。
【０００８】
前述した従来の第１の蒸気発生システム９１ａは、図１７に示すように、集熱器４ａ、溶融塩循環流路８６ａ、前記の蒸気発生器１ａを備えている。図１６における熱媒体５ａは、図１７においては溶融塩７９ａである。集熱器４ａは、図１６に示すように、太陽光線６ａを集光することによって太陽熱（輻射熱）を集熱する。集熱器４ａは、集熱された太陽熱で溶融塩７９ａを加熱するための溶融塩加熱器４０ａを備えている。一方、蒸気発生器１ａは、溶融塩熱交換器８０ａを備えている。
【０００９】
溶融塩循環流路８６ａは、溶融塩加熱器４０ａと溶融塩熱交換器８０ａとの間で溶融塩７９ａを循環させる。溶融塩７９ａとしては、例えば溶融硝酸塩などを例示することができる。溶融塩循環流路８６ａ上には、溶融塩ポンプ１７ａが設けられている。溶融塩ポンプ１７ａは、溶融塩循環流路８６ａ上で溶融塩７９ａを移送する。蒸気発生器１ａの備える溶融塩熱交換器８０ａは、溶融塩加熱器４０ａで加熱された溶融塩７９ａの保有熱により、蒸気発生器１ａに流入される水２ａを加熱することによって、蒸気３ａを得る。
【００１０】
次に、図１８に基づき、第２の従来技術である太陽熱を用いた従来の第２の蒸気タービンプラント９０ｂの構成について説明する。ここでは、前述した従来の第１の蒸気タービンプラント９０ａと構成が異なる部分についてのみ説明する。従来の第２の蒸気タービンプラント９０ｂは、従来の第２の蒸気発生システム９６ａを備えている。蒸気発生器１ａと集熱器４ａが、従来の第２の蒸気発生システム９６ａとして一体になっている。蒸気発生器１ａでもある集熱器４ａにて水２ａは、太陽光線６ａの輻射熱を受けて加熱される。水２ａは、集熱器４ａでもある蒸気発生器１ａに搬送され、そこで加熱されることで蒸気３ａに変化する。従来の第２の蒸気タービンプラント９０ｂは、第１の従来技術である従来の第１の蒸気タービンプラント９０ａと比較して全体構造が簡単になるが、タービン７ａに流入する蒸気３ａの温度は高温にしにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６０−４８６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、図１６〜図１８に示す蒸気３ａの温度が高いほど、蒸気タービンプラントの効率は高くなる。しかし、第２の従来技術では４００℃程度までの蒸気３ａしか製造できない。第１の従来技術にて熱媒体５ａに油を用いると、３７５℃程度までの蒸気３ａしか得ることができない。そこで、集熱器４ａとしてタワー型の集熱器を適用し、さらに熱媒体５ａとして溶融硝酸塩などの溶融塩７９ａを用いた場合、溶融塩７９ａは蒸気発生器１ａの入口では、６００℃弱となり、例えば５６５℃の蒸気３ａを生成することが可能となる。蒸気発生器１ａにて溶融塩７９ａができるだけ低温になるまで熱交換させたいが、融点より充分高い温度までしか熱交換させられないので、蒸気発生器１ａから流出する溶融塩７９ａは例えば２９０℃程度である。
【００１３】
しかしながら、溶融塩７９ａは、例えば溶融硝酸塩を使用すると融点である２２０℃より低温になると凝固するので、溶融塩７９ａの全ての流路に保温が必要である。保温が困難であったり、凝固後の融解が困難であったりする流路では、電気ヒータなどにより加熱する必要がある。溶融塩７９ａを流動させることで凝固し難くするために、熱交換現象がなくても溶融塩７９ａを溶融塩ポンプ１７ａにより循環させる場合もある。溶融塩７９ａを凝固した状態から流動する状態に変化させるのは、潜熱分から加熱する必要があるし、さらには溶融塩７９ａの体積変化が、流路を構成する配管を破損させるリスクにつながる。
【００１４】
また、例えば、太陽熱が全くあるいは充分には得られない時のプラント運転状態を考慮し、太陽熱が充分に得られるプラント運転状態の時に、循環搬送する蓄熱液体や蓄熱タンクに貯蔵する蓄熱材に蓄熱しておいた熱を利用して溶融塩７９ａを加熱することなども考えられている。しかしながら、５００℃など非常な高温を対象とした蓄熱液体は、融点が常温以上である事が多いので、蓄熱液体の例えば流路についても、溶融塩７９ａの流路と同様、上記したリスクがある。一方、蓄熱材は、固体に相変化する物質でもよいがその場合、凝固の対策は必須になる。
【００１５】
また、溶融塩７９ａは、大気に接触すると酸化して異なる物質に変化してしまうため、溶融塩７９ａを保温しながら貯蔵する例えば保温タンクを流路に設ける場合、この保温タンク内部を大気に接触させないようにする必要がある。例えば、保温タンクに対して窒素を封入しておく必要がある。また、溶融塩の体積変化を考慮して溶融塩の流路を開放させる構造などを設けたいところではあるが、溶融塩の大気との接触を回避するために、流路を開放させる構造を窒素雰囲気のチャンバ内などに設ける必要がある。
【００１６】
さらに、溶融硝酸塩などの溶融塩７９ａは、一般に高価である。また、集熱器４ａとしてタワー型の集熱器を用いた場合、溶融塩７９ａを物理的に高い位置まで持ち上げる必要性が生じる。この際、溶融硝酸塩などの溶融塩７９ａは、密度が高いため、溶融塩ポンプ１７ａは、非常に高い揚程が必要であり、消費エネルギも大きくなる。
【００１７】
本発明が解決しようとする課題は、例えば溶融塩などの取り扱いの難しい熱媒体の使用総量や流量を低減することができる蒸気発生システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
実施の形態の蒸気発生システムは、第１〜第４の加熱部を備えている。第１の加熱部は、集熱された太陽熱により第１の熱媒体を加熱する。第２の加熱部は、集熱された太陽熱により前記第１の熱媒体とは異なる第２の熱媒体を加熱する。第３の加熱部は、前記加熱された第２の熱媒体の熱により水又は蒸気を加熱する。第４の加熱部は、前記加熱された水又は蒸気を、前記加熱された第１の熱媒体の熱によりさらに加熱することによって、より昇温された蒸気を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る蒸気発生システムを含む蒸気タービンプラントを示す概略図。
【図２】図１の蒸気発生システムを示す概略図。
【図３】第２の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図４】第３の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図５】第４の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図６】第５の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図７】第６の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図８】第７の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図９】第８の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図１０】第９の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図１１】第１０の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図１２】第１１の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図１３】タワー型の集熱器の構造を示す図。
【図１４】トラフ型の集熱器の構造を示す図。
【図１５】第１２の実施形態に係る蒸気発生システムを示す概略図。
【図１６】第１の従来技術に係る蒸気タービンプラントを示す概略図。
【図１７】図１６の蒸気タービンプラントが備える従来の第１の蒸気発生システムを示す概略図。
【図１８】第２の従来技術に係る蒸気タービンプラントを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１の実施の形態］
図１に示すように、本実施形態に係る蒸気発生システム９１を含む蒸気タービンプラント９０は、太陽熱を利用して蒸気タービン７を駆動する。蒸気タービンプラント９０は、復水器９、冷却器１１、冷却水ポンプ１２、給水ポンプ１０、蒸気タービン系循環流路８４、並びに前記の蒸気タービン７及び蒸気発生システム９１を備えている。
【００２１】
蒸気タービン系循環流路８４は、蒸気タービン７、復水器９、給水ポンプ１０、蒸気発生システム９１が備える後述する蒸気発生器１を経て、蒸気タービン７に戻る流路を構成する。つまり、給水ポンプ１０で昇圧された水２は、蒸気発生器１へ搬送される。搬送された水２は、蒸気発生器１で加熱され蒸気３に変化する。
【００２２】
蒸気３は、蒸気タービン７の高圧側から流入し、蒸気タービン７内部にて膨張し、圧力及び温度がともに低下する。膨張していく蒸気３によって回転する蒸気タービン７の回転軸は、図示していない発電機に接続されている。この回転軸の軸動力が発電機に伝達されて発電が行われる。
【００２３】
蒸気３は、蒸気タービン７内部にて膨張した後、蒸気タービン７の低圧側に向かうにつれて、圧力及び温度がともに低下する。蒸気タービン７の低圧側から排気されるタービン排気８は、復水器９に流入する。タービン排気８は、復水器９において冷却水１３により冷却されて水２になり、給水ポンプ１０へと導かれて循環する。
【００２４】
一方、上述した冷却水１３は、冷却水ポンプ１２によって復水器９に移送される。冷却水１３は、復水器９においてタービン排気８により加熱された後、冷却器１１において大気１４により冷却され、さらに、冷却水ポンプ１２へと導かれて循環する。
【００２５】
冷却器１１には冷却塔を用いてもよく、この場合、図１に示すように、大気１４を強制的には送風させない構成にしてもよいし、図示しない送風機を用いて大気１４を強制的に送風させる構成にしてもよい。また、例えば、冷却水１３として海水や河川水を使用する場合、使用した海水や河川水を循環させずに海や河川に排水することになるので、図１に示した構成とは異なり、冷却器１１が不要となる。なお、太陽熱を利用する蒸気タービンプラントの多くは、海や河川の近くには設置されていないため、このような場合、図１に示すように、冷却器１１を設けて冷却水１３を循環させる必要がある。また、多くの場合、図示しない送風機を用いて大気１４を強制的に送風させる。
【００２６】
次に、本実施形態の蒸気発生システム９１の構成について説明する。図２に示すように、蒸気発生システム９１は、集熱器４、第１の循環流路として機能する油循環流路８５、第８の循環流路として機能する溶融塩循環流路８６、上述した蒸気発生器１を備えている。
【００２７】
集熱器４は、太陽光線６を集光することによって太陽熱（輻射熱）を集熱する。集熱器４は、第１の加熱部として機能する溶融塩加熱器４０と第２の加熱部として機能する油加熱器４１とを備えている。蒸気発生器１は、第３の加熱部として機能する油熱交換器８１と第４の加熱部として機能する溶融塩熱交換器８０とを備えている。１つの集熱器４に油加熱器４１と溶融塩加熱器４０を設ける必要はなく、集熱器４が複数あり、油加熱器４１を設けた集熱器４と溶融塩加熱器４０を設けた集熱器４が別物でもよい。
【００２８】
油循環流路８５は、油加熱器４１と油熱交換器８１との間で第２の熱媒体である油４２を循環させる。一方、溶融塩循環流路８６は、溶融塩加熱器４０と溶融塩熱交換器８０との間で第１の熱媒体である溶融塩７９を循環させる。溶融塩７９としては、例えば溶融硝酸塩などを例示することができる。
【００２９】
溶融塩循環流路８６上には、溶融塩ポンプ１７が設けられている。溶融塩ポンプ１７は、溶融塩循環流路８６上で溶融塩７９を移送する。一方、油循環流路８５の経路上には、油４２を移送するための油ポンプ４３が設けられている。
【００３０】
蒸気発生器１は、水２及び蒸気３の流れ方向を基準にして、上流側に油熱交換器８１が配置され、下流側に溶融塩熱交換器８０が配置されている。詳述すると、蒸気発生器１は、水２及び蒸気３の流れ方向を基準にして、上流側を油４２で加熱し、下流側を溶融塩７９で加熱する。
【００３１】
つまり、油加熱器４１は、集熱された太陽熱で油４２を加熱する。溶融塩加熱器４０は、集熱された太陽熱で溶融塩７９を加熱する。油熱交換器８１は、加熱された油４２の熱で、給水ポンプ１０側から流入された水２を加熱する。溶融塩熱交換器８０は、油４２の熱で加熱された水又は加熱され水から変化した蒸気を、加熱された溶融塩７９の熱でさらに加熱することによって、より昇温された蒸気３を生成する。
【００３２】
本実施形態の蒸気発生システム９１では、油熱交換器８１により水２が加熱されて蒸気になり、油熱交換器８１の出口にて蒸気が例えば３７５℃まで加熱される。溶融塩熱交換器８０の出口では溶融塩７９を例えば４００℃にすることができ、この場合、溶融塩加熱器４０において、溶融塩７９は、例えば２９０℃からではなく、４００℃から６００℃弱まで変化しながら蒸気を加熱することになる。
【００３３】
つまり、本実施形態の蒸気発生システム９１によれば、溶融塩７９を用いる高温側と油４２を用いる低温側とに分ける構成を適用することで、蒸気発生システム９１では、集熱器４や蒸気発生器１における、溶融塩７９の流路などの構成部分を削減することができる。要するに、蒸気発生システム９１によれば、蒸気発生器１における溶融塩７９による加熱量が減るので、取り扱いが難しく高価な熱媒体である溶融塩７９を用いる部分が小さくなり、溶融塩７９の使用総量を低減することができる。
【００３４】
溶融塩７９の総流路を減らした場合は、溶融塩７９の温度変化や相変化に伴う体積変化による流路破損のリスクが減少する。
【００３５】
また、加熱用の熱媒体を油４２と溶融塩７９とに分けることにより設計の自由度が増え、溶融塩７９の流量を減らす設計も可能である。また、集熱器４として、後述する例えばタワー型の集熱器を適用している場合では、鉛直方向の高い位置まで溶融塩７９を持ち上げなければならず、また溶融塩７９は密度が高いので、溶融塩ポンプ１７には高い揚程が必要となるが、溶融塩７９の流量を減らす設計とした場合には、溶融塩ポンプ１７として、例えば消費電力などが小さい低スペックのポンプを選択することができ、また、蒸気発生システム９１全体の消費電力を低減できる。
【００３６】
さらに、油４２は常温でも凝固しないので、流路を保温したりヒータ加熱する必要がないため、溶融塩７９及び油４２の全流路に対する保温材の量やヒータによる加熱の量や溶融塩７９の凝固防止主旨の循環量を削減することができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施形態を図３に基づき説明する。なお、図３中において、図２に示した第１の実施形態中の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【００３８】
図３に示すように、本実施形態の蒸気発生システム９２は、第１の実施形態に係る蒸気発生システム９１の構成に加え、高温保温タンク２０及び中温保温タンク２４と、開閉弁１８、２１、２２、２５と、が溶融塩循環流路８６上に設けられている。高温保温タンク２０内及び中温保温タンク２４内には、溶融塩が大気と接触して物性が変わらないようにするために例えば窒素が封入されている。
【００３９】
ここで、夜間や曇りのように太陽熱が全く、あるいは充分には得られないプラント運転条件の時、開閉弁１８、２１、２２、２５を閉じ、溶融塩ポンプ１７と油ポンプ４３を停止する。蒸気発生システム９１以外に関しては、図１に示す給水ポンプ１０と冷却水ポンプ１２とを停止して、蒸気タービン７を駆動させず発電を行わない。
【００４０】
太陽熱が充分に得られるプラント運転条件に変わったとき、開閉弁１８、２１、２２、２５を開き、溶融塩ポンプ１７と油ポンプ４３を運転する。この場合、集熱器４の溶融塩加熱器４０で加熱された溶融塩７９は、高温保温タンク２０を通過してから蒸気発生器１の溶融塩熱交換器８０へ流入する。さらに、溶融塩熱交換器８０で冷却された溶融塩７９は、中温保温タンク２４を通過してから集熱器４に流入する。この時、高温保温タンク２０内及び中温保温タンク２４内には、それぞれ充分な高温状態で貯蔵溶融塩１９、２３が大量に貯蔵されている。蒸気発生システム９１以外に関しては、給水ポンプ１０と冷却水ポンプ１２とを運転し、蒸気タービン７を駆動させて発電を行う。
【００４１】
この構成によって、太陽熱が充分に得られるプラント運転条件に変わった時、蒸気発生器１が充分高温な蒸気３を発生させる状態に到るまでの時間を極めて短くすることができる。なお、油４２は、常温でも凝固しないので、高温保温タンク２０や中温保温タンク２４に相当する用途の保温タンクが不要ではあるものの、この用途の保温タンクを油循環流路８５上に設けてもよい。
【００４２】
本実施形態の蒸気発生システム９２によれば、第１の実施形態と比較して、太陽熱が充分に得られるプラント運転条件に変わった時、蒸気発生器１が充分高温な蒸気３を発生させる状態に到るまでの時間を極めて短くすることができ、また、同様の技術を第１の従来技術に対して適用した場合と比較して、第１の実施形態と同様、取り扱いの困難な溶融塩７９の使用総量や流量を減らすことができる。また、第１の実施形態の全ての効果に加え、溶融塩の物性変化を抑制するために高温保温タンク２０内及び中温保温タンク２４内へ封入する窒素の、封入量を少なくすることができる。
【００４３】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施形態を図４に基づき説明する。なお、図４中において、図３に示した第２の実施形態中の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【００４４】
図４に示すように、本実施形態の蒸気発生システム９３は、第１の実施形態に係る蒸気発生システム９１の中温保温タンク２４、開閉弁２１、２５に代えて、油保温タンク４９、開閉弁２８、３０を備えている。これに加えて、蒸気発生システム９３は、開閉弁２８、３０、４４、４８、５１、５２、第２の溶融塩ポンプ２６、第２の油ポンプ４５、第２の循環流路５７ａ、第３の循環流路５８ａ、第９の循環流路５５ａ、第１０の循環流路５６ａをさらに備えている。ここで、本実施形態の蒸気発生システム９３では、高温保温タンク２０等のレイアウトが、後述するように、第２の実施形態におけるレイアウトとは異なっている。
【００４５】
油保温タンク４９は、循環させる油４７を保温油５０として貯蔵するための第１の貯蔵部として機能する。図４に示すように、第２の循環流路５７ａは、油循環流路８５上の第１の分岐点８５ａから分かれて油保温タンク４９を経由して油循環流路８５上の第２の分岐点８５ｂにつながる第１の分岐流路８７ａと、第２の分岐点８５ｂから油加熱器４１につながる油循環流路８５の一部と、油加熱器４１と、油加熱器４１から第１の分岐点８５ａまでの油循環流路８５の一部と、で構成されている。つまり、第２の循環流路５７ａは、第１の分岐点８５ａ、第１の分岐流路８７ａ、第２の分岐点８５ｂ、及び油循環流路８５の一部分を経由しつつ、油保温タンク４９と油加熱器４１との間で油４７を循環させる。
【００４６】
一方、第３の循環流路５８ａは、第１の分岐流路８７ａと、第１の分岐点８５ａから油熱交換器８１につながる油循環流路８５の一部と、油熱交換器８１と、油熱交換器８１から第２の分岐点８５ｂまでの油循環流路８５の一部と、で構成されている。この第３の循環流路５８ａは、第２の分岐点８５ｂ、第１の分岐流路８７ａ、第１の分岐点８５ａ、及び油循環流路８５の一部分を経由しつつ、油保温タンク４９と油熱交換器８１との間で油４６を循環させる。
【００４７】
また、高温保温タンク２０は、循環させる溶融塩２９を貯蔵溶融塩１９として貯蔵するための第３の貯蔵部として機能する。図４に示すように、第９の循環流路５５ａは、溶融塩循環流路８６上の第７の分岐点８６ｈから分かれて高温保温タンク２０を経由して溶融塩循環流路８６上の第８の分岐点８６ｂにつながる第４の分岐流路８８ａと、第８の分岐点８６ｂから溶融塩加熱器４０につながる溶融塩循環流路８６の一部と、溶融塩加熱器４０と、溶融塩加熱器４０から第７の分岐点８６ｈまでの溶融塩循環流路８６の一部と、で構成されている。すなわち、第９の循環流路５５ａは、第７の分岐点８６ｈ、第４の分岐流路８８ａ、第８の分岐点８６ｂ、及び溶融塩循環流路８６の一部分を経由しつつ、高温保温タンク２０と溶融塩加熱器４０との間で溶融塩２９を循環させる。
【００４８】
一方、第１０の循環流路５６ａは、第４の分岐流路８８ａと、第７の分岐点８６ｈから溶融塩熱交換器８０につながる溶融塩循環流路８６の一部と、溶融塩熱交換器８０と、溶融塩熱交換器８０から第８の分岐点８６ｂまでの溶融塩循環流路８６の一部と、で構成されている。この第１０の循環流路５６ａは、第８の分岐点８６ｂ、第４の分岐流路８８ａ、第７の分岐点８６ｈ、及び溶融塩循環流路８６の一部分を経由しつつ、高温保温タンク２０と溶融塩熱交換器８０との間で溶融塩２７を循環させる。
【００４９】
以下に、具体的な運転について述べる。太陽熱が充分に得られるプラント運転条件の時、開閉弁１８、２８、３０、２２、４４、４８、５１、５２を開き、溶融塩ポンプ１７及び油ポンプ４３を運転する。第２の溶融塩ポンプ２６、第２の油ポンプ４５は、運転してもしなくてもよい。溶融塩７９は、蒸気発生器１に流入する溶融塩２７と高温保温タンク２０に流入する溶融塩２９とに分岐する。油４２は、蒸気発生器１に流入する油４６と油保温タンク４９に流入する油４７とに分岐する。
【００５０】
溶融塩ポンプ１７と同時に第２の溶融塩ポンプ２６を運転する場合は、溶融塩２９が逆流し、さらに、溶融塩加熱器４０に流入せず、蒸気発生器１に流入するフローがありうる。よってこのようなフローにならないように第２の溶融塩ポンプ２６の運転レベルを抑える必要がある。同様に油ポンプ４３と同時に第２の油ポンプ４５を運転する場合は、油４７が逆流し、さらに、油加熱器４１に流入せず、蒸気発生器１に流入するフローがありうる。よってこのようなフローにならないように第２の油ポンプ４５の運転レベルを抑える必要がある。
【００５１】
また第２の溶融塩ポンプ２６を停止する場合は、停止している第２の溶融塩ポンプ２６により溶融塩２７の流れが閉止されてはいけない。よって第２の溶融塩ポンプ２６は停止しても溶融塩２７が流通していく構造のポンプを用いるか、または開閉選択可能なバイパス流路を具備させる。同様に第２の油ポンプ４５を停止する場合は、停止している第２の油ポンプ４５による油４６の流れが閉止されてはいけない。よって第２の油ポンプ４５は停止しても油４６が流通していく構造のポンプを用いるか、または開閉選択可能なバイパス流路を具備させる。
【００５２】
高温保温タンク２０内の貯蔵溶融塩１９が所望の温度に達したら、開閉弁２８、３０を閉じる。また、油保温タンク４９内の保温油５０が所望の温度に到達したら、開閉弁４８、５１を閉じる。
【００５３】
一方、太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時は、開閉弁１８、２２、４４、５２を閉じ、開閉弁２８、３０、４８、５１を開き、溶融塩ポンプ１７及び油ポンプ４３を停止し、第２の溶融塩ポンプ２６及び第２の油ポンプ４５を運転する。これにより、溶融塩２９の流れ方向が逆転して点線矢印の向きとなり、高温保温タンク２０内の貯蔵溶融塩１９が溶融塩２７として蒸気発生器１に流入する。溶融塩２７は、蒸気発生器１にて水又は蒸気を加熱した後、高温保温タンク２０内に戻る。同様に、油４７の流れ方向が逆転して点線矢印の向きとなり、油保温タンク４９内の保温油５０が油４６として蒸気発生器１に流入する。油４６は、蒸気発生器１にて水２を加熱した後、油保温タンク４９内に戻る。
【００５４】
仮に第２の溶融塩ポンプ２６が、第７の分岐点８６ｈから蒸気発生器１に流入する間の流路に設置されていたならば、溶融塩２９と溶融塩２９ａがそれぞれ逆流する事がないように設置できるが、この場所は充分に高温であるため、第２の溶融塩ポンプ２６は仕様的に厳しい物になる。よって図４の位置に設置する。また仮に第２の油ポンプ４５が、第１の分岐点８５ａから蒸気発生器１に流入する間の流路に設置されていたならば、油４７と油４７ａがそれぞれ逆流する事がないように設置できるが、この場所は図４における位置よりは充分に高温であるため、第２の油ポンプ４５は仕様的により厳しい物になる。よって図４の位置に設置する。
【００５５】
これによって、夜間や曇りのように、太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時も、蒸気タービンプラントを運転することができる。
【００５６】
本実施形態の蒸気発生システム９３では、第１の実施形態と比較して、夜間や曇りのように、太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時も、蒸気タービンプラントを運転することができる。また、同様の技術を第１の従来技術に対して適用した場合と比較して、第１の実施形態の全ての効果に加え、図４に示すように、高温保温タンク２０内の貯蔵溶融塩１９を例えば６００℃弱の温度で維持するのに対して、保温油５０の温度を例えば４００℃で管理することができるので、油保温タンク４９内における保温をより容易に行うことができる。また、油保温タンク４９には、油が貯蔵されるため、溶融塩などと異なり、大気に触れた場合でも油は物性が変化しないので、油保温タンク４９に窒素ガスなどを封入することが不要であり、大気封入でよい。
【００５７】
なお、蒸気発生システム９３の油の循環系については、第１又は第２の実施形態の蒸気発生システム９１、９２の油の循環系を適用してもよい。
【００５８】
［第４の実施の形態］
次に、第４の実施形態を図５に基づき説明する。なお、図５中において、図４に示した第３の実施形態中の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【００５９】
図５に示すように、本実施形態の蒸気発生システム９４は、図４に示した第３の実施形態に係る蒸気発生システム９３の油保温タンク４９及び高温保温タンク２０に代えて、第１の蓄熱部としての蓄熱タンク５３及び第３の蓄熱部としての第３の蓄熱タンク３１を備えている。また、本実施形態の蒸気発生システム９４は、第３の実施形態に係る蒸気発生システム９３の第２の循環流路５７ａ、第３の循環流路５８ａ、第９の循環流路５５ａ、第１０の循環流路５６ａに代えて、第４の循環流路５７ｂ、第５の循環流路５８ｂ、第１１の循環流路５５ｂ、第１２の循環流路５６ｂを備えている。
【００６０】
図５に示すように、第４の循環流路５７ｂは、油循環流路８５上の第３の分岐点８５ｃから分かれて蓄熱タンク５３を経由して油循環流路８５上の第４の分岐点８５ｄにつながる第２の分岐流路８７ｂと、第４の分岐点８５ｄから油加熱器４１につながる油循環流路８５の一部と、油加熱器４１と、油加熱器４１から第３の分岐点８５ｃまでの油循環流路８５の一部と、で構成されている。つまり、第４の循環流路５７ｂは、第３の分岐点８５ｃ、第２の分岐流路８７ｂ、第４の分岐点８５ｄ、及び油循環流路８５の一部分を経由しつつ、蓄熱タンク５３と油加熱器４１との間で油４７を循環させる。
【００６１】
一方、第５の循環流路５８ｂは、第２の分岐流路８７ｂと、第３の分岐点８５ｃから油熱交換器８１につながる油循環流路８５の一部と、油熱交換器８１と、油熱交換器８１から第４の分岐点８５ｄまでの油循環流路８５の一部と、で構成されている。この第５の循環流路５８ｂは、第４の分岐点８５ｄ、第２の分岐流路８７ｂ、第３の分岐点８５ｃ、及び油循環流路８５の一部分を経由しつつ、蓄熱タンク５３と油熱交換器８１との間で油４６を循環させる。
【００６２】
また、図５に示すように、第１１の循環流路５５ｂは、溶融塩循環流路８６上の第９の分岐点８６ｃから分かれて第３の蓄熱タンク３１を経由して溶融塩循環流路８６上の第１０の分岐点８６ｄにつながる第５の分岐流路８８ｂと、第１０の分岐点８６ｄから溶融塩加熱器４０につながる溶融塩循環流路８６の一部と、溶融塩加熱器４０と、溶融塩加熱器４０から第９の分岐点８６ｃまでの溶融塩循環流路８６の一部と、で構成されている。すなわち、第１１の循環流路５５ｂは、第９の分岐点８６ｃ、第５の分岐流路８８ｂ、第１０の分岐点８６ｄ、及び溶融塩循環流路８６の一部分を経由しつつ、第３の蓄熱タンク３１と溶融塩加熱器４０との間で溶融塩２９を循環させる。
【００６３】
一方、第１２の循環流路５６ｂは、第５の分岐流路８８ｂと、第９の分岐点８６ｃから溶融塩熱交換器８０につながる溶融塩循環流路８６の一部と、溶融塩熱交換器８０と、溶融塩熱交換器８０から第１０の分岐点８６ｄまでの溶融塩循環流路８６の一部と、で構成されている。この第１２の循環流路５６ｂは、第１０の分岐点８６ｄ、第５の分岐流路８８ｂ、第９の分岐点８６ｃ、及び溶融塩循環流路８６の一部分を経由しつつ、第３の蓄熱タンク３１と溶融塩熱交換器８０との間で溶融塩２７を循環させる。
【００６４】
図５に示すように、蓄熱タンク５３内及び第３の蓄熱タンク３１内には、それぞれ蓄熱材５４及び蓄熱材３２がそれぞれ収容されている。蓄熱材５４が収容された蓄熱タンク５３は、循環される油４７から受けた熱を蓄熱する。一方、蓄熱材３２が収容された第３の蓄熱タンク３１は、循環される溶融塩２９から受けた熱を蓄熱する。蓄熱材５４は、液体でも固体でもよいし、固体から液体に相変化してもよいし、油４７と同じ物質であってもよい。蓄熱材３２は、液体でも固体でもよいし、固体から液体に相変化してもよいし、溶融塩２９と同じ物質であってもよい。相変化する場合は体積変化による破損がないように窒素などを第３の蓄熱タンク３１に封入しておく。
【００６５】
太陽熱が充分に得られるプラント運転条件の時、開閉弁１８、２８、３０、２２、４４、４８、５１、５２を開き、溶融塩ポンプ１７及び油ポンプ４３を運転する。第２の溶融塩ポンプ２６、第２の油ポンプ４５は、運転してもしなくてもよい。溶融塩２９は、第３の蓄熱タンク３１に流入して蓄熱材３２を加熱し、第３の蓄熱タンク３１を流出後、溶融塩ポンプ１７の上流側に戻る。油４７は、蓄熱タンク５３に流入して蓄熱材５４を加熱し、蓄熱タンク５３を流出後、油ポンプ４３の上流側に戻る。
【００６６】
溶融塩ポンプ１７と同時に第２の溶融塩ポンプ２６を運転する場合は、溶融塩２９が逆流し、さらに、溶融塩加熱器４０に流入せず、蒸気発生器１に流入するフローがありうる。よってこのようなフローにならないように第２の溶融塩ポンプ２６の運転レベルを抑える必要がある。同様に油ポンプ４３と同時に第２の油ポンプ４５を運転する場合は、油４７が逆流し、さらに、油加熱器４１に流入せず、蒸気発生器１に流入するフローがありうる。よってこのようなフローにならないように第２の油ポンプ４５の運転レベルを抑える必要がある。
【００６７】
また第２の溶融塩ポンプ２６を停止する場合は、停止している第２の溶融塩ポンプ２６による溶融塩２７の流れが閉止されてはいけない。よって第２の溶融塩ポンプ２６は停止しても溶融塩２７が流通していく構造のポンプを用いるか、または開閉選択可能なバイパス流路を具備させる。同様に第２の油ポンプ４５を停止する場合は、停止している第２の油ポンプ４５による油４６の流れが閉止されてはいけない。よって第２の油ポンプ４５は停止しても油４６が流通していく構造のポンプを用いるか、または開閉選択可能なバイパス流路を具備させる。蓄熱材３２、５４が所望の温度に達したら、開閉弁２８、３０、４８、５１を閉じる。
【００６８】
太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時は、開閉弁１８、２２、４４、５２を閉じ、開閉弁２８、３０、４８、５１を開き、溶融塩ポンプ１７及び油ポンプ４３を停止し、第２の溶融塩ポンプ２６及び第２の油ポンプ４５を運転する。これによって、溶融塩２９の流れ方向が逆転して点線矢印の向きとなり、溶融塩２７が蒸気発生器１に流入する。溶融塩２７は、蒸気発生器１で温度低下した後、第３の蓄熱タンク３１に戻った際に、蓄熱材３２により加熱されて高温になる。同様に、油４７の流れ方向が逆転して点線矢印の向きとなり、蓄熱タンク５３内から油４７が油４６として蒸気発生器１に流入する。油４６は、蒸気発生器１で温度低下した後、蓄熱タンク５３に戻った際に、蓄熱材５４により加熱されて高温になる。
【００６９】
仮に第２の溶融塩ポンプ２６が、第９の分岐点８６ｃから蒸気発生器１に流入する間の流路に設置されていたならば、溶融塩２９と溶融塩２９ａがそれぞれ逆流する事がないように設置できるが、この場所は充分に高温であるため、第２の溶融塩ポンプ２６は仕様的に厳しい物になる。よって図５の位置に設置する。
また仮に第２の油ポンプ４５が、第３の分岐点８５ｃから蒸気発生器１に流入する間の流路に設置されていたならば、油４７と油４７ａがそれぞれ逆流する事がないように設置できるが、この場所は図５における位置よりは充分に高温であるため、第２の油ポンプ４５は仕様的により厳しい物になる。よって図５の位置に設置する。
【００７０】
このような構成により、夜間や曇りのように太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時に、溶融塩２９及び油４７が充分に長時間、高温に保たれる効果がある。
【００７１】
第１の実施形態と比較して、夜間や曇りのように太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時に、溶融塩２９及び油４７が充分に長時間、高温に保たれる効果があり、また、同様の技術を第１の従来技術に対して適用した場合と比較して、第１の実施形態の全ての効果に加え、本実施形態の蒸気発生システム９３では、図５に示すように、溶融塩の熱を蓄熱する蓄熱材３２は、例えば６００℃弱の温度まで使用するのに対して、油の熱を蓄熱する蓄熱材５４としては例えば４００℃程度の温度までしか使用しないので、蓄熱材５４を収容する蓄熱タンク５３での保温をより容易に行える。また、蓄熱材５４は、６００℃弱の温度まで使用できる蓄熱材でなくても４００℃程度の温度まで使用できる蓄熱材を利用することが可能なので、蓄熱材５４として比較的安価な材料を一般的に選択することができる。なお、蒸気発生システム９３の油の循環系については、第１の実施形態の蒸気発生システム９１における油の循環系を適用してもよいし、第２又は第３の実施形態の蒸気発生システム９２、９３における油の循環系を適用してもよい。
【００７２】
［第５の実施の形態］
次に、第５の実施形態を図６に基づき説明する。なお、図６中において、図５に示した第４の実施形態中の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【００７３】
図６に示すように、本実施形態の蒸気発生システム９５は、第４の実施形態に係る蒸気発生システム９４の第３の蓄熱タンク３１及び蓄熱タンク５３に代えて、第２の熱交換器３９及び第１の熱交換器６２を備えている。また、本実施形態の蒸気発生システム９４は、第４の実施形態に係る蒸気発生システム９４の第４の循環流路５７ｂ、第５の循環流路５８ｂ、第１１の循環流路５５ｂ、第１２の循環流路５６ｂに代えて、第６の循環流路５７ｃ、第７の循環流路５８ｃ、第１３の循環流路５５ｃ、第１４の循環流路５６ｃを備えている。
【００７４】
図６に示すように、第６の循環流路５７ｃは、油循環流路８５上の第５の分岐点８５ｅから分かれて第１の熱交換器６２を経由して油循環流路８５上の第６の分岐点８５ｆにつながる第３の分岐流路８７ｃと、第６の分岐点８５ｆから油加熱器４１につながる油循環流路８５の一部と、油加熱器４１と、油加熱器４１から第５の分岐点８５ｅまでの油循環流路８５の一部と、で構成されている。つまり、第６の循環流路５７ｃは、第５の分岐点８５ｅ、第３の分岐流路８７ｃ、第６の分岐点８５ｆ、及び油循環流路８５の一部分を経由しつつ、第１の熱交換器６２と油加熱器４１との間で油４７を循環させる。
【００７５】
一方、第７の循環流路５８ｃは、第３の分岐流路８７ｃと、第５の分岐点８５ｅから油熱交換器８１につながる油循環流路８５の一部と、油熱交換器８１と、油熱交換器８１から第６の分岐点８５ｆまでの油循環流路８５の一部と、で構成されている。この第７の循環流路５８ｃは、第６の分岐点８５ｆ、第３の分岐流路８７ｃ、第５の分岐点８５ｅ、及び油循環流路８５の一部分を経由しつつ、第１の熱交換器６２と油熱交換器８１との間で油４６を循環させる。
【００７６】
また、図６に示すように、第１３の循環流路５５ｃは、溶融塩循環流路８６上の第１１の分岐点８６ｅから分かれて第２の熱交換器３９を経由して溶融塩循環流路８６上の第１２の分岐点８６ｆにつながる第６の分岐流路８８ｃと、第１２の分岐点８６ｆから溶融塩加熱器４０につながる溶融塩循環流路８６の一部と、溶融塩加熱器４０と、溶融塩加熱器４０から第１１の分岐点８６ｅまでの溶融塩循環流路８６の一部と、で構成されている。すなわち、第１３の循環流路５５ｃは、第１１の分岐点８６ｅ、第６の分岐流路８８ｃ、第１２の分岐点８６ｆ、及び溶融塩循環流路８６の一部分を経由しつつ、第２の熱交換器３９と溶融塩加熱器４０との間で溶融塩２９を循環させる。
【００７７】
一方、第１４の循環流路５６ｃは、第６の分岐流路８８ｃと、第１１の分岐点８６ｅから溶融塩熱交換器８０につながる溶融塩循環流路８６の一部と、溶融塩熱交換器８０と、溶融塩熱交換器８０から第１２の分岐点８６ｆまでの溶融塩循環流路８６の一部と、で構成されている。この第１４の循環流路５６ｃは、第１２の分岐点８６ｆ、第６の分岐流路８８ｃ、第１１の分岐点８６ｅ、及び溶融塩循環流路８６の一部分を経由しつつ、第２の熱交換器３９と溶融塩熱交換器８０との間で溶融塩２７を循環させる。
【００７８】
また、蒸気発生システム９５は、第３のポンプ３３、第４のポンプ３７、第５のポンプ５６、第６のポンプ５９、開閉弁３５、８３、５７、６０、第１、第２の蓄熱槽としてそれぞれ機能する蓄熱液体タンク５８、６１、第３、第４の蓄熱槽としてそれぞれ機能する蓄熱液体タンク３６、３８をさらに備えている。蓄熱液体タンク３６、３８は、第４の熱媒体である蓄熱液体３４をそれぞれ貯蔵可能である。蓄熱液体３４は溶融塩７９と同じ物質であってもよい。
【００７９】
蓄熱液体３４は、第２の熱交換器３９を経由して蓄熱液体タンク３６と蓄熱液体タンク３８との間を移送される。蓄熱液体タンク５８、６１は、第３の熱媒体である蓄熱液体５５をそれぞれ貯蔵可能である。蓄熱液体５５は油４２と同じ物質であってもよい。蓄熱液体５５は、第１の熱交換器６２を経由して蓄熱液体タンク５８と蓄熱液体タンク６１との間を移送される。
【００８０】
より具体的には、蓄熱液体３４は、蓄熱液体タンク３６から搬送されて、第２の熱交換器３９を通過して溶融塩２９と熱交換した後、蓄熱液体タンク３８に流入する第３の搬送形態と、蓄熱液体タンク３８から搬送されて、第２の熱交換器３９を通過して溶融塩２９と熱交換した後、蓄熱液体タンク３６に流入する第４の搬送形態と、を有する。
【００８１】
同様に、蓄熱液体５５は、蓄熱液体タンク５８から搬送されて、第１の熱交換器６２を通過して油４７と熱交換した後、蓄熱液体タンク６１に流入する第１の搬送形態と、蓄熱液体タンク６１から搬送されて、第１の熱交換器６２を通過して油４７と熱交換した後、蓄熱液体タンク５８に流入する第２の搬送形態と、を有する。蓄熱液体５５は、油４７と同じ物質であってもよい。
【００８２】
詳述すると、太陽熱が充分に得られるプラント運転条件の時、開閉弁の適宜の操作によって、溶融塩２７が溶融塩熱交換器８０を流通するとともに、溶融塩２９は、第２の熱交換器３９に流入して蓄熱液体３４を加熱し、第２の熱交換器３９を流出後、溶融塩ポンプ１７の上流側に戻る。開閉弁３５、８３を開き、第３のポンプ３３を運転し第４のポンプ３７を停止する。この際、第４のポンプ３７は蓄熱液体３４の単に流路となる。蓄熱液体タンク３６から流出した蓄熱液体３４は、熱交換器３９にて加熱され、蓄熱液体タンク３８に流入する。蓄熱液体タンク３８に貯蔵される蓄熱液体３４が所望の温度に到達したら、開閉弁２８、３０、３５、８３を閉じ第３のポンプ３３を停止する。
【００８３】
また、開閉弁の適宜の操作によって、油４６が油熱交換器８１を流通するとともに油４７は、第１の熱交換器６２に流入して蓄熱液体５５を加熱し、第１の熱交換器６２を流出後、油ポンプ４３の上流側に戻る。開閉弁５７、６０を開き、第５のポンプ５６を運転し第６のポンプ５９を停止する。この際、第６のポンプ５９は蓄熱液体５５の単に流路となる。蓄熱液体タンク５８から流出した蓄熱液体５５は、第１の熱交換器６２にて加熱され、蓄熱液体タンク６１に流入する。蓄熱液体タンク６１に貯蔵される蓄熱液体５５が所望の温度に達したら、開閉弁４４、４８、５１、５２を閉じ第５のポンプ５６を停止する。
【００８４】
一方、太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時は、開閉弁１８、２２を閉じて、開閉弁２８、３０、３５、８３を開き、第４のポンプ３７を運転する。この際、第３のポンプ３３は蓄熱液体３４の単に流路になる。蓄熱液体タンク３８から流出した蓄熱液体３４は、熱交換器３９にて溶融塩２９を加熱し、蓄熱液体タンク３６に流入する。熱交換器３９にて温度の低下した蓄熱液体３４は、蓄熱液体タンク３６に貯蔵される。溶融塩２９は、蒸気発生器１にて温度が低下するものの、熱交換器３９に戻った際、蓄熱液体３４により加熱されて昇温する。
【００８５】
また、開閉弁４４、５２を閉じて、開閉弁４８、５１、５７、６０を開き、第６のポンプ５９を運転する。この際、第５のポンプ５６は蓄熱液体５５の単に流路になる。蓄熱液体タンク６１から流出した蓄熱液体５５は、第１の熱交換器６２にて油４７を加熱し、蓄熱液体タンク５８に流入する。第１の熱交換器６２にて温度の低下した蓄熱液体５５は、蓄熱液体タンク５８に貯蔵される。油４７は、蒸気発生器１にて温度が低下するものの、第１の熱交換器６２に戻った際に、蓄熱液体５５により加熱されて昇温する。
なお、仮に第３のポンプ３３を運転し第４のポンプ３７を停止する場合は、停止している第４のポンプ３７による蓄熱液体３４の流れが閉止されてはいけない。よって第４のポンプ３７は停止しても蓄熱液体３４が流通していく構造のポンプを用いるか、または開閉選択可能なバイパス流路を具備させる。同様にポンプ第３のポンプ３３、第５のポンプ５６、第６のポンプ５９も、停止しても蓄熱液体３４が流通していく構造のポンプを用いるか、または開閉選択可能なバイパス流路を具備させる。
【００８６】
このような構成によって、夜間や曇りのように太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時に、溶融塩２９、油４７が充分に長時間、高温に保たれる効果を得ることができる。また、第２の熱交換器３９の設計の工夫により、第４の実施形態よりも溶融塩２９の温度を高くすることができる。
【００８７】
本実施形態の蒸気発生システム９５では、第１の実施形態と比較して、夜間や曇りのように太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時に、溶融塩２９、油４７が充分に長時間、高温に保たれる効果を得ることができる。また、本実施形態の蒸気発生システム９５では、同様の技術を第１の従来技術に対して適用した場合と比較して、第１の実施形態の全ての効果に加え、溶融塩の熱を蓄熱する蓄熱液体３４は、例えば６００℃弱の温度まで使用するのに対して、油の熱を蓄熱する蓄熱液体５５としては例えば４００℃程度の温度までしか使用しないので、蓄熱液体５５を貯蔵する蓄熱液体タンク５８、６１での保温をより容易に行える。６００℃などの非常に高温を対象とした蓄熱液体５５は融点が常温以上である事が多いので蓄熱液体５５の流路について、体積変化は配管の破損リスクにつながるが、この流路の保温もより容易になる。また、蓄熱液体５５は、６００℃弱の温度まで使用できる蓄熱材でなくても４００℃程度の温度まで使用できる蓄熱材を利用することが可能なので、蓄熱液体５５の材料として比較的安価なものを一般的に選択することができる。
【００８８】
また、本実施形態の蒸気発生システム９５では、例えば、蓄熱液体３４として溶融塩を適用しさらに蓄熱液体５５として油を適用した場合、蓄熱液体５５を搬送するための第５のポンプ５６及び第６のポンプ５９の搬送動力が、蓄熱液体３４を搬送するための第３のポンプ３３及び第４のポンプ３７の搬送動力よりも小さくなる。つまり、第１の従来技術に適用した場合の搬送動力に対して、本実施形態の上記蓄熱液体３４、５５を搬送するための合計の搬送動力を小さくすることができ、蒸気発生システム９５全体の消費電力を低減できる。
【００８９】
これにより、本実施形態の蒸気発生システム９５によれば、図６に示すように、第５のポンプ５６及び第６のポンプ５９に適用するポンプとして、比較的スペックの低い安価なポンプを選択することが可能となる。なお、本実施形態の蒸気発生システム９４の油の循環系については、蒸気発生システム９１、蒸気発生システム９２、蒸気発生システム９３、又蒸気発生システム９４に設けられていた油の循環系を適用することも可能である。
【００９０】
［第６の実施の形態］
次に、第６の実施形態を図７に基づき説明する。なお、図７において、図２に示した第１の実施形態中の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【００９１】
図７に示すように、本実施形態の蒸気発生システム９６は、第１の実施形態の油循環流路８５、集熱器４及び蒸気発生器１に代えて、第１の移送流路１０７、集熱器１０４及び蒸気発生器７８を備えている。集熱器１０４は、集熱器４が備えていた油加熱器４１に代えて、第５の加熱部として機能する直接式加熱器７７を備えている。蒸気発生器７８は、蒸気発生器１から油熱交換器８１を削除した形で構成されている。
【００９２】
第１の移送流路１０７は、集熱器１０４の直接式加熱器７７を経由して、加熱された（水又は）蒸気６３を蒸気発生器７８の溶融塩熱交換器８０へ移送する。第１の移送流路１０７は、図１に示した蒸気タービン系循環流路８４の間に介在するように、当該蒸気タービン系循環流路８４に対して直列的に接続されている。即ち、水２は給水ポンプ１０から流出し、蒸気３は蒸気タービン７に流入する。図７に示すように、集熱器１０４の溶融塩加熱器４０は、集熱された太陽熱で溶融塩７９を加熱する。集熱器１０４の直接式加熱器７７は、集熱された太陽熱で水２を加熱し水２は（水又は）蒸気６３となって流出する。蒸気６３は、液体である水でも気体と液体が混合した状態でもよいので（水又は）蒸気と表記している。蒸気発生器７８の溶融塩熱交換器８０は、加熱された（水又は）蒸気６３を、加熱された溶融塩７９の熱でさらに加熱することによって、昇温された蒸気３を生成する。なお、１つの集熱器１０４に直接式加熱器７７と溶融塩加熱器４０を設ける必要はなく、集熱器１０４が複数あり、直接式加熱器７７を設けた集熱器１０４と溶融塩加熱器４０を設けた集熱器１０４が別物でもよい。
【００９３】
本実施形態の蒸気発生システム９６では、図７に示すように、直接式加熱器７７にて蒸気６３を例えば２５０℃までしか加熱できないとしても、溶融塩熱交換器８０にて蒸気６３をさらに加熱することによって例えば５６５℃程度まで蒸気６３を加熱することが可能となる。よって、第２の従来技術と比較して蒸気３を高温にすることができる。
【００９４】
また、本実施形態の蒸気発生システム９６では、溶融塩熱交換器８０の出口にて溶融塩７９を例えば３５０℃程度にすることができるので、溶融塩加熱器４０にて溶融塩７９は、例えば２９０℃からではなく３５０℃から６００℃弱まで変化しながら加熱することになる。したがって、本実施形態の蒸気発生システム９５によれば、第２の従来技術と比較して、溶融塩７９を用いる部分が小さくなり、溶融塩７９自体の使用総量や流量の低減を図ることができる。
【００９５】
また、本実施形態では、溶融塩７９の代わりに油を熱媒体として使用することも可能である。この場合、溶融塩熱交換器８０が油による熱交換器として機能する。この構成により、蒸気３を例えば３７５℃程度まで加熱することができ、第２の従来技術と比較して蒸気３を高温にすることができる。
【００９６】
［第７の実施の形態］
次に、第７の実施形態を図８に基づき説明する。なお、図８において、図３、図７に示した第２及び第６の実施形態中の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【００９７】
図８に示すように、本実施形態の蒸気発生システム９７は、第６の実施形態に係る蒸気発生システム９６の溶融塩の循環系に代えて、第２の実施形態に係る蒸気発生システム９２の溶融塩の循環系が適用されている。
【００９８】
本実施形態の蒸気発生システム９７によれば、第６の実施形態の全ての効果に加え、太陽熱が充分に得られるプラント運転条件に変わった時、第６の実施形態と比較して、蒸気発生器７８が充分高温な蒸気３を発生させる状態に到るまでの時間を極めて短くすることができる。また、本実施形態の蒸気発生システム９７では、第６の実施形態と同様、溶融塩７９の代わりに油を熱媒体として使用することも可能である。さらに、本実施形態の蒸気発生システム９７では、上記したように油を熱媒体として使用した場合、高温保温タンク２０、中温保温タンク２４には、溶融塩が貯蔵されないため、窒素を封入することなどが不要となり、大気封入でよいことになる。
【００９９】
［第８の実施の形態］
次に、第８の実施形態を図９に基づき説明する。なお、図９において、図４、図８に示した第３及び第７の実施形態の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【０１００】
図９に示すように、本実施形態の蒸気発生システム９８は、第７の実施形態に係る蒸気発生システム９７の溶融塩の循環系に代えて、第３の実施形態に係る蒸気発生システム９３の溶融塩の循環系が適用されている。さらに、本実施形態の蒸気発生システム９８は、第２の移送流路１０８ａ、蒸気保温タンク７１、開閉弁６７、６８、７０、７３をさらに備えている。蒸気保温タンク７１は、移送させる水又は蒸気を貯蔵するための第２の貯蔵部として機能する。第２の移送流路１０８ａは、第１の移送流路１０７から分岐して蒸気保温タンク７１を経由し、蒸気保温タンク７１から、加熱された（水又は）蒸気６３を蒸気発生器７８の溶融塩熱交換器８０へ導く。
【０１０１】
太陽熱が充分に得られるプラント運転条件の時、開閉弁６７、７０、７３を開く。蒸気６３に到る蒸気は、蒸気保温タンク７１に流入する蒸気７４と、流入しない蒸気６９とに分岐してから合流する。開閉弁６８は開いても閉じてもよい。蒸気保温タンク７１は、蒸気７４の流路になっており、蒸気保温タンク７１内の保温蒸気７２が所望の温度に達したら、開閉弁７０、７３を閉じて、開閉弁６８を開く。
【０１０２】
夜間や曇りのように太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時は、開閉弁６７を閉じ、蒸気発生システム９８以外の図１に示した蒸気供給系循環流路８４に関しては、給水ポンプ１０と冷却水ポンプ１２とを停止して、蒸気タービン７を駆動させず発電を行わない。
【０１０３】
太陽熱が充分に得られるプラント運転条件に変わった時、開閉弁６７、７０、７３を開いて開閉弁６８を閉じ、蒸気発生システム９８以外に関しては、給水ポンプ１０と冷却水ポンプ１２とを運転し、蒸気タービン７を駆動させて発電を開始する。
【０１０４】
直接式加熱器７７で加熱された水２は、蒸気保温タンク７１を通過してから蒸気発生器７８に流入する。ここで、蒸気保温タンク７１の内部には、充分な高温状態で保温蒸気７２が大量に保管されていたので、蒸気発生器７８が充分高温な蒸気３を発生させる状態に到るまでの時間を極めて短くすることが可能である。
【０１０５】
本実施形態の蒸気発生システム９８によれば、第６の実施形態の全ての効果に加え、上記したように、直接式加熱器７７で加熱された水２が、蒸気保温タンク７１を通過してから蒸気発生器７８に流入することによって、蒸気保温タンク７１の内部には、充分な高温状態で保温蒸気７２が大量に保管されているので、第６の実施形態と比較して、蒸気発生器７８が充分高温な蒸気３を発生させる状態に到るまでの時間を極めて短くすることができる。
【０１０６】
なお、本実施形態の蒸気発生システム９８では、第３の実施形態に係る蒸気発生システム９３の溶融塩の循環系を適用していたが、これに代えて、第４の実施形態の蒸気発生システム９４における溶融塩の循環系や、第５の実施形態の蒸気発生システム９５における溶融塩の循環系を適用することも可能である。
【０１０７】
［第９の実施の形態］
次に、第９の実施形態を図１０に基づき説明する。なお、図１０において、図５、図９に示した第４及び第８の実施形態の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【０１０８】
図１０に示すように、本実施形態の蒸気発生システム９９は、第８の実施形態に係る蒸気発生システム９８の溶融塩の循環系に代えて、第４の実施形態に係る蒸気発生システム９４の溶融塩の循環系が適用されている。さらに、本実施形態の蒸気発生システム９９は、蒸気保温タンク７１に代えて第２の蓄熱タンク７５を有すると共に、バイパス水６５ａが流通するバイパス流路６５と、開閉弁６４、６６をさらに備えている。第２の蓄熱タンク７５は、移送させる水又は蒸気の熱を蓄熱するための第２の蓄熱部として機能する。また、本実施形態の蒸気発生システム９９は、蒸気発生システム９８の第２の移送流路１０８ａに代えて、第３の移送流路１０８ｂを備えている。第３の移送流路１０８ｂは、第１の移送流路１０７から分岐して第２の蓄熱タンク７５を経由し、第２の蓄熱タンク７５から、加熱された水又は蒸気を蒸気発生器７８の溶融塩熱交換器８０へと導く。
【０１０９】
太陽熱が充分に得られるプラント運転条件の時、開閉弁６４、６７、７０、７３を開き開閉弁６６を閉じる。開閉弁６８は開いても閉じてもよい。第２の蓄熱タンク７５には、蓄熱材７６が収容されている。蓄熱材７６は、液体でも固体でもよいし、固体から液体に相変化してもよい。太陽熱が充分に得られるプラント運転条件の時、蒸気７４は、第２の蓄熱タンク７５に流入して蓄熱材７６を加熱し、第２の蓄熱タンク７５を流出後、蒸気発生器７８の上流側に到達する。蓄熱材７６が所望の温度に到達したら、開閉弁７０、７３を閉じて開閉弁６８を開く。
【０１１０】
一方、太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時は、開閉弁６４、６７、６８を閉じて開閉弁６６、７０、７３を開く。水２は、直接式加熱器７７をバイパスして第２の蓄熱タンク７５に流入し第２の蓄熱材３２により加熱されてから流出する。
【０１１１】
したがって、本実施形態の蒸気発生システム９９では、夜間や曇りのように太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時に（水又は）蒸気６３が充分に長時間、高温に保たれ、これにより蒸気３も充分に長時間、高温に保たれる効果を得ることができる。なお、開閉弁６４、６６、６７や、バイパス水６５ａが流通するバイパス流路６５は必ずしも設けなくてもよい。ただし、本実施形態の蒸気発生システム９７では、前記した開閉弁６４、６６、６７及びバイパス流路６５を設けたことによって、太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の際に、直接式加熱器７７からの大気への放熱や圧力損失の発生などを抑えることができる。
【０１１２】
本実施形態の蒸気発生システム９９によれば、第６の実施形態の全ての効果に加え、夜間や曇りのように太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時に、第６の実施形態と比較して、（水又は）蒸気６３が充分に長時間、高温に保たれ、これにより蒸気３も充分に長時間、高温に保たれる効果を得ることができる。
【０１１３】
また、本実施形態の蒸気発生システム９９では、第４の実施形態に係る蒸気発生システム９４の溶融塩の循環系を適用していたが、これに代えて、第３の実施形態の蒸気発生システム９３における溶融塩の循環系や、第５の実施形態の蒸気発生システム９５における溶融塩の循環系を適用してもよい。
【０１１４】
［第１０の実施の形態］
次に、第１０の実施形態を図１１に基づき説明する。なお、図１１において、図６、図１０に示した第５及び第９の実施形態の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【０１１５】
図１１に示すように、本実施形態の蒸気発生システム１００は、第９の実施形態に係る蒸気発生システム９９の溶融塩の循環系に代えて、第５の実施形態に係る蒸気発生システム９５の溶融塩の循環系が適用されている。また、本実施形態の蒸気発生システム１００は、第５の実施形態の蒸気発生システム９５に設けられていたものと同様の、第１の熱交換器６２、第５のポンプ５６、第６のポンプ５９、開閉弁５７、６０、蓄熱液体タンク５８、６１をさらに備えている。
【０１１６】
太陽熱が充分に得られるプラント運転条件の時、開閉弁６４、６７、７０、７３を開いて開閉弁６６を閉じることで、蒸気７４は、熱交換器８２に流入する。開閉弁６８は開いても閉じてもよい。蓄熱液体５５の動作については、第４の実施形態で説明した動作と同様である。蓄熱液体タンク６１に貯蔵される蓄熱液体５５が所望の温度に達したら、開閉弁７０、７３、５７、６０を閉じ開閉弁６８を開き第５のポンプ５６を停止する。
【０１１７】
一方、太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時は、開閉弁６４、６７、６８を閉じ開閉弁６６、７０、７３、５７、６０を開いて、第６のポンプ５９を運転する。蓄熱液体５５の動作については、第４の実施形態で説明した動作と同様である。水２は、直接式加熱器７７をバイパスして第１の熱交換器６２に流入し蓄熱液体５５により加熱されてから流出する。
【０１１８】
なお、仮に第３のポンプ３３を運転し第４のポンプ３７を停止する場合は、停止している第４のポンプ３７による蓄熱液体３４の流れが閉止されてはいけない。よって第４のポンプ３７は停止しても蓄熱液体３４が流通していく構造のポンプを用いるか、または開閉選択可能なバイパス流路を具備させる。同様にポンプ第３のポンプ３３、第５のポンプ５６、第６のポンプ５９も、停止しても蓄熱液体３４が流通していく構造のポンプを用いるか、または開閉選択可能なバイパス流路を具備させる。
【０１１９】
したがって、本実施形態の蒸気発生システム１００では、第９の実施形態と同様、夜間や曇りのように太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時に蒸気６３が充分に長時間、高温に保たれ、これにより蒸気３も充分に長時間、高温に保たれる効果がある。また、蒸気発生システム１００では、第１の熱交換器６２の設計の工夫により、（水又は）蒸気６３の温度を第９の実施形態よりも高い温度に昇温することができる。なお、開閉弁６４、６６、６７やバイパス流路６５は必ずしも設けなくてもよい。ただし、本実施形態の蒸気発生システム１００では、前記した開閉弁６４、６６、６７及びバイパス流路６５を設けたことによって、太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の際に、直接式加熱器７７からの大気への放熱や圧力損失の発生などを抑えることができる。
【０１２０】
本実施形態の蒸気発生システム１００によれば、第６の実施形態の全ての効果に加え、夜間や曇りのように太陽熱が全くあるいは充分には得られないプラント運転条件の時に、第６の実施形態と比較して、蒸気６３が充分に長時間、高温に保たれる効果を得ることができ、また、蒸気６３の温度をより高い温度に昇温することができる。これにより、蒸気３も充分に長時間、高温に保たれる効果がある。
【０１２１】
また、本実施形態の蒸気発生システム１００では、第５の実施形態に係る蒸気発生システム９５の溶融塩の循環系を適用していたが、これに代えて、第３の実施形態の蒸気発生システム９３における溶融塩の循環系や、第４の実施形態の蒸気発生システム９４における溶融塩の循環系を適用することも可能である。
【０１２２】
［第１１の実施の形態］
次に、第１１の実施形態を図１２に基づき説明する。なお、図１２において、図２に示した第１の実施形態の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【０１２３】
図１２に示すように、本実施形態の蒸気発生システム１０１は、タワー型の集熱器１１４とトラフ型の集熱器１２４とを備えている。タワー型の集熱器１１４には、溶融塩加熱器４０が設けられている。一方、トラフ型の集熱器１２４には、油加熱器４１が設けられている。
【０１２４】
図１３に示すように、タワー型の集熱器１１４は、複数のミラー１１５を用いて、中央部に設置されたタワー１１６上にある集熱器本体１１７に太陽光線６を集光することによって太陽熱（輻射熱）を集熱する。一方、図１４に示すように、トラフ型の集熱器１２４は、ミラー１２５の前に設置された水や蒸気を流通させるパイプ１２６に太陽光線６を集中させることで太陽熱を集熱する。トラフ型の集熱器１２４は、タワー型の集熱器１１４と比べて加熱温度が低いものの、４００℃程度までの加熱は可能である。
【０１２５】
より具体的には、図１２に示すように、蒸気３を５６５℃程度まで加熱するにはタワー型の集熱器１１４を用いて溶融塩７９を加熱する必要があるが、油４２については４００℃程度までの加熱で充分なのでトラフ型の集熱器１２４を選択することが可能である。ここで、タワー型の集熱器１１４は、地上付近に配置されるトラフ型の集熱器１２４とは異なり、比重の大きい溶融塩７９を地上より充分に高い位置まで搬送する必要があるため、溶融塩ポンプ１７については、動力の大きいポンプを適用する必要がある。
【０１２６】
これに対して、油加熱器４１を備えるトラフ型の集熱器１２４については、溶融塩７９よりも比重の小さい油を地上付近で循環させればよいため、油ポンプ４３としては、動力の小さいポンプを選択することができる。したがって、本実施形態の蒸気発生システム９９によれば、油ポンプ４３については例えば小型で消費電力の低い低スペックのポンプを選択することができ、蒸気発生システム１０１全体の消費電力を低減できる。
【０１２７】
［第１２の実施の形態］
次に、第１２の実施形態を図１５に基づき説明する。なお、図１５において、図７に示した第６の実施形態の構成要素と実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付与し重複する説明を省略する。
【０１２８】
図１５に示すように、本実施形態の蒸気発生システム１０２は、タワー型の集熱器１１４とトラフ型の集熱器１３４とを備えている。タワー型の集熱器１１４には、溶融塩加熱器４０が設けられている。一方、トラフ型の集熱器１３４には、直接式加熱器７７が設けられている。
【０１２９】
詳述すると、図１５に示すように、蒸気３を５６５℃程度まで加熱するにはタワー型の集熱器１１４を用いて溶融塩７９を加熱する必要があるが、水２については２５０℃程度までの加熱で充分なのでトラフ型の集熱器１３４を適用することが可能である。上述したように、タワー型の集熱器１１４は、比重の大きい溶融塩７９を高い位置まで搬送する必要があるため、動力の大きい溶融塩ポンプ１７を選択する必要がある。
【０１３０】
これに対して、直接式加熱器７７を備えるトラフ型の集熱器１３４については、地上付近で水や蒸気を循環させればよいため、水や蒸気の動力を低減させることができる。したがって、本実施形態の蒸気発生システム１０２によれば、図１に例示した給水ポンプ１０については、例えば小型で消費電力の低い低スペックのポンプを選択することが可能となり、蒸気発生システム１０２全体の消費電力を低減できる。
【０１３１】
なお、第１〜第５の実施形態に係る蒸気発生システム９１〜９５の集熱器４については、集熱器の仕様を特に言及していなかったが、集熱器４が、溶融塩加熱器４０及び油加熱器４１の双方を備えるタワー型の集熱器として構成されていてもよいし、集熱器４が、溶融塩加熱器４０を備えるタワー型の集熱器と油加熱器４１を備えるトラフ型の集熱器とで構成されていてもよい。
【０１３２】
同様に、第６〜第１０の実施形態に係る蒸気発生システム９６〜１００の集熱器１０４については、集熱器１０４が、溶融塩加熱器４０及び直接式加熱器７７の双方を備えるタワー型の集熱器として構成されていてもよいし、集熱器１０４が、溶融塩加熱器４０を備えるタワー型の集熱器と直接式加熱器７７を備えるトラフ型の集熱器とで構成されていてもよい。
【０１３３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１３４】
１，７８…蒸気発生器、２…水、３，６３，６９，７４…蒸気、…蒸気、４，１０４，１１４，１２４，１３４…集熱器、６…太陽光線、２０…高温保温タンク、２７，２９，７９…溶融塩、３１…第３の蓄熱タンク、３４，５５…蓄熱液体、３６，３８，５８，６１…蓄熱液体タンク、４０…溶融塩加熱器、４１…油加熱器、４２，４６，４７…油、４９…油保温タンク、５３…蓄熱タンク、５５ａ…第９の循環流路、５５ｂ…第１１の循環流路、５５ｃ…第１３の循環流路、５６ａ…第１０の循環流路、５６ｂ…第１２の循環流路、５６ｃ…第１４の循環流路、５７ａ…第２の循環流路、５７ｂ…第４の循環流路、５７ｃ…第６の循環流路、５８ａ…第３の循環流路、５８ｂ…第５の循環流路、５８ｃ…第７の循環流路、７１…蒸気保温タンク、７５…第２の蓄熱タンク、７７…直接式加熱器、８０…溶融塩熱交換器、８１…油熱交換器、８５…油循環流路、８５ａ…第１の分岐点、８５ｂ…第２の分岐点、８５ｃ…第３の分岐点、８５ｄ…第４の分岐点、８５ｅ…第５の分岐点、８５ｆ…第６の分岐点、８６…溶融塩循環流路、８６ｂ…第８の分岐点、８６ｃ…第９の分岐点、８６ｄ…第１０の分岐点、８６ｅ…第１１の分岐点、８６ｆ…第１２の分岐点、８６ｈ…第７の分岐点、８７ａ…第１の分岐流路、８７ｂ…第２の分岐流路、８７ｃ…第３の分岐流路、８８ａ…第４の分岐流路、８８ｂ…第５の分岐流路、８８ｃ…第６の分岐流路、９０…蒸気タービンプラント、９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９８，９９，１００，１０１，１０２…蒸気発生システム、１０７…第１の移送流路、１０８ａ…第２の移送流路、１０８ｂ…第３の移送流路。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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