(57)【要約】【課題】グランド部での腐食を抑制することができ、蒸気タービンの出力減少を抑制することができるようにすること。【解決手段】蒸気タービン設備（１）は、地熱流体を蒸気と熱水とに分離する第１フラッシャ（３）と、第１フラッシャを経て供給される熱水から、蒸気と熱水とに分離する第２フラッシャ（４）と、第１フラッシャから供給される蒸気によって駆動する蒸気タービン（６）と、蒸気タービンの回転軸（１７）とタービン車室との間をシールするグランド部（２０）に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統（２２）とを備えている。軸封蒸気供給系統は、第２フラッシャで分離された蒸気を軸封蒸気としてグランド部に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する第１気水分離器と、前記第１気水分離器を経て供給される熱水から、当該熱水より相対的に低温となる熱水と蒸気とに分離する少なくとも１基の第２気水分離器と、前記第１気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、
前記軸封蒸気供給系統は、前記第２気水分離器で分離された蒸気を前記軸封蒸気として前記グランド部に供給することを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項２】
前記第２気水分離器で分離された蒸気は、蒸気供給管を介して前記蒸気タービンに供給され、
前記蒸気供給管から前記軸封蒸気供給系統が分岐されていることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン設備。
【請求項３】
前記軸封蒸気供給系統に軸封蒸気を供給する第２気水分離器は、前記蒸気タービンに軸封蒸気だけを供給することを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン設備。
【請求項４】
前記第２気水分離器は複数台設けられ、複数台のうちの１台は、前記第１気水分離器で分離された熱水が気水分離されずに供給され、
複数台のうちの他の１台は、前記第１気水分離器で分離された熱水が少なくとも１回気水分離されてから供給され、
前記軸封蒸気供給系統は、前記他の１台となる第２気水分離器で分離された蒸気を軸封蒸気として前記グランド部に供給することを特徴とする請求項１または請求項２記載の蒸気タービン設備。
【請求項５】
前記軸封蒸気供給系統における前記グランド部の上流側には軸封蒸気加減弁が設けられ、
前記蒸気タービンは、蒸気出口の圧力が大気圧力以上となる背圧タービンからなり、
前記軸封蒸気加減弁によって、前記軸封蒸気の圧力が前記蒸気出口の圧力より高圧に設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の蒸気タービン設備。
【請求項６】
前記蒸気タービンは複数設けられ、これら蒸気タービンは供給される蒸気の圧力が異なり、
前記軸封蒸気供給系統は、分岐して複数の前記蒸気タービンにおけるグランド部に接続され、各グランド部の上流側それぞれに軸封蒸気加減弁が設けられ、
複数の前記軸封蒸気加減弁によって、複数の前記蒸気タービンそれぞれに供給される前記軸封蒸気の圧力が相違して設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の蒸気タービン設備。
【請求項７】
前記蒸気タービンは、蒸気出口の圧力が大気圧力以上となる背圧タービンと、蒸気出口が所定系統を介して復水器に接続された復水タービンとからなり、
前記軸封蒸気供給系統は、分岐して前記背圧タービン及び前記復水タービンの各グランド部に接続され、各グランド部の上流側それぞれに軸封蒸気加減弁が設けられ、
複数の前記軸封蒸気加減弁によって、前記背圧タービンに供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービンにおける蒸気出口の蒸気より高圧に設定され、且つ、前記復水タービンに供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より高圧に設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の蒸気タービン設備。
【請求項８】
前記蒸気タービンは、蒸気出口の圧力が大気圧力以上となる背圧タービン部と、蒸気出口が所定系統を介して復水器に接続された復水タービン部とを１体のタービン車室に備え、
前記軸封蒸気供給系統は、分岐して前記背圧タービン部側のグランド部と前記復水タービン部側のグランド部とに接続され、各グランド部の上流側それぞれに軸封蒸気加減弁が設けられ、
複数の前記軸封蒸気加減弁によって、前記背圧タービン部側のグランド部に供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービン部における蒸気出口の蒸気より高圧に設定され、且つ、前記復水タービン部側のグランド部に供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より高圧に設定されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の蒸気タービン設備。
【請求項９】
生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する気水分離器と、前記気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、
前記軸封蒸気供給系統における前記グランド部の上流側には軸封蒸気加減弁が設けられ、
前記蒸気タービンは、蒸気出口の圧力が大気圧力以上となる背圧タービンからなり、
前記軸封蒸気加減弁によって、前記軸封蒸気の圧力が前記蒸気出口の圧力より高圧に設定されることを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項１０】
生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する気水分離器と、前記気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、
前記蒸気タービンは複数設けられ、これら蒸気タービンは供給される蒸気の圧力が異なり、
前記軸封蒸気供給系統は、分岐して複数の前記蒸気タービンにおけるグランド部に接続され、各グランド部の上流側それぞれに軸封蒸気加減弁が設けられ、
複数の前記軸封蒸気加減弁によって、複数の前記蒸気タービンそれぞれに供給される前記軸封蒸気の圧力が相違して設定されることを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項１１】
生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する気水分離器と、前記気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、
前記蒸気タービンは、蒸気出口の圧力が大気圧力以上となる背圧タービンと、蒸気出口が所定系統を介して復水器に接続された復水タービンとからなり、
前記軸封蒸気供給系統は、分岐して前記背圧タービン及び前記復水タービンの各グランド部に接続され、各グランド部の上流側それぞれに軸封蒸気加減弁が設けられ、
複数の前記軸封蒸気加減弁によって、前記背圧タービンに供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービンにおける蒸気出口の蒸気より高圧に設定され、且つ、前記復水タービンに供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より高圧に設定されることを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項１２】
生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する気水分離器と、前記気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、
前記蒸気タービンは、蒸気出口の圧力が大気圧力以上となる背圧タービン部と、蒸気出口が所定系統を介して復水器に接続された復水タービン部とを１体のタービン車室に備え、
前記軸封蒸気供給系統は、分岐して前記背圧タービン部側のグランド部と前記復水タービン部側のグランド部とに接続され、各グランド部の上流側それぞれに軸封蒸気加減弁が設けられ、
複数の前記軸封蒸気加減弁によって、前記背圧タービン部側のグランド部に供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービン部における蒸気出口の蒸気より高圧に設定され、且つ、前記復水タービン部側のグランド部に供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より高圧に設定されることを特徴とする蒸気タービン設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン設備に関し、特に、回転軸が貫通するグランド部に軸封蒸気を供給してシールする蒸気タービン設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱水と高圧蒸気とが混合した地熱流体を用いて発電を行う地熱タービンプラントとして、特許文献１の図５や図１に示される構成が知られている。
【０００３】
特許文献１の図５の構成（以下、従来構成１と称する）では、セパレータ（気水分離器）によって地熱流体が熱水と蒸気とに分離される。そして、この蒸気が主蒸気として主蒸気ラインにより蒸気タービンに供給されてタービンの回転軸が回転される。回転軸とタービン車室とはシールされ、このシールを行う構成がグランド部とされる。主蒸気ラインは、主蒸気分岐ラインに分岐され、主蒸気分岐ラインへ流れた蒸気は、軸封蒸気（グランド蒸気）としてグランド部へ導かれてグランドシールに用いられる。
【０００４】
特許文献１の図１の構成（以下、従来構成２と称する）では、従来構成１に対し、軸封蒸気を変えている。従来構成２の軸封蒸気は、地熱蒸気より腐食性物質を除去した清浄復水を、セパレータで分離された蒸気によって加熱蒸気化することで生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５０３０９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来構成１において、軸封蒸気は、蒸気タービンに供給される蒸気と同じ、つまり、地熱流体を１基のセパレータによって土砂、水等を分離した蒸気となる。従って、軸封蒸気中には、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、二酸化炭素（ＣＯ２）などの腐食性ガスや、塩化ナトリウムなどの腐食性物質が含まれている。
【０００７】
一方、従来構成１では、蒸気タービンのグランド部は軸封蒸気よりも低温となるので、軸封蒸気を供給するとその一部が結露しドレンとなる。多量のドレンが発生すると、軸封蒸気中のＨ２Ｓ、ＣＯ２などの腐食性ガスがドレン中に溶け込み、グランド部に孔食などの腐食を発生させる、という問題がある。
【０００８】
また、従来構成１及び２では、セパレータで分離された蒸気の一部が軸封蒸気としてグランド部でのグランドシールに、もしくはグランドシール蒸気を加熱するために用いられるので、その分、蒸気タービンに供給される主蒸気が少なくなる。このため、蒸気タービンでの出力が減少して運転効率が低下する、という問題もある。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、グランド部での腐食を抑制することができ、蒸気タービンの出力減少を抑制することができる蒸気タービン設備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】
【００１０】
本発明に係る蒸気タービン設備は、生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する第１気水分離器と、前記第１気水分離器を経て供給される熱水から、当該熱水より相対的に低温となる熱水と蒸気とに分離する少なくとも１基の第２気水分離器と、前記第１気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、前記軸封蒸気供給系統は、前記第２気水分離器で分離された蒸気を前記軸封蒸気として前記グランド部に供給することを特徴とする。
【００１１】
上記蒸気タービン設備において、軸封蒸気となる第２気水分離器で分離された蒸気は、第１気水分離器を経た熱水から抽出されるので、第１気水分離器で分離抽出された蒸気に比べ、蒸気中に含まれる腐食性ガスや腐食性物質の含有量（含有率）を大幅に削減することができる。これにより、グランド部での腐食を防止でき、グランド部によるシール性の阻害や減肉などを抑制することができる。また、第１気水分離器で分離抽出された蒸気は、軸封蒸気の利用によって減少しなくなり、軸封蒸気に起因して蒸気タービンの出力が減少することを抑制することができる。
【００１２】
本発明に係る蒸気タービン設備は、生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する気水分離器と、前記気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、前記軸封蒸気供給系統における前記グランド部の上流側には軸封蒸気加減弁が設けられ、前記蒸気タービンは、蒸気出口の圧力が大気圧力以上となる背圧タービンからなり、前記軸封蒸気加減弁によって、前記軸封蒸気の圧力が前記蒸気出口の圧力より高圧に設定されることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る蒸気タービン設備は、生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する気水分離器と、前記気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、前記蒸気タービンは複数設けられ、これら蒸気タービンは供給される蒸気の圧力が異なり、前記軸封蒸気供給系統は、分岐して複数の前記蒸気タービンにおけるグランド部に接続され、各グランド部の上流側それぞれに軸封蒸気加減弁が設けられ、複数の前記軸封蒸気加減弁によって、複数の前記蒸気タービンそれぞれに供給される前記軸封蒸気の圧力が相違して設定されることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る蒸気タービン設備は、生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する気水分離器と、前記気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、前記蒸気タービンは、蒸気出口の圧力が大気圧力以上となる背圧タービンと、蒸気出口が所定系統を介して復水器に接続された復水タービンとからなり、前記軸封蒸気供給系統は、分岐して前記背圧タービン及び前記復水タービンの各グランド部に接続され、各グランド部の上流側それぞれに軸封蒸気加減弁が設けられ、複数の前記軸封蒸気加減弁によって、前記背圧タービンに供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービンにおける蒸気出口の蒸気より高圧に設定され、且つ、前記復水タービンに供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より高圧に設定されることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る蒸気タービン設備は、生産井から採取した地熱流体を、蒸気と熱水とに分離する気水分離器と、前記気水分離器から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの回転軸とタービン車室との間をシールするグランド部に軸封蒸気を供給する軸封蒸気供給系統とを備えた蒸気タービン設備において、前記蒸気タービンは、蒸気出口の圧力が大気圧力以上となる背圧タービン部と、蒸気出口が所定系統を介して復水器に接続された復水タービン部とを１体のタービン車室に備え、前記軸封蒸気供給系統は、分岐して前記背圧タービン部側のグランド部と前記復水タービン部側のグランド部とに接続され、各グランド部の上流側それぞれに軸封蒸気加減弁が設けられ、複数の前記軸封蒸気加減弁によって、前記背圧タービン部側のグランド部に供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービン部における蒸気出口の蒸気より高圧に設定され、且つ、前記復水タービン部側のグランド部に供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より高圧に設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、グランド部での腐食を抑制することができ、蒸気タービンの出力減少を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。
【図２】第２の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。
【図３】第３の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。
【図４】第４の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。
【図５】第５の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。また、以下において、大まかに分けて圧力が異なる３種類の蒸気に関し、相対的に高い圧力から低い圧力について順に、「高圧」、「中圧」、「低圧」として説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第１フラッシャ（第１気水分離器）３、第２フラッシャ（第２気水分離器）４、第３フラッシャ（第２気水分離器）５、蒸気タービン６、発電機８及び復水器９を備えている。蒸気タービン設備１は、フラッシャを３基有するトリプルフラッシュ方式の地熱タービン設備とされ、地熱発電プラントに適用される。
【００２０】
第１フラッシャ３は、生産井１２から採取した地熱流体を、熱水と高圧蒸気とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。第１フラッシャ３で分離された高圧蒸気は、高圧蒸気供給管１３を介して蒸気タービン６に供給される。第１フラッシャ３で分離された熱水は、第２フラッシャ４に供給される。
【００２１】
第２フラッシャ４は、第１フラッシャ３を経て供給される熱水から、当該熱水より相対的に低温となる熱水と、高圧蒸気より圧力が低い中圧蒸気とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。第２フラッシャ４で分離された中圧蒸気は、中圧蒸気供給管１４を介して蒸気タービン６に供給される。第２フラッシャ４で分離された熱水は、第３フラッシャ５に供給される。
【００２２】
第３フラッシャ５は、第１フラッシャ３、第２フラッシャ４を経て供給される熱水から、当該熱水より相対的に低温となる熱水と、中圧蒸気より圧力が低い低圧蒸気とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。第３フラッシャ５で分離された低圧蒸気は、低圧蒸気供給管１５を介して蒸気タービン６に供給される。第３フラッシャ４で分離生成された熱水は、還元井（不図示）等に排出される。
【００２３】
ここで、第２フラッシャ４及び第３フラッシャ５は、第１フラッシャ３を経た熱水から、熱水と蒸気とに分離するので、両方とも第２気水分離器とされる。第２フラッシャ４には、第１フラッシャ３で分離された熱水が気水分離されずに供給される。第３フラッシャ５には、第１フラッシャ３で分離された熱水が、第２フラッシャ４で１回気水分離されてから供給される。
【００２４】
蒸気タービン６は、各蒸気供給管１３〜１５を介して供給される高圧蒸気、中圧蒸気及び低圧蒸気（以下、これらの蒸気を総称して「主蒸気」とする場合がある）によって駆動される。蒸気タービン６は、タービン車室の内部に設置されたタービンロータを有し、タービンロータは、回転軸１７に固定された複数のタービン羽根を備えて回転可能に支持されている。回転軸１７は、発電機８に接続されている。蒸気タービン６のタービン車室には、各蒸気供給管１３〜１５が接続され、それらの接続位置が蒸気入口とされる。また、蒸気タービン６は、蒸気出口が回転軸１７の延在方向両側に設けられる。従って、蒸気タービン６は、それら蒸気出口の間に蒸気入口が設けられ、主蒸気が２方向に流れる双流タービンとされる。蒸気タービン６では、タービン車室に供給された主蒸気が仕事を行ってタービンロータを回転させ、仕事を行った主蒸気は、排出系統１８を介して復水器９へ排出される。
【００２５】
蒸気タービン６は、タービン車室と回転軸１７との間をシールするラビリンスシールを備えたグランド部２０を有している。このシールによって、グランド部２０は、回転する回転軸１７とタービン車室との隙間から、タービン車室内に供給した主蒸気が漏洩することを規制し、且つ、タービン車室内に空気が流入することを規制する。本実施の形態では、グランド部２０は、タービン車室における回転軸１７の延在方向両側に設けられる。
【００２６】
各グランド部２０は、軸封蒸気供給系統２２に接続されて軸封蒸気が供給される供給ポート２０ａと、軸封蒸気回収系統２３に接続される吸込ポート２０ｂとをそれぞれ備えている。供給ポート２０ａは、吸込ポート２０ｂより蒸気タービン６の内側寄りに設けられている。各グランド部２０では、供給ポート２０ａから軸封蒸気が供給され、当該軸封蒸気と外気の空気とが吸込ポート２０ｂで吸引される。
【００２７】
軸封蒸気供給系統２２は、中圧蒸気供給管１４から分岐される分岐管２２ａと、分岐管２２ａから二手に分かれて各供給ポート２０ａに接続される軸封蒸気供給管２２ｂとを備えている。分岐管２２ａには、第２フラッシャ４から中圧蒸気供給管１４に流れる中圧蒸気の一部が軸封蒸気として導入される。グランド部２０より上流側となる分岐管２２ａの中途には、軸封蒸気加減弁２４が設けられる。軸封蒸気加減弁２４は、分岐管２２ａから軸封蒸気供給管２２ｂに導入される軸封蒸気の流量を加減調整するためのものである。
【００２８】
軸封蒸気回収系統２３は、各吸込ポート２０ｂに接続される軸封蒸気回収管２３ａと、これら軸封蒸気回収管２３ａと復水器９とを接続する軸封蒸気排出管２３ｂとを備えている。軸封蒸気回収系統２３は、復水器９と連通することによって大気圧より負圧にする等、減圧された状態に調整される。
【００２９】
高圧蒸気供給管１３には、高圧蒸気止弁３１及び高圧蒸気加減弁３２が設けられている。中圧蒸気供給管１４には、中圧蒸気止弁３３及び中圧蒸気加減弁３４が設けられている。低圧蒸気供給管１５には、低圧蒸気止弁３５及び低圧蒸気加減弁３６が設けられている。各蒸気止弁３１，３３，３５は、蒸気タービン６に導入される蒸気を遮断するためのものである。各蒸気加減弁３２，３４，３６は、蒸気タービン６に導入される蒸気の流量を加減調整するためのものである。
【００３０】
復水器９は、排出系統１８を介して蒸気タービン６から排出された蒸気を冷却することによって、その蒸気を凝縮する。また、復水器９には、軸封蒸気回収系統２３で回収された軸封蒸気等が排出される。なお、軸封蒸気回収系統２３は、復水器９とは別のグランド復水器等（不図示）に接続してもよい。
【００３１】
次いで、本実施の形態に係る蒸気タービン６のグランド部２０におけるシールについて説明する。
【００３２】
蒸気タービン６の通常運転において、各フラッシャ３〜５で熱水と蒸気とに分離する気水分離が行われ、各蒸気供給管１３〜１５を介して主蒸気が蒸気タービン６に供給される。このとき、中圧蒸気供給管１４から分岐された軸封蒸気供給系統２２の分岐管２２ａには、中圧蒸気の一部が軸封蒸気として導入される。分岐管２２ａに導入された軸封蒸気は、軸封蒸気加減弁２４で流量調整されてから、軸封蒸気供給管２２ｂを経てグランド部２０の供給ポート２０ａに供給される。軸封蒸気加減弁２４の流量調整によって、供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力は大気圧力より正圧に調整される。
【００３３】
一方、グランド部２０の吸込ポート２０ｂは、軸封蒸気回収系統２３を介して復水器９と連通されるので、吸込ポート２０ｂから軸封蒸気と外気の空気が吸引される。これにより、軸封蒸気がグランド部２０を通過することの抵抗によってグランド部２０と回転する回転軸１７との間をシールしている。
【００３４】
続いて、本実施の形態に係る蒸気タービン設備１での、軸封蒸気における腐食性ガスの削減効果について説明する。
【００３５】
ここで、本実施の形態に係る蒸気タービン設備１では、地熱流体から蒸気を分離抽出しているので、高圧蒸気、中圧蒸気、低圧蒸気それぞれに対し、腐食性ガス（Ｈ２Ｓ、ＣＯ２など）が含まれる。但し、高圧蒸気に含まれる腐食性ガスに対し、中圧蒸気、低圧蒸気に含まれる腐食性ガスは大きく低下する。その理由としては、中圧蒸気中に含まれる腐食性ガスは、第１フラッシャ３の熱水に溶解している腐食性ガスと、第２フラッシャ４の熱水に溶解している腐食性ガスとの差分であるが、通常、第１フラッシャ３の熱水に溶解している腐食性ガス量が小さくなる点が例として挙げられる。下記の表１の地熱プラント１及び地熱プラント２において、実際の地熱プラントの例を示す。表１中、ガス率は、蒸気と腐食性ガスの単位時間あたりの重量流量全体に対する腐食性ガスの重量流量の割合を百分率で示したものである。重量流量の単位を例示すると、ｔ／ｈ、ｋｇ／ｓなどになる。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
上記表１から理解できるように、地熱プラントにあっては、高圧蒸気に比べ、軸封蒸気として利用される中圧蒸気の方が腐食性ガスの含有量が大幅に低下している。このため、腐食性ガス量の小さい中圧蒸気を軸封蒸気に使用することで、腐食性ガスによってグランド部２０に孔食などの腐食が生じることを抑制することができる。
【００３８】
更に、軸封蒸気供給系統２２によって、第２フラッシュ４で分離された中圧蒸気を軸封蒸気として使用するので、軸封蒸気の使用によって、第１フラッシュ３で分離された高圧蒸気が減少しないようにすることができ、かつ、高圧蒸気より熱エネルギーが小さい中圧蒸気を使用することができる。これにより、高圧蒸気から軸封蒸気を供給する従来構造１及び２に比べ、蒸気タービン設備１での発電効率の改善を図ることができる。
【００３９】
ここで、低圧蒸気の圧力が、軸封蒸気として必要な圧力条件を満足する場合には、図１の点線で示すように、軸封蒸気供給系統２２の分岐管２２ｄを低圧蒸気供給管１５から分岐させた構成に替えてもよい。この構成では、中圧蒸気より更に腐食性ガスの含有量が低い低圧蒸気を軸封蒸気として使用することができ、グランド部２０の腐食をより良く抑制することができる。
【００４０】
また、分岐管２２ｄにも軸封蒸気加減弁（不図示）を設け、分岐管２２ｄの下流端を分岐管２２ａにおける軸封蒸気加減弁２４の下流側に接続する構成としてもよい。この構成では、軸封蒸気として中圧蒸気及び低圧蒸気を選択して使用でき、蒸気タービン６の諸条件等に応じて軸封蒸気の温度や圧力を変更することができる。
【００４１】
また、第１の実施の形態の変形例として、第３フラッシュ５、低圧蒸気供給管１５、低圧蒸気止弁３５及び低圧蒸気加減弁３６を省略し、蒸気タービン設備１をダブルフラッシュ方式の地熱タービン設備としてもよい。この場合、実際の地熱プラントの例として、上記表１の地熱プラント３を挙げることができる。この地熱プラント３においても、高圧蒸気に比べ、軸封蒸気として利用される中圧蒸気の方が腐食性ガスの含有量が大幅に低下し、腐食性ガスに起因するグランド部２０の腐食を抑制することができる。
【００４２】
次に、本発明の前記以外の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、説明する実施の形態より前に記載された実施の形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いる場合があり、説明を省略若しくは簡略にする場合がある。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態に係る蒸気タービン設備を示す概略構成図である。図２に示すように、第２の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、フラッシャ（第１気水分離器）３Ａ、軸封蒸気供給専用フラッシャ（第２気水分離器）４Ａ、蒸気タービン６、発電機８及び復水器９を備えている。蒸気タービン設備１は、蒸気タービン６に蒸気を供給するフラッシャを１基有するシングルフラッシュ方式の地熱タービン設備とされ、地熱発電プラントに適用される。
【００４４】
フラッシャ３Ａは、生産井１２から採取した地熱流体を、熱水と高圧蒸気（主蒸気）とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。フラッシャ３Ａで分離された高圧蒸気は、高圧蒸気供給管１３を介して蒸気タービン６に供給される。フラッシャ３Ａで分離された熱水の一部は、軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａに供給され、他の一部は、還元井（不図示）等に排出される。高圧蒸気供給管１３には、高圧蒸気止弁３１及び高圧蒸気加減弁３２が設けられている。
【００４５】
軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａは、フラッシャ３Ａを経て供給される熱水から、当該熱水より相対的に低温となる熱水と、高圧蒸気より圧力が低い軸封蒸気（中圧蒸気）とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａの蒸気出口には、軸封蒸気供給系統２２の軸封蒸気連通管２２ｅが接続されて軸封蒸気供給系統２２に軸封蒸気が供給される。軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａで分離された熱水は、還元井（不図示）等に排出される。なお、軸封蒸気供給系統２２の軸封蒸気連通管２２ｅから軸封蒸気供給管２２ｂが二手に分かれ、蒸気タービン６のグランド部２０に供給される。従って、軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａは、蒸気タービン６に軸封蒸気だけを供給することとなる。
【００４６】
蒸気タービン６には、高圧蒸気供給管１３が接続され、当該高圧蒸気供給管１３を介して供給される主蒸気によって駆動される。グランド部２０を含む蒸気タービン６のその他の構成は、第１の実施の形態と同様とされる。
【００４７】
第２の実施の形態においても、高圧蒸気（主蒸気）をフラッシュさせることで得られる蒸気を軸封蒸気として使用しており、第１の実施の形態と同様に、軸封蒸気における腐食性ガスの含有量を少なくしてグランド部２０の腐食を抑制することができる。また、シングルフラッシュ方式の地熱タービン設備では、これまで有効に使用されていなかったセパレータ３Ａで分離された熱水から、軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａで軸封蒸気を生成して使用でき、蒸気タービン設備１での発電効率改善に貢献することができる。
【００４８】
［第３の実施の形態］
図３は、第３の実施の形態に係る蒸気タービン設備を示す概略構成図である。図３に示すように、第３の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、フラッシャ（第１気水分離器）３Ａ、軸封蒸気供給専用フラッシャ（第２気水分離器）４Ａ、蒸気タービン６Ａ、発電機８、復水器９及びグランド復水器等１０を備えている。蒸気タービン設備１は、蒸気タービン６Ａに蒸気を供給するフラッシャを１基有するシングルフラッシュ方式の地熱タービン設備とされ、地熱発電プラントに適用される。なお、第３の実施の形態に係る蒸気タービン設備１の各構成を以下に説明する。
【００４９】
フラッシャ３Ａは、生産井１２から採取した地熱流体を、熱水と高圧蒸気（主蒸気）とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。フラッシャ３Ａで分離された高圧蒸気は、高圧蒸気供給管１３を介して蒸気タービン６Ａに供給される。フラッシャ３Ａで分離された熱水の一部は、軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａに供給され、他の一部は、還元井（不図示）等に排出される。
【００５０】
軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａは、フラッシャ３Ａを経て供給される熱水から、当該熱水より相対的に低温となる熱水と、高圧蒸気より圧力が低い軸封蒸気（中圧蒸気）とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａの蒸気出口には、後述する軸封蒸気供給系統２２の軸封蒸気連通管２２ｅが接続され、軸封蒸気供給系統２２に軸封蒸気が供給される。軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａで分離された熱水は、還元井（不図示）等に排出される。
【００５１】
蒸気タービン６Ａは、蒸気出口の圧力（以下、「出口圧」とする）が大気圧力以上となる背圧タービンとされる。蒸気タービン６Ａは、高圧蒸気供給管１３を介して供給される高圧蒸気（主蒸気）によって駆動される。蒸気タービン６Ａは、タービン車室の内部に設置されたタービンロータを有し、タービンロータは、回転軸１７に固定された複数のタービン羽根を備えて回転可能に支持されている。回転軸１７は、発電機８に接続されている。蒸気タービン６Ａは、蒸気入口が回転軸１７の延在方向一側、蒸気出口が回転軸１７の延在方向他側に設けられ、高圧蒸気が１方向に流れる片流タービンとされる。蒸気タービン６Ａでは、タービン車室に供給された主蒸気が仕事を行ってタービンロータを回転させ、仕事を行った主蒸気は、蒸気出口に接続された排出系統１８を介して復水器９へ排出される。
【００５２】
蒸気タービン６Ａは、タービン車室と回転軸１７との間をシールするラビリンスシールを備えたグランド部２０を有している。このシールによって、グランド部２０は、回転する回転軸１７とタービン車室との隙間から、タービン車室内に供給した主蒸気が漏洩することを規制し、且つ、タービン車室内に空気が流入することを規制する。本実施の形態では、グランド部２０は、タービン車室における回転軸１７の延在方向両側に設けられる。
【００５３】
各グランド部２０は、軸封蒸気供給系統２２に接続されて軸封蒸気が供給される供給ポート２０ａと、軸封蒸気回収系統２３に接続される吸込ポート２０ｂとをそれぞれ備えている。供給ポート２０ａは、吸込ポート２０ｂより蒸気タービン６Ａの内側寄りに設けられている。各グランド部２０では、供給ポート２０ａから軸封蒸気が供給され、当該軸封蒸気と外気の空気とが吸込ポート２０ｂで吸引される。
【００５４】
軸封蒸気供給系統２２は、軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａの蒸気出口に接続される軸封蒸気連通管２２ｅと、軸封蒸気連通管２２ｅから二手に分かれて各供給ポート２０ａに接続される軸封蒸気供給管２２ｂとを備えている。軸封蒸気連通管２２ｅには、軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａで分離抽出される全ての蒸気が軸封蒸気として供給される。従って、軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａは、蒸気タービン６Ａに軸封蒸気だけを供給する。グランド部２０より上流側となる軸封蒸気連通管２２ｅの中途には、軸封蒸気加減弁２４が設けられる。軸封蒸気加減弁２４は、軸封蒸気連通管２２ｅから軸封蒸気供給管２２ｂに導入される軸封蒸気の流量を加減調整するためのものである。
【００５５】
軸封蒸気回収系統２３は、各吸込ポート２０ｂに接続される軸封蒸気回収管２３ａと、これら軸封蒸気回収管２３ａとグランド復水器等１０とを接続する軸封蒸気排出管２３ｂとを備えている。軸封蒸気回収系統２３は、グランド復水器等１０と連通することによって大気圧より負圧にする等、減圧された状態に調整される。
【００５６】
高圧蒸気供給管１３には、蒸気タービン６Ａに導入される蒸気を遮断するための高圧蒸気止弁３１が設けられている。また、高圧蒸気供給管１３には、蒸気タービン６Ａに導入される蒸気の流量を加減調整するための高圧蒸気加減弁３２が設けられている。
【００５７】
復水器９は、排出系統１８を介して蒸気タービン６Ａから排出された蒸気を冷却することによって、その蒸気を凝縮する。
【００５８】
次いで、本実施の形態に係る蒸気タービン６Ａのグランド部２０におけるシールについて説明する。
【００５９】
蒸気タービン６Ａの通常運転において、フラッシャ３Ａで地熱流体から熱水と蒸気とに分離する気水分離が行われ、高圧蒸気供給管１３を介して高圧蒸気（主蒸気）が蒸気タービン６Ａに供給される。これと同時に、フラッシャ３Ａから供給された熱水が軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａで熱水と軸封蒸気とに分離され、この軸封蒸気が軸封蒸気連通管２２ｅに導入される。
【００６０】
軸封蒸気連通管２２ｅに導入された軸封蒸気は、軸封蒸気加減弁２４で流量調整されてから、軸封蒸気供給管２２ｂを経てグランド部２０の供給ポート２０ａに供給される。このとき、軸封蒸気加減弁２４によって、供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が蒸気タービン６Ａの出口圧より若干高圧に設定される。例えば、蒸気タービン６Ａの出口圧を大気圧力以上となる１．１ｂａｒａとした場合、軸封蒸気加減弁２４の流量調整によって、供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が蒸気タービン６Ａの出口圧より高圧となる１．３ｂａｒａに設定される。これにより、供給ポート２０ａでの軸封蒸気によって蒸気タービン６Ａの内部よりグランド部２０に蒸気が漏出することを規制することができる。
【００６１】
一方、グランド部２０の吸込ポート２０ｂは、軸封蒸気回収系統２３を介してグランド復水器等１０と連通されるので、吸込ポート２０ｂから軸封蒸気と外気の空気が吸引されてグランド復水器等１０に回収される。具体的には、例えば、上記のように蒸気タービン６Ａの出口圧を１．１ｂａｒａとし、大気圧を１．０１３ｂａｒａとした場合、吸込ポート２０ｂの圧力は、グランド復水器等１０との連通によって大気圧力より低圧となる１．０１ｂａｒａに設定される。これにより、軸封蒸気がグランド部２０を通過することの抵抗によってグランド部２０と回転する回転軸１７との間のシール作用が得られる。
【００６２】
以上のように、第３の実施の形態によれば、蒸気タービン６Ａの内部の蒸気がグランド部２０に漏出することを軸封蒸気によって規制でき、主蒸気に含まれる腐食性ガスによってグランド部２０に孔食などの腐食が生じることを抑制することができる。また、シングルフラッシュ方式の地熱タービン設備では、これまで有効に使用されていなかったセパレータ３Ａで分離された熱水から、軸封蒸気供給専用フラッシャ４Ａで軸封蒸気を生成して使用でき、蒸気タービン設備１での発電効率改善に貢献することができる。
【００６３】
［第４の実施の形態］
図４は、第４の実施の形態に係る蒸気タービン設備を示す概略構成図である。図４に示すように、第４の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第１フラッシャ（第１気水分離器）３、第２フラッシャ（第２気水分離器）４、背圧タービン（蒸気タービン）６Ｂ、復水タービン（蒸気タービン）６Ｃ、発電機８及び復水器９Ｂ、９Ｃを備えている。蒸気タービン設備１は、各タービン６Ｂ，６Ｃに蒸気を供給するフラッシャを２基備えたダブルフラッシュ方式の地熱タービン設備とされ、地熱発電プラントに適用される。
【００６４】
第１フラッシャ３は、生産井１２から採取した地熱流体を、熱水と高圧蒸気とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。第１フラッシャ３で分離された高圧蒸気は、高圧蒸気供給管１３を介して背圧タービン６Ｂに供給される。第１フラッシャ３で分離された熱水は、第２フラッシャ４に供給される。
【００６５】
第２フラッシャ４は、第１フラッシャ３を経て供給される熱水から、当該熱水より相対的に低温となる熱水と、高圧蒸気より圧力が低い中圧蒸気とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。第２フラッシャ４で分離された中圧蒸気は、中圧蒸気供給管１４を介して復水タービン６Ｃに供給される。第２フラッシャ４で分離生成された熱水は、還元井（不図示）等に排出される。
【００６６】
背圧タービン６Ｂは、蒸気出口の圧力（以下、「出口圧」とする）が大気圧力以上に設定される。背圧タービン６Ｂは、高圧蒸気供給管１３を介して供給される高圧蒸気（主蒸気）によって駆動される。背圧タービン６Ｂは、タービン車室の内部に設置されたタービンロータを有し、タービンロータは、回転軸１７Ｂに固定された複数のタービン羽根を備えて回転可能に支持されている。背圧タービン６Ｂは、蒸気入口が回転軸１７Ｂの延在方向一側、蒸気出口が回転軸１７Ｂの延在方向他側に設けられ、高圧蒸気が１方向に流れる片流タービンとされる。背圧タービン６Ｂでは、タービン車室に供給された高圧蒸気が仕事を行ってタービンロータを回転させ、仕事を行った高圧蒸気は、蒸気出口に接続された排出系統１８Ｂを介して復水器９Ｂへ排出される。
【００６７】
復水タービン６Ｃは、中圧蒸気供給管１４を介して供給される中圧蒸気（主蒸気）によって駆動される。復水タービン６Ｃは、タービン車室の内部に設置されたタービンロータを有し、タービンロータは、回転軸１７Ｃに固定された複数のタービン羽根を備えて回転可能に支持されている。復水タービン６Ｃにおける回転軸１７Ｃの一端側は、背圧タービン６Ｂの回転軸１７Ｂと連結され、それらは同時に同方向に同回転数で回転される。従って、復水タービン６Ｃと背圧タービン６Ｂとは、直列接続された関係となる。復水タービン６Ｃにおける回転軸１７Ｃの他端側は、発電機８に接続されている。復水タービン６Ｃのタービン車室には、蒸気出口が回転軸１７Ｃの延在方向両側に設けられ、中圧蒸気供給管１４の接続位置となる蒸気入口が蒸気出口の間に設けられる。従って、復水タービン６Ｃは、中圧蒸気が蒸気入口から蒸気出口に向かって２方向に流れる双流タービンとされる。復水タービン６Ｃでは、タービン車室に供給された中圧蒸気が仕事を行ってタービンロータを回転させ、仕事を行った中圧蒸気は、排出系統１８Ｃを介して復水器９Ｃへ排出される。
【００６８】
各タービン６Ｂ，６Ｃは、タービン車室と回転軸１７Ｂ，１７Ｃとの間をシールするラビリンスシールを備えたグランド部２０をそれぞれ有している。このシールによって、グランド部２０は、回転する回転軸１７Ｂ，１７Ｃとタービン車室との隙間から、タービン車室内に供給した主蒸気が漏洩することを規制し、且つ、タービン車室内に空気が流入することを規制する。本実施の形態では、グランド部２０は、タービン車室における回転軸１７Ｂ，１７Ｃの延在方向両側に設けられる。
【００６９】
各グランド部２０は、軸封蒸気供給系統２２に接続されて軸封蒸気が供給される供給ポート２０ａと、軸封蒸気回収系統２３に接続される吸込ポート２０ｂとをそれぞれ備えている。供給ポート２０ａは、吸込ポート２０ｂより各タービン６Ｂ，６Ｃの内側寄りに設けられている。各グランド部２０では、供給ポート２０ａから軸封蒸気が供給され、当該軸封蒸気と外気の空気とが吸込ポート２０ｂで吸引される。
【００７０】
軸封蒸気供給系統２２は、中圧蒸気供給管１４から分岐され、下流側で更に２系統に分岐される分岐管２２ｇと、分岐管２２ｇの一方の系統から二手に分かれて背圧タービン６Ｂの各供給ポート２０ａに接続される第１軸封蒸気供給管２２ｈと、分岐管２２ｇの他方の系統から二手に分かれて復水タービン６Ｃの各供給ポート２０ａに接続される第２軸封蒸気供給管２２ｉとを備えている。分岐管２２ｇには、第２フラッシャ４から中圧蒸気供給管１４に流れる中圧蒸気の一部が軸封蒸気として導入される。下流側で第１軸封蒸気供給管２２ｈに接続される分岐管２２ｇの中途には、第１軸封蒸気加減弁２４Ａが設けられる。下流側で第２軸封蒸気供給管２２ｉに接続される分岐管２２ｇの中途には、第２軸封蒸気加減弁２４Ｂが設けられる。第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂは、グランド部２０の上流側にそれぞれ設けられる。第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂは、分岐管２２ｇから各軸封蒸気供給管２２ｈ，２２ｉに導入される軸封蒸気の流量を加減調整する。従って、軸封蒸気供給系統２２では、第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂを独立して制御することによって、背圧タービン６Ｂと復水タービン６Ｃとで軸封蒸気の供給系統を分離して構成することができる。
【００７１】
軸封蒸気回収系統２３は、背圧タービン６Ｂの各吸込ポート２０ｂに接続される第１軸封蒸気回収管２３ｄと、復水タービン６Ｃの各吸込ポート２０ｂに接続される第２軸封蒸気回収管２３ｅと、これら軸封蒸気回収管２３ｄ，２３ｅと復水器９Ｃとを接続する軸封蒸気排出管２３ｆとを備えている。軸封蒸気回収系統２３は、復水器９Ｃと連通することによって大気圧より負圧にする等、減圧された状態に調整される。
【００７２】
高圧蒸気供給管１３には、高圧蒸気止弁３１及び高圧蒸気加減弁３２が設けられている。中圧蒸気供給管１４には、中圧蒸気止弁３３及び中圧蒸気加減弁３４が設けられている。各蒸気止弁３１，３３は、各タービン６Ｂ，６Ｃに導入される蒸気を遮断するためのものである。各蒸気加減弁３２，３４は、各タービン６Ｂ，６Ｃに導入される蒸気の流量を加減調整するためのものである。
【００７３】
排出系統１８Ｂを介して背圧タービン６Ｂに接続される復水器９Ｂは、復水器圧力が大気圧以上に設定され、排出系統１８Ｃを介して復水タービン６Ｃに接続される復水器９Ｃは、復水器圧力がほぼ真空に設定される。復水器９Ｂ、９Ｃは、排出系統１８Ｂ，１８Ｃを介して各タービン６Ｂ，６Ｃから排出された蒸気を冷却することによって、その蒸気を凝縮する。また、復水器９Ｃには、軸封蒸気回収系統２３で回収された軸封蒸気等が排出される。なお、軸封蒸気回収系統２３は、復水器９Ｃとは別のグランド復水器等（不図示）に接続してもよい。
【００７４】
次いで、本実施の形態に係る背圧タービン６Ｂ及び復水タービン６Ｃのグランド部２０におけるシールについて説明する。
【００７５】
背圧タービン６Ｂ及び復水タービン６Ｃの通常運転において、各フラッシャ３，４で熱水と蒸気とに分離する気水分離が行われる。これにより、高圧蒸気供給管１３を介して背圧タービン６Ｂに高圧蒸気（主蒸気）が供給され、中圧蒸気供給管１４を介して復水タービン６Ｃに中圧蒸気（主蒸気）が供給される。このとき、中圧蒸気供給管１４から分岐された軸封蒸気供給系統２２の分岐管２２ｇには、中圧蒸気の一部が軸封蒸気として導入される。分岐管２２ｇに導入された軸封蒸気は、第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂで流量調整されてから、第１及び第２軸封蒸気供給管２２ｈ，２２ｉに導入される。そして、第１及び第２軸封蒸気供給管２２ｈ，２２ｉを経て各タービン６Ｂ，６Ｃにおけるグランド部２０の供給ポート２０ａに軸封蒸気が供給される。
【００７６】
この供給において、第１軸封蒸気加減弁２４Ａによって、背圧タービン６Ｂの供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービン６Ｂの出口圧より若干高圧に設定される。例えば、背圧タービン６Ｂの出口圧を大気圧力以上となる１．１ｂａｒａとした場合、第１軸封蒸気加減弁２４Ａの流量調整によって、背圧タービン６Ｂの供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービン６Ｂの出口圧より高圧となる１．３ｂａｒａに設定される。これにより、背圧タービン６Ｂの供給ポート２０ａでの軸封蒸気によって背圧タービン６Ｂの内部よりグランド部２０に蒸気が漏出することを規制することができる。
【００７７】
また、第２軸封蒸気加減弁２４Ｂによって、復水タービン６Ｃの供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より若干高圧に設定される。例えば、大気圧を１．０１３ｂａｒａとした場合、第２軸封蒸気加減弁２４Ｂの流量調整によって、復水タービン６Ｃの供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より高圧となる１．０８ｂａｒａに設定される。
【００７８】
一方、各タービン６Ｂ，６Ｃにおける吸込ポート２０ｂは、軸封蒸気回収系統２３を介して復水器９Ｃと連通されるので、吸込ポート２０ｂから軸封蒸気と外気の空気が吸引される。具体的には、例えば、上記のように背圧タービン６Ｂの出口圧を１．１ｂａｒａ、復水タービン６Ｃの出口圧をほぼ真空とした場合、吸込ポート２０ｂの圧力は、復水器９Ｃとの連通によって大気圧力より低圧となる１．０１ｂａｒａに設定される。これにより、軸封蒸気がグランド部２０を通過することの抵抗によってグランド部２０と回転する回転軸１７Ｂ，１７Ｃとの間のシール作用が得られる。
【００７９】
以上のように、第４の実施の形態によれば、背圧タービン６Ｂ及び復水タービン６Ｃの内部の蒸気がグランド部２０に漏出することを軸封蒸気によって規制でき、主蒸気に含まれる腐食性ガスによってグランド部２０に孔食などの腐食が生じることを抑制することができる。
【００８０】
また、第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂによって、背圧タービン６Ｂ及び復水タービン６Ｃの軸封蒸気の圧力を分離して制御することができる。この制御によって、各タービン６Ｂ，６Ｃ内部の主蒸気が漏出することを規制可能としつつ、各タービン６Ｂ，６Ｃの出口圧と軸封蒸気の圧力との差圧が大きくなり過ぎないよう、各タービン６Ｂ，６Ｃの軸封蒸気の圧力を相違した値に設定することができる。これにより、グランド部２０を漏洩する軸封蒸気量が増加することを抑制でき、発電効率が低下することを回避することができる。
【００８１】
更に、軸封蒸気供給系統２２によって、第２フラッシュ４で分離された中圧蒸気を軸封蒸気として使用するので、軸封蒸気の使用によって、第１フラッシュ３で分離された高圧蒸気が減少しないようにすることができ、かつ、高圧蒸気より熱エネルギーが小さい中圧蒸気を使用することができる。これにより、高圧蒸気から軸封蒸気を供給する従来構造１及び２に比べ、蒸気タービン設備１での発電効率の改善を図ることができる。
【００８２】
［第５の実施の形態］
図５は、第５の実施の形態に係る蒸気タービン設備を示す概略構成図である。図５に示すように、第５の実施の形態に係る蒸気タービン設備１は、第１フラッシャ（第１気水分離器）３、第２フラッシャ（第２気水分離器）４、蒸気タービン７、発電機８及び復水器９ａ、９ｂを備えている。蒸気タービン設備１は、蒸気タービン７に蒸気を供給するフラッシャを２基備えたダブルフラッシュ方式の地熱タービン設備とされ、地熱発電プラントに適用される。
【００８３】
第１フラッシャ３は、生産井１２から採取した地熱流体を、熱水と高圧蒸気とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。第１フラッシャ３で分離された高圧蒸気は、高圧蒸気供給管１３を介して蒸気タービン７に供給される。第１フラッシャ３で分離された熱水は、第２フラッシャ４に供給される。
【００８４】
第２フラッシャ４は、第１フラッシャ３を経て供給される熱水から、当該熱水より相対的に低温となる熱水と、高圧蒸気より圧力が低い中圧蒸気とに分離する気水分離器（セパレータ）によって構成される。第２フラッシャ４で分離された中圧蒸気は、中圧蒸気供給管１４を介して蒸気タービン７に供給される。第２フラッシャ４で分離生成された熱水は、還元井（不図示）等に排出される。
【００８５】
蒸気タービン７は、背圧タービン部７ａ（図５中左側）と、復水タービン部７ｂ（図５中右側）と、それらの中間に位置するラビリンスシールからなるシール部７ｃとを１体のタービン車室内に備えて構成される。蒸気タービン７は、タービン車室の内部に設置されたタービンロータを有し、タービンロータは、回転軸１７に固定された複数のタービン羽根を備えて回転可能に支持されている。
【００８６】
背圧タービン７ａは、高圧蒸気供給管１３を介して供給される高圧蒸気（主蒸気）によって駆動される。背圧タービン７ａは、蒸気出口の圧力（以下、「出口圧」とする）が大気圧力以上に設定される。背圧タービン部７ａでは、タービン車室に供給された高圧蒸気が仕事を行ってタービンロータを回転させ、仕事を行った高圧蒸気は、蒸気出口に接続された排出系統１８ａを介して復水器９ａへ排出される。
【００８７】
復水タービン部７ｂは、中圧蒸気供給管１４を介して供給される中圧蒸気（主蒸気）によって駆動される。復水タービン部７ｂでは、タービン車室に供給された中圧蒸気が仕事を行ってタービンロータを回転させ、仕事を行った中圧蒸気は、排出系統１８ｂを介して復水器９ｂへ排出される。
【００８８】
蒸気タービン７は、タービン車室と回転軸１７との間をシールするラビリンスシールを備えたグランド部２０を有している。このシールによって、グランド部２０は、回転する回転軸１７とタービン車室との隙間から、タービン車室内に供給した主蒸気が漏洩することを規制し、且つ、タービン車室内に空気が流入することを規制する。本実施の形態では、グランド部２０は、タービン車室における回転軸１７の延在方向両側に設けられる。
【００８９】
各グランド部２０は、軸封蒸気供給系統２２に接続されて軸封蒸気が供給される供給ポート２０ａと、軸封蒸気回収系統２３に接続される吸込ポート２０ｂとをそれぞれ備えている。供給ポート２０ａは、吸込ポート２０ｂより蒸気タービン７の内側寄りに設けられている。各グランド部２０では、供給ポート２０ａから軸封蒸気が供給され、当該軸封蒸気と外気の空気とが吸込ポート２０ｂで吸引される。
【００９０】
軸封蒸気供給系統２２は、中圧蒸気供給管１４から分岐され、下流側で更に２系統に分岐される分岐管２２ｇと、分岐管２２ｇの一方の系統から第１軸封蒸気加減弁２４Ａを介して背圧タービン部７ａ側の供給ポート２０ａに接続される第１軸封蒸気供給管２２ｊと、分岐管２２ｇの他方の系統から第２軸封蒸気加減弁２４Ｂを介して復水タービン部７ｂ側の供給ポート２０ａに接続される第２軸封蒸気供給管２２ｋとを備えている。分岐管２２ｇには、第２フラッシャ４から中圧蒸気供給管１４に流れる中圧蒸気の一部が軸封蒸気として導入される。第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂは、グランド部２０の上流側にそれぞれ設けられる。第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂは、分岐管２２ｇから各軸封蒸気供給管２２ｊ，２２ｋに導入される軸封蒸気の流量を加減調整する。従って、軸封蒸気供給系統２２では、第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂを独立して制御することによって、背圧タービン部７ａと復水タービン部７ｂとで軸封蒸気の供給系統を分離して構成することができる。
【００９１】
軸封蒸気回収系統２３は、背圧タービン部７ａ側の吸込ポート２０ｂに接続される第１軸封蒸気回収管２３ｇと、復水タービン部７ｂ側の吸込ポート２０ｂに接続される第２軸封蒸気回収管２３ｈと、これら軸封蒸気回収管２３ｇ，２３ｈと復水器９ｂとを接続する軸封蒸気排出管２３ｉとを備えている。軸封蒸気回収系統２３は、復水器９ｂと連通することによって大気圧より負圧にする等、減圧された状態に調整される。
【００９２】
高圧蒸気供給管１３には、高圧蒸気止弁３１及び高圧蒸気加減弁３２が設けられている。中圧蒸気供給管１４には、中圧蒸気止弁３３及び中圧蒸気加減弁３４が設けられている。各蒸気止弁３１，３３は、蒸気タービン７に導入される蒸気を遮断するためのものである。各蒸気加減弁３２，３４は、蒸気タービン７に導入される蒸気の流量を加減調整するためのものである。
【００９３】
排出系統１８ａを介して背圧タービン部７ａに接続される復水器９ａは、復水器圧力が大気圧以上に設定され、排出系統１８ｂを介して復水タービン部７ｂに接続される復水器９ｂは、復水器圧力がほぼ真空に設定される。復水器９ａ，９ｂは、排出系統１８ａ，１８ｂを介して蒸気タービン７から排出された蒸気を冷却することによって、その蒸気を凝縮する。また、復水器９ｂには、軸封蒸気回収系統２３で回収された軸封蒸気等が排出される。なお、軸封蒸気回収系統２３は、復水器９ｂとは別のグランド復水器等（不図示）に接続してもよい。
【００９４】
次いで、本実施の形態に係る蒸気タービン７のグランド部２０におけるシールについて説明する。
【００９５】
蒸気タービン７の通常運転において、各フラッシャ３，４で熱水と蒸気とに分離する気水分離が行われる。これにより、高圧蒸気供給管１３を介して背圧タービン部７ａに高圧蒸気（主蒸気）が供給され、中圧蒸気供給管１４を介して復水タービン部７ｂに中圧蒸気（主蒸気）が供給される。このとき、中圧蒸気供給管１４から分岐された軸封蒸気供給系統２２の分岐管２２ｇには、中圧蒸気の一部が軸封蒸気として導入される。分岐管２２ｇに導入された軸封蒸気は、第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂで流量調整されてから、第１及び第２軸封蒸気供給管２２ｊ，２２ｋに導入される。そして、第１及び第２軸封蒸気供給管２２ｊ，２２ｋを経て蒸気タービン７におけるグランド部２０の供給ポート２０ａに軸封蒸気が供給される。
【００９６】
この供給において、第１軸封蒸気加減弁２４Ａによって、背圧タービン部７ａ側の供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービン部７ａの出口圧より若干高圧に設定される。例えば、背圧タービン部７ａの出口圧を大気圧力以上となる１．１ｂａｒａとした場合、背圧タービン部７ａ側の供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が背圧タービン部７ａの出口圧より高圧となる１．３ｂａｒａに設定される。これにより、背圧タービン部７ａ側の供給ポート２０ａでの軸封蒸気によって背圧タービン部７ａの内部よりグランド部２０に蒸気が漏出することを規制することができる。
【００９７】
また、第２軸封蒸気加減弁２４Ｂによって、復水タービン部７ｂ側の供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より若干高圧に設定される。例えば、大気圧を１．０１３ｂａｒａとした場合、復水タービン部７ｂ側の供給ポート２０ａに供給される軸封蒸気の圧力が大気圧より高圧となる１．０８ｂａｒａに設定される。
【００９８】
一方、各グランド部２０の吸込ポート２０ｂは、軸封蒸気回収系統２３を介して復水器９ｂと連通されるので、吸込ポート２０ｂから軸封蒸気と外気の空気が吸引される。具体的には、例えば、上記のように背圧タービン部７ａの出口圧を１．１ｂａｒａ、復水タービン部７ｂの出口圧をほぼ真空とした場合、吸込ポート２０ｂの圧力は、復水器９ｂとの連通によって大気圧力より低圧となる１．０１ｂａｒａに設定される。これにより、軸封蒸気がグランド部２０を通過することの抵抗によってグランド部２０と回転する回転軸１７との間のシール作用が得られる。
【００９９】
以上のように、第５の実施の形態によれば、背圧タービン部７ａ及び復水タービン部７ｂの内部の蒸気がグランド部２０に漏出することを軸封蒸気によって規制でき、主蒸気に含まれる腐食性ガスによってグランド部２０に孔食などの腐食が生じることを抑制することができる。
【０１００】
また、第１及び第２軸封蒸気加減弁２４Ａ，２４Ｂによって、背圧タービン部７ａ側の軸封蒸気の圧力と、復水タービン部７ｂ側の軸封蒸気の圧力とを分離して制御することができる。この制御によって、各タービン部７ａ，７ｂ内部の主蒸気が漏出することを規制可能としつつ、各タービン部７ａ，７ｂの出口圧と軸封蒸気の圧力との差圧が大きくなり過ぎないよう、それぞれの軸封蒸気の圧力を相違した値に設定することができる。これにより、グランド部２０を漏洩する軸封蒸気量が増加することを抑制でき、発電効率が低下することを回避することができる。
【０１０１】
更に、軸封蒸気供給系統２２によって、第２フラッシュ４で分離された中圧蒸気を軸封蒸気として使用するので、軸封蒸気の使用によって、第１フラッシュ３で分離された高圧蒸気が減少しないようにすることができ、かつ、高圧蒸気より熱エネルギーが小さい中圧蒸気を使用することができる。これにより、高圧蒸気から軸封蒸気を供給する従来構造１及び２に比べ、蒸気タービン設備１での発電効率の改善を図ることができる。
【０１０２】
ここで、第３〜第５の実施の形態においても、少なくとも２回フラッシュされた蒸気を軸封蒸気として使用するので、第１の実施の形態と同様に、軸封蒸気における腐食性ガスの含有量を少なくしてグランド部２０の腐食を抑制することができる。
【０１０３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状、方向などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【０１０４】
例えば、蒸気タービンの設置数は、１基又は２基に限られるものでなく、それ以上設置してもよい。また、第２気水分離器を構成するフラッシャ等も増設してもよい。
【０１０５】
また、上記の各タービン６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７に接続される負荷は、上記各実施の形態では発電機８としたが、これに限定されるものでなく、コンプレッサや、送風機等の任意の負荷を接続してもよい。
【０１０６】
また、上記各実施の形態における各タービン６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、片流タービンを採用したものについては双流タービンに変更してもよく、その逆に双流タービンを採用したものについては片流タービンに変更してもよい。
【０１０７】
また、第４及び第５の実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成となる第３フラッシャ５及び低圧蒸気供給管１５を増設してもよい。この場合、低圧蒸気供給管１５は、何れかのタービン６Ｂ，６Ｃ、または、何れかのタービン部７ａ，７ｂに接続される。更に、軸封蒸気供給系統２２の分岐管２２ｇを低圧蒸気供給管１５から分岐させてもよい。
【０１０８】
また、軸封蒸気供給系統２２を介して供給される軸封蒸気は、上述のように、腐食性ガスが削減されたものであれば、第２気水分離器以外の設備から供給するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１  蒸気タービン設備
３  第１フラッシャ（第１気水分離器）
３Ａ  フラッシャ（第１気水分離器）
４  第２フラッシャ（第２気水分離器）
４Ａ  軸封蒸気供給専用フラッシャ（第２気水分離器）
５  第３フラッシャ（第２気水分離器）
６  蒸気タービン
６Ａ  蒸気タービン（背圧タービン）
６Ｂ  背圧タービン（蒸気タービン）
６Ｃ  復水タービン（蒸気タービン）
７  蒸気タービン
７ａ  背圧タービン部
７ｂ  復水タービン部
９，９Ｂ，９Ｃ，９ａ，９ｂ  復水器
１２  生産井
１３  高圧蒸気供給管（蒸気供給管）
１４  中圧蒸気供給管（蒸気供給管）
１５  低圧蒸気供給管（蒸気供給管）
１７，１７Ｂ，１７Ｃ  回転軸
１８，１８Ｂ，１８Ｃ，１８ａ，１８ｂ  排出系統
２０  グランド部
２２  軸封蒸気供給系統
２４  軸封蒸気加減弁
２４Ａ  第１軸封蒸気加減弁（軸封蒸気加減弁）
２４Ｂ  第２軸封蒸気加減弁（軸封蒸気加減弁）
【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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