(57)【要約】【課題】給水加熱器の保護とプラントの熱効率向上とを両立する。【解決手段】一の実施形態によれば、蒸気タービンプラントは、水を蒸気に変化させるボイラと、前記ボイラからの前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンからの前記蒸気を前記水に戻す復水器とを備える。さらに、前記プラントは、前記水を前記復水器から前記ボイラに搬送する水搬送経路と、前記水搬送経路に設けられ、前記水を加熱する第１給水加熱器と、前記水搬送経路の第１地点において前記水搬送経路から分岐している第１経路と、前記水搬送経路の第２地点において前記水搬送経路に合流している第２経路とを備える。さらに、前記プラントは、前記蒸気タービンから抽気された前記蒸気と前記第１経路からの前記水との間で熱交換を行い、前記熱交換後の前記蒸気を前記第１給水加熱器に供給し、前記熱交換後の前記水を前記第２経路に排出する第１熱交換器を備える。【選択図】図１
2016113980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蒸気に変化させるボイラと、
前記ボイラからの前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンからの前記蒸気を前記水に戻す復水器と、
前記水を前記復水器から前記ボイラに搬送する水搬送経路と、
前記水搬送経路に設けられ、前記水を加熱する第１給水加熱器と、
前記水搬送経路の第１地点において前記水搬送経路から分岐している第１経路と、
前記水搬送経路の第２地点において前記水搬送経路に合流している第２経路と、
前記蒸気タービンから抽気された前記蒸気と前記第１経路からの前記水との間で熱交換を行い、前記熱交換後の前記蒸気を前記第１給水加熱器に供給し、前記熱交換後の前記水を前記第２経路に排出する第１熱交換器と、
を備える蒸気タービンプラント。
【請求項２】
さらに、前記水搬送経路の前記第１地点と前記第２地点との間に設けられたオリフィスを備える、請求項１に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項３】
さらに、前記水搬送経路の前記第１地点と前記第２地点との間に設けられた弁を備える、請求項１に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項４】
前記１熱交換器は、前記第１給水加熱器と一体化されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項５】
前記第１および第２地点は、前記第１熱交換器の下流に設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項６】
前記第１および第２地点は、前記第１熱交換器の上流に設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項７】
前記第１熱交換器は、前記蒸気を前記水により冷却するディスーパヒータである、請求項１から６のいずれか１項の蒸気タービンプラント。
【請求項８】
前記第２地点は、前記第１地点の下流に位置している、請求項１から７のいずれか１項の蒸気タービンプラント。
【請求項９】
さらに、
前記水搬送経路に設けられ、前記水を加熱する第２給水加熱器と、
前記水搬送経路の第３地点において前記水搬送経路から分岐している第３経路と、
前記水搬送経路の第４地点において前記水搬送経路に合流している第４経路と、
前記蒸気タービンから抽気された前記蒸気と前記第３経路からの前記水との間で熱交換を行い、前記熱交換後の前記蒸気を前記第２給水加熱器に供給し、前記熱交換後の前記水を前記第４経路に排出する第２熱交換器と、
を備える請求項１から８のいずれか１項に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項１０】
さらに、
前記水搬送経路の第３地点において前記水搬送経路から分岐している第３経路と、
前記水搬送経路の第４地点において前記水搬送経路に合流している第４経路と、
前記蒸気タービンから抽気された前記蒸気と前記第３経路からの前記水との間で熱交換を行い、前記熱交換後の前記蒸気を前記第１熱交換器に供給し、前記熱交換後の前記水を前記第４経路に排出する第２熱交換器と、
を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の蒸気タービンプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気タービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【０００３】
図１０の蒸気タービンプラントは、ボイラ１と、蒸気タービン２と、発電機３と、復水器４と、ポンプ５と、低圧給水加熱器６と、高圧給水加熱器７と、主蒸気管８と、給水管９と、高圧抽気管１０と、低圧抽気管１１と、ヒータドレン管１２とを備えている。蒸気タービン２は、高圧タービン膨張部２ａと、中圧タービン膨張部２ｂと、低圧タービン膨張部２ｃとを備えている。
【０００４】
ボイラ１は、水を加熱して、水を蒸気に変化させる。ボイラ１からの蒸気は、主蒸気管８を介して蒸気タービン２に供給される。蒸気タービン２の入口から導入された蒸気は、高圧タービン膨張部２ａ、中圧タービン膨張部２ｂ、および低圧タービン膨張部２ｃを通過し、蒸気タービン２を駆動する。これにより、蒸気タービン２のロータが回転し、ロータの回転により発電機３が駆動され、発電機３が発電を行う。復水器４は、蒸気タービン２の出口から排気された蒸気を冷却して、蒸気を水に戻す。ポンプ５は、復水器４からの水（給水）を、給水管９を介してボイラ１に搬送する。このように、図１０の蒸気タービンプラントの作動流体は、蒸気や水に状態を変化させながらプラント内を循環する。
【０００５】
低圧給水加熱器６と高圧給水加熱器７は、給水管９に設けられている。高圧給水加熱器７は、高圧タービン膨張部２ａと中圧タービン膨張部２ｂとの間の抽気口から高圧抽気管１０に抽気された蒸気により、給水管９の給水を加熱する。低圧給水加熱器６は、中圧タービン膨張部２ｂと低圧タービン膨張部２ｃとの間の抽気口から低圧抽気管１１に抽気された蒸気により、給水管９の給水を加熱する。蒸気タービン２からの抽気蒸気は、低圧給水加熱器６内や高圧給水加熱器７内でドレン水に変化する。ドレン水は、ヒータドレン管１２を介して復水器４に回収される。なお、給水管９に設けられる給水加熱器の台数は、３台以上でもよい。
【０００６】
図１１は、従来の給水加熱器の構造を示す断面図である。図１１は、高圧給水加熱器７を示しているが、以下の説明は、低圧給水加熱器６にも当てはまる。
【０００７】
給水加熱器７は、表面接触形であり、シェル７ａと、複数の伝熱チューブ７ｂと、複数の内部壁７ｃとを備えている。復水器４からの給水は、矢印Ａ１のように、給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂ内を流れる。一方、蒸気タービン２からの抽気蒸気は、矢印Ａ２のように、給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂの周りを流れる。よって、給水と抽気蒸気との間で熱交換が行われることで、給水が加熱され、抽気蒸気が冷却される。なお、抽気蒸気の流路は、シェル７ａと内部壁７ｃにより形成されている。
【０００８】
このように、図１０の蒸気タービンプラントの熱サイクルは、給水加熱器６、７を使用する再生サイクルである。そのため、蒸気タービン２内の蒸気が抽気され、蒸気タービン２を通過する蒸気量が減るため、蒸気タービン２の出力は低下する。しかしながら、復水器４に供給される蒸気量が減るため、復水器４で捨てられる熱量を減らすことができる。さらには、給水加熱器６、７で給水が加熱されるため、ボイラ２の燃料量を減らすことができる。よって、図１０の蒸気タービンプラントの再生サイクルは、プラント全体としては熱効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−７７６１号公報
【特許文献２】特開２００４−３４６９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図１２は、従来の伝熱チューブ７ｂに一般的に使用される材料の許容温度および熱伝導率を示す表である。
【００１１】
従来の給水加熱器６、７に使用される部材の材料は、給水加熱器６、７を通過する蒸気や給水の温度や圧力を考慮して選択される。また、伝熱チューブ７ｂの材料は、強度、伝熱性、工作性、調達性などを考慮して選択される。伝熱チューブ７ｂの材料の例は、アルミニウム黄銅、キュプロニッケル、炭素鋼、クロムニッケル鋼などである。
【００１２】
伝熱チューブ７ｂの材料の特性は、強度と伝熱性の両方に関して良好な特性であるとは限らない。例えば、強度の高い材料が必ずしも高い伝熱性を有しているわけではなく、伝熱性の高い材料が必ずしも高い強度を有しているわけではない。
【００１３】
図１２(ａ)は、アルミニウム黄銅、キュプロニッケル、炭素鋼、クロムニッケル鋼で形成された伝熱チューブ７ｂの許容温度を示す。図１２(ｂ)は、これらの材料の熱伝導率を示す。図１２(ａ)と図１２(ｂ)から明らかなように、強度と伝熱性の一方の特性が良好な材料が、他方の特性も良好であるわけではない。従来、給水加熱器６、７を設計する際に、伝熱チューブ７ｂのある材料は、工作性や調達性は充分に良好であるものの、強度と伝熱性の一方または両方が良好ではないという場合が多かった。
【００１４】
伝熱チューブ７ｂの外側の表面は、高温の蒸気と接触し、伝熱チューブ７ｂの内側の表面は、低温の給水と接触する。よって、伝熱チューブ７ｂの内部の温度は、外側の蒸気と内側の給水との中間の温度となる。給水加熱器６、７を設計する際には、この点も考慮して伝熱チューブ７ｂの材料を選択する場合がある。
【００１５】
伝熱チューブ７ｂの温度が許容温度よりも低く保たれるように、蒸気タービン２の抽気段落を変更したり、抽気蒸気の放熱を促進させるように抽気管１０、１１を長くしたり、抽気蒸気中に冷却流体を散布する方法が考えられている。しかしながら、いずれの方法を採用しても、蒸気タービンプラントの熱効率が低下してしまうという問題がある。
【００１６】
そこで、本発明は、給水加熱器の保護とプラントの熱効率向上とを両立可能な蒸気タービン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】
【００１７】
一の実施形態によれば、蒸気タービンプラントは、水を蒸気に変化させるボイラと、前記ボイラからの前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンからの前記蒸気を前記水に戻す復水器とを備える。さらに、前記プラントは、前記水を前記復水器から前記ボイラに搬送する水搬送経路と、前記水搬送経路に設けられ、前記水を加熱する第１給水加熱器と、前記水搬送経路の第１地点において前記水搬送経路から分岐している第１経路と、前記水搬送経路の第２地点において前記水搬送経路に合流している第２経路とを備える。さらに、前記プラントは、前記蒸気タービンから抽気された前記蒸気と前記第１経路からの前記水との間で熱交換を行い、前記熱交換後の前記蒸気を前記第１給水加熱器に供給し、前記熱交換後の前記水を前記第２経路に排出する第１熱交換器を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【図２】第１実施形態のディスーパヒータの構造を示す断面図である。
【図３】第１実施形態のディスーパヒータの動作を説明するためのグラフである。
【図４】第２実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【図５】第３実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【図６】第３実施形態の給水加熱器の構造を示す断面図である。
【図７】第４実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【図８】第５実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【図９】第６実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【図１０】従来の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【図１１】従来の給水加熱器の構造を示す断面図である。
【図１２】従来の伝熱チューブに一般的に使用される材料の許容温度および熱伝導率を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
（１）第１実施形態の蒸気タービンプラントの構成
図１は、第１実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。図１の蒸気タービンプラントの熱サイクルは、ランキンサイクルを基本サイクルとする再生サイクルである。
【００２１】
図１の蒸気タービンプラントは、ボイラ１と、蒸気タービン２と、発電機３と、復水器４と、ポンプ５と、低圧給水加熱器６と、高圧給水加熱器７と、主蒸気管８と、給水管９と、高圧抽気管１０と、低圧抽気管１１と、ヒータドレン管１２とを備えている。蒸気タービン２は、高圧タービン膨張部２ａと、中圧タービン膨張部２ｂと、低圧タービン膨張部２ｃとを備えている。高圧給水加熱器７は、第１給水加熱器の例である。給水管９は、水搬送経路の例である。
【００２２】
ボイラ１は、水を加熱して、水を蒸気に変化させる。ボイラ１からの蒸気は、主蒸気管８を介して蒸気タービン２に供給される。蒸気タービン２の入口から導入された蒸気は、高圧タービン膨張部２ａ、中圧タービン膨張部２ｂ、および低圧タービン膨張部２ｃを通過し、蒸気タービン２を駆動する。これにより、蒸気タービン２のロータが回転し、ロータの回転により発電機３が駆動され、発電機３が発電を行う。復水器４は、蒸気タービン２の出口から排気された蒸気を冷却して、蒸気を水に戻す。ポンプ５は、復水器４からの水（給水）を、給水管９を介してボイラ１に搬送する。このように、図１の蒸気タービンプラントの作動流体は、蒸気や水に状態を変化させながらプラント内を循環する。
【００２３】
低圧給水加熱器６と高圧給水加熱器７は、給水管９に設けられている。高圧給水加熱器７は、高圧タービン膨張部２ａと中圧タービン膨張部２ｂとの間の抽気口から高圧抽気管１０に抽気された蒸気により、給水管９の給水を加熱する。低圧給水加熱器６は、中圧タービン膨張部２ｂと低圧タービン膨張部２ｃとの間の抽気口から低圧抽気管１１に抽気された蒸気により、給水管９の給水を加熱する。蒸気タービン２からの抽気蒸気は、低圧給水加熱器６内や高圧給水加熱器７内でドレン水に変化する。ドレン水は、ヒータドレン管１２を介して復水器４に回収される。なお、給水管９に設けられる給水加熱器の台数は、３台以上でもよい。
【００２４】
図１の蒸気タービンプラントはさらに、第１熱交換器の例であるディスーパヒータ２１と、第１経路の例である分岐管２２と、第２経路の例である合流管２３と、オリフィス２４とを備えている。
【００２５】
分岐管２２は、給水管９の第１地点Ｐ１において給水管９から分岐している。分岐管２２の内径の例は、給水管９の内径の０．２〜１．０倍（例えば０．５倍）である。合流管２３は、給水管９の第２地点Ｐ２において給水管９に合流している。合流管２３の内径の例は、給水管９の内径の０．２〜１．０倍（例えば０．５倍）である。本実施形態の第１および第２地点Ｐ１、Ｐ２は、高圧給水加熱器７の下流に設けられており、第２地点Ｐ２が第１地点Ｐ１の下流に位置している。
【００２６】
よって、高圧給水加熱器７から排出された給水は、第１地点Ｐ１において、給水管９を流れる水と、分岐管２２を流れる水とに分流される。分岐管２２に分流された水は、ディスーパヒータ２１を通過して合流管２３に排出される。合流管２３に排出された水は、第２地点Ｐ２において、給水管９を流れる水と合流される。その結果、ディスーパヒータ２１を通過した給水は、ディスーパヒータ２１を通過しなかった給水と共にボイラ２に供給される。
【００２７】
ディスーパヒータ２１は、高圧抽気管１０に設けられており、かつ分岐管２２と合流管２３との間に設けられている。ディスーパヒータ２１は、高圧抽気管１０からの抽気蒸気と分岐管２２からの給水との間で熱交換を行い、抽気蒸気を給水により冷却する。逆に、給水は抽気蒸気により加熱される。そして、ディスーパヒータ２１は、熱交換後の抽気蒸気を高圧抽気管１０を介して高圧給水加熱器７に供給し、熱交換後の給水を合流管２３に排出する。
【００２８】
オリフィス２４は、給水管９の内部に設けられており、給水管９の第１地点Ｐ１と第２地点Ｐ２との間に設けられている。よって、本実施形態の給水管９の内径は、オリフィス２４の設置箇所の第１内径が、オリフィス２４の設置箇所以外の箇所の第２内径よりも小さくなっている。なお、第２内径が、上述の給水管９の内径に相当する。
【００２９】
本実施形態では、オリフィス２４の設置時に第１内径と第２内径との比を調整することで、給水管９に分流される水の第１流量と、分岐管２２に分流される水の第２流量の流量比を調整することができる。第１流量と第２流量の流量比は、例えば１：１〜１：４９であり、望ましくは１：４〜１：１９である。即ち、第１および第２流量の和に対する第２流量の割合は、例えば２〜５０％であり、望ましくは５〜２０％である。また、第１内径の例は、第２内径の０．２〜０．８倍である。
【００３０】
本実施形態の給水加熱器６、７は、図１１に示す構造を有している。一方、本実施形態のディスーパヒータ２１は、図２に示す構造を有している。
【００３１】
図２は、第１実施形態のディスーパヒータ２１の構造を示す断面図である。
【００３２】
本実施形態のディスーパヒータ２１は、表面接触形であり、シェル２１ａと、複数の伝熱チューブ２１ｂと、複数の内部壁２１ｃとを備えている。分岐管２２からの給水は、矢印Ｂ１のように、ディスーパヒータ２１の伝熱チューブ２１ｂ内を流れる。一方、蒸気タービン２からの抽気蒸気は、矢印Ｂ２のように、ディスーパヒータ２１の伝熱チューブ２１ｂの周りを流れる。よって、給水と抽気蒸気との間で熱交換が行われることで、給水が加熱され、抽気蒸気が冷却される。なお、抽気蒸気の流路は、シェル２１ａと内部壁２１ｃにより形成されている。
【００３３】
このように、本実施形態のディスーパヒータ２１は、高圧給水加熱器７（および低圧給水加熱器６）と類似の構造を有している。しかしながら、本実施形態のディスーパヒータ２１は、高圧給水加熱器７に比べて単純な構造を有している。例えば、ディスーパヒータ２１の伝熱チューブ２１ｂの本数や内部壁２１ｃの枚数は、高圧給水加熱器７のそれらに比べて少ない。
【００３４】
よって、本実施形態のディスーパヒータ２１内の給水の流量は、伝熱チューブ２１ｂの本数が少ないことから、高圧給水加熱器７内の給水の流量よりも少ない。そのため、ディスーパヒータ２１内の熱交換量は、高圧給水加熱器７内の熱交換量よりも少ない。その結果、ディスーパヒータ２１の伝熱チューブ２１ｂの材料を決定する際には、伝熱性よりも強度を重視して材料を決定することができる。よって、本実施形態によれば、ディスーパヒータ２１に高温の蒸気を供給しても、ディスーパヒータ２１の伝熱チューブ２１ｂの劣化を抑制することができる。本実施形態のディスーパヒータ２１の伝熱チューブ２１ｂの例は、クロムニッケル鋼管である。
【００３５】
また、本実施形態では、ディスーパヒータ２１により冷却された蒸気が高圧給水加熱器７に供給される。そのため、高圧給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂの材料を決定する際には、強度よりも伝熱性を重視して材料を決定することができる。よって、本実施形態によれば、高圧給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂの伝熱性を向上させつつ、高圧給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂの劣化を抑制することができる。本実施形態の高圧給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂの例は、炭素鋼管である。
【００３６】
また、本実施形態では、ディスーパヒータ２１により給水に与えられた熱がボイラ２で利用される。よって、本実施形態によれば、ディスーパヒータ２１の伝熱チューブ２１ｂや高圧給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂを保護しつつ、蒸気タービンプラントの熱効率を向上させることができる。
【００３７】
（２）第１実施形態の蒸気タービンプラントの作用
図１の蒸気タービンプラントにおいて、高圧抽気管１０を流れる抽気蒸気の温度は、例えば３５０℃〜５００℃である。一方、高圧給水加熱器７から排出される給水の温度は、例えば２００℃〜２５０℃である。この場合、ディスーパヒータ２１での熱交換は、抽気蒸気の温度を低下させ、給水の温度を上昇させる。
【００３８】
本実施形態の抽気蒸気の温度は、ディスーパヒータ２１に供給される給水の流量を適切に設定することで、好適な温度まで低下させることができる。これにより、給水加熱器７に供給される抽気蒸気の温度を、給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂの許容温度よりも低くすることが可能となる。その結果、給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂの材料選択の自由度が高くなり、給水加熱器７の設計時に伝熱チューブ７ｂの強度、伝熱性、工作性、調達性などの特性を総合的に好適化することが可能となる。
【００３９】
図３は、第１実施形態のディスーパヒータ２１の動作を説明するためのグラフである。
【００４０】
図３の横軸は、ディスーパヒータ２１のターミナル温度差を示す。ターミナル温度差とは、ディスーパヒータ２１から流出する給水の温度と、ディスーパヒータ２１に流入する抽気蒸気の圧力から定まる飽和温度との差である。ターミナル温度差は、ディスーパヒータ２１の設計パラメータである。図３の縦軸は、蒸気タービンプラントのサイクル熱効率を示す。
【００４１】
図３に示すように、ターミナル温度差を−５℃〜４０℃に設定すると、高いサイクル熱効率を実現することができる。よって、本実施形態では、ターミナル温度差が−５℃〜４０℃の範囲内になるように蒸気タービンプラントを運転することが望ましい。
【００４２】
以上のように、本実施形態のディスーパヒータ２１は、蒸気タービン２からの抽気蒸気と分岐管２２からの給水との間で熱交換を行い、熱交換後の抽気蒸気を給水加熱器７に供給し、熱交換後の給水を合流管２３に排出する。
【００４３】
よって、本実施形態によれば、冷却された抽気蒸気を給水加熱器７に供給することで、給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂの劣化を抑制することができる。また、本実施形態によれば、給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂに伝熱性の高い材料を使用することで、給水加熱器７で効率よく熱を回収することができる。また、本実施形態によれば、ディスーパヒータ２１を通過した給水を給水管９に再び流入させることで、ディスーパヒータ２１で回収した熱を熱サイクルで使用することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、給水加熱器７に供給される抽気蒸気の温度を伝熱チューブ７ｂの許容温度よりも低くするために、蒸気タービン２の抽気段落を変更したり、抽気蒸気の放熱を促進させるように抽気管１０を長くしたり、抽気蒸気中に冷却流体を散布する必要はない。よって、本実施形態によれば、簡単なレイアウトにより給水加熱器７の伝熱チューブ７ｂの劣化を抑制することができる。
【００４５】
以上のように、本実施形態によれば、給水加熱器７の保護と蒸気タービンプラントの熱効率向上とを両立することが可能となる。
【００４６】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。図４に示す構成要素に関し、図１と同一または類似の構成要素には同一の符号を付し、第１実施形態と重複する説明は省略する（第３〜第６実施形態でも同様）。
【００４７】
図４の蒸気タービンプラントは、オリフィス２４の代わりに調整弁２５を備えている。調整弁２５は、給水管９の第１地点Ｐ１と第２地点Ｐ２との間に設けられている。
【００４８】
本実施形態では、調整弁２１の開度を調整することで、給水管９に分流される水の第１流量と、分岐管２２に分流される水の第２流量の流量比を調整することができる。第１流量と第２流量の流量比は、例えば１：１〜１：４９であり、望ましくは１：４〜１：１９である。即ち、第１および第２流量の和に対する第２流量の割合は、例えば２〜５０％であり、望ましくは５〜２０％である。
【００４９】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、給水加熱器７の保護と蒸気タービンプラントの熱効率向上とを両立することが可能となる。
【００５０】
第２実施形態には、第１実施形態に比べて、第１流量と第２流量の流量比を運転員が自由に調整できるという利点がある。一方、第１実施形態には、第２実施形態に比べて、オリフィス２４という簡単な構成で第１流量と第２流量の流量比を調整できるという利点がある。
【００５１】
（第３実施形態）
図５は、第３実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【００５２】
本実施形態のディスーパヒータ２１は、高圧給水加熱器７と一体化されている。具体的には、ディスーパヒータ２１の機能が、高圧給水加熱器７に内蔵されている。
【００５３】
図６は、第３実施形態の給水加熱器の構造を示す断面図である。図６は、ディスーパヒータ２１の機能を内蔵する高圧給水加熱器７を示している。
【００５４】
図６の高圧給水加熱器７は、図２のディスーパヒータ２１と同様の構造の第１部分と、図１１の高圧給水加熱器７と同様の構造の第２部分とを含んでいる。高圧抽気管１０からの抽気蒸気は、矢印Ｂ２のように第１部分を通過し、第１部分の出口から第２部分の入口へと流れ、矢印Ａ２のように第２部分を通過する。抽気蒸気は、第２部分内でドレン水に変化する。ドレン水は、ヒータドレン管１２から排出される。
【００５５】
第３実施形態には、第１実施形態に比べて、高圧給水加熱器７とディスーパヒータ２１とをまとめて取り扱うことができるという利点がある。一方、第１実施形態には、第３実施形態に比べて、高圧給水加熱器７とディスーパヒータ２１とを別々にメンテナンスできるという利点がある。
【００５６】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【００５７】
第１〜第３実施形態の第１および第２地点Ｐ１、Ｐ２は、高圧給水加熱器７の下流に設けられている。一方、本実施形態の第１および第２地点Ｐ１、Ｐ２は、高圧給水加熱器７の上流に設けられている。具体的には、本実施形態の第１および第２地点Ｐ１、Ｐ２は、低圧給水加熱器６と高圧給水加熱器７との間に設けられている。
【００５８】
本実施形態の構成は例えば、低温の給水をディスーパヒータ２１に供給したい場合に採用可能である。一方、第１〜第３実施形態の構成は例えば、高温の給水をディスーパヒータ２１に供給したい場合に採用可能である。
【００５９】
（第５実施形態）
図８は、第５実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【００６０】
図８の蒸気タービンプラントは、図１に示す構成要素に加え、第２熱交換器の例であるディスーパヒータ３１と、第３経路の例である分岐管３２と、第４経路の例である合流管３３と、オリフィス３４とを備えている。なお、本実施形態の低圧給水加熱器６は、第２給水加熱器の例である。
【００６１】
ディスーパヒータ３１、分岐管３２、合流管３３、オリフィス３４はそれぞれ、ディスーパヒータ２１、分岐管２２、合流管２３、オリフィス２４と同様の構造や機能を有している。
【００６２】
分岐管３２は、給水管９の第３地点Ｐ３において給水管９から分岐している。合流管３３は、給水管９の第４地点Ｐ４において給水管９に合流している。本実施形態の第３および第４地点Ｐ３、Ｐ４は、低圧給水加熱器６と高圧給水加熱器７との間に設けられており、第４地点Ｐ４が第３地点Ｐ３の下流に位置している。
【００６３】
ディスーパヒータ３１は、低圧抽気管１１に設けられており、かつ分岐管３２と合流管３３との間に設けられている。ディスーパヒータ３１は、低圧抽気管１１からの抽気蒸気と分岐管３２からの給水との間で熱交換を行い、抽気蒸気を給水により冷却する。逆に、給水は抽気蒸気により加熱される。そして、ディスーパヒータ３１は、熱交換後の抽気蒸気を低圧抽気管１１を介して低圧給水加熱器６に供給し、熱交換後の給水を合流管３３に排出する。
【００６４】
オリフィス３４は、給水管９の内部に設けられており、給水管９の第３地点Ｐ３と第４地点Ｐ４との間に設けられている。よって、本実施形態の給水管９の内径は、オリフィス２４、３４の設置箇所の第１内径が、オリフィス２４、３４の設置箇所以外の箇所の第２内径よりも小さくなっている。なお、オリフィス２４の設置箇所の第１内径と、オリフィス３４の設置箇所の第１内径は、同じ値でもよいし、異なる値でもよい。
【００６５】
本実施形態によれば、高温給水加熱器７に加えて低温給水加熱器６も保護することが可能となる。本実施形態の蒸気タービンプラントが３台以上の給水加熱器を備えている場合には、蒸気タービン２と各給水加熱器との間にディスーパヒータを配置してもよい。
【００６６】
（第６実施形態）
図９は、第６実施形態の蒸気タービンプラントの構成を示す系統図である。
【００６７】
図９の蒸気タービンプラントは、図８の蒸気タービンプラントと同様に、第２熱交換器の例であるディスーパヒータ３１と、第３経路の例である分岐管３２と、第４経路の例である合流管３３と、オリフィス３４とを備えている。
【００６８】
分岐管３２は、給水管９の第３地点Ｐ３において給水管９から分岐している。合流管３３は、給水管９の第４地点Ｐ４において給水管９に合流している。本実施形態の第３および第４地点Ｐ３、Ｐ４は、高圧給水加熱器７の下流に設けられており、第４地点Ｐ４が第３地点Ｐ３の下流に位置している。また、本実施形態の第３および第４地点Ｐ３、Ｐ４は、第１および第２地点Ｐ１、Ｐ２の下流に設けられている。
【００６９】
ディスーパヒータ３１は、高圧抽気管１０に設けられており、かつ分岐管３２と合流管３３との間に設けられている。ディスーパヒータ３１は、高圧抽気管１０からの抽気蒸気と分岐管３２からの給水との間で熱交換を行い、抽気蒸気を給水により冷却する。逆に、給水は抽気蒸気により加熱される。そして、ディスーパヒータ３１は、熱交換後の抽気蒸気を高圧抽気管１０を介してディスーパヒータ２１に供給し、熱交換後の給水を合流管３３に排出する。
【００７０】
オリフィス３４は、給水管９の内部に設けられており、給水管９の第３地点Ｐ３と第４地点Ｐ４との間に設けられている。よって、本実施形態の給水管９の内径は、オリフィス２４、３４の設置箇所の第１内径が、オリフィス２４、３４の設置箇所以外の箇所の第２内径よりも小さくなっている。なお、オリフィス２４の設置箇所の第１内径と、オリフィス３４の設置箇所の第１内径は、同じ値でもよいし、異なる値でもよい。
【００７１】
本実施形態によれば、高圧給水加熱器７を複数台のディスーパヒータ２１、３１により保護することが可能となる。本実施形態では、低圧給水加熱器６も複数台のディスーパヒータにより保護してもよい。また、本実施形態の蒸気タービンプラントが３台以上の給水加熱器を備えている場合には、任意の１台の給水加熱器を複数台のディスーパヒータにより保護してもよい。
【００７２】
なお、第３〜第６実施形態の蒸気タービンプラントは、オリフィス２４の代わりに調整弁２５を備えていてもよい。即ち、第２実施形態の構成は、第３〜第６実施形態にも適用可能である。同様に、第５および第６実施形態のオリフィス３４は、調整弁２５と同様の機能を有する調整弁と置き換えてもよい。
【００７３】
また、第３〜第６実施形態の構成は、互いに組み合わせて用いてもよい。例えば、高圧給水加熱器７と一体化されたディスーパヒータ２１は、第３実施形態だけでなく、第４〜第６実施形態にも適用可能である。また、第５実施形態のディスーパヒータ２１は、低圧給水加熱器６と一体化されていてもよいし、第６実施形態のディスーパヒータ２１、３１は、共に高圧給水加熱器７と一体化されていてもよい。
【００７４】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なプラントは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したプラントの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００７５】
１：ボイラ、２：蒸気タービン、２ａ：高圧タービン膨張部、
２ｂ：中圧タービン膨張部、２ｃ：低圧タービン膨張部、
３：発電機、４：復水器、５：ポンプ、６：低圧給水加熱器、７：高圧給水加熱器、
７ａ：シェル、７ｂ：伝熱チューブ、７ｃ：内部壁、８：主蒸気管、９：給水管、
１０：高圧抽気管、１１：低圧抽気管、１２：ヒータドレン管、
２１：ディスーパヒータ、２１ａ：シェル、２１ｂ：伝熱チューブ、
２１ｃ：内部壁、２２：分岐管、２３：合流管、２４：オリフィス、２５：調整弁、
３１：ディスーパヒータ、３２：分岐管、３３：合流管、３４：オリフィス
【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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