火力発電システム
【課題】火力発電システムの発電効率を高め、設備を小型化し、操作性、保守、メンテナンス性の向上をはかること。
【解決手段】熱エネルギによって回転作動する発電蒸気タービン４（発電タービン）を備え、この発電蒸気タービン４によって発電機２を駆動する火力発電システムであって、発電蒸気タービン４から排出される排出ガス（水蒸気Ｂ）の熱エネルギによって回転する蒸気タービン１８と、この蒸気タービン１８によって駆動される水圧ポンプ１４とを備え、この水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆによって水圧ポンプ１４、給水ポンプ１３、燃料調整弁２３、蒸気加減弁１７、蒸気加減弁１７ａ（補機）を駆動する構成とした。
【解決手段】熱エネルギによって回転作動する発電蒸気タービン４（発電タービン）を備え、この発電蒸気タービン４によって発電機２を駆動する火力発電システムであって、発電蒸気タービン４から排出される排出ガス（水蒸気Ｂ）の熱エネルギによって回転する蒸気タービン１８と、この蒸気タービン１８によって駆動される水圧ポンプ１４とを備え、この水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆによって水圧ポンプ１４、給水ポンプ１３、燃料調整弁２３、蒸気加減弁１７、蒸気加減弁１７ａ（補機）を駆動する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギによって回転作動する蒸気タービンまたはガスタービンを備える火力発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の火力発電システムとして、特許文献１には、ボイラから送られる水蒸気によって回転する蒸気タービンを備え、この蒸気タービンによって発電機を駆動し、蒸気ガスによる汽力発電を行うものが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、蒸気タービンに供給される水蒸気の流量を制御する蒸気加減弁の開度を制御するものが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−２４８８２２号公報
【特許文献２】特開２０００−２０４９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の火力発電システムにあっては、ボイラで高温に熱せられた水蒸気は、蒸気タービンを回転させた後も高温で多くの熱エネルギをもったまま復水器に戻り、冷却されていたため、水蒸気の熱エネルギを十分に回収できないという問題点があった。
【０００５】
蒸気加減弁等の補機は、電動サーボ機構（電磁アクチュエータ）または油圧サーボ機構（油圧アクチュエータ）等によって駆動されていた。電動サーボ機構は高温、高湿度環境下では適していなく、漏電を防ぐ設備、防火、防暴の設備等を設ける必要があり、これらの設備が大型化するという問題点があった。油圧サーボ機構は油漏れによる環境汚染を防ぐ設備を設ける必要があり、この設備が大型化するという問題点があった。
【０００６】
また、補機の駆動源に電気、油圧の両方が用いられると、操作、保守、メンテナンスが複雑になるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、火力発電システムの発電効率を高め、設備を小型化し、操作性、保守、メンテナンス性の向上をはかることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、熱エネルギによって回転作動する発電タービンを備え、この発電タービンによって発電機を駆動する火力発電システムであって、発電タービンから排出される水蒸気もしくは排出ガスを熱源として発生する水蒸気によって回転する蒸気タービンと、この蒸気タービンによって駆動される水圧ポンプとを備え、この水圧ポンプから吐出される高圧の作動水によって補機を駆動することを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、発電タービンから排出される水蒸気もしくは排出ガスの熱エネルギにより回転する蒸気タービンによって駆動される水圧ポンプから吐出される作動水で補機を駆動することで、補機は、余剰エネルギを回収して駆動され、発電効率を高められる。補機の駆動源を水圧に統一することが可能となり、これにより、油漏れや漏電の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がなく、設備を小型化し、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、蒸気ガスによる汽力発電を行う火力発電システムの概略構成図である。この火力発電システムは、主要構成部として、ボイラ１、発電蒸気タービン４、発電機２、復水器３を備える。
【００１２】
ボイラ１は、例えば石炭焚きや重油焚きの火炉を備える。この火炉で燃料を燃焼させ、その燃焼熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ａを発生させる。
【００１３】
図示しない燃料供給源から送られる燃料Ｊが燃料供給ライン１１を通してボイラ１に供給される。燃料供給ライン１１には燃料調整弁２３が介装され、この燃料調整弁２３によってボイラ１に供給される燃料の流量が調整される。
【００１４】
ボイラ１で高温に熱せられた水蒸気Ａは、水蒸気ライン７を通って発電蒸気タービン４に送られる。水蒸気ライン７に蒸気加減弁１７が介装され、この蒸気加減弁１７によって発電蒸気タービン４に送られる水蒸気Ａの流量が調整される。
【００１５】
発電タービンとして設けられる発電蒸気タービン４は、蒸気Ａの熱エネルギを運動エネルギに変換し、回転作動する。
【００１６】
発電蒸気タービン４は、発電機２を回転駆動する。発電機２はその回転によって電力を出力する。
【００１７】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂは復水器３に送られる。復水器３は、発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂを冷却し液体の水に変換する。図示しない水源から供給される冷却水Ｄは、冷却水ライン５を通り、給水ポンプ１３によって復水器３に送られる。復水器３にて冷却水ライン５を通る冷却水が、水蒸気の熱を吸収し、水蒸気を液体の水に変換する。
【００１８】
復水器３にて液体の水に変換された復水Ｅは、給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によってボイラ１に送られる。ボイラ１に戻された復水Ｅは、火炉の燃焼熱によって再び水蒸気Ａに変換される。
【００１９】
そして本発明の要旨とするところであるが、発電機２を駆動する発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂ（排出ガス）の熱エネルギによって回転する蒸気タービン１８を設け、この蒸気タービン１８によって水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３とを駆動する構成とする。
【００２０】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂは、蒸気排出ライン１６ａを通って蒸気タービン１８に送られる。蒸気排出ライン１６ａに蒸気加減弁１７ａが介装され、この蒸気加減弁１７ａによって蒸気タービン１８に送られる水蒸気Ｂの流量が調整される。
【００２１】
蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３とを回転駆動する。
【００２２】
蒸気タービン１８から排出される排出蒸気Ｈは、蒸気排出ライン１６を通って復水器３に送られる。
【００２３】
蒸気タービン１８の出力を水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達する流体継ぎ手１５が設けられる。流体継ぎ手１５は、作動流体として水またはオイル等の作動液が封入され、この作動流体を媒体として蒸気タービン１８の回転が減速して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達される。
【００２４】
水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆは、作動水供給ライン２２を通って蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３に導かれる。
【００２５】
蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３は、水圧サーボ機構（水圧アクチュエータ、水圧サーボ弁等）によりサーボ制御される。この水圧サーボ機構は、弁体を開閉駆動する水圧シリンダと、この水圧シリンダの作動を制御するための水圧電磁比例弁または水圧サーボ弁とを備える。
【００２６】
蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン１９を通って復水器３に導かれる。
【００２７】
以上のように、火力発電システムは構成され、次に作用を説明する。
【００２８】
ボイラ１で高温に熱せられた水蒸気Ａは、水蒸気ライン７を通って発電蒸気タービン４に送られる。発電蒸気タービン４は、水蒸気Ａの熱エネルギを運動エネルギに変換し、発電機２を回転駆動し、発電機２による発電が行われる。発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂの一部は、復水器３にて液体の水に変換される。復水器３にて水蒸気から液体の水に変換された復水Ｅは、給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によってボイラ１に送られる。ボイラ１に戻された復水Ｅは、火炉の燃焼熱によって再び水蒸気Ａに変換され、水蒸気ライン７を通って発電蒸気タービン４に送られる。このサイクルによって蒸気ガスによって発電蒸気タービン４が回転する汽力発電が行われる。
【００２９】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂの一部は、蒸気排出ライン１６ａを通って蒸気タービン１８に送られる。蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を回転駆動する。こうして、蒸気タービン１８が廃棄される熱エネルギを回収して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動することにより、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【００３０】
燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａは、水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれ、作動水Ｆの水圧によって作動する。これにより、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａを駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【００３１】
水圧ポンプ１４、給水ポンプ１３、燃料調整弁２３、蒸気加減弁１７、蒸気加減弁１７ａが、火力発電システムの作動を制御する補機として設けられる。これらの補機は、全て、水圧によって作動するため、油圧サーボ機構（油圧アクチュエータ）、電動サーボ機構（電動アクチュエータ）等を設ける必要がない。
【００３２】
油圧サーボ機構に関連する油圧ユニット等が設けられないため、油漏れによる環境汚染の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がない。
【００３３】
電動サーボ機構が設けられないため、漏電の心配がなく、引火防止等の設備を設ける必要がない。
【００３４】
また、補機の駆動源が水圧に統一されることにより、安全性、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられ、維持コストを低減できる。
【００３５】
蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン１９を通って復水器３に流入し、復水器３から復水Ｅとして給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によってボイラ１に供給される。ボイラ１に戻された復水Ｅは、火炉の燃焼熱によって再び水蒸気Ａに変換される。
【００３６】
これにより、蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３とから排出される排出水Ｇを冷却する設備が不要になる。
【００３７】
本実施の形態では、熱エネルギによって回転作動する発電タービン（発電蒸気タービン４）を備え、この発電タービン（発電蒸気タービン４）によって発電機２を駆動する火力発電システムであって、発電タービン（発電蒸気タービン４）から排出される水蒸気Ｂによって回転する蒸気タービン１８と、この蒸気タービン１８によって駆動される水圧ポンプ１４とを備え、この水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆによって補機（燃料調整弁２３、蒸気加減弁１７、蒸気加減弁１７ａ）を駆動する構成とした。
【００３８】
上記構成に基づき、水蒸気Ｂの熱エネルギにより回転する蒸気タービン１８によって駆動される水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆによって補機を駆動することで、補機は余剰エネルギを回収して駆動されることになるので、結果として発電効率を高められる。
【００３９】
補機の駆動源が水圧に統一されることにより、油漏れや漏電の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がなく、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられる。
【００４０】
本実施の形態では、燃料Ｊを燃焼させ水蒸気Ａを発生させるボイラ１を備え、発電タービンとしてボイラ１から送られる水蒸気Ａによって回転する発電蒸気タービン４を備え、この発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂを冷却し液体の復水Ｅに変換する復水器３を備え、蒸気ガスによる汽力発電を行う火力発電システムであって、蒸気タービン１８によって駆動される水圧ポンプ１４が復水器３の復水Ｅをボイラ１に送るとともに、復水Ｅの一部を作動水Ｆとして補機へ送る構成とした。
【００４１】
上記構成に基づき、蒸気タービン１８が発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂによって回転し、水圧ポンプ１４を駆動するので、ポンプを駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができるので、発電効率を高められる。
【００４２】
本実施の形態では、補機として、ボイラ１に供給される燃料Ｊの流量を調整する燃料調整弁２３と、発電蒸気タービン４に供給される水蒸気Ａの流量を調整する蒸気加減弁１７と、蒸気タービン１８に供給される水蒸気Ｂの流量を調整する蒸気加減弁１７ａとを備え、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａに水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれる構成とした。
【００４３】
上記構成に基づき、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａは、水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれ、作動水Ｆの水圧によって作動する。これにより、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａを電動サーボ機構等によって駆動する必要がなくなり、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａを余剰エネルギを回収して駆動するので、発電効率を高められる。
【００４４】
本実施の形態では、蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３から排出される排出水Ｇを復水器３に流入させる構成とした。
【００４５】
上記構成に基づき、排出水Ｇは復水器３に流入し、復水器３から復水Ｅとしてボイラ１に供給される。これにより、蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３とから排出される排出水Ｇを冷却する設備が不要になる。
【００４６】
次に図２に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４７】
この火力発電システムは、水蒸気Ｂを再加熱する排熱回収ボイラ３５と、ボイラ１の排熱Ｉを回収して排熱回収ボイラ３５に導く排熱回収ライン３８を備える。
【００４８】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂは、蒸気排出ライン１６を通って排熱回収ボイラ３５に送られ、排熱回収ボイラ３５にて再加熱された後、蒸気排出ライン１６ａを通って蒸気タービン１８に送られる。
【００４９】
本実施の形態では、発電蒸気タービン４から蒸気タービン１８に送られる水蒸気Ｂを再加熱する排熱回収ボイラ３５を備え、この排熱回収ボイラ３５にボイラ１の排熱Ｉを導く排熱回収ライン３８を備える構成とした。
【００５０】
上記構成に基づき、ボイラ１の排熱Ｉを回収して水蒸気Ｂを再加熱するため、水蒸気Ｂの熱エネルギが高めて蒸気タービン１８の出力を高められる。
【００５１】
次に図３に示す他の実施の形態を説明する。図３は、ガスタービン発電を行う火力発電システムの概略構成図である。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５２】
この火力発電システムは、主要構成部として、燃焼室３０、空気圧縮機３３、発電ガスタービン３４を備える。
【００５３】
図示しない燃料供給源から送られる燃料Ｊが燃料供給ライン１１を通して燃焼室３０に供給される。燃料供給ライン１１には燃料調整弁２３が介装され、この燃料調整弁２３によって燃焼室３０に供給される燃料の流量が調整される。
【００５４】
燃焼室３０は、空気圧縮機３３から送られる加圧空気Ｌと燃料Ｊの混合ガスを燃焼させ、これによって発生する燃焼ガスＫによって発電ガスタービン３４を回転させる。
【００５５】
燃焼室３０と発電ガスタービン３４の間に入口調整弁３１が介装され、この入口調整弁３１によって燃焼室３０から発電ガスタービン３４に送られる燃焼ガスＫの流量が調整される。
【００５６】
発電タービンとして設けられる発電ガスタービン３４は、燃焼ガスＫの熱エネルギを運動エネルギに変換し、回転作動する。
【００５７】
発電ガスタービン３４は、発電機２を回転駆動する。発電機２はその回転によって電力を出力する。
【００５８】
発電ガスタービン３４と空気圧縮機３３は同軸上に設けられる。空気圧縮機３３から吐出される加圧空気Ｌの流量は空気調整弁３２によって調整される。
【００５９】
空気圧縮機３３は、その回転によって吸気ラインから空気を吸込み、加圧空気Ｌを吐出する。
【００６０】
この火力発電システムは、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭが導かれる排熱回収ボイラ３５を備える。排熱回収ボイラ３５は、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ｂを発生させる。
【００６１】
排熱回収ボイラ３５にて発生した水蒸気Ｂが水蒸気ライン７を通って蒸気タービン１８に送られる。水蒸気ライン７に蒸気加減弁１７が介装され、この蒸気加減弁１７によって蒸気タービン１８に送られる水蒸気Ｂの流量が調整される。
【００６２】
蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３とを回転駆動する。
【００６３】
蒸気タービン１８の出力を水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達する流体継ぎ手１５が設けられる。流体継ぎ手１５は、作動流体として水またはオイル等の作動液が封入され、この作動流体を媒体として蒸気タービン１８の回転が減速して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達される。
【００６４】
蒸気タービン１８から排出される水蒸気Ｂは、復水器３に送られる。復水器３は、蒸気タービン１８から排出される水蒸気Ｂを冷却し液体の水に変換する。
【００６５】
水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆは、作動水供給ライン２２を通って空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３に導かれる。
【００６６】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３は、サーボ制御により行われ、図示しない弁体を開閉駆動する水圧シリンダと、この水圧シリンダの作動を制御する水圧電磁比例弁または水圧サーボ弁とを備える。
【００６７】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン３７を通って復水器３に導かれる。
【００６８】
以上のように、火力発電システムは構成され、次に作用を説明する。
【００６９】
燃焼室３０にて発生する燃焼ガスＫによって発電ガスタービン３４を回転させる。発電ガスタービン３４は燃焼ガスＫの熱エネルギを運動エネルギに変換し、空気圧縮機３３と発電機２を回転駆動し、発電機２による発電が行われる。
【００７０】
排熱回収ボイラ３５は、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ｂを発生させる。この水蒸気Ｂは、水蒸気ライン７を通って蒸気タービン１８に送られる。蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を回転駆動する。こうして、蒸気タービン１８が廃棄される熱エネルギを回収して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動することにより、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【００７１】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３は、水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれ、作動水Ｆの水圧によって作動する。これにより、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３を電動サーボ機構（電磁アクチュエータ）によって駆動する必要がなくなり、これらを駆動するのに発電電力が消費されることがなく、発電効率を高められる。
【００７２】
火力発電システムの作動を制御する補機として設けられる、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３が、全て水圧によって作動するため、油圧サーボ機構や電動サーボ機構を設ける必要がない。
【００７３】
油圧サーボ機構に関連する油圧ユニット等が設けられないため、油漏れによる環境汚染の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がない。
【００７４】
電動サーボ機構が設けられないため、漏電の心配がなく、引火防止等の設備を設ける必要がない。
【００７５】
また、補機の駆動源が水圧に統一されることにより、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられ、維持コストを低減できる。
【００７６】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン３７を通って復水器３に流入し、復水器３から復水Ｅとして給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によって排熱回収ボイラ３５に供給される。排熱回収ボイラ３５に戻された復水Ｅは、発電ガスタービン３４の排出ガスＭの熱によって再び水蒸気Ｂに変換される。
【００７７】
これにより、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とから排出される排出水Ｇを冷却する設備が不要になる。
【００７８】
本実施の形態では、加圧空気Ｌを吐出する空気圧縮機３３と、この空気圧縮機３３から送られる加圧空気Ｌと燃料Ｊの混合ガスを燃焼させる燃焼室３０とを備え、発電タービンとして燃焼室３０に発生する燃焼ガスＫによって回転する発電ガスタービン３４を備え、ガスタービン発電を行う火力発電システムであって、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって水蒸気Ｂを発生する排熱回収ボイラ３５を備え、排熱回収ボイラ３５にて発生した水蒸気Ｂ（排出ガス）の熱エネルギによって蒸気タービン１８を回転させる構成とした。
【００７９】
上記構成に基づき、蒸気タービン１８が発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱エネルギによって回転し、水圧ポンプ１４を駆動するので、ポンプを駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができるので、発電効率を高められる。
【００８０】
次に図４に示す他の実施の形態を説明する。図４は、ガスタービン発電と汽力発電を併せたコンバインドサイクル発電を行う火力発電システムの概略構成図である。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００８１】
この火力発電システムは、主要構成部として、燃焼室３０、空気圧縮機３３、発電ガスタービン３４、ボイラ１、発電蒸気タービン４、発電機２、復水器３を備える。
【００８２】
図示しない燃料供給源から送られる燃料Ｊが燃料供給ライン１１を通して燃焼室３０に供給される。燃料供給ライン１１には燃料調整弁２３が介装され、この燃料調整弁２３によって燃焼室３０に供給される燃料の流量が調整される。
【００８３】
燃焼室３０は、空気圧縮機３３から送られる加圧空気Ｌと燃料Ｊの混合ガスを燃焼させ、これによって発生する燃焼ガスＫによって発電ガスタービン３４を回転させる。
【００８４】
燃焼室３０と発電ガスタービン３４の間に入口調整弁３１が介装され、この入口調整弁３１によって燃焼室３０から発電ガスタービン３４に送られる燃焼ガスＫの流量が調整される。
【００８５】
発電タービンとして設けられる発電ガスタービン３４は、燃焼ガスＫの熱エネルギを運動エネルギに変換し、回転作動する。
【００８６】
発電ガスタービン３４は、発電機２を回転駆動する。発電機２はその回転によって電力を出力する。
【００８７】
発電ガスタービン３４と空気圧縮機３３は同軸上に設けられる。空気圧縮機３３から吐出される加圧空気Ｌの流量は空気調整弁３２によって調整される。
【００８８】
空気圧縮機３３は、その回転によって吸気ラインから空気を吸込み、加圧空気Ｌを吐出する。
【００８９】
この火力発電システムは、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭが導かれる排熱回収ボイラ３５を備える。排熱回収ボイラ３５は、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ｂを発生させる。
【００９０】
排熱回収ボイラ３５にて発生した水蒸気Ｂが水蒸気ライン７を通って発電蒸気タービン４に送られる。水蒸気ライン７に蒸気加減弁１７ａが介装され、この蒸気加減弁１７ａによって発電蒸気タービン４に送られる水蒸気Ｂの流量が調整される。
【００９１】
発電タービンとして設けられる発電蒸気タービン４は、蒸気Ａの熱エネルギを運動エネルギに変換し、発電機２を回転駆動する。
【００９２】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｎは、蒸気加減弁１７を介して蒸気タービン１８に送られ、この蒸気加減弁１７によって発電蒸気タービン４に送られる水蒸気Ｎの流量が調整される。
【００９３】
蒸気タービン１８は、水蒸気Ｎの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３とを回転駆動する。
【００９４】
蒸気タービン１８の出力を水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達する流体継ぎ手１５が設けられる。流体継ぎ手１５は、作動流体として水またはオイル等の作動液が封入され、この作動流体を媒体として蒸気タービン１８の回転が減速して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達される。
【００９５】
蒸気タービン１８から排出される水蒸気Ｎは復水器３に送られる。復水器３は、蒸気タービン１８から排出される水蒸気Ｎを冷却し液体の水に変換する。
【００９６】
水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆは、作動水供給ライン２２を通って空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３に導かれる。
【００９７】
蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３は、サーボ制御で行われ、図示しない弁体を開閉駆動する水圧シリンダと、この水圧シリンダの作動を制御する水圧電磁比例弁または水圧サーボ弁とを備える。
【００９８】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン３７を通って復水器３に導かれる。
【００９９】
以上のように、火力発電システムは構成され、次に作用を説明する。
【０１００】
燃焼室３０にて発生する燃焼ガスＫによって発電ガスタービン３４を回転させる。発電ガスタービン３４は燃焼ガスＫの熱エネルギを運動エネルギに変換し、空気圧縮機３３と発電機２を回転駆動し、発電機２による発電が行われる。
【０１０１】
排熱回収ボイラ３５は、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ｂを発生させる。この水蒸気Ｂは、水蒸気ライン７を通って蒸気タービン１８に送られる。蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を回転駆動する。こうして、蒸気タービン１８が廃棄される熱エネルギを回収して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動することにより、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【０１０２】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３は、水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれ、作動水Ｆの水圧によって作動する。これにより、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【０１０３】
火力発電システムの作動を制御する補機として設けられる、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３が、全て水圧によって作動するため、油圧サーボ機構や電動サーボ機構を設ける必要がない。
【０１０４】
油圧サーボ機構に関連する油圧ユニット等が設けられないため、油漏れによる環境汚染の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がない。
【０１０５】
電動サーボ機構が設けられないため、漏電の心配がなく、引火防止等の設備を設ける必要がない。
【０１０６】
また、補機の駆動源が水圧に統一されることにより、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられ、維持コストを低減できる。
【０１０７】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン３７を通って復水器３に流入し、復水器３から復水Ｅとして給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によって排熱回収ボイラ３５に供給される。排熱回収ボイラ３５に戻された復水Ｅは、発電ガスタービン３４の排出ガスＭの熱によって再び水蒸気Ｂに変換される。
【０１０８】
これにより、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とから排出される排出水Ｇを冷却する設備が不要になる。
【０１０９】
本実施の形態では、加圧空気Ｌを吐出する空気圧縮機３３と、この空気圧縮機３３から送られる加圧空気Ｌと燃料Ｊの混合ガスを燃焼させる燃焼室３０とを備え、発電タービンとして燃焼室３０に発生する燃焼ガスＫによって回転する発電ガスタービン３４を備え、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって水蒸気Ｂを発生する排熱回収ボイラ３５を備え、発電タービンとして排熱回収ボイラ３５にて発生した水蒸気Ｂによって回転する発電蒸気タービン４を備え、コンバインドサイクル発電を行う火力発電システムであって、発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｎ（排出ガス）の熱エネルギによって蒸気タービン１８を回転させる構成とした。
【０１１０】
上記構成に基づき、蒸気タービン１８が発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｎ（排出ガス）の熱エネルギによって回転し、水圧ポンプ１４を駆動するので、ポンプを駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができるので、発電効率を高められる。
【０１１１】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の実施の形態を示す火力発電システムの概略構成図。
【図２】他の実施の形態を示す火力発電システムの概略構成図。
【図３】さらに他の実施の形態を示す火力発電システムの概略構成図。
【図４】さらに他の実施の形態を示す火力発電システムの概略構成図。
【符号の説明】
【０１１３】
１ ボイラ
２ 発電機
３ 復水器
４ 発電蒸気タービン （発電タービン）
５ 冷却水ライン
７ 水蒸気ライン
１１ 燃料供給ライン
１３ 給水ポンプ
１４ 水圧ポンプ
１５ 流体継ぎ手
１６ 蒸気排出ライン
１６ａ 蒸気排出ライン
１７ 蒸気加減弁
１７ａ 蒸気加減弁
１８ 蒸気タービン
１９ 排水ライン
２２ 作動水供給ライン
２３ 燃料調整弁
２４ 給水ライン
３０ 燃焼室
３１ 入口調整弁
３２ 空気調整弁
３３ 空気圧縮機
３４ 発電ガスタービン （発電タービン）
３５ 排熱回収ボイラ
３７ 排水ライン
３８ 排熱回収ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギによって回転作動する蒸気タービンまたはガスタービンを備える火力発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の火力発電システムとして、特許文献１には、ボイラから送られる水蒸気によって回転する蒸気タービンを備え、この蒸気タービンによって発電機を駆動し、蒸気ガスによる汽力発電を行うものが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、蒸気タービンに供給される水蒸気の流量を制御する蒸気加減弁の開度を制御するものが開示されている。
【特許文献１】特開２００８−２４８８２２号公報
【特許文献２】特開２０００−２０４９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の火力発電システムにあっては、ボイラで高温に熱せられた水蒸気は、蒸気タービンを回転させた後も高温で多くの熱エネルギをもったまま復水器に戻り、冷却されていたため、水蒸気の熱エネルギを十分に回収できないという問題点があった。
【０００５】
蒸気加減弁等の補機は、電動サーボ機構（電磁アクチュエータ）または油圧サーボ機構（油圧アクチュエータ）等によって駆動されていた。電動サーボ機構は高温、高湿度環境下では適していなく、漏電を防ぐ設備、防火、防暴の設備等を設ける必要があり、これらの設備が大型化するという問題点があった。油圧サーボ機構は油漏れによる環境汚染を防ぐ設備を設ける必要があり、この設備が大型化するという問題点があった。
【０００６】
また、補機の駆動源に電気、油圧の両方が用いられると、操作、保守、メンテナンスが複雑になるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、火力発電システムの発電効率を高め、設備を小型化し、操作性、保守、メンテナンス性の向上をはかることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、熱エネルギによって回転作動する発電タービンを備え、この発電タービンによって発電機を駆動する火力発電システムであって、発電タービンから排出される水蒸気もしくは排出ガスを熱源として発生する水蒸気によって回転する蒸気タービンと、この蒸気タービンによって駆動される水圧ポンプとを備え、この水圧ポンプから吐出される高圧の作動水によって補機を駆動することを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、発電タービンから排出される水蒸気もしくは排出ガスの熱エネルギにより回転する蒸気タービンによって駆動される水圧ポンプから吐出される作動水で補機を駆動することで、補機は、余剰エネルギを回収して駆動され、発電効率を高められる。補機の駆動源を水圧に統一することが可能となり、これにより、油漏れや漏電の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がなく、設備を小型化し、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、蒸気ガスによる汽力発電を行う火力発電システムの概略構成図である。この火力発電システムは、主要構成部として、ボイラ１、発電蒸気タービン４、発電機２、復水器３を備える。
【００１２】
ボイラ１は、例えば石炭焚きや重油焚きの火炉を備える。この火炉で燃料を燃焼させ、その燃焼熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ａを発生させる。
【００１３】
図示しない燃料供給源から送られる燃料Ｊが燃料供給ライン１１を通してボイラ１に供給される。燃料供給ライン１１には燃料調整弁２３が介装され、この燃料調整弁２３によってボイラ１に供給される燃料の流量が調整される。
【００１４】
ボイラ１で高温に熱せられた水蒸気Ａは、水蒸気ライン７を通って発電蒸気タービン４に送られる。水蒸気ライン７に蒸気加減弁１７が介装され、この蒸気加減弁１７によって発電蒸気タービン４に送られる水蒸気Ａの流量が調整される。
【００１５】
発電タービンとして設けられる発電蒸気タービン４は、蒸気Ａの熱エネルギを運動エネルギに変換し、回転作動する。
【００１６】
発電蒸気タービン４は、発電機２を回転駆動する。発電機２はその回転によって電力を出力する。
【００１７】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂは復水器３に送られる。復水器３は、発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂを冷却し液体の水に変換する。図示しない水源から供給される冷却水Ｄは、冷却水ライン５を通り、給水ポンプ１３によって復水器３に送られる。復水器３にて冷却水ライン５を通る冷却水が、水蒸気の熱を吸収し、水蒸気を液体の水に変換する。
【００１８】
復水器３にて液体の水に変換された復水Ｅは、給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によってボイラ１に送られる。ボイラ１に戻された復水Ｅは、火炉の燃焼熱によって再び水蒸気Ａに変換される。
【００１９】
そして本発明の要旨とするところであるが、発電機２を駆動する発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂ（排出ガス）の熱エネルギによって回転する蒸気タービン１８を設け、この蒸気タービン１８によって水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３とを駆動する構成とする。
【００２０】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂは、蒸気排出ライン１６ａを通って蒸気タービン１８に送られる。蒸気排出ライン１６ａに蒸気加減弁１７ａが介装され、この蒸気加減弁１７ａによって蒸気タービン１８に送られる水蒸気Ｂの流量が調整される。
【００２１】
蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３とを回転駆動する。
【００２２】
蒸気タービン１８から排出される排出蒸気Ｈは、蒸気排出ライン１６を通って復水器３に送られる。
【００２３】
蒸気タービン１８の出力を水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達する流体継ぎ手１５が設けられる。流体継ぎ手１５は、作動流体として水またはオイル等の作動液が封入され、この作動流体を媒体として蒸気タービン１８の回転が減速して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達される。
【００２４】
水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆは、作動水供給ライン２２を通って蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３に導かれる。
【００２５】
蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３は、水圧サーボ機構（水圧アクチュエータ、水圧サーボ弁等）によりサーボ制御される。この水圧サーボ機構は、弁体を開閉駆動する水圧シリンダと、この水圧シリンダの作動を制御するための水圧電磁比例弁または水圧サーボ弁とを備える。
【００２６】
蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン１９を通って復水器３に導かれる。
【００２７】
以上のように、火力発電システムは構成され、次に作用を説明する。
【００２８】
ボイラ１で高温に熱せられた水蒸気Ａは、水蒸気ライン７を通って発電蒸気タービン４に送られる。発電蒸気タービン４は、水蒸気Ａの熱エネルギを運動エネルギに変換し、発電機２を回転駆動し、発電機２による発電が行われる。発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂの一部は、復水器３にて液体の水に変換される。復水器３にて水蒸気から液体の水に変換された復水Ｅは、給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によってボイラ１に送られる。ボイラ１に戻された復水Ｅは、火炉の燃焼熱によって再び水蒸気Ａに変換され、水蒸気ライン７を通って発電蒸気タービン４に送られる。このサイクルによって蒸気ガスによって発電蒸気タービン４が回転する汽力発電が行われる。
【００２９】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂの一部は、蒸気排出ライン１６ａを通って蒸気タービン１８に送られる。蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を回転駆動する。こうして、蒸気タービン１８が廃棄される熱エネルギを回収して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動することにより、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【００３０】
燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａは、水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれ、作動水Ｆの水圧によって作動する。これにより、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａを駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【００３１】
水圧ポンプ１４、給水ポンプ１３、燃料調整弁２３、蒸気加減弁１７、蒸気加減弁１７ａが、火力発電システムの作動を制御する補機として設けられる。これらの補機は、全て、水圧によって作動するため、油圧サーボ機構（油圧アクチュエータ）、電動サーボ機構（電動アクチュエータ）等を設ける必要がない。
【００３２】
油圧サーボ機構に関連する油圧ユニット等が設けられないため、油漏れによる環境汚染の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がない。
【００３３】
電動サーボ機構が設けられないため、漏電の心配がなく、引火防止等の設備を設ける必要がない。
【００３４】
また、補機の駆動源が水圧に統一されることにより、安全性、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられ、維持コストを低減できる。
【００３５】
蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン１９を通って復水器３に流入し、復水器３から復水Ｅとして給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によってボイラ１に供給される。ボイラ１に戻された復水Ｅは、火炉の燃焼熱によって再び水蒸気Ａに変換される。
【００３６】
これにより、蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３とから排出される排出水Ｇを冷却する設備が不要になる。
【００３７】
本実施の形態では、熱エネルギによって回転作動する発電タービン（発電蒸気タービン４）を備え、この発電タービン（発電蒸気タービン４）によって発電機２を駆動する火力発電システムであって、発電タービン（発電蒸気タービン４）から排出される水蒸気Ｂによって回転する蒸気タービン１８と、この蒸気タービン１８によって駆動される水圧ポンプ１４とを備え、この水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆによって補機（燃料調整弁２３、蒸気加減弁１７、蒸気加減弁１７ａ）を駆動する構成とした。
【００３８】
上記構成に基づき、水蒸気Ｂの熱エネルギにより回転する蒸気タービン１８によって駆動される水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆによって補機を駆動することで、補機は余剰エネルギを回収して駆動されることになるので、結果として発電効率を高められる。
【００３９】
補機の駆動源が水圧に統一されることにより、油漏れや漏電の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がなく、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられる。
【００４０】
本実施の形態では、燃料Ｊを燃焼させ水蒸気Ａを発生させるボイラ１を備え、発電タービンとしてボイラ１から送られる水蒸気Ａによって回転する発電蒸気タービン４を備え、この発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂを冷却し液体の復水Ｅに変換する復水器３を備え、蒸気ガスによる汽力発電を行う火力発電システムであって、蒸気タービン１８によって駆動される水圧ポンプ１４が復水器３の復水Ｅをボイラ１に送るとともに、復水Ｅの一部を作動水Ｆとして補機へ送る構成とした。
【００４１】
上記構成に基づき、蒸気タービン１８が発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂによって回転し、水圧ポンプ１４を駆動するので、ポンプを駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができるので、発電効率を高められる。
【００４２】
本実施の形態では、補機として、ボイラ１に供給される燃料Ｊの流量を調整する燃料調整弁２３と、発電蒸気タービン４に供給される水蒸気Ａの流量を調整する蒸気加減弁１７と、蒸気タービン１８に供給される水蒸気Ｂの流量を調整する蒸気加減弁１７ａとを備え、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａに水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれる構成とした。
【００４３】
上記構成に基づき、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａは、水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれ、作動水Ｆの水圧によって作動する。これにより、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａを電動サーボ機構等によって駆動する必要がなくなり、燃料調整弁２３と蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａを余剰エネルギを回収して駆動するので、発電効率を高められる。
【００４４】
本実施の形態では、蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３から排出される排出水Ｇを復水器３に流入させる構成とした。
【００４５】
上記構成に基づき、排出水Ｇは復水器３に流入し、復水器３から復水Ｅとしてボイラ１に供給される。これにより、蒸気加減弁１７と蒸気加減弁１７ａと燃料調整弁２３とから排出される排出水Ｇを冷却する設備が不要になる。
【００４６】
次に図２に示す他の実施の形態を説明する。これは基本的には図１の実施の形態と同じ構成を有し、相違する部分のみ説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４７】
この火力発電システムは、水蒸気Ｂを再加熱する排熱回収ボイラ３５と、ボイラ１の排熱Ｉを回収して排熱回収ボイラ３５に導く排熱回収ライン３８を備える。
【００４８】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｂは、蒸気排出ライン１６を通って排熱回収ボイラ３５に送られ、排熱回収ボイラ３５にて再加熱された後、蒸気排出ライン１６ａを通って蒸気タービン１８に送られる。
【００４９】
本実施の形態では、発電蒸気タービン４から蒸気タービン１８に送られる水蒸気Ｂを再加熱する排熱回収ボイラ３５を備え、この排熱回収ボイラ３５にボイラ１の排熱Ｉを導く排熱回収ライン３８を備える構成とした。
【００５０】
上記構成に基づき、ボイラ１の排熱Ｉを回収して水蒸気Ｂを再加熱するため、水蒸気Ｂの熱エネルギが高めて蒸気タービン１８の出力を高められる。
【００５１】
次に図３に示す他の実施の形態を説明する。図３は、ガスタービン発電を行う火力発電システムの概略構成図である。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５２】
この火力発電システムは、主要構成部として、燃焼室３０、空気圧縮機３３、発電ガスタービン３４を備える。
【００５３】
図示しない燃料供給源から送られる燃料Ｊが燃料供給ライン１１を通して燃焼室３０に供給される。燃料供給ライン１１には燃料調整弁２３が介装され、この燃料調整弁２３によって燃焼室３０に供給される燃料の流量が調整される。
【００５４】
燃焼室３０は、空気圧縮機３３から送られる加圧空気Ｌと燃料Ｊの混合ガスを燃焼させ、これによって発生する燃焼ガスＫによって発電ガスタービン３４を回転させる。
【００５５】
燃焼室３０と発電ガスタービン３４の間に入口調整弁３１が介装され、この入口調整弁３１によって燃焼室３０から発電ガスタービン３４に送られる燃焼ガスＫの流量が調整される。
【００５６】
発電タービンとして設けられる発電ガスタービン３４は、燃焼ガスＫの熱エネルギを運動エネルギに変換し、回転作動する。
【００５７】
発電ガスタービン３４は、発電機２を回転駆動する。発電機２はその回転によって電力を出力する。
【００５８】
発電ガスタービン３４と空気圧縮機３３は同軸上に設けられる。空気圧縮機３３から吐出される加圧空気Ｌの流量は空気調整弁３２によって調整される。
【００５９】
空気圧縮機３３は、その回転によって吸気ラインから空気を吸込み、加圧空気Ｌを吐出する。
【００６０】
この火力発電システムは、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭが導かれる排熱回収ボイラ３５を備える。排熱回収ボイラ３５は、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ｂを発生させる。
【００６１】
排熱回収ボイラ３５にて発生した水蒸気Ｂが水蒸気ライン７を通って蒸気タービン１８に送られる。水蒸気ライン７に蒸気加減弁１７が介装され、この蒸気加減弁１７によって蒸気タービン１８に送られる水蒸気Ｂの流量が調整される。
【００６２】
蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３とを回転駆動する。
【００６３】
蒸気タービン１８の出力を水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達する流体継ぎ手１５が設けられる。流体継ぎ手１５は、作動流体として水またはオイル等の作動液が封入され、この作動流体を媒体として蒸気タービン１８の回転が減速して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達される。
【００６４】
蒸気タービン１８から排出される水蒸気Ｂは、復水器３に送られる。復水器３は、蒸気タービン１８から排出される水蒸気Ｂを冷却し液体の水に変換する。
【００６５】
水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆは、作動水供給ライン２２を通って空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３に導かれる。
【００６６】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３は、サーボ制御により行われ、図示しない弁体を開閉駆動する水圧シリンダと、この水圧シリンダの作動を制御する水圧電磁比例弁または水圧サーボ弁とを備える。
【００６７】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン３７を通って復水器３に導かれる。
【００６８】
以上のように、火力発電システムは構成され、次に作用を説明する。
【００６９】
燃焼室３０にて発生する燃焼ガスＫによって発電ガスタービン３４を回転させる。発電ガスタービン３４は燃焼ガスＫの熱エネルギを運動エネルギに変換し、空気圧縮機３３と発電機２を回転駆動し、発電機２による発電が行われる。
【００７０】
排熱回収ボイラ３５は、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ｂを発生させる。この水蒸気Ｂは、水蒸気ライン７を通って蒸気タービン１８に送られる。蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を回転駆動する。こうして、蒸気タービン１８が廃棄される熱エネルギを回収して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動することにより、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【００７１】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３は、水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれ、作動水Ｆの水圧によって作動する。これにより、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３を電動サーボ機構（電磁アクチュエータ）によって駆動する必要がなくなり、これらを駆動するのに発電電力が消費されることがなく、発電効率を高められる。
【００７２】
火力発電システムの作動を制御する補機として設けられる、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３が、全て水圧によって作動するため、油圧サーボ機構や電動サーボ機構を設ける必要がない。
【００７３】
油圧サーボ機構に関連する油圧ユニット等が設けられないため、油漏れによる環境汚染の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がない。
【００７４】
電動サーボ機構が設けられないため、漏電の心配がなく、引火防止等の設備を設ける必要がない。
【００７５】
また、補機の駆動源が水圧に統一されることにより、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられ、維持コストを低減できる。
【００７６】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン３７を通って復水器３に流入し、復水器３から復水Ｅとして給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によって排熱回収ボイラ３５に供給される。排熱回収ボイラ３５に戻された復水Ｅは、発電ガスタービン３４の排出ガスＭの熱によって再び水蒸気Ｂに変換される。
【００７７】
これにより、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とから排出される排出水Ｇを冷却する設備が不要になる。
【００７８】
本実施の形態では、加圧空気Ｌを吐出する空気圧縮機３３と、この空気圧縮機３３から送られる加圧空気Ｌと燃料Ｊの混合ガスを燃焼させる燃焼室３０とを備え、発電タービンとして燃焼室３０に発生する燃焼ガスＫによって回転する発電ガスタービン３４を備え、ガスタービン発電を行う火力発電システムであって、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって水蒸気Ｂを発生する排熱回収ボイラ３５を備え、排熱回収ボイラ３５にて発生した水蒸気Ｂ（排出ガス）の熱エネルギによって蒸気タービン１８を回転させる構成とした。
【００７９】
上記構成に基づき、蒸気タービン１８が発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱エネルギによって回転し、水圧ポンプ１４を駆動するので、ポンプを駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができるので、発電効率を高められる。
【００８０】
次に図４に示す他の実施の形態を説明する。図４は、ガスタービン発電と汽力発電を併せたコンバインドサイクル発電を行う火力発電システムの概略構成図である。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００８１】
この火力発電システムは、主要構成部として、燃焼室３０、空気圧縮機３３、発電ガスタービン３４、ボイラ１、発電蒸気タービン４、発電機２、復水器３を備える。
【００８２】
図示しない燃料供給源から送られる燃料Ｊが燃料供給ライン１１を通して燃焼室３０に供給される。燃料供給ライン１１には燃料調整弁２３が介装され、この燃料調整弁２３によって燃焼室３０に供給される燃料の流量が調整される。
【００８３】
燃焼室３０は、空気圧縮機３３から送られる加圧空気Ｌと燃料Ｊの混合ガスを燃焼させ、これによって発生する燃焼ガスＫによって発電ガスタービン３４を回転させる。
【００８４】
燃焼室３０と発電ガスタービン３４の間に入口調整弁３１が介装され、この入口調整弁３１によって燃焼室３０から発電ガスタービン３４に送られる燃焼ガスＫの流量が調整される。
【００８５】
発電タービンとして設けられる発電ガスタービン３４は、燃焼ガスＫの熱エネルギを運動エネルギに変換し、回転作動する。
【００８６】
発電ガスタービン３４は、発電機２を回転駆動する。発電機２はその回転によって電力を出力する。
【００８７】
発電ガスタービン３４と空気圧縮機３３は同軸上に設けられる。空気圧縮機３３から吐出される加圧空気Ｌの流量は空気調整弁３２によって調整される。
【００８８】
空気圧縮機３３は、その回転によって吸気ラインから空気を吸込み、加圧空気Ｌを吐出する。
【００８９】
この火力発電システムは、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭが導かれる排熱回収ボイラ３５を備える。排熱回収ボイラ３５は、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ｂを発生させる。
【００９０】
排熱回収ボイラ３５にて発生した水蒸気Ｂが水蒸気ライン７を通って発電蒸気タービン４に送られる。水蒸気ライン７に蒸気加減弁１７ａが介装され、この蒸気加減弁１７ａによって発電蒸気タービン４に送られる水蒸気Ｂの流量が調整される。
【００９１】
発電タービンとして設けられる発電蒸気タービン４は、蒸気Ａの熱エネルギを運動エネルギに変換し、発電機２を回転駆動する。
【００９２】
発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｎは、蒸気加減弁１７を介して蒸気タービン１８に送られ、この蒸気加減弁１７によって発電蒸気タービン４に送られる水蒸気Ｎの流量が調整される。
【００９３】
蒸気タービン１８は、水蒸気Ｎの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３とを回転駆動する。
【００９４】
蒸気タービン１８の出力を水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達する流体継ぎ手１５が設けられる。流体継ぎ手１５は、作動流体として水またはオイル等の作動液が封入され、この作動流体を媒体として蒸気タービン１８の回転が減速して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３に伝達される。
【００９５】
蒸気タービン１８から排出される水蒸気Ｎは復水器３に送られる。復水器３は、蒸気タービン１８から排出される水蒸気Ｎを冷却し液体の水に変換する。
【００９６】
水圧ポンプ１４から吐出される作動水Ｆは、作動水供給ライン２２を通って空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３に導かれる。
【００９７】
蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３は、サーボ制御で行われ、図示しない弁体を開閉駆動する水圧シリンダと、この水圧シリンダの作動を制御する水圧電磁比例弁または水圧サーボ弁とを備える。
【００９８】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン３７を通って復水器３に導かれる。
【００９９】
以上のように、火力発電システムは構成され、次に作用を説明する。
【０１００】
燃焼室３０にて発生する燃焼ガスＫによって発電ガスタービン３４を回転させる。発電ガスタービン３４は燃焼ガスＫの熱エネルギを運動エネルギに変換し、空気圧縮機３３と発電機２を回転駆動し、発電機２による発電が行われる。
【０１０１】
排熱回収ボイラ３５は、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって液体の水を加熱し、水蒸気Ｂを発生させる。この水蒸気Ｂは、水蒸気ライン７を通って蒸気タービン１８に送られる。蒸気タービン１８は、水蒸気Ｂの熱エネルギを運動エネルギに変換し、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を回転駆動する。こうして、蒸気タービン１８が廃棄される熱エネルギを回収して水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動することにより、水圧ポンプ１４と給水ポンプ１３を駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【０１０２】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３は、水圧ポンプ１４から吐出される復水Ｅの一部が作動水Ｆとして導かれ、作動水Ｆの水圧によって作動する。これにより、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができ、結果として発電効率を高められる。
【０１０３】
火力発電システムの作動を制御する補機として設けられる、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３が、全て水圧によって作動するため、油圧サーボ機構や電動サーボ機構を設ける必要がない。
【０１０４】
油圧サーボ機構に関連する油圧ユニット等が設けられないため、油漏れによる環境汚染の心配がなく、防火、防暴の設備を設ける必要がない。
【０１０５】
電動サーボ機構が設けられないため、漏電の心配がなく、引火防止等の設備を設ける必要がない。
【０１０６】
また、補機の駆動源が水圧に統一されることにより、操作性、保守、メンテナンス性の向上がはかられ、維持コストを低減できる。
【０１０７】
空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とを作動させた後にこれらから排出される排出水Ｇは、排水ライン３７を通って復水器３に流入し、復水器３から復水Ｅとして給水ライン２４を通り、水圧ポンプ１４によって排熱回収ボイラ３５に供給される。排熱回収ボイラ３５に戻された復水Ｅは、発電ガスタービン３４の排出ガスＭの熱によって再び水蒸気Ｂに変換される。
【０１０８】
これにより、空気調整弁３２と入口調整弁３１と蒸気加減弁１７ａと蒸気加減弁１７と燃料調整弁２３とから排出される排出水Ｇを冷却する設備が不要になる。
【０１０９】
本実施の形態では、加圧空気Ｌを吐出する空気圧縮機３３と、この空気圧縮機３３から送られる加圧空気Ｌと燃料Ｊの混合ガスを燃焼させる燃焼室３０とを備え、発電タービンとして燃焼室３０に発生する燃焼ガスＫによって回転する発電ガスタービン３４を備え、発電ガスタービン３４から排出される排出ガスＭの熱によって水蒸気Ｂを発生する排熱回収ボイラ３５を備え、発電タービンとして排熱回収ボイラ３５にて発生した水蒸気Ｂによって回転する発電蒸気タービン４を備え、コンバインドサイクル発電を行う火力発電システムであって、発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｎ（排出ガス）の熱エネルギによって蒸気タービン１８を回転させる構成とした。
【０１１０】
上記構成に基づき、蒸気タービン１８が発電蒸気タービン４から排出される水蒸気Ｎ（排出ガス）の熱エネルギによって回転し、水圧ポンプ１４を駆動するので、ポンプを駆動するのに必要な電力を極めて低く抑えることができるので、発電効率を高められる。
【０１１１】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の実施の形態を示す火力発電システムの概略構成図。
【図２】他の実施の形態を示す火力発電システムの概略構成図。
【図３】さらに他の実施の形態を示す火力発電システムの概略構成図。
【図４】さらに他の実施の形態を示す火力発電システムの概略構成図。
【符号の説明】
【０１１３】
１ ボイラ
２ 発電機
３ 復水器
４ 発電蒸気タービン （発電タービン）
５ 冷却水ライン
７ 水蒸気ライン
１１ 燃料供給ライン
１３ 給水ポンプ
１４ 水圧ポンプ
１５ 流体継ぎ手
１６ 蒸気排出ライン
１６ａ 蒸気排出ライン
１７ 蒸気加減弁
１７ａ 蒸気加減弁
１８ 蒸気タービン
１９ 排水ライン
２２ 作動水供給ライン
２３ 燃料調整弁
２４ 給水ライン
３０ 燃焼室
３１ 入口調整弁
３２ 空気調整弁
３３ 空気圧縮機
３４ 発電ガスタービン （発電タービン）
３５ 排熱回収ボイラ
３７ 排水ライン
３８ 排熱回収ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギによって回転作動する発電タービンを備え、
この発電タービンによって発電機を駆動する火力発電システムであって、
前記発電タービンから排出される水蒸気もしくは排出ガスを熱源として発生する水蒸気によって回転する蒸気タービンと、
この蒸気タービンによって駆動される水圧ポンプとを備え、
この水圧ポンプから吐出される作動水によって補機を駆動する構成としたことを特徴とする火力発電システム。
【請求項２】
燃料を燃焼させ水蒸気を発生させるボイラを備え、
前記発電タービンとして前記ボイラから送られる水蒸気によって回転する発電蒸気タービンを備え、
この発電蒸気タービンから排出される水蒸気を冷却し液体の復水に変換する復水器を備え、
前記蒸気タービンによって駆動される前記水圧ポンプが前記復水器の復水を前記ボイラに送ることを特徴とする請求項１に記載の火力発電システム。
【請求項３】
前記発電蒸気タービンから蒸気タービンに送られる水蒸気を再加熱する排熱回収ボイラを備え、
この排熱回収ボイラに前記ボイラの排熱を導く排熱回収ラインを備えたことを特徴とする請求項２に記載の火力発電システム。
【請求項４】
加圧空気を吐出する空気圧縮機と、
この空気圧縮機から送られる加圧空気と燃料の混合ガスを燃焼させる燃焼室とを備え、
前記発電タービンとして前記燃焼室に発生する燃焼ガスによって回転する発電ガスタービンを備え、
この発電ガスタービンから排出される排出ガスの熱によって水蒸気を発生する排熱回収ボイラを備え、
この排熱回収ボイラにて発生した水蒸気によって前記蒸気タービンを回転させることを特徴とする請求項１に記載の火力発電システム。
【請求項５】
加圧空気を吐出する空気圧縮機と、
この空気圧縮機から送られる加圧空気と燃料の混合ガスを燃焼させる燃焼室とを備え、
前記発電タービンとして前記燃焼室に発生する燃焼ガスによって回転する発電ガスタービンを備え、
この発電ガスタービンから排出される排出ガスの熱によって水蒸気を発生する排熱回収ボイラを備え、
前記発電タービンとして排熱回収ボイラにて発生した水蒸気によって回転する発電蒸気タービンを備え、
前記発電蒸気タービンから排出される水蒸気によって前記蒸気タービンを回転させることを特徴とする請求項１に記載の火力発電システム。
【請求項６】
前記補機として、少なくとも蒸気タービンに供給される水蒸気の流量を調整する蒸気加減弁を備え、この蒸気加減弁に水圧ポンプから吐出される復水の一部が作動水として導かれることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の火力発電システム。
【請求項７】
前記蒸気加減弁と燃料調整弁から排出される排出水を復水器に流入させることを特徴とする請求項６に記載の火力発電システム。
【請求項１】
熱エネルギによって回転作動する発電タービンを備え、
この発電タービンによって発電機を駆動する火力発電システムであって、
前記発電タービンから排出される水蒸気もしくは排出ガスを熱源として発生する水蒸気によって回転する蒸気タービンと、
この蒸気タービンによって駆動される水圧ポンプとを備え、
この水圧ポンプから吐出される作動水によって補機を駆動する構成としたことを特徴とする火力発電システム。
【請求項２】
燃料を燃焼させ水蒸気を発生させるボイラを備え、
前記発電タービンとして前記ボイラから送られる水蒸気によって回転する発電蒸気タービンを備え、
この発電蒸気タービンから排出される水蒸気を冷却し液体の復水に変換する復水器を備え、
前記蒸気タービンによって駆動される前記水圧ポンプが前記復水器の復水を前記ボイラに送ることを特徴とする請求項１に記載の火力発電システム。
【請求項３】
前記発電蒸気タービンから蒸気タービンに送られる水蒸気を再加熱する排熱回収ボイラを備え、
この排熱回収ボイラに前記ボイラの排熱を導く排熱回収ラインを備えたことを特徴とする請求項２に記載の火力発電システム。
【請求項４】
加圧空気を吐出する空気圧縮機と、
この空気圧縮機から送られる加圧空気と燃料の混合ガスを燃焼させる燃焼室とを備え、
前記発電タービンとして前記燃焼室に発生する燃焼ガスによって回転する発電ガスタービンを備え、
この発電ガスタービンから排出される排出ガスの熱によって水蒸気を発生する排熱回収ボイラを備え、
この排熱回収ボイラにて発生した水蒸気によって前記蒸気タービンを回転させることを特徴とする請求項１に記載の火力発電システム。
【請求項５】
加圧空気を吐出する空気圧縮機と、
この空気圧縮機から送られる加圧空気と燃料の混合ガスを燃焼させる燃焼室とを備え、
前記発電タービンとして前記燃焼室に発生する燃焼ガスによって回転する発電ガスタービンを備え、
この発電ガスタービンから排出される排出ガスの熱によって水蒸気を発生する排熱回収ボイラを備え、
前記発電タービンとして排熱回収ボイラにて発生した水蒸気によって回転する発電蒸気タービンを備え、
前記発電蒸気タービンから排出される水蒸気によって前記蒸気タービンを回転させることを特徴とする請求項１に記載の火力発電システム。
【請求項６】
前記補機として、少なくとも蒸気タービンに供給される水蒸気の流量を調整する蒸気加減弁を備え、この蒸気加減弁に水圧ポンプから吐出される復水の一部が作動水として導かれることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の火力発電システム。
【請求項７】
前記蒸気加減弁と燃料調整弁から排出される排出水を復水器に流入させることを特徴とする請求項６に記載の火力発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１５０９６０（Ｐ２０１０−１５０９６０Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７８３６（Ｐ２００８−３２７８３６）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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