火力発電所
【課題】タービン効率を向上させることによって、発電効率を容易に向上させることができる。
【解決手段】本発明の火力発電所は、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して、主蒸気Ａを発生させるボイラ１と、ボイラ１内に設置された再熱器４１，４２と、タービン２と、タービン２に連結された発電機１３とを備えている。このうち、タービン２は、ボイラ１からの主蒸気Ａが導かれる高圧タービン８と、高圧タービン８と一軸に結合され、再熱器４１，４２で発生した再熱蒸気Ｅ，Ｆが導かれる中圧タービン９と、高圧タービン８および中圧タービン９と一軸に結合され、中圧タービン９から排出された再熱蒸気Ｅ，Ｆが導かれる低圧タービン１１とを備えている。発電機７は、高圧タービン８、中圧タービン９および低圧タービン１１と一軸に結合され、２極を超える極数を持っている。
【解決手段】本発明の火力発電所は、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して、主蒸気Ａを発生させるボイラ１と、ボイラ１内に設置された再熱器４１，４２と、タービン２と、タービン２に連結された発電機１３とを備えている。このうち、タービン２は、ボイラ１からの主蒸気Ａが導かれる高圧タービン８と、高圧タービン８と一軸に結合され、再熱器４１，４２で発生した再熱蒸気Ｅ，Ｆが導かれる中圧タービン９と、高圧タービン８および中圧タービン９と一軸に結合され、中圧タービン９から排出された再熱蒸気Ｅ，Ｆが導かれる低圧タービン１１とを備えている。発電機７は、高圧タービン８、中圧タービン９および低圧タービン１１と一軸に結合され、２極を超える極数を持っている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気温度を向上させるとともにタービン効率を向上させることによって、発電効率を向上させる火力発電所に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の火力発電所は、主として、図９に示すような再生再熱サイクルからなる蒸気タービンシステム５０を有する従来型火力発電所と、図１０に示すようなガスタービンシステム３０と、当該ガスタービンシステム３０から排出される排ガスＣによって加熱される蒸気を用いて駆動される蒸気タービンシステム５０とを組み合わせたコンバインド火力発電所に分けられる。
【０００３】
図９に示すように、再生再熱サイクルからなる従来型火力発電所は、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して蒸気を発生させるボイラ１と、ボイラ１から排出される蒸気Ａ，Ｂを用いて回転するタービン２と、タービン２で用いられた蒸気を回収する復水器３と、復水器３から供給される水を加熱する低圧給水加熱器４と、低圧給水加熱器４で加熱された水を昇圧する給水ポンプ５と、給水ポンプ５からの水を加熱する高圧給水加熱器６と、タービン２に連結された発電機７とを備えている。
【０００４】
このうち、タービン２は、図９に示すように、ボイラ１からの主蒸気Ａが導かれる高圧タービン８と、高圧タービン８から排出された後、ボイラ１内の再熱器４５によって再熱された再熱蒸気Ｂが導かれる中圧タービン９と、中圧タービン９から排出された再熱蒸気Ｂがクロスオーバー管（連絡管）１０を経由して導かれる低圧タービン１１と、を有している。
【０００５】
図９において、ボイラ１で発生した主蒸気Ａは、高圧タービン８に導かれて膨張した後排出され、ボイラ１内の再熱器４５で再熱されて再熱蒸気Ｂとして中圧タービン９に入る。そして、中圧タービン９にて膨張した後に排出された再熱蒸気Ｂは、クロスオーバー管（連絡管）１０を経由して、複数の低圧タービン１１にそれぞれ低圧蒸気として導入される。導入された低圧蒸気は低圧タービン１１内にて膨張し、排気蒸気として復水器３に導かれ、復水器３内にて冷却されて凝縮し水に戻る。次に、復水器３から供給された水は、低圧給水加熱器４で加熱された後、給水ポンプ５で昇圧され、その後、高圧給水加熱器６で加熱され、最後にボイラ１に戻る。
【０００６】
図１０に示すように、コンバインド火力発電所のガスタービンシステム３０は、空気を圧縮するコンプレッサー３１と、当該コンプレッサー３１で圧縮された空気を用いて燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器３２と、燃焼器３２で生成された燃焼ガスによって駆動されるガスタービン３３と、ガスタービン３３に連結されたガスタービン発電機３５と、を有している。また、コンバインド火力発電所の蒸気タービンシステム５０は、ガスタービンシステム３０から排出される排ガスＣの熱によって主蒸気Ａ、再熱蒸気Ｂ、低圧蒸気Ｄを発生させる排熱回収ボイラ２０と、排熱回収ボイラ２０から排出される蒸気Ａ，Ｂ，Ｄを用いて回転するタービン２と、タービン２で用いられた蒸気を回収する復水器３と、復水器３から供給される水を昇圧する給水ポンプ５と、タービン２に連結された発電機７とを備えている。
【０００７】
このうち、タービン２は、図１０に示すように、排熱回収ボイラ２０からの主蒸気Ａが導かれる高圧タービン８と、高圧タービン８から排出された後、排熱回収ボイラ２０内の再熱器４５によって再熱された再熱蒸気Ｂが導かれる中圧タービン９と、中圧タービン９から排出された再熱蒸気Ｂがクロスオーバー管（連絡管）１０を経由して導かれる低圧タービン１１と、を有している。
【０００８】
図１０において、排熱回収ボイラ２０から排出された主蒸気Ａは、高圧タービン８を経由した後、排熱回収ボイラ２０内の再熱器４５で再熱され、再熱蒸気Ｂとして中圧タービン９に入る。そして、中圧タービン９から排出された蒸気は、低圧蒸気Ｄと混合され、クロスオーバー管１０を経由して低圧タービン１１に分配され、復水器３に至り水に戻る。復水器３から供給される水は、給水ポンプ５の前後で逐次分岐され、高圧、中圧、低圧といったようにそれぞれ圧力の異なる給水として排熱回収ボイラ２０に戻される。
【０００９】
ところで、火力発電所の発電効率を向上させるためには、蒸気温度を向上させることと、タービン効率を向上させることとが非常に有益である。
【００１０】
蒸気温度に関しては、最近では蒸気温度６００℃を超える火力発電所が営業運転を行っている。蒸気温度を上昇させることで高効率発電を実現することができるため、今後もさらなる蒸気温度の高温化が期待されている。一方、タービン効率の向上に大きな役割を果たす要因として、最終段のタービン動翼の長翼化による排気損失の低減が挙げられる。現在、最終段のタービン動翼の翼長は、２極発電機を適用した６０Ｈｚの全速機では、ステンレス鋼製で約１．０ｍ、チタン合金製で約１．１ｍに達している。
【００１１】
しかしながら、発電効率向上のためにこれらの、蒸気の高温化や最終段動翼の長翼化といった技術を適用するにあたっては、高度な流体および強度設計技術、冷却技術といった技術だけでなく、材料強度の高い材料などが必要になり、開発コスト並びに期間も膨大なものとなっている。
【００１２】
また、高効率発電のため蒸気温度を上昇させていくと、現在用いられているステンレス鋼などの合金鋼のタービンの回転軸（ロータ）では強度が満たされない状態になる。近い将来導入が予想される６５０℃級の蒸気条件を持つ火力発電所では、高温となる高圧タービン、中圧タービンでの回転軸の強度を確保するために、タービンの回転軸の材料として、ニッケル基合金などの超合金の適用が必須とされている。ところが、超合金の大型鋼塊は製造難易度が高く非常に高価であり、実用化までに時間を要する。
【００１３】
一方、タービンの最終段のタービン動翼の長翼化に関しては、既に遠心力に耐えうる限界の翼長になりつつあるのが現状である。したがって、これ以上の動翼の長翼化による排気損失低減も限界になりつつある。
【００１４】
最終段のタービン動翼の翼長を変えずに、低圧タービンの排気数を増やす、すなわち複数の低圧タービンに低圧蒸気をそれぞれ分配して導くことによって、排気損失低減を図る方策も考えられているが、このような構成の場合、１流あたりの流量が減ってしまうため、低圧タービンの前半段落の翼長が短くなり、この部分がタービンの性能低下要因となるという問題がある。また、低圧タービンの数が増えることによってコストが大きくなるという問題もある。
【００１５】
従来から、低圧タービンの回転数を全速機の半分にすることによって（半速機化して）発電効率を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、当該特許文献１においては、高圧タービンと低圧タービンが別の発電機に直結する、いわゆるクロスコンパウンド型である。
【００１６】
また、現在でも１０００ＭＷクラスの火力発電所においては、図１１に示すように、高圧タービン（単流）８および中圧タービン（複流）９を有するタービン２ａと２極発電機１２とを直結したものと、２台の低圧タービン（複流）１１を有するタービン２ｂと４極発電機１３とを直結したものとが並列に設けられ、２つの回転軸からなるクロスコンパウンド型が採用されることがある。なお、図１１において、図１０および図９に示した部分と同一部分には同一符号を付している。
【特許文献１】特開２００４-１３７９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述したクロスコンパウンド型の蒸気タービンシステム５０では２台の発電機１２，１３を電気的に同期する必要があるため、複雑な制御系統が必要となり運用性が悪い。また、２軸を並列させることから、タービン建屋（図示せず）が大型化するという欠点がある。
【００１８】
さらに、高温となる高圧タービン８と中圧タービン９に直結されている発電機は２極発電機１２であり回転数が高くなっているため、タービン２ａの回転軸の強度の関係から、回転軸の材料として従来の合金鋼を用いた場合には、将来的な蒸気の高温化が難しいという欠点がある。
【００１９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、タービン効率を向上させることによって、発電効率を容易に向上させることができる火力発電所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】
【００２０】
本発明は、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して、主蒸気を発生させるボイラと、前記ボイラからの主蒸気が導かれるとともに、回転軸を有する高圧タービンと、前記高圧タービンから排出された前記主蒸気を再熱して、再熱蒸気を発生させる再熱器と、前記高圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、前記再熱器で発生した再熱蒸気が導かれる中圧タービンと、前記高圧タービンおよび中圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、前記中圧タービンから排出された前記再熱蒸気が導かれる低圧タービンと、前記高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、２極を超える極数を持つ発電機と、を備えることを特徴とする火力発電所である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、２極を超える極数を持つ発電機を用いることによって、タービン効率を向上させることによって、発電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る火力発電所の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００２３】
図１および図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る火力発電所の蒸気タービンシステム５０は、ボイラ１と、タービン２、復水器１４、および４極発電機１３とを備える。ここでボイラ１は、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して、主蒸気Ａを発生させるものであるが、本実施の形態においては石炭焚きや重油焚きの火炉とするのが好適である。また、ボイラ１内には、高圧タービン８から排出された主蒸気Ａを再熱して、第１段再熱蒸気Ｅとして発生させる第１再熱器４１と、第１中圧タービン９ａから排出された第１段再熱蒸気Ｅを再熱して第２段再熱蒸気Ｆとして発生させる第２再熱器４２が設けられている。
【００２４】
タービン２は、主蒸気Ａが導かれる高圧タービン８、第１中圧タービン９ａ、および中低圧タービン１５を備え、更に中低圧タービンは、第２中圧タービン９ｂおよび低圧タービン１１を備える。ここで、本実施の形態においては、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１はクロスオーバー管などの連絡管なしに連続的に配置されている。すなわち、本実施の形態においては、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１が単一のケーシング内に収納されている。このように単一のケーシング内に収納された第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１は、単一の中低圧タービン１５を構成するが、その場合であっても、第２段再熱蒸気Ｆが導かれるタービンが第２中圧タービン９ｂであり、復水器１４に蒸気を排気として流出させるタービンが低圧タービン１１であると定義できる。この場合、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１とを厳密に区分けする必要は必ずしもなく、区分けを行う場合であっても設計的な条件その他によって当業者が適宜決定することが可能である。なお、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１を収納する単一のケーシングは、一体として構成されていればよく、異なる種類の材料を溶接やボルトでの締結により一体化したものであってもよい。
【００２５】
図１および図２に示した通り、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０のパワートレインは、４極発電機１３、高圧タービン８、第１中圧タービン９ａ、および中低圧タービン１５（第２中圧タービン９ｂおよび低圧タービン１１）がこの順で連結されて一軸に配置されている。すなわち、高圧タービン８、第１中圧タービン９ａ、中低圧タービン１５、および４極発電機１３の回転軸は連結されて一軸として構成されており、蒸気タービンシステム５０が共通かつ単一の回転軸を備える構成となっている。
【００２６】
ここで、４極発電機１３の回転軸は高圧タービン８の回転軸と連結されており、４極発電機１３は高圧タービン８に隣接して配置されている。また、復水器１４は中低圧タービン１５の低圧タービン１１に隣接するように配置されている。中低圧タービン１５の低圧タービン１１と復水器１４は隣接して配置されているため、中低圧タービン１５の低圧タービン１１からのタービン排気は、単流のまま回転軸方向への軸流排気としてスムーズに復水器１４内に導入される。
【００２７】
また、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０は、復水器１４から供給された水を加熱する再生熱交換器としての低圧給水加熱器４と、低圧給水加熱器４にて加熱された水を昇圧して給水とする給水ポンプ５と、給水ポンプ５にて昇圧された給水を更に加熱する再生熱交換器としての高圧給水加熱器６を備える。低圧給水加熱器４には低圧タービン１１からの低圧抽気蒸気が加熱媒体として導かれ、高圧給水加熱器には高圧タービン８からの高圧抽気蒸気が加熱媒体として導かれる。
【００２８】
上述の通り、本実施の形態に係る火力発電所の蒸気タービンシステム５０は、共通かつ単一の回転軸とともに、発電機として４極発電機１３を備えている。このため、従来の２極発電機を用いた蒸気タービンシステム（以下、「全速機」とも呼ぶ）と比較して、回転数が半分になっている（以下、本発明の蒸気タービンシステム５０を「半速機」とも呼ぶ）。
【００２９】
また、このように半速機の回転数は全速機の回転数の半分になっているため、全速機から半速機への相似則を適用し、莫大な労力と時間を要する新規開発を行うことなく設計することができ、低圧タービン１１の最終段の翼長を容易に２倍にすることができる。
【００３０】
上述した相似則とは、ガスタービンなどでよく用いられており、例えば６０Ｈｚで設計されたガスタービンの大きさを１．２倍することで５０Ｈｚ用ガスタービンを得ることができる、という原則を指す。なお、相似則によって設計されたタービンは速度場および応力場が共に元となるタービンと全く同じという特徴を持っている。
【００３１】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００３２】
まず、ボイラ１によって、給水ポンプ５から高圧給水加熱器６を経てボイラ１に供給された水（給水）が加熱され、主蒸気Ａが発生する。この主蒸気Ａは、高圧タービン８に導かれ、高圧タービン８内にて膨張した後排出される。高圧タービン８から排出された主蒸気Ａは、ボイラ１内に設置された第１再熱器４１で再熱され第１段再熱蒸気Ｅとして第１中圧タービン９ａに入る（図１参照）。
【００３３】
次に、第１中圧タービン９ａにて膨張して仕事を行い排出された第１段再熱蒸気Ｅは、再びボイラ１に戻り、このボイラ１内に設置された第２再熱器４２で再熱され、第２段再熱蒸気Ｆとして中低圧タービン１５のうちの第２中圧タービン９ｂに入る（図１参照）。
【００３４】
次に、第２中圧タービン９ｂにて膨張仕事を行い排出された第２段再熱蒸気Ｆは、第２中圧タービン９ｂに連続して設置された低圧タービン１１内に流入し、更に低圧タービン１１内にて膨張して仕事を行い、復水器１４に導かれる（図１参照）。
【００３５】
ここで、中低圧タービン１５の低圧タービン１１と復水器１４は隣接して配置されているため、中低圧タービン１５の低圧タービン１１からのタービン排気は、単流のまま回転軸方向への軸流排気としてスムーズに復水器１４内に導入される。
【００３６】
次に、復水器１４から排出された水は、低圧タービン１１から抽気された抽気蒸気を用いて、低圧給水加熱器４で加熱される（図１参照）。
【００３７】
次に、低圧給水加熱器４で加熱された水は、給水ポンプ５で昇圧されて給水となる。その後、給水ポンプ５で昇圧された給水は、高圧タービン８から抽気された蒸気を用いて、高圧給水加熱器６で加熱された後、ボイラ１に戻る（図１参照）。
【００３８】
このように水（給水）や蒸気Ａ，Ｅ，Ｆが蒸気タービンシステム５０内を循環している間、４極発電機１３の回転軸が回転する。そして、この４極発電機１３は、２極を超える極数を持っているので、４極発電機１３とこれに連結されたタービン２の回転数が従来の２極発電機を備えるタービンシステムと比較して小さくなる。具体的には、４極発電機１３を用いることによって、従来のように２極発電機を用いた場合と比較して、４極発電機１３とタービン２の回転数が半分となる。
【００３９】
この結果、蒸気タービンシステム５０を半速機とすることができ、本実施の形態によれば、以下に示すような効果を得ることができる。
【００４０】
まず第１の効果として、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、および第２段再熱蒸気Ｆの温度を向上させることができる。すなわち、従来のように、発電機として２極発電機を用いた場合（全速機の場合）には、蒸気の温度を上昇させすぎると、タービン動翼が破損する可能性を否定できない。これに対して、本実施の形態によれば、回転軸の回転数を全速機の半分とすることによって、タービン動翼に発生する遠心力を低下させることができるので、全速機に用いられる蒸気と比較して、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、および第２段再熱蒸気Ｆの温度を上昇させることができる。
【００４１】
この遠心力を低下させることによる効果は、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、あるいは第２段再熱蒸気Ｆといった、温度の高い蒸気が供給される高圧タービン８、第１中圧タービン９ａおよび第２中圧タービン９ｂにおいて特に大きくなり、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、あるいは第２段再熱蒸気Ｆの温度が高くなったとしても、これらの材料として従来の材料を変更せずに用いることができる。
【００４２】
具体的には、図３（ａ）に示すように、クロム含有率が８％〜１５％である従来の高クロム系合金鋼の回転軸材を使用した場合（図３（ａ）の「高クロム鋼」に対応している）には、従来の全速機の場合に加わる遠心応力では蒸気温度が約６２０℃以上となると許容応力を超えてしまう。これに対して、本実施の形態の半速機によれば、タービン動翼に働く遠心応力が小さくなっているため、蒸気温度が６５０℃程度となっても、未だ許容応力を超えない。
【００４３】
この結果、高圧タービン８、第１中圧タービン９ａおよび第２中圧タービン９ｂの回転軸の材料として、クロム含有率が８％〜１５％である従来の高クロム系合金鋼の回転軸材を使用した場合には、ボイラ１によって発生する主蒸気Ａおよび再熱器４１，４２によって発生する再熱蒸気Ｅ，Ｆは、６２０℃以上であることが好ましく、６５０℃程度であることが最も好ましい。
【００４４】
なお、図３（ａ）は、６０Ｈｚの１０００ＭＷクラスの蒸気タービンシステムにおける高圧タービンの初段のタービン動翼に加わる遠心応力と、高クロム鋼の許容応力との関係を示したグラフ図である。
【００４５】
また、図３（ｂ）に示すように、クロム含有率が３％以下である従来の低クロム系合金鋼の回転軸材を使用した場合（図３（ｂ）の「低クロム鋼」に対応している）には、従来の全速機の場合に加わる遠心応力では蒸気温度が約５４５℃以上となると許容応力を超えてしまう。これに対して、本実施の形態の半速機によれば、タービン動翼に働く遠心応力が小さくなっているため、蒸気温度が５８０℃程度となっても、未だ許容応力を超えない。
【００４６】
この結果、高圧タービン８、第１中圧タービン９ａおよび第２中圧タービン９ｂの回転軸の材料として、クロム含有率が３％以下である従来の低クロム系合金鋼の回転軸材を使用した場合には、ボイラ１によって発生する主蒸気Ａおよび再熱器４１，４２によって発生する再熱蒸気Ｅ，Ｆは、５４５℃以上であることが好ましく、５８０℃程度であることが最も好ましい。
【００４７】
なお、図３（ｂ）は、６０Ｈｚの１０００ＭＷクラスの蒸気タービンシステムにおける高圧タービンの初段のタービン動翼に加わる遠心応力と、低クロム鋼の許容応力との関係を示したグラフ図である。
【００４８】
このように、本実施の形態の蒸気タービンシステム（半速機）５０によれば、従来の全速機と比較して温度の高い主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅおよび第２段再熱蒸気Ｆを用いることができるので、発電効率を容易に向上させることができる。
【００４９】
なお、図１および図２に示すような２段再熱サイクルにおいては強度が非常に厳しくなることが一般的に知られており、本実施の形態によれば、このような２段再熱サイクルにおいても蒸気温度を向上させることができる。
【００５０】
第２の効果として、タービン間の圧力損失を低減することができる。
【００５１】
従来の２５０ＭＷ以上からなる高出力の蒸気タービンシステムの低圧タービンでは、遠心力によるタービン動翼の翼長の制限から、２流排気または４流排気が用いられている。しかしながら、このようなタービンでは、中圧タービン９と低圧タービン１１の間に、クロスオーバー管（連絡管）１０と呼ばれる配管が接続されており（図９乃至図１１参照）、このクロスオーバー管（連絡管）１０とその前後に設置される中圧タービン９の吸気室と低圧タービン１１の排気室との間で圧力損失が発生してしまい、発電効率が低下してしまう。
【００５２】
これに対して、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０は、全速機の半分の回転数で回転するため、低圧タービン１１のタービン動翼に加わる遠心力を小さくすることができる。このため、高出力の蒸気タービンシステム５０においても単流排気を用いることができ、クロスオーバー管（連絡管）１０を用いる必要がなく、さらに、第２段中圧タービン９ｂと低圧タービン１１とを単一のケーシング内に収納して中低圧タービン１５とすることも可能となる。（図１および図２参照）。このため、タービン間圧力損失を無くし、発電効率を高めることができる。
【００５３】
なお、低圧タービン１１の最終段落のタービン動翼は、相似則を適用して形成されており、全速機における低圧タービン１１の最終段落のタービン動翼と比較して、４倍の環状面積を有している。このため、単流排気を用いたとしても、全速機で４流排気を用いた場合と同等の環状面積を有している。
【００５４】
第３の効果として、低圧タービン１１から排出される排気を単流とすることによって、タービン効率を向上させることができる。
【００５５】
従来の全速機のように、低圧タービン１１で２流排気または４流排気が用いられている場合には（図９乃至図１１参照）、各流路に流入する蒸気の量が分割されて減少するため、低圧タービン１１の前半の段落における翼長が低くなってしまい、低圧タービン１１の効率が悪くなっている。
【００５６】
これに対して、本実施の形態では、低圧タービン１１に流入する排気蒸気を単流とすることができるので、低圧タービン１１の前半の段落における翼長を十分に高くすることができる。この結果、低圧タービン１１における効率を向上させることができる。
【００５７】
第４の効果として、低圧タービン１１の最終段から排出される排気蒸気を、中低圧タービン１５の回転軸の軸方向に排出し、軸流排気とすることによって、タービン２の排気損失を低減することができる。
【００５８】
すなわち、図９乃至図１１に示すように、従来の約２５０ＭＷ以上の高出力の蒸気タービンシステム５０では、下方に設置された復水器３に向かって排気蒸気を排出する下方排気が用いられている。
【００５９】
これに対して、本実施の形態によれば、上述のように低圧タービン１１に流入する排気蒸気を単流とすることができるので、この低圧タービン１１の最終段から排出される排気蒸気を単流とすることができる。このため、低圧タービン１１の最終段から排出される排気蒸気を、中低圧タービン１５の回転軸の軸方向に排出する軸流排気とすることができる。この結果、タービン２の排気損失を低減することができる。
【００６０】
従って、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０を用いれば、１０００ＭＷという大出力な火力発電所であっても、低圧タービンの最終段から排出される排気蒸気を軸流排気とすることができ、発電効率を高めることができる。
【００６１】
ところで、このように排気蒸気を軸流排気とすることによって、タービン建屋の高さを低減することができる。
【００６２】
すなわち、従来でも、小型のタービンを用いた低出力の火力発電所では、タービンから排出される排気蒸気を軸流排気とすることによって、タービン建屋の高さを低減することができた。しかしながら、大出力の火力発電所では、タービンから排出される排気蒸気を軸流排気することができず、タービン下方に排気する形式を取らざるを得ないため、大出力の火力発電所のタービン建屋の高さは高いものになっていた。
【００６３】
これに対して、本実施の形態によれば、上述のように排気蒸気を軸流排気することができるので、大出力の火力発電所であってもタービン建屋の高さを低減することができる。
【００６４】
第５の効果として、凝縮水滴によって低圧タービン１１の最終段のタービン動翼が浸食されることを防止することができる。最終段のタービン動翼が著しく浸食されると、タービン動翼飛散事故にも発展する可能性があり、浸食防止は信頼性の面で重要な意味を持つ。
【００６５】
一般的に、浸食速度はタービン動翼の先端の回転速度が早いほど進行しやすい。本実施の形態では、タービン動翼が相似則を用いて設計されているため、タービン動翼の先端の回転速度は従来の全速機と同じになり、浸食速度は同じとなる。しかしながら、許容しうる浸食量はタービン動翼の大きさに比例し、大きさが大きいほど浸食耐久性がある。
【００６６】
具体的には、本実施の形態のタービン動翼の大きさは、従来の全速機のタービン動翼の大きさの２倍となっているため、耐久性は全速機のタービン動翼の２倍となっている。このため、凝縮水滴によって低圧タービン１１の最終段のタービン動翼の浸食による影響を半減することができる。
【００６７】
第６の効果として、各タービン８，９ａ，９ｂ，１１で許容しうる最大の段落数を増加することができ、タービン効率を向上させることができる。
【００６８】
タービン効率は、基本的には、タービン８，９ａ，９ｂ，１１の段落数が多いほど高くなるが、段落数を増加させると、タービン８，９ａ，９ｂ，１１の回転軸の軸長を増大させる必要があるため、回転体としての安定性が低下する。このため、タービン８，９ａ，９ｂ，１１に設置される段落の数は、安定性を考慮した許容しうる段落数以下となっている。
【００６９】
この点、本実施の形態によれば、タービン８，９ａ，９ｂ，１１の回転数は全速機の半分であるため、同じ軸長とした場合にはタービン８，９ａ，９ｂ，１１の安定性が向上する。タービン８，９ａ，９ｂ，１１の回転軸の軸長を長くしても、全速機と同じ程度の安定性を実現することができる。この結果、許容しうる段落の数を大きくすることができ、タービン効率を向上させることができる。
【００７０】
第７の効果として、蒸気タービンシステム５０の全長を短くすることによって、タービン建屋の大きさを小型化することができる。
【００７１】
従来、蒸気タービンシステムを１０００ＭＷクラスのものにするには、蒸気タービンシステム５０を、図１１に示すようなクロスコンパウンド型とするか、図９に示すようなタンデムコンパウンド型とする必要があった。
【００７２】
図１１に示すように、蒸気タービンシステム５０をクロスコンパウンド型とすると、高圧タービン（単流）８、中圧タービン（複流）９および２極発電機１２を直結させ、かつ、２台の低圧タービン（複流）１１および４極発電機１３を直結させるため、４車室タービン８，９，１１と２台の発電機１２，１３が必要となる。
【００７３】
また、図９に示すように、蒸気タービンシステム５０をタンデムコンパウンド型とすると、高圧タービン（単流）８、中圧タービン（複流）９、２台の低圧タービン（複流）１１および発電機７を直結させるため、４車室タービン８，９，１１と１台の発電機７が必要となる。
【００７４】
ここで、低圧タービン１１が合計４流になるのは、上述のようにタービン動翼に加わる遠心力によって最終段の大きさが制限されるためであり、中圧タービン９が複流になるのは、同じく遠心力による制限が厳しいからである。
【００７５】
これに対して、本実施の形態では、上述のようにタービン２に加わる遠心力を低減することができるので、図１および図２に示すように、２段再熱を用いた場合であっても、高圧タービン（単流）８と、第１中圧タービン（単流）９ａと、中低圧タービン（単流）１５と、４極発電機１３とを同軸に配置することができ、３車室タービン８，９ａ，１５と１台の４極発電機１３が配置される。このため、蒸気タービンシステム５０の設置スペースを低減することができ、かつ保守性を向上させることもできる。
【００７６】
ところで、図９および図１１に示した従来の蒸気タービンシステム５０は、１段再熱式であるのに対して、本実施の形態による図１および図２に示した蒸気タービンシステム５０は、２段再熱式である点には留意すべきである。
【００７７】
なお、上述した本実施の形態において、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、および第２段再熱蒸気Ｆは６５０℃からなっているが、このような温度の蒸気Ａ，Ｅ，Ｆを用いた蒸気タービンシステム５０では４５％の送電端効率が見込め、現状の再熱再生火力発電所に対して相対比で約１０％の発電効率向上が得られる。
【００７８】
また、図１および図２においては、本実施の形態に係る蒸気タービンシステム５０を、ボイラ１内に第１段再熱器４１と第２段再熱器４２を設けるとともに、これらから第１段中圧タービン９ａ、第２段中圧タービン９ｂに第１段再熱蒸気Ｅと第２段再熱蒸気Ｆがそれぞれ導かれるような２段再熱式のシステムとして示したが、再熱器および中圧タービンを更に多数設け、多数段の再熱蒸気がそれぞれ別の中圧タービンに導かれるような多段再熱式のシステムとすることも可能である。
【００７９】
このような場合、少なくとも最終段の再熱蒸気が導かれる最終段の中圧タービンと復水器へ蒸気を排気させる低圧タービンを連絡管なしに連続的に配置させることが可能である。
【００８０】
ところで、上記では、２極を超える極数を持つ発電機として４極発電機１３を用いて説明したが、２極を超える極数を持つ発電機であれば良く、これに限るものではない。
【００８１】
また、上記では、低圧タービン１１が軸流排気である態様を用いて説明したが、これに限るものではなく、例えば、図４に示すように、低圧タービン１１からの排気蒸気を下方に排出するものでもよい。
【００８２】
なお、図４に示す火力発電所の蒸気タービンシステム５０も、図１および図２にて示した蒸気タービンシステム５０と同様、ボイラ１と、タービン２、復水器１４、および４極発電機１３とを備える。図４に示すように、ボイラ１には、高圧タービン８から排出された主蒸気Ａを再熱して再熱蒸気Ｂを発生させる再熱器４５が１つだけ備えられている。タービン２は、高圧タービン８、中圧タービン９、および低圧タービン１１を備える。ここで、図４では、中圧タービン９から排出された蒸気を低圧タービン１１に導くためのクロスオーバー管（連絡管）１０を備えている。
【００８３】
また、図４に示すように、蒸気タービンシステム５０のパワートレインは、高圧タービン８、中圧タービン９、複数の低圧タービン１１および４極発電機１３がこの順で連結されて一軸に配置されている。すなわち、高圧タービン８、中圧タービン９、複数の低圧タービン１１、４極発電機１３の回転軸は連結されて一軸として構成されており、蒸気タービンシステム５０が共通かつ単一の回転軸を備える構成となっている。
【００８４】
ここで、４極発電機１３の回転軸は低圧タービン１１の回転軸と連結されており、４極発電機１３は高圧タービン１１に隣接して配置されている。
【００８５】
また、図４に示すように、復水器１４は複数の低圧タービン１１の下方に設けられている。復水器１４からの水は、図１に示した蒸気タービンシステム５０と同様に、低圧給水加熱器４、給水ポンプ５、高圧給水加熱器６に順番に導かれて給水としてボイラ１に戻される。
【００８６】
第２の実施の形態
次に、図５および図６により、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５および図６に示す第２の実施の形態は、図１として示した第１の実施の形態に係る蒸気タービンシステム５０に、ガスタービンシステム３０を組み合せた、所謂複合サイクルプラントである。ガスタービンシステム３０は、空気を圧縮するコンプレッサー３１と、当該コンプレッサー３１で圧縮された空気を用い、例えば天然ガスなどの化石燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器３２と、燃焼器３２で生成された燃焼ガスによって駆動されるガスタービン３３と、ガスタービン３３に連結されたガスタービン発電機３５と、を備える。また、本実施の形態に係る火力発電所の蒸気タービンシステム５０においては、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して主蒸気を発生させるボイラとして、図１に示した第１の実施の形態におけるボイラ１の代わりに、ガスタービンシステム３０から排出される排ガスＣを熱源として給水を加熱して主蒸気Ａを発生させる排熱回収ボイラ２０を備えている。なお、図５および図６に示した本実施の形態においては、高圧給水加熱器６および低圧給水加熱器４は設けられていない。その他の構成は図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００８７】
図５および図６に示す第２の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８８】
まず、ガスタービン３３の排ガスＣの熱により、給水ポンプ５から供給される水（給水）の一部が排熱回収ボイラ２０で加熱されて、主蒸気Ａが生成される（図５参照）。
【００８９】
次に、この主蒸気Ａは、高圧タービン８にて膨張して仕事を行う。高圧タービン８から排出された排気蒸気は、排熱回収ボイラ２０内の第１再熱器４１へと導かれる（図５参照）。
【００９０】
また、給水ポンプ５から供給される給水の別の一部は、ボイラ１へ供給されて加熱されて蒸気となり、その後高圧タービン８から排出された排気蒸気と混合されて排熱回収ボイラ２０内の第１再熱器４１内に入り、これらの混合蒸気がガスタービン３３の排ガスＣの熱により再熱されて第１段再熱蒸気Ｅとなる（図５参照）。
【００９１】
次に、この第１段再熱蒸気Ｅは、第１中圧タービン９ａに入り更に膨張仕事を行う。第１中圧タービン９ａから排出された第１段再熱蒸気Ｅは、再び排熱回収ボイラ２０に戻り、排熱回収ボイラ２０内の第２再熱器４２でガスタービン３３の排ガスＣの熱によって再熱され、第２段再熱蒸気Ｆとなる（図５参照）。
【００９２】
次に、この第２段再熱蒸気Ｆは、第２中圧タービン９ｂに導かれて膨張して更に仕事を発生する。その後、第２中圧タービン９ｂを出た第２段再熱蒸気Ｆは、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１の接続位置に導かれた低圧蒸気Ｄと混合して低圧タービン１１に入り再び膨張して仕事を行う。なお、この低圧蒸気Ｄは、給水ポンプ５の手前で分岐されて供給された低圧給水がボイラ１で加熱されることによって生成される（図５参照）。
【００９３】
次に、低圧タービンにて仕事を終えた蒸気は、復水器１４に導かれて冷却され凝縮して水になる（図５参照）。
【００９４】
その後、復水器１４からの水は、給水ポンプ５の前後で逐次分岐され、高圧、中圧、低圧のそれぞれ圧力の異なる給水として排熱回収ボイラ２０に戻される（図５参照）。
【００９５】
本実施の形態のガスタービンシステム３０と蒸気タービンシステム５０とを組み合わせたコンバインド火力発電所においても、４極発電機（２極を超える極数を持つ発電機）１３を用いているため、第１の実施の形態と同様、蒸気タービンシステム５０の回転数を全速機の半分にすることができる（半速機とすることができる）。このため、本実施の形態によっても、第１の実施の形態で示した効果と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
すなわち、相似則を適用して、従来の全速機と比較して、最終段のタービン動翼の翼長を２倍にすることができる。
【００９７】
また、低圧タービン１１から排出される排気を単流の軸流排気とし、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１をクロスオーバー管（連絡管）１０（図９乃至図１１参照）のような連絡管なしに連続配置して中低圧タービン１５を構成することができ、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１との間の圧力損失を無くすことができる。
【００９８】
また、蒸気タービンシステム５０が半速機となり、タービン動翼に加わる遠心力を小さくすることができることから、一般的に強度が非常に厳しくなる２段再熱サイクルにおいても蒸気温度を向上させることができ、容易に熱効率を高めることができる。
【００９９】
また、蒸気タービンシステム５０が半速機となるので、タービン動翼を長翼化することができ、十分な環状面積を有した最終段のタービン動翼と軸流排気を併用することでタービンの排気損失を低減することができる。
【０１００】
さらに、蒸気タービンシステム５０を半速機とすることによって、安定性が増加した分、タービン８，９ａ，９ｂ，１５に設置される段落数を増加することができ、タービン効率を向上させることができる。
【０１０１】
ところで、ガスタービンシステム３０のガスタービン発電機３５と、蒸気タービンシステム５０の４極発電機１３とは、別のシステムに設けられた発電機であるので、同期させる必要はない。また、ガスタービンシステム３０の回転数については、全速、半速など、適宜選定することができる。ガスタービンシステム３０のガスタービン発電機３５を４極発電機とする場合、４極発電機１３を共通の発電機として用い、ガスタービンシステム３０と蒸気タービンシステム５０との回転軸を連結して１軸に構成とした火力発電所とすることもできる。
【０１０２】
なお、上記では、低圧タービン１１が軸流排気である態様を用いて説明したが、これに限るものではなく、例えば、図６に示すように、低圧タービン１１からの排気蒸気を下方に排出するものでもよい。
【０１０３】
この火力発電所の蒸気タービンシステム５０は、図６に示すように、ガスタービンシステム３０から排出される排ガスＣを熱源として給水ポンプ５から供給される水（給水）の一部を加熱して、主蒸気Ａを発生させる排熱回収ボイラ２０と、排熱回収ボイラ２０からの主蒸気Ａが導かれるとともに、回転軸を有する高圧タービン８と、高圧タービン８から排出された主蒸気Ａと給水ポンプ５から供給される給水の別の一部を排熱回収ボイラ２０にて加熱して発生させた蒸気とを混合して再熱し再熱蒸気Ｂを発生させる再熱器４５と、、再熱器４５で再熱された再熱蒸気Ｂが導かれる中圧タービン９と、中圧タービン９から排出された蒸気がクロスオーバー管（連絡管）１０を介して導かれる低圧タービン１１と、を備えている。なお、クロスオーバー管（連絡管）１０に流入する中圧タービン９から排出される蒸気は、排熱回収ボイラ２０からの低圧蒸気Ｄと混合される。
【０１０４】
また、図６に示すように、低圧タービン１１の回転軸には、高圧タービン８、中圧タービン９および低圧タービン１１の回転軸と一軸に結合された回転軸を有する４極発電機１３が設けられている。そして、図６の例においても、蒸気タービンシステム５０のパワートレインは、高圧タービン８、中圧タービン９、複数の低圧タービン１１および４極発電機１３がこの順で連結されて一軸に配置されている。すなわち、高圧タービン８、中圧タービン９、複数の低圧タービン１１、４極発電機１３の回転軸は連結されて一軸として構成されており、蒸気タービンシステム５０が共通かつ単一の回転軸を備える構成となっている。
【０１０５】
また、図６に示すように、低圧タービン１１の下方には復水器１４が設けられている。復水器１４にて凝縮した水は配管を介して接続されている給水ポンプ５に導かれて給水となり、この給水ポンプ５にて昇圧された給水は排熱回収ボイラ２０に戻される。
【０１０６】
第３の実施の形態
次に、図７および図８により、本発明の第３の実施の形態について説明する。図７および図８に示す第３の実施の形態は、蒸気タービンシステム５０が、第１中圧タービン９ａを備えず、１段再熱式になったものであり、その他の構成は図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、本実施の形態の中圧タービン９は、第１の実施の形態における第２中圧タービン９ｂに相当している。またボイラ１は、再熱器４５を１つ備えている。
【０１０７】
さらに、図７および図８において、中圧タービン９と低圧タービン１１は、単一のケーシング内に収納された中低圧タービン１５とされているが、再熱蒸気が導かれるタービンが中圧タービン９であり、復水器１４に蒸気を排気として流出させるタービンが低圧タービン１１であると定義される。この場合、第１の実施の形態と同様、中圧タービン９と低圧タービン１１とを厳密に区分けする必要は必ずしもない。
【０１０８】
図７および図８に示す第３の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０９】
まず、ボイラ１によって、給水ポンプ５からボイラ１に供給された水（給水）が加熱され、主蒸気Ａが発生する。この主蒸気Ａは、高圧タービン８を経由した後、ボイラ１内に設置された再熱器４５で再熱され再熱蒸気Ｂとして中圧タービン９に入る（図７参照）。
【０１１０】
次に、中圧タービン９から排出された再熱蒸気Ｂは、中圧タービン９に連続して設置された低圧タービン１１内に流入し、復水器１４に至って水になる（図７参照）。
【０１１１】
次に、復水器１４から供給される水は、低圧タービン１１から抽気された蒸気を用いて、低圧給水加熱器４で加熱される。その後、低圧給水加熱器４で加熱された水は、給水ポンプ５で昇圧される。そして、給水ポンプ５で昇圧された水は、高圧タービン８から抽気された蒸気を用いて、高圧給水加熱器６で加熱された後、ボイラ１に戻る（図７参照）。
【０１１２】
本実施の形態の火力発電所においても、４極発電機（２極を超える極数を持つ発電機）１３を用いているため、第１の実施の形態と同様、蒸気タービンシステム５０の回転数を全速機の半分にすることができる（半速機とすることができる）。このため、本実施の形態によっても、第１の実施の形態で示した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
すなわち、相似則を適用して、従来の全速機と比較して、最終段のタービン動翼の翼長を２倍にすることができる。
【０１１４】
また、低圧タービン１１から排出される排気を単流の軸流排気とし、中圧タービン９と低圧タービン１１をクロスオーバー管（連絡管）１０（図９乃至図１１参照）のような連絡管なしに連続に配置して中低圧タービン１５を構成することができ、中圧タービンと低圧タービン１１との間の圧力損失を無くすことができる。
【０１１５】
また、蒸気タービンシステム５０が半速機となり、タービン動翼に加わる遠心力を小さくすることができることから、蒸気温度を向上させることができ、容易に熱効率を高めることができる。
【０１１６】
また、蒸気タービンシステム５０が半速機となるので、タービン動翼を長翼化することができ、十分な環状面積を有した最終段のタービン動翼と軸流排気を併用することでタービンの排気損失を低減することができる。
【０１１７】
また、蒸気タービンシステム５０を半速機とすることによって、安定性が増加した分、高圧タービン８、中圧タービン９、あるいは低圧タービン１５に設置される段落数を増加することができ、タービン効率を向上させることができる。
【０１１８】
さらに、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０は、図７および図８に示すように、１段再熱式の蒸気タービンシステム５０であり、同軸に配置された、高圧タービン（単流）８と、中低圧タービン（単流）１５と、４極発電機１３とからなっている。このため、蒸気タービンシステム５０は、２車室タービン８，１５と１台の４極発電機１３とからなり、蒸気タービンシステム５０の設置スペースをさらに低減することができ、かつ保守性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による火力発電所の概略図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による火力発電所の側方断面図。
【図３】高圧タービンの初段のタービン動翼に加わる遠心応力と、クロム鋼の許容応力との関係を示したグラフ図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例による火力発電所の概略図。
【図５】本発明の第２の実施の形態による火力発電所の概略図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の別の変形例による火力発電所の概略図。
【図７】本発明の第３の実施の形態による火力発電所の概略図。
【図８】本発明の第３の実施の形態による火力発電所の側方断面図。
【図９】従来の再生再熱サイクルからなる蒸気タービンシステムを有する火力発電所の概略図。
【図１０】従来のガスタービンシステムと蒸気タービンシステムとを組み合わせたコンバインド火力発電所の概略図。
【図１１】従来のクロスコンパウンド型火力発電所の概略図。
【符号の説明】
【０１２０】
１ ボイラ
２ タービン
３ 復水器
４ 低圧給水加熱器
５ 給水ポンプ
６ 高圧給水加熱器
７ 発電機
８ 高圧タービン
９ 中圧タービン
９ａ 第１中圧タービン
９ｂ 第２中圧タービン
１０ クロスオーバー管（連絡管）
１１ 低圧タービン
１２ ２極発電機
１３ ４極発電機
１４ 復水器
１５ 中低圧タービン
２０ 排熱回収ボイラ
３０ ガスタービンシステム
３１ コンプレッサー
３２ 燃焼器
３３ ガスタービン
３５ ガスタービン発電機
４１ 第１再熱器
４２ 第２再熱器
４５ 再熱器
Ａ 主蒸気
Ｂ 再熱蒸気
Ｃ 排ガス
Ｄ 低圧蒸気
Ｅ 第１段再熱蒸気
Ｆ 第２段再熱蒸気
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気温度を向上させるとともにタービン効率を向上させることによって、発電効率を向上させる火力発電所に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の火力発電所は、主として、図９に示すような再生再熱サイクルからなる蒸気タービンシステム５０を有する従来型火力発電所と、図１０に示すようなガスタービンシステム３０と、当該ガスタービンシステム３０から排出される排ガスＣによって加熱される蒸気を用いて駆動される蒸気タービンシステム５０とを組み合わせたコンバインド火力発電所に分けられる。
【０００３】
図９に示すように、再生再熱サイクルからなる従来型火力発電所は、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して蒸気を発生させるボイラ１と、ボイラ１から排出される蒸気Ａ，Ｂを用いて回転するタービン２と、タービン２で用いられた蒸気を回収する復水器３と、復水器３から供給される水を加熱する低圧給水加熱器４と、低圧給水加熱器４で加熱された水を昇圧する給水ポンプ５と、給水ポンプ５からの水を加熱する高圧給水加熱器６と、タービン２に連結された発電機７とを備えている。
【０００４】
このうち、タービン２は、図９に示すように、ボイラ１からの主蒸気Ａが導かれる高圧タービン８と、高圧タービン８から排出された後、ボイラ１内の再熱器４５によって再熱された再熱蒸気Ｂが導かれる中圧タービン９と、中圧タービン９から排出された再熱蒸気Ｂがクロスオーバー管（連絡管）１０を経由して導かれる低圧タービン１１と、を有している。
【０００５】
図９において、ボイラ１で発生した主蒸気Ａは、高圧タービン８に導かれて膨張した後排出され、ボイラ１内の再熱器４５で再熱されて再熱蒸気Ｂとして中圧タービン９に入る。そして、中圧タービン９にて膨張した後に排出された再熱蒸気Ｂは、クロスオーバー管（連絡管）１０を経由して、複数の低圧タービン１１にそれぞれ低圧蒸気として導入される。導入された低圧蒸気は低圧タービン１１内にて膨張し、排気蒸気として復水器３に導かれ、復水器３内にて冷却されて凝縮し水に戻る。次に、復水器３から供給された水は、低圧給水加熱器４で加熱された後、給水ポンプ５で昇圧され、その後、高圧給水加熱器６で加熱され、最後にボイラ１に戻る。
【０００６】
図１０に示すように、コンバインド火力発電所のガスタービンシステム３０は、空気を圧縮するコンプレッサー３１と、当該コンプレッサー３１で圧縮された空気を用いて燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器３２と、燃焼器３２で生成された燃焼ガスによって駆動されるガスタービン３３と、ガスタービン３３に連結されたガスタービン発電機３５と、を有している。また、コンバインド火力発電所の蒸気タービンシステム５０は、ガスタービンシステム３０から排出される排ガスＣの熱によって主蒸気Ａ、再熱蒸気Ｂ、低圧蒸気Ｄを発生させる排熱回収ボイラ２０と、排熱回収ボイラ２０から排出される蒸気Ａ，Ｂ，Ｄを用いて回転するタービン２と、タービン２で用いられた蒸気を回収する復水器３と、復水器３から供給される水を昇圧する給水ポンプ５と、タービン２に連結された発電機７とを備えている。
【０００７】
このうち、タービン２は、図１０に示すように、排熱回収ボイラ２０からの主蒸気Ａが導かれる高圧タービン８と、高圧タービン８から排出された後、排熱回収ボイラ２０内の再熱器４５によって再熱された再熱蒸気Ｂが導かれる中圧タービン９と、中圧タービン９から排出された再熱蒸気Ｂがクロスオーバー管（連絡管）１０を経由して導かれる低圧タービン１１と、を有している。
【０００８】
図１０において、排熱回収ボイラ２０から排出された主蒸気Ａは、高圧タービン８を経由した後、排熱回収ボイラ２０内の再熱器４５で再熱され、再熱蒸気Ｂとして中圧タービン９に入る。そして、中圧タービン９から排出された蒸気は、低圧蒸気Ｄと混合され、クロスオーバー管１０を経由して低圧タービン１１に分配され、復水器３に至り水に戻る。復水器３から供給される水は、給水ポンプ５の前後で逐次分岐され、高圧、中圧、低圧といったようにそれぞれ圧力の異なる給水として排熱回収ボイラ２０に戻される。
【０００９】
ところで、火力発電所の発電効率を向上させるためには、蒸気温度を向上させることと、タービン効率を向上させることとが非常に有益である。
【００１０】
蒸気温度に関しては、最近では蒸気温度６００℃を超える火力発電所が営業運転を行っている。蒸気温度を上昇させることで高効率発電を実現することができるため、今後もさらなる蒸気温度の高温化が期待されている。一方、タービン効率の向上に大きな役割を果たす要因として、最終段のタービン動翼の長翼化による排気損失の低減が挙げられる。現在、最終段のタービン動翼の翼長は、２極発電機を適用した６０Ｈｚの全速機では、ステンレス鋼製で約１．０ｍ、チタン合金製で約１．１ｍに達している。
【００１１】
しかしながら、発電効率向上のためにこれらの、蒸気の高温化や最終段動翼の長翼化といった技術を適用するにあたっては、高度な流体および強度設計技術、冷却技術といった技術だけでなく、材料強度の高い材料などが必要になり、開発コスト並びに期間も膨大なものとなっている。
【００１２】
また、高効率発電のため蒸気温度を上昇させていくと、現在用いられているステンレス鋼などの合金鋼のタービンの回転軸（ロータ）では強度が満たされない状態になる。近い将来導入が予想される６５０℃級の蒸気条件を持つ火力発電所では、高温となる高圧タービン、中圧タービンでの回転軸の強度を確保するために、タービンの回転軸の材料として、ニッケル基合金などの超合金の適用が必須とされている。ところが、超合金の大型鋼塊は製造難易度が高く非常に高価であり、実用化までに時間を要する。
【００１３】
一方、タービンの最終段のタービン動翼の長翼化に関しては、既に遠心力に耐えうる限界の翼長になりつつあるのが現状である。したがって、これ以上の動翼の長翼化による排気損失低減も限界になりつつある。
【００１４】
最終段のタービン動翼の翼長を変えずに、低圧タービンの排気数を増やす、すなわち複数の低圧タービンに低圧蒸気をそれぞれ分配して導くことによって、排気損失低減を図る方策も考えられているが、このような構成の場合、１流あたりの流量が減ってしまうため、低圧タービンの前半段落の翼長が短くなり、この部分がタービンの性能低下要因となるという問題がある。また、低圧タービンの数が増えることによってコストが大きくなるという問題もある。
【００１５】
従来から、低圧タービンの回転数を全速機の半分にすることによって（半速機化して）発電効率を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１）。しかしながら、当該特許文献１においては、高圧タービンと低圧タービンが別の発電機に直結する、いわゆるクロスコンパウンド型である。
【００１６】
また、現在でも１０００ＭＷクラスの火力発電所においては、図１１に示すように、高圧タービン（単流）８および中圧タービン（複流）９を有するタービン２ａと２極発電機１２とを直結したものと、２台の低圧タービン（複流）１１を有するタービン２ｂと４極発電機１３とを直結したものとが並列に設けられ、２つの回転軸からなるクロスコンパウンド型が採用されることがある。なお、図１１において、図１０および図９に示した部分と同一部分には同一符号を付している。
【特許文献１】特開２００４-１３７９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述したクロスコンパウンド型の蒸気タービンシステム５０では２台の発電機１２，１３を電気的に同期する必要があるため、複雑な制御系統が必要となり運用性が悪い。また、２軸を並列させることから、タービン建屋（図示せず）が大型化するという欠点がある。
【００１８】
さらに、高温となる高圧タービン８と中圧タービン９に直結されている発電機は２極発電機１２であり回転数が高くなっているため、タービン２ａの回転軸の強度の関係から、回転軸の材料として従来の合金鋼を用いた場合には、将来的な蒸気の高温化が難しいという欠点がある。
【００１９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、タービン効率を向上させることによって、発電効率を容易に向上させることができる火力発電所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】
【００２０】
本発明は、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して、主蒸気を発生させるボイラと、前記ボイラからの主蒸気が導かれるとともに、回転軸を有する高圧タービンと、前記高圧タービンから排出された前記主蒸気を再熱して、再熱蒸気を発生させる再熱器と、前記高圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、前記再熱器で発生した再熱蒸気が導かれる中圧タービンと、前記高圧タービンおよび中圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、前記中圧タービンから排出された前記再熱蒸気が導かれる低圧タービンと、前記高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、２極を超える極数を持つ発電機と、を備えることを特徴とする火力発電所である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、２極を超える極数を持つ発電機を用いることによって、タービン効率を向上させることによって、発電効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る火力発電所の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００２３】
図１および図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る火力発電所の蒸気タービンシステム５０は、ボイラ１と、タービン２、復水器１４、および４極発電機１３とを備える。ここでボイラ１は、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して、主蒸気Ａを発生させるものであるが、本実施の形態においては石炭焚きや重油焚きの火炉とするのが好適である。また、ボイラ１内には、高圧タービン８から排出された主蒸気Ａを再熱して、第１段再熱蒸気Ｅとして発生させる第１再熱器４１と、第１中圧タービン９ａから排出された第１段再熱蒸気Ｅを再熱して第２段再熱蒸気Ｆとして発生させる第２再熱器４２が設けられている。
【００２４】
タービン２は、主蒸気Ａが導かれる高圧タービン８、第１中圧タービン９ａ、および中低圧タービン１５を備え、更に中低圧タービンは、第２中圧タービン９ｂおよび低圧タービン１１を備える。ここで、本実施の形態においては、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１はクロスオーバー管などの連絡管なしに連続的に配置されている。すなわち、本実施の形態においては、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１が単一のケーシング内に収納されている。このように単一のケーシング内に収納された第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１は、単一の中低圧タービン１５を構成するが、その場合であっても、第２段再熱蒸気Ｆが導かれるタービンが第２中圧タービン９ｂであり、復水器１４に蒸気を排気として流出させるタービンが低圧タービン１１であると定義できる。この場合、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１とを厳密に区分けする必要は必ずしもなく、区分けを行う場合であっても設計的な条件その他によって当業者が適宜決定することが可能である。なお、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１を収納する単一のケーシングは、一体として構成されていればよく、異なる種類の材料を溶接やボルトでの締結により一体化したものであってもよい。
【００２５】
図１および図２に示した通り、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０のパワートレインは、４極発電機１３、高圧タービン８、第１中圧タービン９ａ、および中低圧タービン１５（第２中圧タービン９ｂおよび低圧タービン１１）がこの順で連結されて一軸に配置されている。すなわち、高圧タービン８、第１中圧タービン９ａ、中低圧タービン１５、および４極発電機１３の回転軸は連結されて一軸として構成されており、蒸気タービンシステム５０が共通かつ単一の回転軸を備える構成となっている。
【００２６】
ここで、４極発電機１３の回転軸は高圧タービン８の回転軸と連結されており、４極発電機１３は高圧タービン８に隣接して配置されている。また、復水器１４は中低圧タービン１５の低圧タービン１１に隣接するように配置されている。中低圧タービン１５の低圧タービン１１と復水器１４は隣接して配置されているため、中低圧タービン１５の低圧タービン１１からのタービン排気は、単流のまま回転軸方向への軸流排気としてスムーズに復水器１４内に導入される。
【００２７】
また、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０は、復水器１４から供給された水を加熱する再生熱交換器としての低圧給水加熱器４と、低圧給水加熱器４にて加熱された水を昇圧して給水とする給水ポンプ５と、給水ポンプ５にて昇圧された給水を更に加熱する再生熱交換器としての高圧給水加熱器６を備える。低圧給水加熱器４には低圧タービン１１からの低圧抽気蒸気が加熱媒体として導かれ、高圧給水加熱器には高圧タービン８からの高圧抽気蒸気が加熱媒体として導かれる。
【００２８】
上述の通り、本実施の形態に係る火力発電所の蒸気タービンシステム５０は、共通かつ単一の回転軸とともに、発電機として４極発電機１３を備えている。このため、従来の２極発電機を用いた蒸気タービンシステム（以下、「全速機」とも呼ぶ）と比較して、回転数が半分になっている（以下、本発明の蒸気タービンシステム５０を「半速機」とも呼ぶ）。
【００２９】
また、このように半速機の回転数は全速機の回転数の半分になっているため、全速機から半速機への相似則を適用し、莫大な労力と時間を要する新規開発を行うことなく設計することができ、低圧タービン１１の最終段の翼長を容易に２倍にすることができる。
【００３０】
上述した相似則とは、ガスタービンなどでよく用いられており、例えば６０Ｈｚで設計されたガスタービンの大きさを１．２倍することで５０Ｈｚ用ガスタービンを得ることができる、という原則を指す。なお、相似則によって設計されたタービンは速度場および応力場が共に元となるタービンと全く同じという特徴を持っている。
【００３１】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００３２】
まず、ボイラ１によって、給水ポンプ５から高圧給水加熱器６を経てボイラ１に供給された水（給水）が加熱され、主蒸気Ａが発生する。この主蒸気Ａは、高圧タービン８に導かれ、高圧タービン８内にて膨張した後排出される。高圧タービン８から排出された主蒸気Ａは、ボイラ１内に設置された第１再熱器４１で再熱され第１段再熱蒸気Ｅとして第１中圧タービン９ａに入る（図１参照）。
【００３３】
次に、第１中圧タービン９ａにて膨張して仕事を行い排出された第１段再熱蒸気Ｅは、再びボイラ１に戻り、このボイラ１内に設置された第２再熱器４２で再熱され、第２段再熱蒸気Ｆとして中低圧タービン１５のうちの第２中圧タービン９ｂに入る（図１参照）。
【００３４】
次に、第２中圧タービン９ｂにて膨張仕事を行い排出された第２段再熱蒸気Ｆは、第２中圧タービン９ｂに連続して設置された低圧タービン１１内に流入し、更に低圧タービン１１内にて膨張して仕事を行い、復水器１４に導かれる（図１参照）。
【００３５】
ここで、中低圧タービン１５の低圧タービン１１と復水器１４は隣接して配置されているため、中低圧タービン１５の低圧タービン１１からのタービン排気は、単流のまま回転軸方向への軸流排気としてスムーズに復水器１４内に導入される。
【００３６】
次に、復水器１４から排出された水は、低圧タービン１１から抽気された抽気蒸気を用いて、低圧給水加熱器４で加熱される（図１参照）。
【００３７】
次に、低圧給水加熱器４で加熱された水は、給水ポンプ５で昇圧されて給水となる。その後、給水ポンプ５で昇圧された給水は、高圧タービン８から抽気された蒸気を用いて、高圧給水加熱器６で加熱された後、ボイラ１に戻る（図１参照）。
【００３８】
このように水（給水）や蒸気Ａ，Ｅ，Ｆが蒸気タービンシステム５０内を循環している間、４極発電機１３の回転軸が回転する。そして、この４極発電機１３は、２極を超える極数を持っているので、４極発電機１３とこれに連結されたタービン２の回転数が従来の２極発電機を備えるタービンシステムと比較して小さくなる。具体的には、４極発電機１３を用いることによって、従来のように２極発電機を用いた場合と比較して、４極発電機１３とタービン２の回転数が半分となる。
【００３９】
この結果、蒸気タービンシステム５０を半速機とすることができ、本実施の形態によれば、以下に示すような効果を得ることができる。
【００４０】
まず第１の効果として、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、および第２段再熱蒸気Ｆの温度を向上させることができる。すなわち、従来のように、発電機として２極発電機を用いた場合（全速機の場合）には、蒸気の温度を上昇させすぎると、タービン動翼が破損する可能性を否定できない。これに対して、本実施の形態によれば、回転軸の回転数を全速機の半分とすることによって、タービン動翼に発生する遠心力を低下させることができるので、全速機に用いられる蒸気と比較して、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、および第２段再熱蒸気Ｆの温度を上昇させることができる。
【００４１】
この遠心力を低下させることによる効果は、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、あるいは第２段再熱蒸気Ｆといった、温度の高い蒸気が供給される高圧タービン８、第１中圧タービン９ａおよび第２中圧タービン９ｂにおいて特に大きくなり、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、あるいは第２段再熱蒸気Ｆの温度が高くなったとしても、これらの材料として従来の材料を変更せずに用いることができる。
【００４２】
具体的には、図３（ａ）に示すように、クロム含有率が８％〜１５％である従来の高クロム系合金鋼の回転軸材を使用した場合（図３（ａ）の「高クロム鋼」に対応している）には、従来の全速機の場合に加わる遠心応力では蒸気温度が約６２０℃以上となると許容応力を超えてしまう。これに対して、本実施の形態の半速機によれば、タービン動翼に働く遠心応力が小さくなっているため、蒸気温度が６５０℃程度となっても、未だ許容応力を超えない。
【００４３】
この結果、高圧タービン８、第１中圧タービン９ａおよび第２中圧タービン９ｂの回転軸の材料として、クロム含有率が８％〜１５％である従来の高クロム系合金鋼の回転軸材を使用した場合には、ボイラ１によって発生する主蒸気Ａおよび再熱器４１，４２によって発生する再熱蒸気Ｅ，Ｆは、６２０℃以上であることが好ましく、６５０℃程度であることが最も好ましい。
【００４４】
なお、図３（ａ）は、６０Ｈｚの１０００ＭＷクラスの蒸気タービンシステムにおける高圧タービンの初段のタービン動翼に加わる遠心応力と、高クロム鋼の許容応力との関係を示したグラフ図である。
【００４５】
また、図３（ｂ）に示すように、クロム含有率が３％以下である従来の低クロム系合金鋼の回転軸材を使用した場合（図３（ｂ）の「低クロム鋼」に対応している）には、従来の全速機の場合に加わる遠心応力では蒸気温度が約５４５℃以上となると許容応力を超えてしまう。これに対して、本実施の形態の半速機によれば、タービン動翼に働く遠心応力が小さくなっているため、蒸気温度が５８０℃程度となっても、未だ許容応力を超えない。
【００４６】
この結果、高圧タービン８、第１中圧タービン９ａおよび第２中圧タービン９ｂの回転軸の材料として、クロム含有率が３％以下である従来の低クロム系合金鋼の回転軸材を使用した場合には、ボイラ１によって発生する主蒸気Ａおよび再熱器４１，４２によって発生する再熱蒸気Ｅ，Ｆは、５４５℃以上であることが好ましく、５８０℃程度であることが最も好ましい。
【００４７】
なお、図３（ｂ）は、６０Ｈｚの１０００ＭＷクラスの蒸気タービンシステムにおける高圧タービンの初段のタービン動翼に加わる遠心応力と、低クロム鋼の許容応力との関係を示したグラフ図である。
【００４８】
このように、本実施の形態の蒸気タービンシステム（半速機）５０によれば、従来の全速機と比較して温度の高い主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅおよび第２段再熱蒸気Ｆを用いることができるので、発電効率を容易に向上させることができる。
【００４９】
なお、図１および図２に示すような２段再熱サイクルにおいては強度が非常に厳しくなることが一般的に知られており、本実施の形態によれば、このような２段再熱サイクルにおいても蒸気温度を向上させることができる。
【００５０】
第２の効果として、タービン間の圧力損失を低減することができる。
【００５１】
従来の２５０ＭＷ以上からなる高出力の蒸気タービンシステムの低圧タービンでは、遠心力によるタービン動翼の翼長の制限から、２流排気または４流排気が用いられている。しかしながら、このようなタービンでは、中圧タービン９と低圧タービン１１の間に、クロスオーバー管（連絡管）１０と呼ばれる配管が接続されており（図９乃至図１１参照）、このクロスオーバー管（連絡管）１０とその前後に設置される中圧タービン９の吸気室と低圧タービン１１の排気室との間で圧力損失が発生してしまい、発電効率が低下してしまう。
【００５２】
これに対して、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０は、全速機の半分の回転数で回転するため、低圧タービン１１のタービン動翼に加わる遠心力を小さくすることができる。このため、高出力の蒸気タービンシステム５０においても単流排気を用いることができ、クロスオーバー管（連絡管）１０を用いる必要がなく、さらに、第２段中圧タービン９ｂと低圧タービン１１とを単一のケーシング内に収納して中低圧タービン１５とすることも可能となる。（図１および図２参照）。このため、タービン間圧力損失を無くし、発電効率を高めることができる。
【００５３】
なお、低圧タービン１１の最終段落のタービン動翼は、相似則を適用して形成されており、全速機における低圧タービン１１の最終段落のタービン動翼と比較して、４倍の環状面積を有している。このため、単流排気を用いたとしても、全速機で４流排気を用いた場合と同等の環状面積を有している。
【００５４】
第３の効果として、低圧タービン１１から排出される排気を単流とすることによって、タービン効率を向上させることができる。
【００５５】
従来の全速機のように、低圧タービン１１で２流排気または４流排気が用いられている場合には（図９乃至図１１参照）、各流路に流入する蒸気の量が分割されて減少するため、低圧タービン１１の前半の段落における翼長が低くなってしまい、低圧タービン１１の効率が悪くなっている。
【００５６】
これに対して、本実施の形態では、低圧タービン１１に流入する排気蒸気を単流とすることができるので、低圧タービン１１の前半の段落における翼長を十分に高くすることができる。この結果、低圧タービン１１における効率を向上させることができる。
【００５７】
第４の効果として、低圧タービン１１の最終段から排出される排気蒸気を、中低圧タービン１５の回転軸の軸方向に排出し、軸流排気とすることによって、タービン２の排気損失を低減することができる。
【００５８】
すなわち、図９乃至図１１に示すように、従来の約２５０ＭＷ以上の高出力の蒸気タービンシステム５０では、下方に設置された復水器３に向かって排気蒸気を排出する下方排気が用いられている。
【００５９】
これに対して、本実施の形態によれば、上述のように低圧タービン１１に流入する排気蒸気を単流とすることができるので、この低圧タービン１１の最終段から排出される排気蒸気を単流とすることができる。このため、低圧タービン１１の最終段から排出される排気蒸気を、中低圧タービン１５の回転軸の軸方向に排出する軸流排気とすることができる。この結果、タービン２の排気損失を低減することができる。
【００６０】
従って、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０を用いれば、１０００ＭＷという大出力な火力発電所であっても、低圧タービンの最終段から排出される排気蒸気を軸流排気とすることができ、発電効率を高めることができる。
【００６１】
ところで、このように排気蒸気を軸流排気とすることによって、タービン建屋の高さを低減することができる。
【００６２】
すなわち、従来でも、小型のタービンを用いた低出力の火力発電所では、タービンから排出される排気蒸気を軸流排気とすることによって、タービン建屋の高さを低減することができた。しかしながら、大出力の火力発電所では、タービンから排出される排気蒸気を軸流排気することができず、タービン下方に排気する形式を取らざるを得ないため、大出力の火力発電所のタービン建屋の高さは高いものになっていた。
【００６３】
これに対して、本実施の形態によれば、上述のように排気蒸気を軸流排気することができるので、大出力の火力発電所であってもタービン建屋の高さを低減することができる。
【００６４】
第５の効果として、凝縮水滴によって低圧タービン１１の最終段のタービン動翼が浸食されることを防止することができる。最終段のタービン動翼が著しく浸食されると、タービン動翼飛散事故にも発展する可能性があり、浸食防止は信頼性の面で重要な意味を持つ。
【００６５】
一般的に、浸食速度はタービン動翼の先端の回転速度が早いほど進行しやすい。本実施の形態では、タービン動翼が相似則を用いて設計されているため、タービン動翼の先端の回転速度は従来の全速機と同じになり、浸食速度は同じとなる。しかしながら、許容しうる浸食量はタービン動翼の大きさに比例し、大きさが大きいほど浸食耐久性がある。
【００６６】
具体的には、本実施の形態のタービン動翼の大きさは、従来の全速機のタービン動翼の大きさの２倍となっているため、耐久性は全速機のタービン動翼の２倍となっている。このため、凝縮水滴によって低圧タービン１１の最終段のタービン動翼の浸食による影響を半減することができる。
【００６７】
第６の効果として、各タービン８，９ａ，９ｂ，１１で許容しうる最大の段落数を増加することができ、タービン効率を向上させることができる。
【００６８】
タービン効率は、基本的には、タービン８，９ａ，９ｂ，１１の段落数が多いほど高くなるが、段落数を増加させると、タービン８，９ａ，９ｂ，１１の回転軸の軸長を増大させる必要があるため、回転体としての安定性が低下する。このため、タービン８，９ａ，９ｂ，１１に設置される段落の数は、安定性を考慮した許容しうる段落数以下となっている。
【００６９】
この点、本実施の形態によれば、タービン８，９ａ，９ｂ，１１の回転数は全速機の半分であるため、同じ軸長とした場合にはタービン８，９ａ，９ｂ，１１の安定性が向上する。タービン８，９ａ，９ｂ，１１の回転軸の軸長を長くしても、全速機と同じ程度の安定性を実現することができる。この結果、許容しうる段落の数を大きくすることができ、タービン効率を向上させることができる。
【００７０】
第７の効果として、蒸気タービンシステム５０の全長を短くすることによって、タービン建屋の大きさを小型化することができる。
【００７１】
従来、蒸気タービンシステムを１０００ＭＷクラスのものにするには、蒸気タービンシステム５０を、図１１に示すようなクロスコンパウンド型とするか、図９に示すようなタンデムコンパウンド型とする必要があった。
【００７２】
図１１に示すように、蒸気タービンシステム５０をクロスコンパウンド型とすると、高圧タービン（単流）８、中圧タービン（複流）９および２極発電機１２を直結させ、かつ、２台の低圧タービン（複流）１１および４極発電機１３を直結させるため、４車室タービン８，９，１１と２台の発電機１２，１３が必要となる。
【００７３】
また、図９に示すように、蒸気タービンシステム５０をタンデムコンパウンド型とすると、高圧タービン（単流）８、中圧タービン（複流）９、２台の低圧タービン（複流）１１および発電機７を直結させるため、４車室タービン８，９，１１と１台の発電機７が必要となる。
【００７４】
ここで、低圧タービン１１が合計４流になるのは、上述のようにタービン動翼に加わる遠心力によって最終段の大きさが制限されるためであり、中圧タービン９が複流になるのは、同じく遠心力による制限が厳しいからである。
【００７５】
これに対して、本実施の形態では、上述のようにタービン２に加わる遠心力を低減することができるので、図１および図２に示すように、２段再熱を用いた場合であっても、高圧タービン（単流）８と、第１中圧タービン（単流）９ａと、中低圧タービン（単流）１５と、４極発電機１３とを同軸に配置することができ、３車室タービン８，９ａ，１５と１台の４極発電機１３が配置される。このため、蒸気タービンシステム５０の設置スペースを低減することができ、かつ保守性を向上させることもできる。
【００７６】
ところで、図９および図１１に示した従来の蒸気タービンシステム５０は、１段再熱式であるのに対して、本実施の形態による図１および図２に示した蒸気タービンシステム５０は、２段再熱式である点には留意すべきである。
【００７７】
なお、上述した本実施の形態において、主蒸気Ａ、第１段再熱蒸気Ｅ、および第２段再熱蒸気Ｆは６５０℃からなっているが、このような温度の蒸気Ａ，Ｅ，Ｆを用いた蒸気タービンシステム５０では４５％の送電端効率が見込め、現状の再熱再生火力発電所に対して相対比で約１０％の発電効率向上が得られる。
【００７８】
また、図１および図２においては、本実施の形態に係る蒸気タービンシステム５０を、ボイラ１内に第１段再熱器４１と第２段再熱器４２を設けるとともに、これらから第１段中圧タービン９ａ、第２段中圧タービン９ｂに第１段再熱蒸気Ｅと第２段再熱蒸気Ｆがそれぞれ導かれるような２段再熱式のシステムとして示したが、再熱器および中圧タービンを更に多数設け、多数段の再熱蒸気がそれぞれ別の中圧タービンに導かれるような多段再熱式のシステムとすることも可能である。
【００７９】
このような場合、少なくとも最終段の再熱蒸気が導かれる最終段の中圧タービンと復水器へ蒸気を排気させる低圧タービンを連絡管なしに連続的に配置させることが可能である。
【００８０】
ところで、上記では、２極を超える極数を持つ発電機として４極発電機１３を用いて説明したが、２極を超える極数を持つ発電機であれば良く、これに限るものではない。
【００８１】
また、上記では、低圧タービン１１が軸流排気である態様を用いて説明したが、これに限るものではなく、例えば、図４に示すように、低圧タービン１１からの排気蒸気を下方に排出するものでもよい。
【００８２】
なお、図４に示す火力発電所の蒸気タービンシステム５０も、図１および図２にて示した蒸気タービンシステム５０と同様、ボイラ１と、タービン２、復水器１４、および４極発電機１３とを備える。図４に示すように、ボイラ１には、高圧タービン８から排出された主蒸気Ａを再熱して再熱蒸気Ｂを発生させる再熱器４５が１つだけ備えられている。タービン２は、高圧タービン８、中圧タービン９、および低圧タービン１１を備える。ここで、図４では、中圧タービン９から排出された蒸気を低圧タービン１１に導くためのクロスオーバー管（連絡管）１０を備えている。
【００８３】
また、図４に示すように、蒸気タービンシステム５０のパワートレインは、高圧タービン８、中圧タービン９、複数の低圧タービン１１および４極発電機１３がこの順で連結されて一軸に配置されている。すなわち、高圧タービン８、中圧タービン９、複数の低圧タービン１１、４極発電機１３の回転軸は連結されて一軸として構成されており、蒸気タービンシステム５０が共通かつ単一の回転軸を備える構成となっている。
【００８４】
ここで、４極発電機１３の回転軸は低圧タービン１１の回転軸と連結されており、４極発電機１３は高圧タービン１１に隣接して配置されている。
【００８５】
また、図４に示すように、復水器１４は複数の低圧タービン１１の下方に設けられている。復水器１４からの水は、図１に示した蒸気タービンシステム５０と同様に、低圧給水加熱器４、給水ポンプ５、高圧給水加熱器６に順番に導かれて給水としてボイラ１に戻される。
【００８６】
第２の実施の形態
次に、図５および図６により、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５および図６に示す第２の実施の形態は、図１として示した第１の実施の形態に係る蒸気タービンシステム５０に、ガスタービンシステム３０を組み合せた、所謂複合サイクルプラントである。ガスタービンシステム３０は、空気を圧縮するコンプレッサー３１と、当該コンプレッサー３１で圧縮された空気を用い、例えば天然ガスなどの化石燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器３２と、燃焼器３２で生成された燃焼ガスによって駆動されるガスタービン３３と、ガスタービン３３に連結されたガスタービン発電機３５と、を備える。また、本実施の形態に係る火力発電所の蒸気タービンシステム５０においては、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して主蒸気を発生させるボイラとして、図１に示した第１の実施の形態におけるボイラ１の代わりに、ガスタービンシステム３０から排出される排ガスＣを熱源として給水を加熱して主蒸気Ａを発生させる排熱回収ボイラ２０を備えている。なお、図５および図６に示した本実施の形態においては、高圧給水加熱器６および低圧給水加熱器４は設けられていない。その他の構成は図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００８７】
図５および図６に示す第２の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８８】
まず、ガスタービン３３の排ガスＣの熱により、給水ポンプ５から供給される水（給水）の一部が排熱回収ボイラ２０で加熱されて、主蒸気Ａが生成される（図５参照）。
【００８９】
次に、この主蒸気Ａは、高圧タービン８にて膨張して仕事を行う。高圧タービン８から排出された排気蒸気は、排熱回収ボイラ２０内の第１再熱器４１へと導かれる（図５参照）。
【００９０】
また、給水ポンプ５から供給される給水の別の一部は、ボイラ１へ供給されて加熱されて蒸気となり、その後高圧タービン８から排出された排気蒸気と混合されて排熱回収ボイラ２０内の第１再熱器４１内に入り、これらの混合蒸気がガスタービン３３の排ガスＣの熱により再熱されて第１段再熱蒸気Ｅとなる（図５参照）。
【００９１】
次に、この第１段再熱蒸気Ｅは、第１中圧タービン９ａに入り更に膨張仕事を行う。第１中圧タービン９ａから排出された第１段再熱蒸気Ｅは、再び排熱回収ボイラ２０に戻り、排熱回収ボイラ２０内の第２再熱器４２でガスタービン３３の排ガスＣの熱によって再熱され、第２段再熱蒸気Ｆとなる（図５参照）。
【００９２】
次に、この第２段再熱蒸気Ｆは、第２中圧タービン９ｂに導かれて膨張して更に仕事を発生する。その後、第２中圧タービン９ｂを出た第２段再熱蒸気Ｆは、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１の接続位置に導かれた低圧蒸気Ｄと混合して低圧タービン１１に入り再び膨張して仕事を行う。なお、この低圧蒸気Ｄは、給水ポンプ５の手前で分岐されて供給された低圧給水がボイラ１で加熱されることによって生成される（図５参照）。
【００９３】
次に、低圧タービンにて仕事を終えた蒸気は、復水器１４に導かれて冷却され凝縮して水になる（図５参照）。
【００９４】
その後、復水器１４からの水は、給水ポンプ５の前後で逐次分岐され、高圧、中圧、低圧のそれぞれ圧力の異なる給水として排熱回収ボイラ２０に戻される（図５参照）。
【００９５】
本実施の形態のガスタービンシステム３０と蒸気タービンシステム５０とを組み合わせたコンバインド火力発電所においても、４極発電機（２極を超える極数を持つ発電機）１３を用いているため、第１の実施の形態と同様、蒸気タービンシステム５０の回転数を全速機の半分にすることができる（半速機とすることができる）。このため、本実施の形態によっても、第１の実施の形態で示した効果と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
すなわち、相似則を適用して、従来の全速機と比較して、最終段のタービン動翼の翼長を２倍にすることができる。
【００９７】
また、低圧タービン１１から排出される排気を単流の軸流排気とし、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１をクロスオーバー管（連絡管）１０（図９乃至図１１参照）のような連絡管なしに連続配置して中低圧タービン１５を構成することができ、第２中圧タービン９ｂと低圧タービン１１との間の圧力損失を無くすことができる。
【００９８】
また、蒸気タービンシステム５０が半速機となり、タービン動翼に加わる遠心力を小さくすることができることから、一般的に強度が非常に厳しくなる２段再熱サイクルにおいても蒸気温度を向上させることができ、容易に熱効率を高めることができる。
【００９９】
また、蒸気タービンシステム５０が半速機となるので、タービン動翼を長翼化することができ、十分な環状面積を有した最終段のタービン動翼と軸流排気を併用することでタービンの排気損失を低減することができる。
【０１００】
さらに、蒸気タービンシステム５０を半速機とすることによって、安定性が増加した分、タービン８，９ａ，９ｂ，１５に設置される段落数を増加することができ、タービン効率を向上させることができる。
【０１０１】
ところで、ガスタービンシステム３０のガスタービン発電機３５と、蒸気タービンシステム５０の４極発電機１３とは、別のシステムに設けられた発電機であるので、同期させる必要はない。また、ガスタービンシステム３０の回転数については、全速、半速など、適宜選定することができる。ガスタービンシステム３０のガスタービン発電機３５を４極発電機とする場合、４極発電機１３を共通の発電機として用い、ガスタービンシステム３０と蒸気タービンシステム５０との回転軸を連結して１軸に構成とした火力発電所とすることもできる。
【０１０２】
なお、上記では、低圧タービン１１が軸流排気である態様を用いて説明したが、これに限るものではなく、例えば、図６に示すように、低圧タービン１１からの排気蒸気を下方に排出するものでもよい。
【０１０３】
この火力発電所の蒸気タービンシステム５０は、図６に示すように、ガスタービンシステム３０から排出される排ガスＣを熱源として給水ポンプ５から供給される水（給水）の一部を加熱して、主蒸気Ａを発生させる排熱回収ボイラ２０と、排熱回収ボイラ２０からの主蒸気Ａが導かれるとともに、回転軸を有する高圧タービン８と、高圧タービン８から排出された主蒸気Ａと給水ポンプ５から供給される給水の別の一部を排熱回収ボイラ２０にて加熱して発生させた蒸気とを混合して再熱し再熱蒸気Ｂを発生させる再熱器４５と、、再熱器４５で再熱された再熱蒸気Ｂが導かれる中圧タービン９と、中圧タービン９から排出された蒸気がクロスオーバー管（連絡管）１０を介して導かれる低圧タービン１１と、を備えている。なお、クロスオーバー管（連絡管）１０に流入する中圧タービン９から排出される蒸気は、排熱回収ボイラ２０からの低圧蒸気Ｄと混合される。
【０１０４】
また、図６に示すように、低圧タービン１１の回転軸には、高圧タービン８、中圧タービン９および低圧タービン１１の回転軸と一軸に結合された回転軸を有する４極発電機１３が設けられている。そして、図６の例においても、蒸気タービンシステム５０のパワートレインは、高圧タービン８、中圧タービン９、複数の低圧タービン１１および４極発電機１３がこの順で連結されて一軸に配置されている。すなわち、高圧タービン８、中圧タービン９、複数の低圧タービン１１、４極発電機１３の回転軸は連結されて一軸として構成されており、蒸気タービンシステム５０が共通かつ単一の回転軸を備える構成となっている。
【０１０５】
また、図６に示すように、低圧タービン１１の下方には復水器１４が設けられている。復水器１４にて凝縮した水は配管を介して接続されている給水ポンプ５に導かれて給水となり、この給水ポンプ５にて昇圧された給水は排熱回収ボイラ２０に戻される。
【０１０６】
第３の実施の形態
次に、図７および図８により、本発明の第３の実施の形態について説明する。図７および図８に示す第３の実施の形態は、蒸気タービンシステム５０が、第１中圧タービン９ａを備えず、１段再熱式になったものであり、その他の構成は図１乃至図４に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、本実施の形態の中圧タービン９は、第１の実施の形態における第２中圧タービン９ｂに相当している。またボイラ１は、再熱器４５を１つ備えている。
【０１０７】
さらに、図７および図８において、中圧タービン９と低圧タービン１１は、単一のケーシング内に収納された中低圧タービン１５とされているが、再熱蒸気が導かれるタービンが中圧タービン９であり、復水器１４に蒸気を排気として流出させるタービンが低圧タービン１１であると定義される。この場合、第１の実施の形態と同様、中圧タービン９と低圧タービン１１とを厳密に区分けする必要は必ずしもない。
【０１０８】
図７および図８に示す第３の実施の形態において、図１乃至図４に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０９】
まず、ボイラ１によって、給水ポンプ５からボイラ１に供給された水（給水）が加熱され、主蒸気Ａが発生する。この主蒸気Ａは、高圧タービン８を経由した後、ボイラ１内に設置された再熱器４５で再熱され再熱蒸気Ｂとして中圧タービン９に入る（図７参照）。
【０１１０】
次に、中圧タービン９から排出された再熱蒸気Ｂは、中圧タービン９に連続して設置された低圧タービン１１内に流入し、復水器１４に至って水になる（図７参照）。
【０１１１】
次に、復水器１４から供給される水は、低圧タービン１１から抽気された蒸気を用いて、低圧給水加熱器４で加熱される。その後、低圧給水加熱器４で加熱された水は、給水ポンプ５で昇圧される。そして、給水ポンプ５で昇圧された水は、高圧タービン８から抽気された蒸気を用いて、高圧給水加熱器６で加熱された後、ボイラ１に戻る（図７参照）。
【０１１２】
本実施の形態の火力発電所においても、４極発電機（２極を超える極数を持つ発電機）１３を用いているため、第１の実施の形態と同様、蒸気タービンシステム５０の回転数を全速機の半分にすることができる（半速機とすることができる）。このため、本実施の形態によっても、第１の実施の形態で示した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
すなわち、相似則を適用して、従来の全速機と比較して、最終段のタービン動翼の翼長を２倍にすることができる。
【０１１４】
また、低圧タービン１１から排出される排気を単流の軸流排気とし、中圧タービン９と低圧タービン１１をクロスオーバー管（連絡管）１０（図９乃至図１１参照）のような連絡管なしに連続に配置して中低圧タービン１５を構成することができ、中圧タービンと低圧タービン１１との間の圧力損失を無くすことができる。
【０１１５】
また、蒸気タービンシステム５０が半速機となり、タービン動翼に加わる遠心力を小さくすることができることから、蒸気温度を向上させることができ、容易に熱効率を高めることができる。
【０１１６】
また、蒸気タービンシステム５０が半速機となるので、タービン動翼を長翼化することができ、十分な環状面積を有した最終段のタービン動翼と軸流排気を併用することでタービンの排気損失を低減することができる。
【０１１７】
また、蒸気タービンシステム５０を半速機とすることによって、安定性が増加した分、高圧タービン８、中圧タービン９、あるいは低圧タービン１５に設置される段落数を増加することができ、タービン効率を向上させることができる。
【０１１８】
さらに、本実施の形態の蒸気タービンシステム５０は、図７および図８に示すように、１段再熱式の蒸気タービンシステム５０であり、同軸に配置された、高圧タービン（単流）８と、中低圧タービン（単流）１５と、４極発電機１３とからなっている。このため、蒸気タービンシステム５０は、２車室タービン８，１５と１台の４極発電機１３とからなり、蒸気タービンシステム５０の設置スペースをさらに低減することができ、かつ保守性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による火力発電所の概略図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による火力発電所の側方断面図。
【図３】高圧タービンの初段のタービン動翼に加わる遠心応力と、クロム鋼の許容応力との関係を示したグラフ図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例による火力発電所の概略図。
【図５】本発明の第２の実施の形態による火力発電所の概略図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の別の変形例による火力発電所の概略図。
【図７】本発明の第３の実施の形態による火力発電所の概略図。
【図８】本発明の第３の実施の形態による火力発電所の側方断面図。
【図９】従来の再生再熱サイクルからなる蒸気タービンシステムを有する火力発電所の概略図。
【図１０】従来のガスタービンシステムと蒸気タービンシステムとを組み合わせたコンバインド火力発電所の概略図。
【図１１】従来のクロスコンパウンド型火力発電所の概略図。
【符号の説明】
【０１２０】
１ ボイラ
２ タービン
３ 復水器
４ 低圧給水加熱器
５ 給水ポンプ
６ 高圧給水加熱器
７ 発電機
８ 高圧タービン
９ 中圧タービン
９ａ 第１中圧タービン
９ｂ 第２中圧タービン
１０ クロスオーバー管（連絡管）
１１ 低圧タービン
１２ ２極発電機
１３ ４極発電機
１４ 復水器
１５ 中低圧タービン
２０ 排熱回収ボイラ
３０ ガスタービンシステム
３１ コンプレッサー
３２ 燃焼器
３３ ガスタービン
３５ ガスタービン発電機
４１ 第１再熱器
４２ 第２再熱器
４５ 再熱器
Ａ 主蒸気
Ｂ 再熱蒸気
Ｃ 排ガス
Ｄ 低圧蒸気
Ｅ 第１段再熱蒸気
Ｆ 第２段再熱蒸気
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して、主蒸気を発生させるボイラと、
前記ボイラからの主蒸気が導かれるとともに、回転軸を有する高圧タービンと、
前記高圧タービンから排出された前記主蒸気を再熱して、再熱蒸気を発生させる再熱器と、
前記高圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、前記再熱器で発生した再熱蒸気が導かれる中圧タービンと、
前記高圧タービンおよび中圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、前記中圧タービンから排出された前記再熱蒸気が導かれる低圧タービンと、
前記高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、２極を超える極数を持つ発電機と、
を備えることを特徴とする火力発電所。
【請求項２】
高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンのうち少なくとも一つから抽気された蒸気を用いてボイラに導かれる給水を加熱する再生熱交換器、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の火力発電所。
【請求項３】
空気を圧縮するコンプレッサーと、当該コンプレッサーで圧縮された空気を用いて燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器で生成された燃焼ガスによって駆動されるガスタービンと、ガスタービンに連結されたガスタービン発電機と、を有するガスタービンシステムをさらに備え、
ボイラは、前記ガスタービンシステムから排出される排ガスを熱源として給水を加熱して、主蒸気を発生させる排熱回収ボイラであることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項４】
低圧タービンの最終段から排出される排気蒸気は、単流で排出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項５】
低圧タービンの最終段から排出される排気蒸気は、低圧タービンの回転軸の軸方向に排出されることを特徴とする請求項４に記載の火力発電所。
【請求項６】
発電機は４極発電機であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項７】
複数の再熱器と、複数の中圧タービンとを備え、
前記複数の再熱器の各々にて発生される再熱蒸気は、対応する中圧タービンに導かれることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の火力発電所。
【請求項８】
中圧タービンと低圧タービンは、連絡管なしに連続的に配置される中低圧タービンであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項９】
ボイラによって発生する主蒸気および再熱器によって発生する再熱蒸気の少なくともいずれか一方は６２０℃以上であり、当該６２０℃以上の蒸気が導かれる高圧タービンおよび中圧タービンの少なくともいずれか一方の回転軸は、クロム含有率が８％〜１５％の材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項１０】
ボイラによって発生する主蒸気および再熱器によって発生する再熱蒸気の少なくともいずれか一方は５４５℃以上であり、当該５４５℃以上の蒸気が導かれる高圧タービンおよび中圧タービンの少なくともいずれか一方の回転軸は、クロム含有率が３％以下の材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項１】
化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して給水を加熱して、主蒸気を発生させるボイラと、
前記ボイラからの主蒸気が導かれるとともに、回転軸を有する高圧タービンと、
前記高圧タービンから排出された前記主蒸気を再熱して、再熱蒸気を発生させる再熱器と、
前記高圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、前記再熱器で発生した再熱蒸気が導かれる中圧タービンと、
前記高圧タービンおよび中圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、前記中圧タービンから排出された前記再熱蒸気が導かれる低圧タービンと、
前記高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンの回転軸と一軸に結合された回転軸を有し、２極を超える極数を持つ発電機と、
を備えることを特徴とする火力発電所。
【請求項２】
高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンのうち少なくとも一つから抽気された蒸気を用いてボイラに導かれる給水を加熱する再生熱交換器、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の火力発電所。
【請求項３】
空気を圧縮するコンプレッサーと、当該コンプレッサーで圧縮された空気を用いて燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器で生成された燃焼ガスによって駆動されるガスタービンと、ガスタービンに連結されたガスタービン発電機と、を有するガスタービンシステムをさらに備え、
ボイラは、前記ガスタービンシステムから排出される排ガスを熱源として給水を加熱して、主蒸気を発生させる排熱回収ボイラであることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項４】
低圧タービンの最終段から排出される排気蒸気は、単流で排出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項５】
低圧タービンの最終段から排出される排気蒸気は、低圧タービンの回転軸の軸方向に排出されることを特徴とする請求項４に記載の火力発電所。
【請求項６】
発電機は４極発電機であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項７】
複数の再熱器と、複数の中圧タービンとを備え、
前記複数の再熱器の各々にて発生される再熱蒸気は、対応する中圧タービンに導かれることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の火力発電所。
【請求項８】
中圧タービンと低圧タービンは、連絡管なしに連続的に配置される中低圧タービンであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項９】
ボイラによって発生する主蒸気および再熱器によって発生する再熱蒸気の少なくともいずれか一方は６２０℃以上であり、当該６２０℃以上の蒸気が導かれる高圧タービンおよび中圧タービンの少なくともいずれか一方の回転軸は、クロム含有率が８％〜１５％の材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の火力発電所。
【請求項１０】
ボイラによって発生する主蒸気および再熱器によって発生する再熱蒸気の少なくともいずれか一方は５４５℃以上であり、当該５４５℃以上の蒸気が導かれる高圧タービンおよび中圧タービンの少なくともいずれか一方の回転軸は、クロム含有率が３％以下の材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の火力発電所。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２４８８２２（Ｐ２００８−２４８８２２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９２２８６（Ｐ２００７−９２２８６）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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