JP2002106307A

JP2002106307A - ハイブリッド型発電装置

Info

Publication number: JP2002106307A
Application number: JP2000302015A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzuki; 鈴木　　剛
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】有効エネルギーの損失を回避するとともに、ア
キュムレータの容量を適切な規模に設定可能にする。【解決手段】熱水貯蔵タンク９と主タービン２又はピー
クタービン間に、熱水貯蔵タンク９に貯蔵する蒸気が有
している熱エネルギーを蓄熱する一方、その蓄熱を利用
して熱水貯蔵タンク９から主タービン２又はピークター
ビンに供給される蒸気を過熱する蓄熱型独立過熱器１０
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気発生器で発生
した蒸気の一部を熱水として貯蔵する熱水貯蔵タンク
と、熱水貯蔵タンクに貯蔵する余剰蒸気の蓄熱及び放出
する蓄熱型独立過熱器とを組み合わせたハイブリッド型
発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電は、負荷制御が困難であるた
め、通常、定格負荷運転が行われている。したがって、
昼夜の出力平準化対策として、石油火力発電などによる
出力調整が必要となり、電力会社は、平準化用電力設備
のために、過大な設備投資を強いられている。

【０００３】この昼夜の電力需要のアンバランスに対応
する手段として、電力需要の減った夜間（２２時〜８
時）に発生した余剰蒸気ａの一部をアキュムレータ９に
熱水ｃとして貯蔵し、電力需要の多い昼間（８時〜２２
時）に、アキュムレータ９に貯蔵した熱水ｃを蒸気に変
換して主タービン２に供給し、発電機３の出力増強（リ
パワリング）を計る熱水貯蔵発電装置が知られている
（図３参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この熱水貯
蔵発電装置は、ボイラ発生蒸気を熱水に変換して貯蔵す
るため、蒸気自身が本来有している有効エネルギーの損
失が避けられない。また、アキュムレータの熱水を蒸気
に変換して主タービンに供給すると、供給蒸気が飽和蒸
気であるため、タービンの低圧部でミストが発生し、タ
ービン翼列に損傷を来す恐れがある。

【０００５】従って、アキュムレータの熱水を蒸気に変
換して主タービンに供給する場合には、飽和蒸気を過熱
して供給する必要がある。また、アキュムレータの熱水
を蒸気に戻すエネルギーは、ガスタービン廃熱を用いる
ことが、システム効率の向上を計る上で得策である。

【０００６】しかし、有効エネルギーの損失を回避する
こと、およびアキュムレータの容量を適切な規模に設定
することは経済性を高める上で大きな課題になってい
る。

【０００７】本発明は、係る諸問題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、有効エネルギーの
損失を回避するとともに、アキュムレータの容量を適切
な規模に設定可能なハイブッド型発電装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、蒸気発生器で発生した蒸気の一部を熱水
貯蔵タンク内に熱水として貯蔵し、ピーク負荷時に熱水
貯蔵タンク内の熱水を蒸気に変換して主タービン又はピ
ークタービンに供給するようにした発電装置において、
熱水貯蔵タンクと主タービン又はピークタービン間に、
熱水貯蔵タンクに貯蔵する蒸気が有している熱エネルギ
ーを蓄熱する一方、その蓄熱を利用して熱水貯蔵タンク
から主タービン又はピークタービンに供給される蒸気を
過熱する蓄熱型独立過熱器を設けたことを特徴としてい
る。

【０００９】本発明によれば、余剰蒸気の熱エネルギー
を蓄熱型独立過熱器の蓄熱媒体に蓄えた後、余剰蒸気自
体を熱水として熱水貯蔵タンクに貯蔵することができる
と共に、ピーク時には、熱水貯蔵タンクの熱水を蒸気に
変換した後、その蒸気を蓄熱型独立過熱器の蓄熱媒体に
蓄えた潜熱の放出によって過熱することができる。

【００１０】その結果、タービン効率が向上し、有効エ
ネルギーの損失を軽減することが可能になる。また、主
タービンに供給される蒸気の過熱は、蓄熱媒体（溶融
塩）の潜熱を有効利用するため、ＣＯ₂の発生を抑制す
ることも可能となる。

【００１１】また、上記のように、蓄熱型独立過熱器の
蓄熱媒体に貯蔵蒸気のエネルギーを潜熱蓄熱することに
より、貯蔵蒸気のエンタルピーが低下するため、熱水貯
蔵タンクの容量を従来より大幅に低減することが可能に
なる。

【００１２】また、本発明は、蓄熱型独立過熱器の下流
側に更に加熱器を設けたことを特徴としている。

【００１３】このように、蓄熱型独立過熱器の下流側に
更に加熱器を設けることにより、主タービンに供給され
る蒸気の過熱度を高めることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００１５】図１において、符号１は蒸気発生器であ
り、蒸気発生器１で発生した蒸気ａは、主タービン２に
供給されて仕事を行い、主タービン２に連結された発電
機３を駆動するようになっている。主タービン２で仕事
を行った蒸気は、主復水器４に流入し、そこで復水され
る。その復水は、ポンプ５を経て、再び、蒸気発生器１
に還流されるようになっている、また、復水の一部は、
ホットウェルタンク６に貯蔵される。

【００１６】一方、蒸気発生器１から主タービン２に蒸
気ａを供給する蒸気ライン７からは、分岐管８が分岐さ
れており、その先端部８ａは、地下（地上でも可）に設
置したアキュムレータ（以下、熱水貯蔵タンクという）
９の中に突出し、熱水貯蔵タンク９の中に貯蔵されてい
る飽和水ｂ、あるいは熱水ｃの液面下に、常時、位置す
るようになっている。

【００１７】ところで、分岐管８の途中には、蓄熱媒体
として顕熱あるいは潜熱を利用し得る溶融塩或いは金属
を使用した蓄熱型独立過熱器１０が設けられている。ま
た、蓄熱型独立過熱器１０には、熱水貯蔵タンク９の蒸
気溜まり９ａの蒸気を主タービン２の低圧部に供給する
第２の蒸気ライン１１が接続されている。

【００１８】上記分岐管８は、蓄熱型独立過熱器１０の
第１熱交換チューブ１０ａに接続され、第２の蒸気ライ
ン１１は、蓄熱型独立過熱器１０の第２熱交換チューブ
１０ｂに接続されている。また、第２の蒸気ライン１１
は、蓄熱型独立過熱器１０と熱水貯蔵タンク１１間に減
圧制御弁１２を有し、蓄熱型独立過熱器１０と主タービ
ン２間に加熱器１３を備えている。

【００１９】加熱器１３としては、ガスタービン廃熱を
利用する熱交換器や燃焼加熱器などがあるが、システム
効率の向上を計る上でガスタービン廃熱を利用する熱交
換器の方が好ましい。なお、この加熱器１３の使用、不
使用は、状況の応じて選択される。

【００２０】また、蒸気ライン７は、分岐点１４と主タ
ービン２間に流量制御弁１５を有し、第２の蒸気ライン
１１は、分岐点１５と蓄熱型独立過熱器１０間にバルブ
１６を有している。

【００２１】また、蓄熱媒体としては、「表１」に列挙
したものや、比較的低圧低温蒸気を蓄熱する溶融塩又は
金属があるが、貯蔵しようとする蒸気の温度レベルによ
って選択することが望ましい。

【００２２】

【表１】

【００２３】しかして、夜間（２２時〜８時）は、図１
に示すように、流量制御弁１５を絞って主タービン２に
供給する蒸気（飽和蒸気）ａの供給量に制限を加える。
そして、蒸気発生器１で発生した蒸気ａの一部（余剰蒸
気）は、蓄熱型独立過熱器１０を通過する間に蓄熱媒体
の相変化による潜熱を利用して蓄熱媒体（溶融塩）ｄに
熱エネルギーを蓄熱する。

【００２４】蓄熱型独立過熱器１０の蓄熱媒体ｄに蓄熱
した蒸気は、熱水貯蔵タンク９内の飽和水ｂに吸収させ
て熱水ｃとして貯蔵される（最大発生蒸気量の８割が貯
蔵可能）。その間、分岐管８のバルブ１６は「開」、減
圧制御弁１２は「閉」になっている。主タービン２から
排出された蒸気は、主復水器６で復水された後、ポンプ
７によって蒸気発生器３に還流される。

【００２５】上記のように、蓄熱型独立過熱器１０の蓄
熱媒体ｄに貯蔵蒸気のエネルギーを蓄熱することによ
り、貯蔵蒸気のエンタルピーが低下するため、熱水貯蔵
タンク９の容量を従来より大幅に低減することが可能に
なる。

【００２６】一方、図２に示すように、昼間（８時〜２
２時）は、蒸気量制御弁１５を全開し、蒸気発生器１で
発生した蒸気ａを全て主タービン２に導入して定格負荷
運転を行う。その間、分岐管８のバルブ１６および第２
の蒸気ライン１１の減圧制御弁１２は「閉」になってい
る。

【００２７】そして、ピーク負荷時に減圧制御弁１２を
開くと、熱水貯蔵タンク９に貯蔵された熱水ｃが減圧に
よって自己蒸発する。その蒸気は、蓄熱型独立過熱器１
０を通過する間に蓄熱媒体（溶融塩）ｄの固化に伴う潜
熱の放出エネルギーにより過熱される。この過熱蒸気ｅ
は、主タービン２の低圧段に供給され、主タービン２に
連結されている発電機３の出力増大（リパワリング）に
寄与される。

【００２８】このように、過熱蒸気ｅが主タービン２に
供給されると、タービン効率が向上し、有効エネルギー
の損失を軽減することが可能になる。また、主タービン
２に供給される蒸気の過熱に当たっては蓄熱媒体（溶融
塩）ｄの潜熱を有効利用するため、ＣＯ₂の発生を抑制
することも可能となる。

【００２９】以上の説明では、蓄熱型独立過熱器１０で
過熱した過熱蒸気ｅを主タービン２に供給する場合につ
いて説明したが、ピークタービン（図示せず）に供給す
るようにしてもよい。

【００３０】

【実施例】（実施例）図１のハイブリッド型発電装置
（本発明）と、図３の非ハイブリッド型発電装置（従来
例）との性能を「表２」に示す。なお、夜間蒸気発生量
の８割を１０時間貯蔵し、昼間の１４時間で放出した。

【００３１】

【表２】

【００３２】この「表２」から本発明は、従来例に比べ
て出力が約９パーセント増大するとともに、熱水貯蔵タ
ンクの容量がほぼ１／２０になることが分かる。

【００３３】

【発明の効果】上記のように、本発明は、蒸気発生器で
発生した蒸気の一部を熱水貯蔵タンク内に熱水として貯
蔵し、ピーク負荷時に熱水貯蔵タンク内の熱水を蒸気に
変換して主タービン又はピークタービンに供給するよう
にした発電装置において、熱水貯蔵タンクと主タービン
又はピークタービン間に、熱水貯蔵タンクに貯蔵する蒸
気が有している熱エネルギーを蓄熱する一方、その蓄熱
を利用して熱水貯蔵タンクから主タービン又はピークタ
ービンに供給される蒸気を過熱する蓄熱型独立過熱器を
設けたので、余剰蒸気の熱エネルギーを蓄熱型独立過熱
器の蓄熱媒体に蓄えた後、余剰蒸気自体を熱水として熱
水貯蔵タンクに貯蔵することができると共に、ピーク時
には、熱水貯蔵タンクの熱水を蒸気に変換した後、その
蒸気を蓄熱型独立過熱器の蓄熱媒体に蓄えた潜熱の放出
によって過熱することができる。

【００３４】その結果、タービン効率が向上し、有効エ
ネルギーの損失を軽減することが可能になる。また、主
タービンに供給される蒸気の過熱は、蓄熱媒体（溶融
塩）の潜熱を有効利用するため、ＣＯ₂の発生を抑制す
ることも可能となった。

【００３５】また、上記のように、蓄熱型独立過熱器の
蓄熱媒体に貯蔵蒸気のエネルギーを潜熱蓄熱することに
より、貯蔵蒸気のエンタルピーが低下するため、熱水貯
蔵タンクの容量を従来より大幅に低減することが可能と
なった。

【００３６】また、本発明は、蓄熱型独立過熱器の下流
側に更に加熱器を設けたので、主タービンに供給される
蒸気の過熱度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハイブリッド型発電装置の概略図
である。

【図２】ピーク時の運転説明図である。

【図３】従来の非ハイブリッド型発電装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

１蒸気発生器２主タービン９熱水貯蔵タンク１０蓄熱型独立過熱器ａ蒸気ｃ熱水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸気発生器で発生した蒸気の一部を熱水
貯蔵タンク内に熱水として貯蔵し、ピーク負荷時に熱水
貯蔵タンク内の熱水を蒸気に変換して主タービン又はピ
ークタービンに供給するようにした発電装置において、
熱水貯蔵タンクと主タービン又はピークタービン間に、
熱水貯蔵タンクに貯蔵する蒸気が有している熱エネルギ
ーを蓄熱する一方、その蓄熱を利用して熱水貯蔵タンク
から主タービン又はピークタービンに供給される蒸気を
過熱する蓄熱型独立過熱器を設けたことを特徴とするハ
イブリッド型発電装置。
【請求項２】蓄熱型独立過熱器の下流側に更に加熱器
を設けたことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド
型発電装置。