JP4322902B2 - 太陽熱発電設備および熱媒体供給設備 - Google Patents

Description

本発明は太陽熱複合発電を含んだ太陽熱発電設備、および、熱媒体供給設備に関する。さらに詳しくは、太陽熱によって加熱した熱媒体により蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電する太陽熱発電設備、および、この太陽熱発電設備に供給すべき蒸気を発生させる等の種々の目的で用いられる熱媒体供給設備に関する。

図１５に示す従来の太陽熱発電設備１０１においては、太陽光を集光式集熱装置（以下、単に集熱装置と呼ぶ）１０２で集めてこれを熱エネルギとして熱媒体に吸収させ、この熱媒体を熱交換器１０３に導き、熱媒体の熱によって蒸気を発生させる。熱交換器１０３で発生した飽和蒸気は過熱器（スーパーヒータ）１０４によって過熱される。そして、この過熱蒸気によって蒸気タービン１０５を駆動して発電している。図中の符号１０６は発電機であり、符号１０７は復水器である。

太陽光の集光方式は大別して集中式と分散式とがあるが、主として分散式が採用されている。分散式集熱装置１０２としてはパラボリックトラフ（放物線断面の樋）型の反射板１０２ａが多用されている。この反射板１０２ａはＸ−Ｙ平面上の放物線で示される断面を有する樋型に形成され、入射してくる太陽光を反射してその焦点に集める。一方、この焦点位置を通ってＺ軸に沿って延びる熱吸収パイプ１０８内に熱媒体を流して太陽熱を集熱回収する。この熱媒体は、熱吸収パイプ１０８およびこれに接続された熱媒体供給配管１０９を通して熱交換器と集熱装置とに循環させる。熱媒体としては特殊な作動油が用いられることが多い。熱媒体は、たとえば、太陽熱を吸収して高温状態（４００゜Ｃ程度）となり、熱交換器１０３において熱を放出して蒸気を発生することにより低温状態（３００゜Ｃ程度）となり、再び集熱装置１０２に向かう。

しかしながら、図１６に示される一日の太陽エネルギ密度の変化からも理解できるように、この太陽熱発電設備は日の出から日の入りまでの時間帯においてのみ稼働が可能であり、夜間は運転が停止され、翌朝に再起動される。図１６は北部アフリカのある地点における一日の太陽エネルギ密度の変化を示している。代表的に７月の平均エネルギ密度と１２月の平均エネルギ密度とを示しているが、他の月の平均エネルギ密度の変化を示す曲線はほぼこの二本の曲線間に入るであろう。

このように、集熱装置１０２に到達する太陽エネルギの強度は一日のうちでゼロレベルから最大レベルまで変化する。したがって、発電設備１０１の容量として、通常は平均強度レベルでの発電ができるように計画される。そして、太陽エネルギの平均レベル以上の過剰エネルギは、大がかりで高価な熱貯蔵設備１１０に熱エネルギとして貯蔵し、日没が近づくとこの熱を放出して蒸気を発生し、発電を継続できるように計画されることが多い。しかしながら、現実的には設備コストや運転コストの制限から、熱貯蔵能力は、発電継続時間に換算して約４〜６時間程度に限られているので、発電を一日中継続することはできない。

この問題を解消するために、前記太陽熱による蒸気タービン発電にガスタービン発電を組み合わせた太陽熱複合発電方式が提案されている（たとえば、特許文献１および特許文献２）。これらの複合発電設備は、太陽熱を利用することができない夜間や曇天の日であっても、ガスタービンによる発電と、排熱回収ボイラの蒸気を利用した蒸気タービンによる発電とを行おうというものである。こうすることによって昼夜発電の継続が期待できる。また、太陽熱発電を最大限利用することによって燃料消費を減らして二酸化炭素の排出量を削減することも期待できる。

しかし、この複合発電設備の集熱装置においては、特別な熱媒体や熱交換器を用いずに直接水から飽和蒸気を発生させて蒸気タービンに供給している。特許文献１の発電設備では、飽和蒸気は、これを過熱するために高圧タービンから排出される蒸気と混合してから蒸気タービンに送っている。一方、特許文献２の発電設備では、飽和蒸気は、高圧タービンから排出される蒸気と混合した後に排熱回収ボイラの再熱器によって過熱してから蒸気タービンに送っている。

ところが、太陽熱発電設備か太陽熱複合発電設備かに拘わらず、避けがたい問題がある。それは、日中の地表における日照状態の継時的（経時的）な変動である。集熱装置における太陽から蒸気やその他の熱媒体への熱伝達はほとんど輻射によるものである。したがって、自然現象として地表における日照状態が変動すると、その変動に的確に応答するように、太陽熱を吸収する蒸気やその他の熱媒体の温度も変動する。この変動の態様は自然発生的であり、発生する時点も発生の程度も正確に予測することは困難である。その結果、蒸気タービンに供給される蒸気の条件（温度、圧力、湿り度、乾き度等）も変動し、発電量も変動する。また、激しい蒸気状態の変動があると排熱回収ボイラや蒸気タービンが損傷する虞もある。

たとえば特許文献１および特許文献２に開示された設備では、集熱装置の熱吸収パイプ内で発生する蒸気の条件（温度、圧力、乾き度）が変動し、また、集熱装置から蒸気タービンへ送られる間に蒸気の熱ロスが生じる。その結果、特許文献１の設備では、高圧タービンから排出される蒸気と混合した後の蒸気条件が変動する。また、特許文献２の設備では、再熱器の入り口側での蒸気条件が変動して排熱回収ボイラにその影響を及ぼしてしまう。すなわち、日照条件の変動が大きかったり頻繁であると、集熱装置における発生蒸気の条件も同じように変動して太陽熱複合発電設備全体の安全運転の継続が困難になる。

日照状態の変動、たとえば雲や砂嵐等が原因となって集熱量が急減する。さらに、風によって前記反射板が撓んだときには前記熱吸収パイプに対して十分な太陽光を集中させることができない。このことも熱媒体等の温度低下の原因となる。前記温度低下は短い周期で生じることがあるため、前記熱貯蔵設備から適時に必要な熱を短時間で取り出して利用することができず、熱媒体等の温度変動を抑制することができないのが現状である。
欧州特許出願公開公報 第０７５０７３０号公報 欧州特許出願公開公報 第０５２６８１６号公報

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、たとえば太陽熱発電設備等において供給される熱媒体が継時的に温度変動を生じたとしても、この変動を平準化することにより、蒸気発生のために給熱する時点では十分に変動抑制された熱媒体を供給することができる熱媒体供給設備を提供することをも目的とする。さらに、熱媒体を介して太陽熱によって発生した蒸気を安定した過熱状態で蒸気タービンに供給することができる太陽熱発電設備を提供することをも目的とする。

前記目的のために本発明の熱媒体供給設備は、
太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、
この加熱設備から供給された熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、
前記加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路と、
この熱媒体供給通路に配設された、熱媒体を加熱するための加熱装置および熱媒体の温度を計測する温度計測装置とを備えている。

かかる構成によれば、加熱設備から供給されてくる熱媒体が温度変動している場合であっても、その温度が低下しているときの熱媒体を前記加熱装置によって加熱して熱交換器に供給することができるので、熱交換器に至ったときには熱媒体の温度変動が緩和されている。

前記温度計測装置によって計測される熱媒体の温度が予め定められた所定温度を下回らないように前記加熱装置を作動させることができる。

前記熱媒体供給通路に、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変動抑制装置を備え、
この温度変動抑制装置に、熱媒体が通過するための複数の熱媒体通路と、熱媒体用の入口および出口とを備え、
熱媒体供給通路から前記入口に流入してくる熱媒体が、複数の熱媒体通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して前記出口から熱媒体供給通路に流出することができるように構成している。

熱媒体供給通路を通して時々刻々供給されてくる液状の熱媒体が温度変動抑制装置内に流入し、複数の熱媒体通路それぞれから出てきて合流したときに時間差混合される。したがって、この熱媒体の温度が変動している場合であっても、時間差混合されることにより、その温度変動の幅が減少され、且つ、温度変動速度が低下させられる。その結果、たとえばこの熱媒体の熱によって発生する蒸気の条件が時間的に均一となる。なお、前記時間差混合とは、連続的に時間遅れで温度変動抑制装置内へ流入してくる熱媒体が既に流入して滞留している熱媒体と混合することである。

本願の他の発明では、前記加熱装置を、熱媒体が通過するための複数の熱媒体通路と、熱媒体用の入口および出口と、前記複数の熱媒体通路内を流通する熱媒体を加熱するための加熱手段とから構成し、熱媒体供給通路から前記入口に流入してくる熱媒体が、前記複数の熱媒体通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して前記出口から熱媒体供給通路に流出することができるように構成している。この熱媒体加熱装置によれば、熱媒体を加熱するとともに時間差混合をも同時に行うことができる。

本発明の太陽熱発電設備は、
蒸気タービンと、
この蒸気タービンに供給される蒸気を発生させるための熱交換器を有し、この熱交換器において水を加熱するための熱媒体を供給する熱媒体供給設備と、
前記熱交換器から蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気供給通路とを備えており、
この熱媒体供給設備が、前述したうちのいずれか一の熱媒体供給設備である。

この太陽熱発電設備によれば、熱媒体供給設備において温度変動が抑制されて連続的に安定した温度の熱媒体が供給されるので、熱交換器において蒸気状態（温度、圧力、湿り度）が安定した飽和蒸気を得ることができる。

この太陽熱発電設備に、ガスタービンと、このガスタービンの排熱を利用して蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気タービンに供給する排熱回収ボイラとをさらに備え、前記排熱回収ボイラに、蒸気ドラムを有する蒸発部と、過熱部とを備え、この排熱回収ボイラに供給された水が加熱されることによって発生した蒸気が前記蒸気タービンに供給されるように構成することができる。このように構成したものがいわゆる太陽熱複合発電設備である。この発電設備では、前述した熱媒体供給設備の熱交換器において発生した安定状態の蒸気と、排熱回収ボイラにおいて発生した安定状態の蒸気とを蒸気タービンに供給することができる。

前記蒸気供給通路を、熱媒体供給設備の熱交換器から前記蒸気ドラムに接続し、この蒸気ドラムにおいて、熱交換器からの蒸気と排熱回収ボイラで発生した蒸気とが混合された上で前記過熱部を経由して蒸気タービンに供給されるように構成することができる。このように構成すれば、熱交換器からの飽和蒸気を、排熱回収ボイラで発生した蒸気とともに排熱回収ボイラの過熱部において過熱状態にすることができる。

前記蒸発部から過熱部に至る蒸気通路に蒸気混合装置を配設し、
前記蒸気供給通路を、熱媒体供給設備の熱交換器から前記蒸気混合装置に接続し、この蒸気混合装置において、熱交換器からの蒸気と排熱回収ボイラで発生した蒸気とが混合された上で前記過熱部を経由して蒸気タービンに供給されるように構成することができる。このように構成することによっても、熱交換器からの飽和蒸気を、排熱回収ボイラで発生した蒸気とともに排熱回収ボイラの過熱部において過熱状態にすることができる。

前記排熱回収ボイラの過熱部に、蒸気を加熱するためのバーナを配設することができる。この構成によれば、排熱回収ボイラの過熱部に送られてきた飽和蒸気の状態が変動している場合であっても、その湿り度が高いときの蒸気を前記バーナによって加熱することにより、蒸気の湿り度の変動を緩和することや乾き蒸気にすることができる。

前記蒸気供給通路を第一蒸気通路と第二蒸気通路とに分岐し、第一蒸気通路を排熱回収ボイラに接続し、第二蒸気通路を排熱回収ボイラを経由させずに蒸気タービンに接続し、第二蒸気通路に、蒸気を過熱するための過熱装置を配設することができる。かかる構成によれば、熱媒体供給設備の熱交換器からの飽和蒸気を、排熱回収ボイラによって過熱状態にすることができるとともに、別に設けた前記過熱装置によっても過熱状態にすることができる。したがって、ガスタービンや排熱回収ボイラが運転を停止した場合においても、太陽熱を収集することが出来る限り、発電を維持することができる。

本発明の太陽熱複合発電設備は、
蒸気タービンと、
ガスタービンと、
ガスタービンの排熱を利用して蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気タービンに供給する排熱回収ボイラと、
この蒸気タービンに供給する蒸気を発生させるための熱交換器を有し、この熱交換器において水を加熱するための熱媒体を供給する熱媒体供給設備と、
前記熱交換器から蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気供給通路と、
この蒸気供給通路に配設された、蒸気の状態変動を抑制するための蒸気変動抑制装置とを備えており、
この蒸気変動抑制装置が、蒸気が通過するための複数の蒸気通路と、蒸気用の入口および出口とを有しており、蒸気供給通路から前記入口に流入してくる蒸気が、複数の蒸気通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して前記出口から蒸気供給通路に流出することができるように構成されており、
この熱媒体供給設備が、太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、この加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路とをさらに有している。

この太陽熱複合発電設備において、前記熱媒体供給設備を、前述したうちのいずれか一の熱媒体供給設備から構成することができる。

前記排熱回収ボイラに、蒸気ドラムを有する蒸発部と、過熱部とを備え、
前記蒸気供給通路を、熱媒体供給設備の熱交換器から前記蒸気ドラムに接続し、この蒸気ドラムにおいて、熱交換器からの蒸気と排熱回収ボイラで発生した蒸気とが混合された上で前記蒸気タービンに供給されるように構成することができる。

前記排熱回収ボイラに、蒸気ドラムを有する蒸発部と、過熱部とを備え、
前記蒸発部から過熱部に至る蒸気通路に蒸気混合装置を配設し、
前記蒸気供給通路を、熱媒体供給設備の熱交換器から前記蒸気混合装置に接続し、この蒸気混合装置において、熱交換器からの蒸気と排熱回収ボイラで発生した蒸気とが混合された上で前記蒸気タービンに供給されるように構成することができる。

前記排熱回収ボイラの過熱部に、蒸気を加熱するためのバーナを配設することができる。

前記蒸気供給通路を第一蒸気通路と第二蒸気通路とに分岐し、第一蒸気通路を排熱回収ボイラに接続し、第二蒸気通路を排熱回収ボイラを経由させずに蒸気タービンに接続し、
第二蒸気通路に、蒸気を過熱するための過熱装置を配設することができる。

本発明によれば、太陽熱発電設備におけるような温度変動しつつ熱交換器へ供給される熱媒体に対し、その温度変動を抑制、緩和することができる。また、蒸気タービンに供給される蒸気状態の変動をも効果的に抑制することができる。

添付の図面を参照しながら本発明の太陽熱発電設備および熱媒体供給設備の実施形態を説明する。

図１には、太陽熱を利用して発生させた蒸気を一部利用して蒸気タービン２を駆動して発電する蒸気タービン発電と、天然ガス等の種々のガス体燃料や液体燃料を燃焼させてガスタービン３を駆動することにより発電するガスタービン発電とを組み合わせた太陽熱複合発電設備１が示されている。この発電設備１では、蒸気発生用の熱を収集するための集熱装置４として、パラボリックトラフ型の反射板４ａを用いている。この反射板４ａはＸ−Ｙ平面上の放物線で示される断面を有する樋型に形成され、入射してくる太陽光を反射してその焦点に集めるように操作される。

この反射板４ａの焦点位置を通ってＺ軸に沿って熱吸収パイプ５を延設し、この熱吸収パイプ５内に液状の熱媒体を流す。熱吸収パイプ５に接続された熱媒体供給配管６は熱媒体を熱交換器７と集熱装置４とに循環させる。この熱交換器７は蒸発器としての作用を奏する。熱媒体は集熱装置４において太陽熱を吸収し、熱交換器７において蒸気を発生させるために水に熱供給し、再び集熱装置４に向かう。前記集熱装置４および熱吸収パイプ５が熱媒体の加熱設備を構成する。

この発電設備１では、集熱装置４が設置された複数の集熱ゾーン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが形成されている。これは、広大な集熱装置の設置区域（たとえば発電量３０ＭＷ級の設備では、通常、約１４００ｍ×７００ｍ程度の広さがある。）の全面積が一様に平坦にされていなくても、同区域を分割して集熱装置を効果的に配置するためである。または、熱媒体の供給配管のループ長が長すぎて配管の圧損が過大にならないように分割するためである。さらには、熱吸収パイプ５や集熱装置４が正常に作動しなくなった場合でも、その装置を点検修理するために熱媒体の供給を全面停止させる必要がないようにするためである。

複数の集熱ゾーン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄそれぞれから延設された熱媒体供給配管６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは統合されて熱交換器７に続される。この統合された後の熱媒体供給配管６には後述する熱媒体加熱装置１０が設置されている。熱交換器７の出口から各集熱ゾーンに戻し管９が接続されている。この戻し管９も含めて熱媒体供給配管６と呼ぶ。熱媒体供給配管６には熱媒体を循環させるための循環ポンプ９ｐが設置されている。図１では一台のポンプ９ｐが示されているが、熱媒体供給配管６が長大である場合には配管の圧損を分担するために必要に応じて複数台のポンプを用いる場合がある。これらのポンプによる循環流量を制御することにより、熱交換器７への入熱を制御してこの熱交換器７における蒸気発生量を調整することができる。以上の集熱装置４、熱媒体供給配管６、熱交換器７、熱媒体加熱装置１０が熱媒体供給設備１２を構成している。

一方、発電は前述のとおり蒸気タービン２およびガスタービン３によって行われる。両者２、３にはそれぞれ発電機Ｇが連結されている。また、この発電設備１には排熱回収ボイラ１３が設置されている。ガスタービン３の駆動に使用された燃焼ガス（排ガス）は、排ガス配管１４を通って排熱回収ボイラ１３に供給され、給水を加熱して蒸気を発生させた後、排ガス配管１４を通って煙突１５から大気放散される。蒸気タービン２は、熱交換器７および排熱回収ボイラ１３において発生した蒸気によって駆動される。

蒸気タービン２を駆動した蒸気は復水器１６において復水した後、給水ポンプ１７によって給水管１８内を圧送される。すなわち、まず給水加熱器１９によって加熱され、続いて脱気器２０によって脱気される。その後分岐して、ポンプ２１ａ、２１ｂによって排熱回収ボイラ１３および熱交換器７に送られる。熱交換器７および排熱回収ボイラ１３それぞれにおいて発生した蒸気は合流されて統合蒸気供給管２２を通して蒸気タービン２に送られる。後述するように、この統合蒸気供給管２２は排熱回収ボイラ１３の過熱器２５を通る。排熱回収ボイラ１３への給水と熱交換器７への給水との流量配分は、設備の建設計画時に決められた発生蒸気量に基づき、実際の要求発電量と太陽熱の回収量とに従って調整される。

前記排熱回収ボイラ１３は、基本構成の一例としてエコノマイザ（予熱器）２３、蒸気ドラム２６を備えたエバポレータ（蒸発器）２４およびスーパーヒータ（過熱器）２５を備えている。前記熱交換器７において発生した蒸気は飽和状態である。したがって、この飽和蒸気を蒸気タービン２に供給する前に排熱回収ボイラ１３のスーパーヒータ２５を利用して過熱蒸気にしておく。この目的のために、熱交換器７の蒸気出口から、スーパーヒータ２５の上流側に位置する蒸気ドラム２６に対して蒸気供給管２７が接続されている。この蒸気供給管２７を通して蒸気ドラム２６に供給された熱交換器７からの飽和蒸気は、この蒸気ドラム２６において、排熱回収ボイラ１３のエバポレータ２４で発生した蒸気と混合される。混合された蒸気はスーパーヒータ２５へ送られて過熱蒸気になる。スーパーヒータ２５は、熱交換器７からの飽和蒸気とエバポレータ２４からの飽和蒸気とを合わせた全量を所定の過熱温度まで加熱することができる性能（伝熱面積）を有するように設計製造されているので、排熱回収ボイラ１３は安定した性状の過熱蒸気を蒸気タービン２に供給することができる。

前述した蒸気供給管２７には流量調整弁２８を設置しておくのが好ましい。この流量調整弁２８は、日中の雲によって遮光されることによる集熱量の急減、砂嵐の風圧によって集熱装置４が撓むことによる集熱効率の急低下、および、日没による太陽熱回収の急減によっても、排熱回収ボイラ１３への蒸気供給量が急変しないように制御される。また、この流量調整弁２８は、日の出とともに増加し始める発生蒸気量が排熱回収ボイラ１３の運転に支障を与えることのないように制御される。さらに、とくに日没後には蒸気供給管２７内の蒸気がなくなるので蒸気供給管２７を閉じるように制御される。

太陽熱複合発電設備では、日照状態等の気象条件の変化により、前記集熱ゾーン８から供給される熱媒体は継時的にその温度が変動するものである。そこで、この太陽熱複合発電設備１では、たとえ前記集熱装置４において熱媒体の温度低下が生じたとしても、熱媒体が熱交換器７に至ったときにはその温度が十分に回復されているように、熱媒体供給配管６には熱媒体を加熱するための前記熱媒体加熱装置１０が設置されている。また、この熱媒体の温度変動をさらに抑制するために、図１に示すように熱媒体供給配管６に熱媒体混合装置１１を設置するのが好ましい。熱媒体混合装置１１については後述する。

図２には前記熱媒体加熱装置１０の詳細が示されている。この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体供給管６を螺旋状に湾曲し、その螺旋状部分をフード３６で覆ったものである。この螺旋状部分の下方に、螺旋状部分を加熱するためのバーナ等の加熱手段３７が設置されている。フードの上端にはバーナ等からの燃焼ガスを放出したり、熱媒体供給管６を挿通するための開口３６ａが形成されている。熱媒体供給管６を螺旋状に形成する場合、図示のごとき形状に限定されず、たとえば二重以上に重ねて螺旋状に巻いた形状であってもよい。また、熱媒体供給管６を螺旋状に湾曲することに代えて、葛折り状（連続的に繰り返し折れ曲がっている状態）等に集約してもよい。さらに、これら形状の熱媒体供給管６に伝熱フィンを形成してもよい。

熱媒体加熱装置の構成としては、他の種々のものが採用されうる。たとえば、図３に示す熱媒体加熱装置３８は、熱媒体供給管６の一部を二重管形状とし、内管３８ａの内側にバーナ等の加熱手段３７を装備し、内管３８ａと外管３８ｂとの間に熱媒体を流す方式のものである。

図４に示す熱媒体加熱装置３９は、熱媒体供給管６の外周面に電気式ヒータ等の加熱手段４０を巻き付け、その外周面に断熱材４０ａを施したものである。この構成に限らず、他の好適ないかなる加熱手段をも適用することができる。たとえば、電気式ヒータに代えて高温の蒸気を加熱熱源として採用してもよい。具体的には、熱媒体供給管６の外周面に管を巻き付け、この管内に排熱回収ボイラ１３において発生した高温蒸気を供給することが可能である。

熱媒体加熱装置１０の上流側および下流側の熱媒体供給管６には、熱媒体の温度を連続して計測する温度計測装置２９が設置されている。上流側の温度計測装置２９によって熱媒体の異常な温度低下を検出したときに熱媒体加熱装置１０を作動させる。そして、下流側の温度計測装置２９の計測結果によって熱媒体加熱装置１０をフィードバック制御する。たとえば、熱交換器７の入口における熱媒体の温度が最高３９５゜Ｃ程度の一定値に維持されるようにフィードバック制御する。別途設置された制御装置７０（図１）により、熱媒体が予め定められた許容最低温度を下回らないように熱媒体加熱装置１０を制御してもよい。また、たとえば気象衛星によって集熱地域近隣の気象状況を探査することにより、雲の発生等による遮光が観測されて、熱媒体の温度が大幅に低下する（たとえば、約４０゜Ｃ以上）と予測されるときに熱媒体加熱装置１０を作動させるようにしてもよい。

この熱媒体加熱装置１０は、熱媒体の日中の温度変動を抑制する効果を奏するが、日没後に温度低下した熱媒体を循環させながら加熱することにより、日の出後の熱媒体供給設備１２の迅速な立上りを可能にする。

図１に示すように、熱媒体供給配管６に、熱媒体の温度変動を抑制する前記熱媒体混合装置１１を設置するのが好ましい。この熱媒体混合装置１１には、熱媒体供給配管６の上流側と接続する熱媒体用の入口１１ａと、この入口１１ａとは別に、熱媒体供給配管６の下流側と接続する熱媒体用の出口１１ｂとがそれぞれ形成されている。また、熱媒体混合装置１１には複数の熱媒体通路が形成されている。この熱媒体混合装置１１は本願出願人の出願による国際特許出願（ＰＣＴ／ＪＰ２００６／３１２１６２）に詳しい。本実施形態では熱媒体加熱装置１０の下流側に熱媒体混合装置１１を設置しているが、熱媒体加熱装置１０の上流側に熱媒体混合装置１１を設置してもよい。

この熱媒体混合装置１１に時々刻々と温度変動しつつ流入してくる熱媒体がその内部で時間差混合される。すなわち、同時に熱媒体混合装置１１に流入した熱媒体は、複数の異なる熱媒体通路を通って比較的早く出口１１ｂから流出する部分から遅くまで熱媒体混合装置１１の通路内に滞留する部分まで分布している。一方、入口１１ａからは連続して新たな熱媒体が流入してくるので、過去に流入した熱媒体と新たに流入した熱媒体とが絶えず混合されるので、熱媒体の継時的な温度の不均一、すなわち温度変動が均一化される。ここではこのことを時間差混合と呼ぶ。熱媒体が時間差混合されることにより、その温度変動幅は縮小され、変動速度が低下させられる。この時間差混合という作用を発揮することによって熱媒体混合装置が熱媒体の温度変動抑制装置として機能する。

この熱媒体混合装置１１の上流側および下流側の熱媒体供給配管６それぞれに、連続して熱媒体の温度を計測する温度計測装置２９を設置するのが好ましい。この温度計測装置２９により、上流側および下流側の熱媒体供給配管６における温度変動を検出することができる。そして、制御装置７０には、温度計測装置２９から上流側および下流側それぞれの熱媒体の温度変動を示す信号が入力されるので、これらを対比することによって熱媒体混合装置１１による温度変動の抑制効果の程度を監視することができる。

以上説明した熱媒体加熱装置１０および熱媒体混合装置１１は、図１に示す位置に代えて、各集熱ゾーン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄにおける熱媒体供給配管６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄそれぞれに、相互に独立して設置してもよい。また、以下に例示するように、この熱媒体加熱装置１０および熱媒体混合装置１１を合体した構造を採用してもよい。

図５に示す熱媒体加熱装置４１は、熱媒体を加熱する機能とともに混合する機能をも備えたものである。図５（ａ）は、この熱媒体加熱装置４１の下記フード４３を一部切り欠いた状態を示す正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。この熱媒体加熱装置４１の熱媒体を混合する機能は、前述の熱媒体混合装置１１と同様に複数の熱媒体通路によって発揮される。

この熱媒体加熱装置４１の各熱媒体通路は独立した容器４２から構成されている。容器４２はいずれもほぼ同一の容積を有している。各容器４２には入口孔４２ａおよび出口孔４２ｂが形成されている。各入口孔４２ａには上流側の熱媒体供給管６が複数本の枝管に分岐して接続されている。この分岐管にはそれぞれ流量調整弁５４が設置されている。この流量調整弁５４の開度を調節することによって各容器４２に流入する熱媒体流量を相違させている。各出口孔４２ｂには下流側の熱媒体供給管６が複数本の枝管に分岐して接続されている。そして、時間差をもって容器４２から流出した熱媒体は統合した下流側の熱媒体供給管６の部分において混合し始める。すなわち、熱媒体が時間差混合されてその温度変動幅は縮小され、変動速度が低下させられる。

そして、この熱媒体加熱装置４１は、前記複数の容器４２がフード４３で覆われている。このフード４３内の全容器４２の下方に、容器４２を加熱するためのバーナ等の加熱手段４４が設置されている。フード４３の上端にはバーナ等からの燃焼ガスを放出するための開口４３ａが形成されている。前記加熱手段４４により、各容器４２内を流れる熱媒体が加熱される。

前記各容器の容積を相互に相違させ、各容器に流入させる熱媒体流量をほぼ同一としてもよい。その場合は入口側に流量調整弁を設置することは特に必要ではない。かかる熱媒体変動抑制装置であっても、流入した熱媒体の効果的な時間差混合がなされ、当該熱媒体の温度変動が抑制される。

この太陽熱複合発電設備１では、熱媒体の温度変動による蒸気状態の変動を抑制するための装置が蒸気タービン２への蒸気供給ラインにも設けられている。具体的には、蒸気状態が変動している場合であっても、蒸気タービン２の入側の蒸気を安定した過熱状態とするために、排熱回収ボイラ１３のスーパーヒータ２５に加熱用の補助バーナ３０を設置している。蒸気状態の変動は、この補助バーナ３０を設置しなくても前述した熱媒体加熱装置１０による熱媒体の温度低下の解消によって抑制することができるが、この補助バーナ３０の設置は、蒸気状態の変動を抑制して安定した過熱状態とする効果を一層向上させうるので好ましい。

熱交換器７から蒸気ドラム２６に供給される飽和蒸気の状態が変動している結果、スーパーヒータ２５に送られる蒸気の状態も変動する。この変動の一部として湿り度が上昇した蒸気に対し、前記補助バーナ３０によって追い焚きすることにより、スーパーヒータ２５の能力を増大させることができる。日中は太陽エネルギが最大の状態にあるため、ガスタービン３の負荷を絞って部分負荷運転を行うことによって経済運転をしている場合が多い。このとき、突然、熱媒体の温度が大幅に低下した場合にも、前記補助バーナ３０の作動により、過熱蒸気の変動を緩和して一定状態に維持することが可能となる。

図６に示すように、熱交換器７で発生した飽和蒸気を供給する蒸気供給管２７を、蒸気ドラム２６ではなく、別途配設した蒸気混合装置３１に接続してもよい。かかる構成により、熱交換器７で発生した飽和蒸気を、排熱回収ボイラ１３のエバポレータ２４で発生した飽和蒸気と、この蒸気混合装置３１で混合することができる。この蒸気混合装置３１は、比較的大きい容積のタンクであってもよく、また、タンク内圧に応じて内容積が変動しうる形式のタンクであってもよい。この蒸気混合装置３１は、前述した蒸気ドラム２６に比較して大容量のタンクである。

この蒸気混合装置３１は、排熱回収ボイラ１３で発生する蒸気量が、熱交換器７から送られてくる蒸気量と同等か若しくはより多量に計画されている場合、または、ガスタービン３が常に定格状態で運転されていることによって十分な量の排ガスが確保できる場合に効果がある。蒸気混合装置３１を付設し、熱交換器７からの飽和蒸気を蒸気ドラム２６ではなくこの蒸気混合装置３１に送り込むようにしたこと以外は、図１に示す発電設備１と異なるところはない。したがって、蒸気混合装置３１以外の構成要素については、図１におけると同じ符号を付記してその説明を省略する。

蒸気混合装置３１は、蒸気の混合効果を向上させるために、多数の貫通孔を備えた穿孔板を蒸気流路を遮るような配置で配設するのが好ましい。かかる構成によれば、流体流れの抵抗となる穿孔板の上流側において、合流した排熱回収ボイラ１３で発生する蒸気と熱交換器７から送られてくる蒸気とが混合され、貫通孔を通過した直後においてもさらに混合され、混合が促進される。それによって混合の均一化が促進される。

また、蒸気混合装置３１内に、互いに重なり合って接する相対変位可能な複数枚の穿孔板を蒸気流路を遮るような配置で配設し、各穿孔板には複数個の貫通孔を形成し、この複数枚の穿孔板が重なり合った状態で互いの面方向に相対変位させることにより、各穿孔板の貫通孔の重なり程度が変化して全貫通孔の開口率が変化するように構成してもよい。

図７には、熱交換器７で発生した飽和蒸気を排熱回収ボイラ１３から独立して配設された過熱装置３２によって過熱蒸気にする発電設備が示されている。この過熱装置３２は、たとえば天然ガス等の種々のガス体燃料や液体燃料を燃焼させて飽和蒸気を加熱するものである。この発電設備では、熱交換器７の出口に接続された蒸気供給管２７が、流量調整弁２８の下流側で分岐されている。一方の分岐管（第一蒸気供給管という）３３は図１におけると同様に排熱回収ボイラ１３の蒸気ドラム２６に接続されている。他方の分岐管（第二蒸気供給管という）３４は、排熱回収ボイラ１３から蒸気タービンへ過熱蒸気を供給する統合蒸気供給管２２に集合されたうえで蒸気タービン２に接続されている。この第二蒸気供給管３４に前記加熱装置３２が設置されている。

この太陽熱発電設備は、第二蒸気供給管３４および前記加熱装置３２が設置されていることを除いては、図１に示す発電設備１と異なるところはない。したがって、第二蒸気供給管３４および前記加熱装置３２以外の構成要素については、図１におけると同じ符号を付記してその説明を省略する。

第一蒸気供給管３３における蒸気ドラム２６の上流側、および、統合蒸気供給管２２における第二蒸気供給管３４との集合点より上流側には、それぞれ止め弁３５が配設されている。また、第二蒸気供給管３４における過熱装置３２の上流側および下流側にも、それぞれ止め弁３５が配設されている。これらの止め弁３５を操作することにより、熱交換器７で発生した飽和蒸気を排熱回収ボイラ１３および過熱装置３２に選択的に供給することができる。すなわち、熱交換器７で発生した飽和蒸気を、排熱回収ボイラ１３および過熱装置３２のうちのいずれか一方で過熱蒸気とすることができ、または、両方で過熱蒸気とすることもできる。

したがって、ガスタービン３や排熱回収ボイラ１３が運転停止してしまった場合であっても、太陽熱を回収することが出来る限り、前記過熱装置３２を用いて過熱蒸気を蒸気タービン２に供給して発電を継続することができる。

図８に示される発電設備は、図１の発電設備１に対して、熱交換器７からの飽和蒸気を混合してその蒸気状態の変動を抑制するための蒸気変動抑制装置４５が配設されたものである。この発電設備は、蒸気供給管２７に蒸気変動抑制装置４５を配設したこと以外は、図１に示す発電設備１と異なるところはない。したがって、蒸気変動抑制装置４５以外の構成要素については、図１におけると同じ符号を付記してその説明を省略する。

この蒸気変動抑制装置４５も、前述した補助バーナ３０とともに、熱媒体の温度変動に起因する蒸気状態の変動を抑制するための工夫である。しかしながら、前述した補助バーナ３０は、飽和蒸気の湿り度の上昇に対応して作動することにより供給蒸気の安定した過熱度を維持するものであるのに対し、この蒸気変動抑制装置４５は、湿り度が変動しつつ供給されてくる飽和蒸気を前述した時間差混合によってほぼ安定した湿り度の飽和蒸気とするためのものであり、飽和蒸気を過熱蒸気の状態にまで加熱する機能は下流側のスーパーヒータ２５、補助バーナ３０または過熱装置３２（図１４）に依存している。

この蒸気変動抑制装置４５を通過した飽和蒸気は、その湿り度の変動が抑制されて安定した状態で蒸気ドラム２６に供給されてくる。この湿り度が安定した飽和蒸気が、蒸気ドラム２６において、湿り度の安定した排熱回収ボイラ１３で発生した飽和蒸気と混合される。したがって、その下流側に位置する蒸気過熱のための前記各装置２５、３０、３２も、その運転状態が安定することになる。したがって、この蒸気変動抑制装置４５は、熱媒体供給設備１２に備えた前述の熱媒体加熱装置１０や熱媒体混合装置１１に代えて使用しても蒸気変動抑制効果が期待でき、もちろん、これら１０、１１とともに使用してもよい。

図９〜図１２にはそれぞれ異なる形式の蒸気変動抑制装置４５、４６、４７、４８が示されている。これらの蒸気変動抑制装置はいずれも、蒸気供給管２７の上流側と接続する蒸気用の入口（たとえば入口孔５２）と、この入口とは別に、蒸気供給管２７の下流側と接続する蒸気用の出口（たとえば出口孔５３）とがそれぞれ形成されている。そして、その内部で十分に飽和蒸気の時間差混合がなされるように種々の工夫が施されている。すなわち、蒸気変動抑制装置は、そこに流入した飽和蒸気の一部が内部に長時間滞留し、引き続き流入してくる飽和蒸気と十分に混合されることにより、効果的な時間差混合がなされるように構成されている。概説すれば、蒸気変動抑制装置は、その内部に流入した飽和蒸気が、そこに形成された複数の蒸気通路をそれぞれ異なる時間をかけて通過し、各蒸気通路を通過した飽和蒸気が混合されることにより、時間差混合が達成されるように構成されている。

図９に示された蒸気変動抑制装置４５では、複数の異なる蒸気通路を構成する蒸気通路構成部材として、内部に複数の蒸気通路としての隔室４９が形成されたタンク５０を採用している。この実施形態では、円筒状のタンク５０内の床面上に上端が開放された複数個の円筒状隔壁５１が間隔をおいて同心状に配設されており、タンク周壁と円筒状隔壁５１との間の空間、および、円筒状隔壁５１同士の間の空間がそれぞれ蒸気通路４９を構成している。円筒状隔壁５１の上端の高さはタンク５０の天井の高さより低くされており、タンク５０の天井と各円筒状隔壁５１の上端との間の空間によって各隔室（蒸気通路）４９が連通されている。タンク５０の底部における各隔室４９に対応する位置にはそれぞれ蒸気の入口孔５２が形成されており、タンク５０の天井には、下流側の蒸気供給管２７と接続される一つの蒸気出口孔５３が形成されている。各蒸気通路４９に分かれて通って来る蒸気は、この出口孔５３において合流し、ここで混合される。図９の蒸気通路構成部材は四つの蒸気通路４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄを有しているが、この個数には限定されず、二個以上であればよいが、蒸気の効果的な時間差混合を実現するという観点からは多いほどよい。

各入口孔５２には、上流側の蒸気供給管２７が分岐して接続されており、各分岐管には流入する蒸気の流量を調節する流量調整弁５４が設置されている。そして、本実施形態では、全ての隔室４９の容積をほぼ同一にしている。そのうえで、前記流量調整弁５４の開度を調整して、各隔室４９に流入する蒸気流量を相違させている。その結果、各隔室４９に同時に流入した蒸気が出口孔５３に至るまでの時間が隔室４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄによって異なることになる。その結果、各隔室から流出して合流した蒸気は時間差混合がなされて湿り度の変動が抑制される。以下、このことについて説明する
たとえば、入口孔５２を通る総蒸気流量をＶとし、同一容積Ｗを有する第一から第ｎまでのｎ個の蒸気通路へ流入する蒸気流量の比が１：２：３：・・・ｎとなるように流量弁を調節すると、ある時刻に第一の蒸気通路に流入した蒸気量Ｖ／｛ｎ・（ｎ＋１）／２｝は時間ｔ₁ ＝Ｗ・ｎ・（ｎ＋１）／２Ｖが経過した後に第一蒸気通路から流出する。第一蒸気通路と同時刻に第二蒸気通路に流入した蒸気量２Ｖ／｛ｎ・（ｎ＋１）／２｝は時間ｔ₂ ＝Ｗ・ｎ・（ｎ＋１）／４Ｖ＝１／２×ｔ₁ が経過した後に第二蒸気通路から流出する。第ｎ蒸気通路に同時刻に流入した蒸気量ｎ・Ｖ／｛ｎ・（ｎ＋１）／２｝は１／ｎ×ｔ₁ 後に第ｎ蒸気通路から流出する。

このように同時に全蒸気通路に流入した蒸気、すなわちほぼ同一の湿り度である蒸気が異なる時間後に各蒸気通路から流出し、出口孔５３において合流することによって混合される。その結果、蒸気変動抑制装置４５に流入した蒸気は効果的に時間差混合がなされ、当該蒸気の湿り度変動が抑制される。各蒸気通路から時間差をもって流出した蒸気を、合流後に一層混合するために、出口孔５３に混合器や撹拌装置を設置してもよい。撹拌装置としてはスクリュープロペラ等の回転体や強制噴流装置等が採用されうる。回転体を駆動する電動モータ等はタンクや蒸気通路の外部に設置しておくのが好ましい。また、前記回転体等に代えて、蒸気の流れの態様を変化させるような構造部材を固設してもよい。たとえば、流路の内壁面に固定翼を取り付ける等してもよい。

前記実施形態では各蒸気通路に流入する蒸気流量を整数比としているが、かかる構成に限定されることはなく、任意の流量比を選択することができる。また、必要に応じて一部の複数の蒸気通路に同一流量の蒸気を流入させてもよい。

図９の蒸気変動抑制装置４５では複数の蒸気通路が同一容積を有し、各蒸気通路に流入する蒸気流量を相違させているが、以下に説明するように、複数の蒸気通路の容積を相違させ、流入蒸気流量を同一としてもよい。

図示しないが、図９の蒸気変動抑制装置４５と同様にタンク内に複数個の円筒状隔壁を間隔をおいて同心状に配設し、タンクの周壁と円筒状隔壁との間の空間、および、円筒状隔壁同士の間の空間をそれぞれ蒸気通路とする。しかしながら、円筒状隔壁同士の間隔が図９のものとは異なり、蒸気通路（隔室）の容積比がたとえば内側から１：２：３：４となるように構成する。そして、上流側の蒸気供給管２７を分岐させてタンクの各入口孔に接続するが、前記流量調整弁５４は備えない。そして、全ての蒸気通路（隔室）に対してほぼ同一流量の蒸気が流入し、合流して出口孔から下流側の蒸気供給管２７へ流出するように構成される。この蒸気混合装置においても、そこから流出する蒸気は時間差混合がなされて湿り度変動が抑制される。以下、このことを説明する。

たとえば、蒸気供給管２７を通してこの蒸気変動抑制装置に流入する総蒸気流量をＶとし、第一から第ｎまでのｎ個の蒸気通路の容積比が１：２：３：・・・ｎであるとする。ある時刻に容積Ｗを有する第一の蒸気通路に流入した蒸気量ｖ＝Ｖ／ｎは、時間ｔ₁ ＝１Ｗ／ｖが経過した後に第一蒸気通路から流出する。第一蒸気通路と同時刻に容積２Ｗを有する第二蒸気通路に流入した同一蒸気量ｖ＝Ｖ／ｎは時間ｔ₂ ＝２Ｗ／ｖ＝２ｔ₁ が経過した後に第二蒸気通路から流出する。容積ｎＷを有する第ｎ蒸気通路に同時刻に流入した蒸気量ｖ＝Ｖ／ｎはｎｔ₁ 後に第ｎ蒸気通路から流出する。

このように同時に全蒸気通路に流入した蒸気、すなわちほぼ同一湿り度を有する蒸気、が異なる時間後に各蒸気通路から流出し、出口孔において合流して混合される。その結果、蒸気変動抑制装置に流入した蒸気は効果的に時間差混合がなされ、当該蒸気の湿り度変動が抑制される。この実施形態では蒸気通路の容積比を整数比としているが、かかる構成に限定されず、任意の容積比を選択することができる。また、必要に応じて一部の複数の蒸気通路を同一の容積としてもよい。

以上説明したした蒸気変動抑制装置のタンク５０は円筒形状に限定されることはない。円筒状の他に多角筒状や球状等、種々の形状のものを採用することができる。また、タンク５０内に隔室を形成する円筒状隔壁５１は同心状に配置されているが、かかる構成に限定されず、偏心配置してもよい。さらに、各蒸気通路の断面形状は蒸気の流れ方向に沿って一様である必要はない。拡大した縮小していてもよく、通路が湾曲したり蛇行していてもよい。図９に示す蒸気変動抑制装置４５に限定されず、蒸気変動抑制装置として他の様々な好適な構成を採用することもできる。

たとえば、図１０に示す蒸気変動抑制装置４６は、タンク５５の内部を上下に間隔をおいた複数枚の水平隔壁５６で仕切ることによって複数の蒸気通路（隔室）５７が形成されたものである。水平隔壁５６同士は等間隔に配置され、全ての隔室５７はほぼ同一容積となる。各隔室５７の一端には入口孔５２が形成され、他端には出口孔５８が形成されている。入口孔５２と出口孔５８とは対向しておらず、入口孔５２の中心軸から外れた位置に出口孔５８が形成されている。これは、入口孔５２から隔室５７に流入した蒸気の一部がきわめて短時間に出口孔から流出することを阻止して、隔室５７内に蒸気をできるだけ長時間滞留させるためである。図示していないが、出口孔５８を入口孔５２の中心軸から外れた位置に形成することは、図１０の蒸気変動抑制装置４６に限定されず、他の図面に示す隔室やタンクにも適用することができる。

隔室５７は水平隔壁５６によって区画されているが、かかる構成に限定されず、たとえば鉛直方向に延びる隔壁によって区画してもよく、上下左右に碁盤の目状や蜂の巣状に区画されていてもよい。また、柑橘類の実の断面のごとく放射状に区画されていてもよい。

この蒸気変動抑制装置４６と上流側の蒸気供給管２７との接続は図９に示すものと同じであり、上流側の蒸気供給管２７から分岐して複数の入口孔５２それぞれに接続される分岐管、および、この分岐管に設置された流量調整弁５４を備えている。この流量調整弁５４の開度を調節することによって各隔室５７に流入する蒸気流量を相違させている。また、図示のごとく、下流側の蒸気供給管２７は分岐して複数の出口孔５８に接続されている。時間差をもって隔室５７から流出した蒸気は統合された蒸気供給管２７の部分において混合し始める。したがって、蒸気の混合を促進するために、この統合した配管部分に混合器または撹拌装置を設置してもよい。この蒸気変動抑制装置４６においても、図９の蒸気変動抑制装置４５について説明したと同様に、流入した蒸気が効果的に時間差混合がなされ、当該蒸気の湿り度変動が抑制される。

図１０に示すような、上下に複数段の隔室を備えた形状の蒸気変動抑制装置４６であっても、たとえば隔室の容積を相互に相違させ、各隔室に流入させる蒸気流量をほぼ同一としてもよい。この場合は入口に流量調整弁を設置することは特に必要ではない。かかる蒸気変動抑制装置であっても、流入した蒸気が効果的に時間差混合がなされ、当該蒸気の湿り度変動が抑制される。

また、蒸気変動抑制装置は、図９および図１０に示すような一つのタンクの内部に複数個の隔室が形成されたものに限定されず、独立した複数個の容器から構成されたものでもよい。

図１１には、このように独立した複数個の容器５９から構成された蒸気変動抑制装置４７が示されている。各容器５９が隔室（蒸気通路）を構成しており、いずれもほぼ同一の容積を有している。各容器５９の下端（上端でも側面でもよい）には入口孔５２が形成されており、上端（下端でも側面でもよい）には蒸気の出口孔５８が形成されている。

入口孔５２は図９や図１０に示すものと同じであり、上流側の蒸気供給管２７が分岐して複数の前記入口孔５２それぞれに接続されている。この分岐管にはそれぞれ流量調整弁５４が設置されている。この流量調整弁５４の開度を調節することによって各隔室５９に流入する蒸気流量を相違させている。出口孔５８は図１０に示すものと同じであり、下流側の蒸気供給管２７が分岐してこれら複数の出口孔５８に接続されている。そして、時間差をもって隔室５９から流出した蒸気は統合した下流側の蒸気供給管２７の部分において混合し始める。したがって、蒸気の混合を促進するために、この統合した蒸気供給管２７の部分に混合器または撹拌装置を設置してもよい。この蒸気変動抑制装置４７においても、流入した蒸気が効果的に時間差混合がなされ、当該蒸気の湿り度変動が抑制される。また、各蒸気通路を独立した一つの容器から構成するため、隔室を仕切る隔壁の設置作業等を省略することができるので製造が容易となる。

図１１に示すような、独立した複数の容器５９を蒸気通路として有する蒸気変動抑制装置であっても、たとえば各容器の容積を相互に相違させ、各容器に流入させる蒸気流量をほぼ同一としてもよい。その場合は入口側に流量調整弁を設置することは特に必要ではない。かかる蒸気変動抑制装置であっても、流入した蒸気の効果的な時間差混合がなされ、当該蒸気の湿り度変動が抑制される。前述した容器５９の形状には限定されない、円筒状、多角筒状、球状等、種々の形状のものを採用することができる。各蒸気通路を独立した一つの容器から構成するため、容易に容器の容積を相違させることができる。各容器を、たとえば異なる直径のパイプ状部材や長さの異なるパイプ状部材等から形成することができる。

図１２に示す蒸気変動抑制装置４８は、図示のごとく容器５９を一体に結束することにより構成されたものである。複数の容器５９がコンパクトに結束されていることを除いては図１１に示す蒸気変動抑制装置４７とほぼ同一の構成であるので、図１１と同一部材には同一符号を付記して詳細な説明を省略する。この蒸気変動抑制装置４８は、設置スペースを節約することができる。

図１３に示される発電設備は、図６の発電設備に対して、前述の蒸気変動抑制装置４５（４６、４７、４８）が配設されたものである。この発電設備は、蒸気供給管２７に蒸気変動抑制装置４５を配設したこと以外は、図６に示す発電設備と異なるところはない。したがって、蒸気変動抑制装置４５以外の構成要素については、図６におけると同じ符号を付記してその説明を省略する。

この発電設備では、熱交換器７から蒸気変動抑制装置４５を経由することによってその湿り度変動が抑制された飽和蒸気が、下流の蒸気混合装置３１において、排熱回収ボイラ１３で発生した湿り度の安定した飽和蒸気と混合される。したがって、その下流側に位置する蒸気過熱のためのスーパーヒータ２５や補助バーナ３０も、その運転状態が安定することになる。

図１４に示される発電設備は、図７の発電設備に対して、前述の蒸気変動抑制装置４５（４６、４７、４８）が配設されたものである。この発電設備は、第一蒸気供給管３３と第二蒸気供給管３４との分岐点より上流側であり且つ流量調整弁２８より下流側の蒸気供給管２７に蒸気変動抑制装置４５が配設されている。蒸気変動抑制装置４５を配設したこと以外は、図７に示す発電設備と異なるところはない。したがって、蒸気変動抑制装置４５以外の構成要素については、図７におけると同じ符号を付記してその説明を省略する。

この発電設備では、蒸気変動抑制装置４５を通過することによってその湿り度変動が抑制された飽和蒸気が、第一蒸気管３３の下流の蒸気ドラム２６において、排熱回収ボイラ１３で発生した湿り度の安定した飽和蒸気と混合される。したがって、その下流側に位置する蒸気過熱のためのスーパーヒータ２５や補助バーナ３０も、その運転状態が安定することになる。また、第二蒸気供給管３４の下流の加熱装置３２は、蒸気変動抑制装置４５によって湿り度変動が抑制された飽和蒸気を過熱蒸気にするため、その運転状態が安定することになる。

図１、図６〜図８、図１３、図１４に示すように、以上説明した発電設備の全てに熱媒体混合装置１１および排熱回収ボイラの１３の補助バーナ３０が設置されているが、必ずしもこれらを設置する必要はない。しかし、熱媒体加熱装置１０に加えて熱媒体混合装置１１を設置することにより熱媒体の温度変動抑制効果が一層向上し、または、蒸気変動抑制装置４５に加えて補助バーナ３０を設置することにより蒸気状態の変動抑制効果が向上する。したがって、熱媒体混合装置１１または補助バーナ３０を補助的に設置することは好ましい。

前述した各種の熱媒体加熱装置１０、３８、３９、４１（図２〜図５）は、それぞれ単一で設置することはもとより、これらのうち同種または異種のもの複数基を直列または並列に並べて設置してもよい。また、前述した各種の蒸気変動抑制装置４５〜４８（図９〜図１２）も、それぞれ単一で設置することはもとより、これらのうち同種または異種のもの複数基を直列または並列に並べて設置してもよい。

以上説明した実施形態では、ガスタービンおよび蒸気タービンを用いた複合発電設備を例にとっているが、熱媒体供給設備１２については、とくにガスタービンを併用した複合発電設備に限定されることはなく、ガスタービンを併用しない蒸気タービン発電にも適用することができる。さらには、これらの発電設備以外でも、熱媒体の温度変動を避けることができない設備に対しても適用することができる。

また、集熱装置としては、前述したパラボリックトラフ型の反射板４ａを用いたものを例示したが、その構成に限らず、パラボリックトラフ型以外の形状の反射板を用いた集熱装置や、いわゆるタワー形集中式の集熱装置も採用可能である。

前述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。

本発明によれば、太陽熱発電設備におけるような温度変動しつつ熱交換器へ供給される液状の熱媒体に対し、簡単な構成によってその温度変動を抑制、緩和することができる。したがって、その温度変動を避け得ない熱媒体を使用して発電等を行う設備にとって有用である。

図１は、本発明の一実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示す配管図である。 図２は、図１の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体加熱装置の一例を示す断面図である。 図３は、図１の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体加熱装置の他の例を示す断面図である。 図４は、図１の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体加熱装置のさらに他の例を示す断面図である。 図５（ａ）は図１の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体加熱装置のさらに他の例を示す一部切り欠き正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ−Ｖ線断面図である。 図６は、本発明の他の実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示す配管図である。 図７は、本発明のさらに他の実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示す配管図である。 図８は、本発明のさらに他の実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示す配管図である。 図９（ａ）は図８の太陽熱複合発電設備において設置されうる蒸気変動抑制装置の一例を示す、当該装置の中心軸に沿った面によって切った縦断面であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 図１０は、図８の太陽熱複合発電設備において設置されうる蒸気変動抑制装置のさらに他の例を示す縦断面図である。 図１１は、図８の太陽熱複合発電設備において設置されうる蒸気変動抑制装置のさらに他の例を示す縦断面図である。 図１２（ａ）は図７の太陽熱複合発電設備において設置されうる蒸気変動抑制装置のさらに他の例を示す正面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。 図１３は、本発明のさらに他の実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示す配管図である。 図１４は、本発明のさらに他の実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示す配管図である。 図１５は、従来の太陽熱発電設備の一例を概略的に示す配管図である。 図１６は、一日の太陽エネルギ密度の時間的変化の一例を示すグラフである。

符号の説明

１・・・・発電設備
２・・・・蒸気タービン
３・・・・ガスタービン
４・・・・（集光式）集熱装置
５・・・・熱吸収パイプ
６・・・・熱媒体供給配管
７・・・・熱交換器
８・・・・集熱ゾーン
９・・・・戻し管
１０・・・・熱媒体加熱装置
１１・・・・熱媒体混合装置
１２・・・・熱媒体供給設備
１３・・・・排熱回収ボイラ
１４・・・・排ガス配管
１５・・・・煙突
１６・・・・復水器
１７・・・・給水ポンプ
１８・・・・給水管
１９・・・・給水加熱器
２０・・・・脱気器
２１・・・・ポンプ
２２・・・・統合蒸気供給管
２３・・・・エコノマイザ
２４・・・・エバポレータ
２５・・・・スーパーヒータ
２６・・・・蒸気ドラム
２７・・・・蒸気供給管
２８・・・・流量調整弁
２９・・・・温度計測装置
３０・・・・補助バーナ
３１・・・・蒸気混合装置
３２・・・・過熱装置
３３・・・・第一蒸気管
３４・・・・第二蒸気管
３５・・・・止め弁
３６・・・・フード
３７・・・・加熱手段
３８・・・・熱媒体加熱装置
３９・・・・熱媒体加熱装置
４０・・・・加熱手段
４１・・・・熱媒体加熱装置
４２・・・・容器（熱媒体通路）
４３・・・・フード
４４・・・・加熱手段
４５・・・・蒸気変動抑制装置
４６・・・・蒸気変動抑制装置
４７・・・・蒸気変動抑制装置
４８・・・・蒸気変動抑制装置
４９・・・・蒸気通路（隔室）
５０・・・・タンク
５１・・・・円筒状隔壁
５２・・・・入口孔
５３・・・・出口孔
５４・・・・流量調整弁
５５・・・・タンク
５６・・・・水平隔壁
５７・・・・隔室
５８・・・・出口孔
５９・・・・容器
７０・・・・制御装置

Claims (15)

1. 太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、
   該加熱設備から供給された熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、
   前記加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路と、
   該熱媒体供給通路に配設された、熱媒体を加熱するための加熱装置および熱媒体の温度を計測する温度計測装置と、を備えており、
   前記熱媒体供給通路に、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変動抑制装置が備えられており、
   該温度変動抑制装置が、熱媒体が通過するための複数の熱媒体通路と、熱媒体用の入口および出口とを有しており、熱媒体供給通路から前記入口に流入してくる熱媒体が、前記複数の熱媒体通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して前記出口から熱媒体供給通路に流出することができるように構成されてなる熱媒体供給設備。
2. 太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、
   該加熱設備から供給された熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、
   前記加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路と、
   該熱媒体供給通路に配設された、熱媒体を加熱するための加熱装置および熱媒体の温度を計測する温度計測装置と、を備えており、
   前記加熱装置が、熱媒体が通過するための複数の熱媒体通路と、熱媒体用の入口および出口と、前記複数の熱媒体通路内を流通する熱媒体を加熱するための加熱手段とを有しており、熱媒体供給通路から前記入口に流入してくる熱媒体が、前記複数の熱媒体通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して前記出口から熱媒体供給通路に流出することができるように構成されてなる熱媒体供給設備。
3. 前記加熱装置が、温度計測装置によって計測される熱媒体の温度が予め定められた所定温度を下回らないように作動する請求項１または２記載の熱媒体供給設備。
4. 蒸気タービンと、
   該蒸気タービンに供給される蒸気を発生させるための熱交換器を有し、該熱交換器において水を加熱するための熱媒体を供給する熱媒体供給設備と、
   前記熱交換器から蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気供給通路とを備えており、
   該熱媒体供給設備が、請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載の熱媒体供給設備である太陽熱発電設備。
5. ガスタービンと、該ガスタービンの排熱を利用して蒸気を発生させ、該蒸気を蒸気タービンに供給する排熱回収ボイラとをさらに備えており、
   前記排熱回収ボイラが、蒸気ドラムを有する蒸発部と、過熱部とを備えており、
   該排熱回収ボイラに供給された水が加熱されることによって発生した蒸気が前記蒸気タービンに供給されるように構成されてなる請求項４記載の太陽熱発電設備。
6. 前記蒸気供給通路が、熱媒体供給設備の熱交換器から前記蒸気ドラムに接続されており、該蒸気ドラムにおいて、熱交換器からの蒸気と排熱回収ボイラで発生した蒸気とが混合された上で前記過熱部を経由して蒸気タービンに供給されるように構成されてなる請求項５記載の太陽熱発電設備。
7. 前記蒸発部から過熱部に至る蒸気通路に蒸気混合装置が配設されており、
   前記蒸気供給通路が、熱媒体供給設備の熱交換器から前記蒸気混合装置に接続されており、該蒸気混合装置において、熱交換器からの蒸気と排熱回収ボイラで発生した蒸気とが混合された上で前記過熱部を経由して蒸気タービンに供給されるように構成されてなる請求項５記載の太陽熱発電設備。
8. 前記過熱部に、蒸気を加熱するためのバーナが配設されてなる請求項６または７記載の太陽熱発電設備。
9. 前記蒸気供給通路が第一蒸気通路と第二蒸気通路とに分岐されており、第一蒸気通路が排熱回収ボイラに接続され、第二蒸気通路が排熱回収ボイラを経由せずに蒸気タービンに接続されており、
   第二蒸気通路に、蒸気を過熱するための過熱装置が配設されてなる請求項６〜８のうちのいずれか一の項に記載の太陽熱発電設備。
10. 蒸気タービンと、
    ガスタービンと、
    ガスタービンの排熱を利用して蒸気を発生させ、該蒸気を蒸気タービンに供給する排熱回収ボイラと、
    該蒸気タービンに供給する蒸気を発生させるための熱交換器を有し、該熱交換器において水を加熱するための熱媒体を供給する熱媒体供給設備と、
    前記熱交換器から蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気供給通路と、
    該蒸気供給通路に配設された、蒸気の状態変動を抑制するための蒸気変動抑制装置とを備えており、
    該蒸気変動抑制装置が、蒸気が通過するための複数の蒸気通路と、蒸気用の入口および出口とを有しており、蒸気供給通路から前記入口に流入してくる蒸気が、複数の蒸気通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して前記出口から蒸気供給通路に流出することができるように構成されており、
    該熱媒体供給設備が、太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、該加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路とをさらに有してなる太陽熱複合発電設備。
11. 前記熱媒体供給設備が、請求項１〜３のうちのいずれか一の項に記載の熱媒体供給設備である請求項１０記載の太陽熱複合発電設備。
12. 前記排熱回収ボイラが、蒸気ドラムを有する蒸発部と、過熱部とを備えており、
    前記蒸気供給通路が、熱媒体供給設備の熱交換器から前記蒸気ドラムに接続されており、該蒸気ドラムにおいて、熱交換器からの蒸気と排熱回収ボイラで発生した蒸気とが混合された上で前記蒸気タービンに供給されるように構成されてなる請求項１１記載の太陽熱複合発電設備。
13. 前記排熱回収ボイラが、蒸気ドラムを有する蒸発部と、過熱部とを備えており、
    前記蒸発部から過熱部に至る蒸気通路に蒸気混合装置が配設されており、
    前記蒸気供給通路が、熱媒体供給設備の熱交換器から前記蒸気混合装置に接続されており、該蒸気混合装置において、熱交換器からの蒸気と排熱回収ボイラで発生した蒸気とが混合された上で前記蒸気タービンに供給されるように構成されてなる請求項１１記載の太陽熱複合発電設備。
14. 前記過熱部に、蒸気を加熱するためのバーナが配設されてなる請求項１２または１３記載の太陽熱複合発電設備。
15. 前記蒸気供給通路が第一蒸気通路と第二蒸気通路とに分岐されており、第一蒸気通路が排熱回収ボイラに接続され、第二蒸気通路が排熱回収ボイラを経由せずに蒸気タービンに接続されており、
    第二蒸気通路に、蒸気を過熱するための過熱装置が配設されてなる請求項１２〜１４のうちのいずれか一の項に記載の太陽熱複合発電設備。

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