JP5134090B2 - 発電プラント及び発電プラントの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電プラント及び発電プラントの運転方法に係り、特に、原子力発電プラント及び火力発電プラントに適用するのに好適な発電プラント及び発電プラントの運転方法に関する。

プラントの熱効率を高めるために、圧縮機を用いた蒸気ヒートポンプを適用した火力発電プラントが提案されている。この火力発電プラントの例が、実開平１−１２３００１号公報に記載されている。提案された火力発電プラントは、ボイラで発生した蒸気を高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンに順次供給し、これらのタービンの回転軸に連結された発電機を回転させて発電を行っている。低圧タービンから排出された蒸気は、復水器で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管を通してボイラに供給される。給水は、給水配管を通る間に、４段の給水加熱器によって加熱されて温度が高められている。復水器から抽気された蒸気が圧縮機によって圧縮されて温度が上昇し、この圧縮された蒸気が、圧縮機の、軸方向における複数箇所から抽気されて各給水加熱器に供給される。給水は、各給水加熱器に供給されたその蒸気によって加熱される。蒸気は各給水加熱器で凝縮水となり、この凝縮水が給水に供給される。また、蒸気圧縮機は、蒸気を断熱圧縮するために内部エンタルピーが上昇して過熱状態となるので、これを防ぎ所要電力をセーブするために復水を上記圧縮機内にミスト状に噴霧している。

また、特開平５−６５８０８号公報は、熱併給蒸気タービンプラントを記載している。この熱併給蒸気タービンプラントは、ボイラで発生した蒸気をタービンに供給して発電機を回転させて電力を発生し、そのタービンから排気された蒸気を高圧プロセス蒸気供給先及び低圧プロセス蒸気供給先にそれぞれ供給する。高圧プロセス蒸気供給先に供給される蒸気は、タービンから排気された蒸気を圧縮機で圧縮している。

実開平１−１２３００１号公報は、復水器から供給した蒸気を一台の圧縮機で圧縮し、圧縮された蒸気を、圧縮機の、軸方向における複数箇所から４基の給水加熱器に供給する火力発電プラントを記載している。

特開平５−６５８０８号公報 実開平１−１２３００１号公報

一般的に、既設の発電プラントに対して出力向上を行う場合、出力を向上させる度合いにほぼ比例して給水流量及び主蒸気流量を増加させる必要がある。必要に応じて機器等を改造及び交換することによって、出力向上による給水流量及び主蒸気流量の増加に対し、十分な設計余裕を確保することができる。しかしながら、出力の向上を行う場合、発電プラントの熱効率が低下するので、出力向上と共に発電プラントの熱効率の低下を抑制することが望まれる。このために、給水温度を上昇させることが考えられる。

このため、発明者らは、実開平１−１２３００１号公報に記載された、圧縮機で圧縮されて圧縮機から抽気された蒸気を各給水加熱器に供給して給水を加熱することについて検討した。発明者らは、実開平１−１２３００１号公報に記載された火力発電プラントのように一台の圧縮機で４基の給水加熱器に圧縮空気を供給するためには、圧縮機が大型化し、圧縮機の駆動で消費される電力量が多くなる、という課題を見出した。この電力は圧縮機を備えた火力発電プラントで発生した電力を使用するが、圧縮機での大量の電力を消費することは、火力発電プラントの効率を結果として抑制していることになる。

本発明の目的は、出力向上の際にプラントの熱効率を向上させることができる発電プラント及び発電プラントの運転方法を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、蒸気を発生する蒸気発生装置に接続されて蒸気を導く主蒸気配管、及び主蒸気配管により蒸気が順次供給される第１タービン及び第１タービンよりも圧力が低い第２タービンを有する主蒸気系と、復水器での蒸気の凝縮によって生成された給水を蒸気発生装置に導く給水配管に設けられた給水加熱器と、蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置と、蒸気圧縮装置が設置されていなく、主蒸気系の第１の位置から抽気された蒸気をその給水加熱器に導く第１配管と、蒸気圧縮装置が設けられ、第１の位置より下流に位置するその主蒸気系の第２の位置から排気された蒸気を給水加熱器に供給する第２配管とを備えたことにある。

給水加熱器において、給水が、第１配管によって導かれる蒸気、及び蒸気圧縮装置で圧縮され第２配管によって導かれる蒸気によって加熱されるので、蒸気圧縮装置における圧縮による蒸気の温度上昇の度合いを小さくすることができる。このため、蒸気圧縮装置の駆動によって消費される熱エネルギーを低減することができ、発電プラントでの出力向上の際に発電プラントの熱効率を向上させることができる。

蒸気を発生する蒸気発生装置に接続されて蒸気を導く主蒸気配管、及び主蒸気配管により蒸気が順次供給される第１タービン及び第１タービンよりも圧力が低い第２タービンを有する主蒸気系と、復水器での蒸気の凝縮によって生成された給水を蒸気発生装置に導く給水配管に設けられた複数の給水加熱器と、駆動装置によって駆動され、蒸気を順番に圧縮する第１及び第２蒸気圧縮機と、第１及び第２蒸気圧縮機が直列に設けられ、主蒸気系のある位置から抽気された蒸気をある給水加熱器に導く第１配管とを備え、
第１及び第２蒸気圧縮機のうち蒸気の流れ方向で上流に位置する第１蒸気圧縮機から排気された蒸気の一部をある給水加熱器の上流に配置された他の給水加熱器に導く第２配管を備えたことによっても、上記の目的を達成することができる。

本発明によれば、出力向上の際にプラントの熱効率を向上させることができる。

本発明の好適な一実施例である実施例１の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。 図１に示す蒸気圧縮機の特性を示す説明図である。 発電プラントの熱力学的サイクルの説明図であり、（Ａ）は従来の発電プラントの概略構成図、（Ｂ）は（Ａ）に示す従来の発電プラントのＴ−Ｓ線図、（Ｃ）は本発明の一つの概要を示す改良案の発電プラントの概略構成図、及び（Ｄ）は（Ｃ）に示す改良案の発電プラントのＴ−Ｓ線図である。 発電プラントにおける蒸気圧縮サイクルの成績係数と熱効率向上割合の関係を示す特性図である。 発電プラントの熱効率と電気出力向上の関係を示す説明図である。 給水加熱器内の温度分布を示す説明図である。 図３（Ｃ）に示された改良案である発電プラントの３つの具体例を示す説明図である。 沸騰水型原子力発電プラントにおける改良案の概要を示す説明図である。 本発明の他の実施例である実施例２の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例３の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例４の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例５の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例６の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例７の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例８の発電プラントである加圧水型原子力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例９の発電プラントである高速増殖炉原子力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例１０の発電プラントである火力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例１１の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。 本発明の他の実施例である実施例１２の発電プラントである沸騰水型原子力発電プラントの構成図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｋ，１Ｌ…沸騰水型原子力発電プラント、１Ｇ 加圧水型原子力発電プラント、１Ｈ 高速増殖炉原子力発電プラント、１Ｊ 火力コンバインド発電プラント、２，２Ａ…原子炉、３…高圧タービン、４…湿分分離器、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…低圧タービン、６…主蒸気配管、１１…復水器、１５…給水配管、１６Ａ…第１高圧給水加熱器、１６Ｂ…第２高圧給水加熱器、１７Ａ…第３低圧給水加熱器、１７Ｂ…第４低圧給水加熱器、１７Ｃ…第５低圧給水加熱器、１７Ｄ…第６低圧給水加熱器、１９…給水ポンプ、２０，２１，２２，２３，２４，２５…抽気管、２６…ドレン配管、２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ，２７Ｅ，２７Ｆ…蒸気圧縮装置、２８，２８Ａ，２８Ｂ…蒸気圧縮機、２９…駆動装置、３７，３８…タービン、４５，５４，５７…蒸気発生器、５０…高速増殖炉、５９…ガスタービン、６０…燃焼器。

発明者らは、実開平１−１２３００１号公報に記載された火力発電プラントを詳細に検討した。この結果、発明者らは、この火力発電プラントにおいて、前述したように、圧縮機が大型化して圧縮機で消費される電力量が多くなる、という課題を見出した。この電力としては圧縮機を備えた火力発電プラントで発生した電力を使用するので、圧縮機での大量の電力消費は、火力発電プラントの効率を結果として抑制している。

発明者らは、この課題の解決案を見出すべく、種々の検討を行った。この検討の結果、発電プラント、たとえば、火力発電プラントにおいて、タービン等の蒸気系から抽気した蒸気を、給水を加熱する給水加熱器に供給しながら、この給水加熱器にその蒸気の抽気点よりも下流の位置から供給した蒸気を圧縮機で圧縮してその給水加熱器に供給する（以下、この案を改良案という）ことによって、上記の課題を解決できることを発明者らが見出した。この改良案は本発明の概念を示している。改良案では、タービン等の蒸気系から抽気した蒸気を、圧縮機を通さないで、給水を加熱する給水加熱器に供給しながら、この給水加熱器に圧縮機で圧縮された蒸気を供給するので、圧縮機による圧縮によって上昇する蒸気の温度上昇幅を、実開平１−１２３００１号公報に記載された火力発電プラントで必要とする、圧縮機による圧縮によって上昇する蒸気の温度上昇幅よりも小さくすることができる。改良案の発電プラントで使用される圧縮機の駆動に消費される所内電力は、実開平１−１２３００１号公報の発電プラントで使用される圧縮機の駆動に消費される所内電力よりも少なくなる。このため、改良案の発電プラントにおけるプラントの熱効率が向上する。

従来の発電プラント及び改良案の発電プラントの熱力学的サイクルについて、図３を用いて説明する。

図３（Ａ）は、圧縮機が適用されない従来の発電プラントの概略構成を示している。ボイラ（蒸気発生装置）で発生した蒸気は主蒸気配管を通ってタービンに供給される。タービンから排出された蒸気は復水器で凝縮されて水になる。この水は、給水として、給水配管を通ってボイラに供給される。給水は、タービンから抽気されて給水配管に供給された抽気蒸気によって加熱される。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す従来の発電プラントに対するＴ−Ｓ線図を示している。ここで、Ｔは温度、Ｓはエントロピである。エントロピＳは通常用いられる比エントロピに流量Ｇを乗じたものである。ボイラからの入熱量をＱ１とし、復水器からの放熱量をＱ２とする。入熱量Ｑ１はＡＢＣＤＩＪＫＬＭＡの面積で表され、放熱量Ｑ２はＡＩＪＫＬＭＡの面積で表される。タービンでなされる仕事はＬ＝Ｑ１−Ｑ２となり、ＡＢＣＤＩＡの面積に対応する。発電プラントの熱効率ηはη＝Ｌ／Ｑ１によって算出される。

図３（Ｃ）は、圧縮機が適用された改良案の発電プラントの概略構成を示している。改良案の発電プラントは、従来の発電プラントの構成に圧縮機を付加した構成を有する。この改良案の発電プラントでは、タービンから排気された蒸気を圧縮機で圧縮し、圧縮された蒸気を、抽気蒸気が供給された給水加熱器に供給する。ボイラに供給される給水は、抽気蒸気及び圧縮された蒸気によって加熱される。

図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）に示す改良案の発電プラントに対するＴ−Ｓ線図を示している。改良案においても、ボイラからタービンへの入熱量をＱ１_ｉとし、復水器からの放熱量をＱ２_ｉとする。改良案では給水加熱器によりΔＱ３のエネルギーが与えられるので、従来の発電プラント（図３（Ａ））及び改良案の発電プラント（図３（Ｃ））において蒸気発生量が同じであれば、Ｑ１_ｉ＝Ｑ１−ΔＱ３であり、Ｑ２_ｉ＝Ｑ２−ΔＱ２である。ここで、ΔＱ１を、圧縮機を有する蒸気ヒートポンプの軸動力とした時、蒸気ヒートポンプの動力と蒸気ヒートポンプから給水の加熱のために供給されるエネルギーの間には、成績係数ＣＯＰを介して（１）式及び（２）式の関係式が成り立つ。

ΔＱ３＝ＣＯＰ×ΔＱ１ ……（１）
ΔＱ２＝（ＣＯＰ−１）×ΔＱ１ ……（２）
そこで、改良案のタービンでなされる仕事はＬ_ｉ＝Ｑ１_ｉ−Ｑ２_ｉとなり、改良案の発電プラント熱効率η_ｉはη_ｉ＝Ｌ_ｉ／Ｑ１_ｉによって算出される。

改良案の発電プラントにおける正味の仕事Ｌ_ｉは、従来の発電プラント（図３（Ａ））におけるタービンの仕事Ｌから圧縮機に必要な動力ΔＱ１を差し引いた（３）式の関係で表すことができる。

Ｌ_ｉ＝Ｌ−ΔＱ１ ……（３）
Ｑ１_ｉ＝Ｑ１−ＣＯＰ×ΔＱ１であるから、両者を整理することによって、改良案の発電プラントの熱効率ηｉは（４）式で表される。

η_ｉ＝（Ｌ−ΔＱ１）／（Ｑ１−ＣＯＰ×ΔＱ１） ……（４）
Ｌ＝η×Ｑ１となるので、（４）式は（５）式のように整理することができる。

η_ｉ／η ≒ １＋（ΔＱ１／Ｑ１）×（ＣＯＰ−１／η） ……（５）
（５）式において、右辺の第２項が正の値を取るならば、左辺は１よりも大きな値となる。したがって、改良案の発電プラントのプラント熱効率は、図３（Ａ）に示す従来の発電プラントにプラント熱効率よりも高くなる。
ここで、成績係数ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）は、正味の出力・効率が向上することを蒸気ヒートポンプに用いる指標であり、（６）式で定義される。

ＣＯＰ＝（Ｑ_Ｌ＋Ｑ_ｈ）／Ｑ_Ｌ ……（６）
ここで Ｑ_Ｌは蒸気ヒートポンプの圧縮動力及びＱ_ｈは蒸気ヒートポンプで汲み上げた熱エネルギーである。（１）式及び（２）式から、例えば熱効率ηが０．３３である場合、ＣＯＰ＞３の範囲で大きな蒸気ヒートポンプを使用すれば、従来例に比べて熱効率が向上することが分かる。

蒸気圧縮機を用いた発電プラントにおける蒸気圧縮サイクルの成績係数と熱効率向上割合の関係を、図４を用いて説明する。図４において、横軸は成績係数ＣＯＰ、縦軸は熱効率向上割合η_ｉ／ηを示している。発電プラントの一例として、ＢＷＲ５（電気出力１１００ＭＷｅ）型の沸騰水型原子力発電プラントを用いて、上記の関係を説明する。この沸騰水型原子力発電プラントでは、蒸気発生装置である原子炉の熱出力Ｑ１が３３００ＭＷｔ、及び蒸気圧縮ヒートポンプの軸動力ΔＱ１が３３．５ＭＷｔとなる。ここで、蒸気温度Ｔが１００℃から１６０℃に上昇するまで圧縮機によって蒸気を圧縮するとき、成績係数ＣＯＰが６程度になり、η_ｉ／ηが１．０３０５になる。これは、上記した従来のＢＷＲ５型の沸騰水型原子力発電プラントにおける熱効率ηの公称値が定格出力（１００％出力）運転時で３３．４％である（原子力発電便覧’９５年度版、第７章 原子炉設備、３３５頁（電力新報社）参照）ので、相対的に約３％、絶対値で約１％熱効率が向上して熱効率ηが３４．４％になることを意味している。

発電プラントの熱効率と電気出力向上の関係を、図５を用いて説明する。上記したように、１１００ＭＷｅ級の沸騰水型原子力発電プラントでは、定格１００％運転時でのプラントの熱効率の公称値が約３３．４％である。この定格１００％の従来の運転点Ａから電気出力を１２０％まで向上させる電気出力向上運転を行ったとき、この運転点は、プラントの熱効率が運転点Ａから低下するので、Ｂ点になる。そこで、前述の改良案では、電気出力１２０％での運転に加え、プラントの熱効率を従来の沸騰水型原子力発電プラントに比べて０．６％向上させる運転点Ｃの実現を目標にした。但し、この場合には、以下に示す２つの課題が生じる。これらの課題は、（１）中圧蒸気タービン駆動源へ抽気蒸気を供給することで、若干の熱効率低下が生じる（運転点Ｅ）、及び（２）蒸気圧縮機の使用によって、この蒸気圧縮機を駆動するため、所内電力の消費量が増加し、電気出力が若干低下する（運転点Ｄ）、ことである。試算した結果、蒸気圧縮機の駆動による所内電力の消費割合は約２〜５％程度になる。(１)及び(２)の課題により、目標である運転点Ｃを実現することはできないが、運転点Ｄ及びＥは従来の運転点Ａ（電気出力１００％及びプラント熱効率３３．４％）に比べると、電気出力及びプラント熱効率を増加することができる。

給水配管に設けられた給水加熱器内の温度分布の概要を、図６に示す。原子力発電プラントには、一般的に、２基の高圧給水加熱器及び４基の低圧給水加熱器の合計６基の給水加熱器が設けられている。これらの給水加熱器は、いずれも、横置きの胴体内に複数のＵ字伝熱管を配置した熱交換器である。低温の給水が伝熱管内を流れ、高圧タービンまたは低圧タービンから抽気された蒸気が、給水加熱器の胴体に設けられたノズルから胴体内で伝熱管の外側に供給される。伝熱管内を流れる給水は、胴体内に供給された抽気蒸気によって加熱される。

被加熱流体である給水は、抽気蒸気と熱交換されるが、単相流のままで顕熱により温度が上昇する。加熱流体である抽気蒸気は、給水との熱交換により飽和蒸気から凝縮して徐々に過冷却され、給水加熱器の底部にドレン水として溜まる。このドレン水は、各給水加熱器内を高温・高圧側から低温・低圧側に向かって圧力差によって流れ、各給水加熱器によりカスケード式に熱回収され、最終的には復水器内のホットウェルに供給される。

給水加熱器を設計する際、給水と抽気蒸気の近づき温度として、抽気蒸気入口温度と給水出口温度の温度差をターミナル温度差ＴＤと定義する。さらに、抽気蒸気出口温度と給水入口温度の温度差をドレンクーラ温度差ＤＣと定義する。給水加熱器の伝熱面積が既設のままであれば、給水加熱器の運転条件の仕様である加熱用の抽気蒸気流量を増加させることによって、ターミナル温度差ＴＤを小さくすることができる。すなわち、給水出口温度Ｔｆｏを上昇させることができる。また、抽気蒸気を導く抽気管の口径を大きくすることによって、抽気管の摩擦損失が減少して圧力損失が低下し、抽気蒸気量が増加する。給水加熱器に供給される抽気蒸気の流量に加えて、蒸気圧縮機で圧縮されて温度が上昇した蒸気を加熱用として給水加熱器に供給することによって、給水加熱器に供給される、給水の加熱用の蒸気量が増加する。この結果、給水の加熱量が大きくなり、給水加熱器１基あたりの伝熱管の面積を変えなくても、給水出口温度Ｔｆｏが上昇する。すなわち、容易に発電プラントの熱効率の向上を図ることができる。

ＢＷＲ５型の沸騰水型原子力発電プラントにおける熱効率ηが、上記したように、定格出力（１００％出力）運転時で３３．４％であり、蒸気ヒートポンプの蒸気圧縮機を、ＣＯＰ＞３を満足するように、主蒸気系の蒸気抽気点及び給水加熱器に接続すればよい。ＡＢＷＲを用いた原子力発電プラントに適用した場合には、この原子力発電プラントの熱効率が３４．５％であるので、蒸気ヒートポンプの蒸気圧縮機を、ＣＯＰ＞２．９を満足するように、主蒸気系の蒸気抽気点及び給水加熱器に接続すればよい。高速増殖炉発電プラントに適用した場合には、高速増殖炉発電プラントの熱効率が４１．９％であるので、蒸気ヒートポンプの蒸気圧縮機を、ＣＯＰ＞２．３８を満足するように、主蒸気系の蒸気抽気点及び給水加熱器に接続すればよい。火力コンバインド発電プラントに適用した場合には、火力コンバインド発電プラントの熱効率が４２％であるので、蒸気ヒートポンプの蒸気圧縮機を、ＣＯＰ＞２．３８を満足するように、主蒸気系の蒸気抽気点及び給水加熱器に接続すればよい。

上記した改良案における各給水加熱器での給水の温度上昇を、図７を用いて説明する。沸騰水型原子力発電プラントは、図７に示すように、６基の給水加熱器を給水配管に設けている。給水配管には、蒸気発生装置である原子炉側から、第１高圧給水加熱器、第２高圧給水加熱器、第３低圧給水加熱器、第４低圧給水加熱器、第５低圧給水加熱器及び第６低圧給水加熱器が設けられている。「原子力発電便覧’９５年度版、第７章 原子炉設備、３５５頁（電力新報社）」を参考にして、１１００ＭＷｅ級の沸騰水型原子力発電プラントに設けられた６基の給水加熱器のそれぞれによる給水の温度上昇値を、図７に示す。図７に示す棒グラフが各々の給水加熱器での給水の温度上昇値を表している。棒グラフの横の（ ）内にその温度上昇値を付記した。給水の温度上昇値は最低１７℃から最高４６℃まで幅を持っており、各給水加熱器により約２９℃の温度差が見られる。

発明者らは、前述の改良案において、蒸気圧縮機で圧縮された蒸気を、特定の３箇所の給水加熱器（第１高圧給水加熱器、第３低圧給水加熱器及び第６低圧給水加熱器）に供給する３つの具体例を考えた。便宜的に、第６低圧給水加熱器に供給する場合をａケース、第３低圧給水加熱器に供給する場合をｂケース及び第１高圧給水加熱器に供給する場合をｃケースという。これらのケースにおいて、蒸気圧縮機における圧縮比を保守的に１５とした。それぞれのケースを、以下に詳細に説明する。なお、ａ，ｂ及びｃケースとも、蒸気圧縮機で圧縮された蒸気以外に、低圧タービン等の主蒸気系から抽気された抽気蒸気が、蒸気圧縮機を通らないで該当する給水加熱器に供給される。

（ａ）ａケースでは、低圧タービン（ＬＰＴ）から排気された圧力５ｋＰａの蒸気を１台の蒸気圧縮機で圧縮し、この蒸気を、制御弁によって圧力が４０．４ｋＰａに低下するまで調整して、第６低圧給水加熱器に供給する。このとき、蒸気圧縮機を並列に配置すれば、給水加熱器に供給する蒸気流量をさらに増加することができる。ａケースは、最も低エンタルピーの、低圧タービンから排気された蒸気から排熱を回収するため、沸騰水型原子力発電プラントの給水加熱システムとして最も効率的な方法である。勿論、ここで給水温度が２０℃増加した分、第５低圧給水加熱器から第１高圧給水加熱器までの抽気蒸気条件を変える必要がある。また、蒸気圧縮機を駆動するために消費される電力が増大する。

（ｂ）ｂケースでは、低圧タービンから抽気された圧力４０ｋＰａの蒸気を、１台の蒸気圧縮機で圧縮し、この蒸気を、制御弁によって蒸気の圧力が４６５ｋＰａに低下するまで調整して、第３低圧給水加熱器に供給する。蒸気圧縮機を並列配置すれば、第３低圧給水加熱器に供給される蒸気流量をさらに増加することができる。ｂケースは、６基ある給水加熱器のうちで最も給水温度の上昇割合が１７℃と少ない第３低圧給水加熱器に排熱回収効果を付与することによって、給水加熱器の温度上昇割合のバランスを平準化する狙いがある。これにより、抽気条件の最適化による再生サイクルの熱効率向上も図れる。また、第３低圧給水加熱器には、高圧タービンと低圧タービンを連絡する主蒸気配管に設けられた湿分分離器からのドレン水が、給水の加熱源として供給される。このドレン水は、大きな液の塊として第３低圧給水加熱器に供給される。蒸気圧縮機で圧縮された蒸気の第３低圧給水加熱器への供給は、そのドレン水を微粒子化して給水との熱交換面積を増加させる狙いもある。この場合には、第１高圧給水加熱器及び第２高圧給水加熱器に供給する抽気蒸気の条件を変える必要がある。

（ｃ）ｃケースでは、低圧タービンから抽気された圧力２７８ｋＰａの蒸気を、１台の蒸気圧縮機で圧縮し、この蒸気を、制御弁によって蒸気の圧力が２．３６ＭＰａに低下するまで調整して、第１高圧給水加熱器に供給する。この時、蒸気圧縮機を並列配置すれば、第１高圧給水加熱器に供給する蒸気流量をさらに増加することができる。ｃケースは、蒸気発生装置である原子炉に最も近い最終段の第１高圧給水加熱器に供給される給水を圧縮蒸気によって昇温するため、他の５基の給水加熱器への抽気蒸気などの従来の条件を変更することがない。このため、沸騰水型原子力発電プラントの改造及び運転条件変更について最も軽微な変更で給水温度上昇が図れ、比較的容易な排熱回収給水加熱システムを構成できる。

代表的な３ケースについて、蒸気圧縮機で圧縮された蒸気を用いた給水の加熱量の増加を併用した方法を、代表的な３ケース、すなわち、ａ，ｂ及びｃケースについて、説明した。蒸気圧縮機の圧縮比が１５から２０の範囲では、それらのケースで対象になった、圧縮された蒸気が供給される給水加熱器以外の給水加熱器に対しても、比較的低質である低温で低圧の蒸気を蒸気圧縮機で圧縮して供給し、排熱回収することができる。低圧タービンからの抽気蒸気及び排気蒸気のそれぞれの圧縮蒸気を利用すれば、最大圧力の第１高圧給水加熱器に圧縮蒸気を供給することができ、排熱回収も十分可能である。更に、圧縮蒸気の給水加熱器への供給を最適化すれば、各々の給水加熱器へ数℃ずつ温度上昇するような分散供給方法も十分に考えられる。

以上述べた検討によって得られた沸騰水型原子力発電プラントの改良案の概要を、図８を用いて説明する。この改良案の説明では、圧縮機で圧縮された蒸気を第３低圧給水加熱器に供給する発電プラントを代表例として用いている。なお、第１及び第２高圧給水加熱器等の他の給水加熱器でも同様である。

沸騰水型原子力発電プラントの第３低圧給水加熱器には、給水を加熱するため、低圧タービンから抽気された湿り蒸気である抽気蒸気が抽気管を介して供給され、さらに、湿分分離器から排出された、蒸気の湿りを除去した飽和ドレン水が供給される。抽気蒸気の第３低圧給水加熱器への供給は、低圧タービンの抽気点と第３低圧給水加熱器内の圧力差によって行われる。飽和ドレン水の第３低圧給水加熱器への供給は、湿分分離器と第３低圧給水加熱器内の圧力差によって行われる。本改良案は、この抽気蒸気及び飽和ドレン水の供給に加えて、低圧タービンからの抽気蒸気または排気蒸気を蒸気圧縮機で圧縮し、加熱用の圧縮蒸気として第３低圧給水加熱器に供給している。

オプションＯＰ１として、湿分分離器を蒸気圧縮機の上流側に設置する案との併用がある。湿分分離器の設置により、蒸気圧縮機に供給する蒸気を、湿分を除去して乾き蒸気にすることができる。

オプションＯＰ２として、蒸気圧縮機で圧縮された乾き蒸気にスプレー水のミストを噴霧する案の併用がある。スプレー水のミスト噴霧は、蒸気圧縮機の吐出側で急激に圧縮されて乾き蒸気の温度が高くなり過ぎたときに蒸気圧縮機の性能低下を防止するために行われる。スプレー水のミスト噴霧により、蒸気圧縮機から第３低圧給水加熱器に供給する加熱用の圧縮蒸気を湿り蒸気にすることもある。スプレー水のミスト噴霧は、従来よりも多くの加熱蒸気を第３低圧給水加熱器に供給することになり、第３低圧給水加熱器での給水の温度上昇を増大させる。このため、第３低圧給水加熱器において従来よりも給水温度を約２０℃上昇させることができ、原子炉により高い温度の給水を供給することができる。これは、原子炉から排出される蒸気の流量を増加させ、熱出力増加に比例して電気出力を向上させることができる。

オプションＯＰ３は、高流量比のジェットポンプを組み合せることである。このオプションＯＰ３の併用によって、原子力運転時、特に電気出力を１２０％まで増大させる出力向上時において、狭まる炉心流量制御を用いた運転幅を拡大することができる。このため、炉心流量制御及び制御棒操作によって原子炉出力を制御していた従来の沸騰水型原子力プラントの運転方法を、炉心流量制御及び給水温度制御とオプションＯＰ３である高流量比のジェットポンプによる冷却材の炉心への供給を併用した沸騰水型原子力プラントの運転方法に変えることによって、制御棒を用いないで原子炉を運転することができる。このため、運転サイクル初期から末期にかけて炉心流量を増加させ、炉心入口冷却水温度を低下させることによって、発電プラントの出力向上運転時でも定格出力運転時と同様な炉心流量幅を確保することができ、電気出力を２０％向上させることができる。オプションＯＰ３を用いれば、制御棒を設置する必要がないので、定期検査の期間を短縮することができる。

以上に述べた改良案を基にして成された本発明の実施例を、以下に説明する。

本発明の好適な一実施例である実施例１の発電プラントを、図１を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１である。

沸騰水型原子力発電プラント１は、蒸気発生装置である原子炉２、高圧タービン（第１タービン）３、低圧タービン（第２タービン）５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、主蒸気配管６、復水器１１、複数の給水加熱器、給水配管１５及び蒸気圧縮装置２７を備えている。これらの給水加熱器は、第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器（第１低圧給水加熱器）１７Ａ、第４低圧給水加熱器（第２低圧給水加熱器）１７Ｂ、第５低圧給水加熱器（第３低圧給水加熱器）１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器（第４低圧給水加熱器）１７Ｄを含んでいる。低圧給水加熱器は、低圧タービンからの抽気蒸気が供給される給水加熱器である。高圧給水加熱器は、高圧タービン、または高圧タービンの出口側の主蒸気配管６からの抽気蒸気が供給される給水加熱器である。高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、主蒸気配管６によって原子炉１に接続される。湿分分離器（湿分分離装置）４は、高圧タービン３と低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃを接続している主蒸気配管６に設置される。隔離弁７及び主蒸気調節弁８が、原子炉１と高圧タービン３の間に存在する主蒸気配管６に設置される。高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、１つの回転軸１０によって互いに連結され、さらに、発電機９にも連結される。本実施例は、１台の高圧タービン及び３台の低圧タービンを設けているが、発電プラントの種類によりこれらの台数を変えてもよい。

本実施例は、主蒸気系及び給水系を有する。主蒸気系は、高圧タービン３、湿分分離器４、低圧タービン５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、主蒸気配管６及び復水器１１を有する。給水系は、給水配管１５、第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第６低圧給水加熱器１７Ｄ、復水ポンプ１８及び給水ポンプ１９を有する。

復水器１１は内部に複数の伝熱管１２を配置している。これらの伝熱管１２は、海水供給管１３Ａ及び海水排出管１３Ｂに接続される。海水循環ポンプ１４が海水供給管１３Ａに設置される。海水供給管１３Ａ及び海水排出管１３Ｂは海３５まで伸びている。

給水配管１５が復水器１１と原子炉２を接続する。第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄは、原子炉２から復水器１１に向ってこの順番で給水配管１５に設置されている。復水ポンプ１８が復水器１１と第６低圧給水加熱器１７Ｄの間で給水配管１５に設けられる。給水ポンプ１９が第１高圧給水加熱器１６Ａと第２高圧給水加熱器１６Ｂの間で給水配管１５に設けられる。

高圧タービン３の抽気点（第１の位置）で高圧タービン３に接続された抽気管２０が第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。高圧タービン３と湿分分離器４の間に存在する主蒸気配管６に接続された抽気管２１が第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続される。低圧タービン５Ｂに抽気点７１で接続された抽気管２２が第３低圧給水加熱器１７Ａに接続される。湿分分離器４に接続されたドレン配管２６が第３低圧給水加熱器１７Ａに接続される。低圧タービン５Ｂに抽気点７２で接続された抽気管２３が第４低圧給水加熱器１７Ｂに接続される。低圧タービン５Ｂに抽気点７３で接続された抽気管２４が第５低圧給水加熱器１７Ｃに接続される。低圧タービン５Ｂに抽気点７４で接続された抽気管２５が第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される。抽気点７１，７２，７３及び７４は、低圧タービン５Ｂの軸方向において、低圧タービン５Ｂの蒸気流入口から低圧タービン５Ｂの蒸気排出口に向ってその順番に設けられている。これらの抽気点は、低圧タービン５Ｂに設けられた複数の静翼の異なる段数の位置で、低圧タービン５Ｂのタービンケーシング（図示せず）に設けられる。第１高圧給水加熱器１６Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄを接続するドレン水回収配管３４は、復水器１１に接続される。

図１では、低圧タービン５Ｂが大きく低圧タービン５Ａ，５Ｃが小さくなっているが、これらの低圧タービンの大きさは同じである。図示されていないが、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対しても復水器１１がそれぞれ設けられており、各復水器１１にそれぞれ給水配管１５が接続されている。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに対応してそれぞれ設けられた合計３基の復水器１１にそれぞれ別々に接続された給水配管１５は、第２高圧給水加熱器１６Ｂの上流に位置する合流点で合流して第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続される。その合流点よりも上流では、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃごとに並列配置された３本の給水配管１５には、低圧給水加熱器である第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄ、及び復水ポンプ１８が、この順序で下流から上流に向ってそれぞれ設置されている。このため、低圧タービン５Ａ及び５Ｃのそれぞれに対応して、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄ、及び復水ポンプ１８を設置した各給水配管５が、第２高圧給水加熱器１６Ｂよりも上流に配置されている。低圧タービン５Ａ及び５Ｃには、低圧タービン５Ｂと同様に、抽気点７１，７２，７３及び７４が設けられる。低圧タービン５Ａの抽気点７１，７２，７３及び７４には、低圧タービン５Ｂと同様に、抽気管２２，２３，２４及び２５が接続される。低圧タービン５Ａに接続された抽気管２２，２３，２４及び２５は、低圧タービン５Ｂの場合と同様に、低圧タービン５Ａに対応して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される。低圧タービン５Ｃの抽気点７１，７２，７３及び７４にも、低圧タービン５Ｂと同様に、抽気管２２，２３，２４及び２５が接続される。低圧タービン５Ｃに接続された抽気管２２，２３，２４及び２５は、低圧タービン５Ｂの場合と同様に、低圧タービン５Ｃに対応して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続される。

以下の説明において、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ及び第６低圧給水加熱器１７Ｄ、抽気管２２，２３，２４及び２５及び抽気点７１，７２，７３及び７４は、特に断りが無ければ、低圧タービン５Ｂに対応して設けられたそれらを意味している。

蒸気圧縮装置２７は、蒸気圧縮機２８、駆動装置（例えば、モータ）２９及び制御弁３０を有する。駆動装置２９は蒸気圧縮機２８の回転軸に連結されている。低圧タービン５Ｂの抽気点７１（第２の位置）に接続された蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８の蒸気流入口に接続される。蒸気供給管３２が蒸気圧縮機２８の蒸気排出口と第１高圧給水加熱器１６Ａを接続している。蒸気供給管３１及び３２が第２配管であり、本実施例では抽気管２０が第１配管である。制御弁３０が蒸気供給管３２に設けられる。抽気蒸気が流れる抽気管２０〜２５には、蒸気圧縮機２８が設置されていない。蒸気圧縮機２８として、単段遠心式水蒸気圧縮機を用いる。蒸気圧縮機２８として他のタイプの圧縮機を用いてもよい。蒸気圧縮機２８及び駆動装置２９は、タービン建屋内の空き空間に設置される。

抽気管２２が接続される抽気点７１と蒸気供給管３１が接続される抽気点７１は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対応して設けられた蒸気圧縮装置２７も、第１高圧給水加熱器１６Ａに、同様に、接続されている。蒸気供給管３１は抽気管２２に接続してもよい。蒸気圧縮機２８の駆動により、抽気管２２を通して第３低圧給水加熱器１７Ａに供給される蒸気量が減少しないように、蒸気供給管３１の流路断面積を抽気管２２のそれよりも小さくする。配管の流路断面積を変える替りに、蒸気供給管３１に流量調節弁を設けて、蒸気圧縮機２８に供給する蒸気量を調節してもよい。抽気管及び蒸気供給管３１の流量断面積を変えることによる蒸気流量の調節方法、または蒸気供給管３１に設けた流量調節弁による蒸気流量の調節方法は、後述の実施例２から実施例１２の各実施例にも適用される。

原子炉２内の炉心（図示せず）には、再循環ポンプ（図示せず）及びジェットポンプ（図示せず）によって冷却水が供給される。冷却水は炉心内に装荷された複数の燃料集合体（図示せず）に含まれた核燃料物質の核分裂で発生する熱によって加熱され、冷却水の一部が蒸気になる。原子炉２で発生した蒸気は、主蒸気配管６を通って、高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃにそれぞれ供給される。高圧タービン３から排出された蒸気は、途中で、湿分分離器４により湿分が除去された後に、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃにそれぞれ導かれる。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ内の圧力は、高圧タービン３内の圧力よりも低くなっている。高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃは、蒸気によって駆動され、発電機９を回転させる。これにより、電力が発生する。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃから排気された蒸気は、復水器１１で凝縮されて水になる。海水が、海水循環ポンプ１４の駆動によって海水供給管１３Ａを通して復水器１１内の各伝熱管１２内に供給される。各伝熱管１２から排出された海水は、海水排出管１３Ｂを通って海３５に放出される。低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃから排気された蒸気は、それぞれに対応して別々に設けられた各復水器１１内の伝熱管１２内を流れる海水によって冷却されて凝縮される。蒸気の凝縮により、各伝熱管１２内を流れる海水の温度が上昇する。

各復水ポンプ１８、及び給水ポンプ１９がそれぞれ駆動されている。各復水器１１で生成された凝縮水は、給水として、これらのポンプによって昇圧され、給水配管１５を通って原子炉２に供給される。給水配管１５内を流れる給水は、各低圧タービンに対応してそれぞれ設けられた第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａによって順次加熱され、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに対して共通に用いられる第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１高圧給水加熱器１６Ａによってさらに加熱されて温度を上昇させ、設定温度になった状態で原子炉２に供給される。

給水は、第６低圧給水加熱器１７Ｄにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点７４から抽気されて抽気管２５を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。給水は、第５低圧給水加熱器１７Ｃにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点７３から抽気されて抽気管２４を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。給水は、第４低圧給水加熱器１７Ｂにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点７２から抽気されて抽気管２３を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。給水は、第３低圧給水加熱器１７Ａにおいて、低圧タービン５Ｂの抽気点７１から抽気されて抽気管２２を通して供給される抽気蒸気、及び湿分分離器４から排出されてドレン配管２６を通して供給される飽和ドレン水によって加熱される。給水は、第２高圧給水加熱器１６Ｂにおいて、主蒸気配管６から抽気されて抽気管２１を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。給水は、第１高圧給水加熱器１６Ａにおいて、高圧タービン３の抽気点（第１の位置）から抽気されて抽気管２０を通して供給される抽気蒸気によって加熱される。

低圧タービン５Ａ及び５Ｃのそれぞれに対応して設けられた第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａにおいても、上記した各抽気蒸気を用いてそれぞれの給水配管１５内を流れる給水を加熱する。

蒸気圧縮装置２７の機能について説明する。所内電力、すなわち、発電機９で発生した電力により駆動装置２９を駆動して蒸気圧縮機２８の動翼が設けられたローターを回転させる。抽気点７１で低圧タービン５Ｂから抽気された蒸気が、蒸気供給管３１を通って蒸気圧縮機２８に供給される。この蒸気は、蒸気圧縮機２８の駆動により圧縮されて圧力が高められた後、蒸気供給管３２に排出される。蒸気は、蒸気圧縮機２８によって断熱圧縮されるために、温度も上昇する。圧縮された蒸気の温度は、抽気管２０で高圧タービン３から抽気された蒸気の温度近くまで上昇する。温度及び圧力が上昇した蒸気は、制御弁３０の開度調節によって、その蒸気の圧力が第１高圧給水加熱器１６Ａの胴体内の圧力以上になり、且つ圧縮された蒸気が第１高圧給水加熱器１６Ａの胴体内を経て抽気管２０に逆流しないように調節されて、蒸気供給管３２を通して第１高圧給水加熱器１６Ａの胴体側に供給される。抽気管２０を通して供給される抽気蒸気も、第１高圧給水加熱器１６Ａの胴体側に供給される。第１高圧給水加熱器１６Ａでは、給水は、抽気管２０を通して供給される抽気蒸気及び蒸気供給管３２を通して供給される圧縮された蒸気によって加熱される。

蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７は、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。低圧タービン５Ａに対して設けられた蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ａの抽気点７１から抽気された蒸気を圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する。低圧タービン５Ｃに対して設けられた蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ｃの抽気点７１から排出された蒸気を圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する。

蒸気圧縮機２８の特性を図２に示す。図２において、横軸は蒸気圧縮機に供給される蒸気の流量Ｑ、縦軸は蒸気圧縮機から排気される蒸気の吐出圧力Ｐを示し、回転数Ｎｒをパラメータにしている。Ｑ−Ｐ特性線、及び蒸気圧縮機の吸込み側及び吐出側のシステム抵抗曲線に基づいて蒸気圧縮機２８の定格運転点が決定される。蒸気圧縮機２８の回転数を増加すれば、蒸気圧縮機２８から吐出される蒸気流量Ｑ及び蒸気の吐出圧力Ｐも増加する。可変周波数電源装置を用いて蒸気圧縮機２８の駆動装置２９の回転数及び出力を制御してもよい。可変周波数電源装置を用いて、蒸気圧縮機２８の定格運転点を変えて蒸気の流量及び圧力を設定することも可能である。適宜、蒸気の流量及び圧力を設定することによって、効率の良い蒸気圧縮機２８の運転が可能となる。

本実施例における出力向上運転について説明する。従来、運転サイクルにおいて原子炉２が定格出力（１００％）で運転されていたのに対し、本実施例では、原子炉出力を、例えば、１２０％まで増大させて原子炉の運転が運転サイクルにおいて行われる。この原子炉出力を１２０％まで増大させて原子炉２の運転を行うことが、出力向上運転である。このような沸騰水型原子力プラントにおける出力向上は、例えば、再循環ポンプの容量増大及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃの長翼化によって達成できる。再循環ポンプの容量増大によって、炉心流量を従来の定格である１００％から１２０％まで増大させることができる。このため、本実施例では、炉心流量制御によって、原子炉出力を定格の１００％から１２０％までさらに向上させることができる。この出力向上運転時において、蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気が、第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。

蒸気圧縮機２８の吸込み側の蒸気供給管３１を流れる蒸気の湿り度が大きい場合には、ミストセパレータを蒸気供給管３１に設置してもよい。さらに、蒸気の乾き度が大きい場合は、蒸気圧縮機２８の吐出側で飽和蒸気が圧縮されて急激な温度上昇が生じる。これを避けるために、微小水滴の噴霧、すなわち、ミストスプレーを蒸気供給管３２内で行って蒸気の過熱度を下げてもよい。適宜、蒸気の状態を変えることによって、効率の良い蒸気圧縮機２８の運転状態を維持できる。本実施例は、前述したｃケース（図７参照）の概念を適用し、蒸気圧縮機２８で圧縮した蒸気を第１高圧給水加熱器１６Ａに供給している。勿論、低圧タービン５Ａから、蒸気圧縮機２８に供給する蒸気を抽出する抽気蒸気点を適切に設定すれば、第１高圧給水加熱器１６Ａの替りに、第１高圧給水加熱器１６Ａの上流に設置された第２高圧給水加熱器１６Ｂに水蒸気圧縮機２８で圧縮した蒸気を供給してもよい。

本実施例は、高圧タービン３からの抽気蒸気（蒸気圧縮機２８を通らない抽気蒸気）、及び各蒸気圧縮機２８により昇圧されて昇温された蒸気を、第１高圧給水加熱器１６Ａで給水を加熱する熱源にしている。

蒸気圧縮装置２７を備えていない従来の電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラントにおける熱エネルギーの利用について説明する。この従来の沸騰水型原子力発電プラントは、本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１から蒸気圧縮装置２７を取り除いた構成を有する。従来の沸騰水型原子力発電プラントは、設定された炉心の熱出力で最高の熱効率が得られるように、主蒸気管６、高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃを含む主蒸気系での蒸気の流れを最適化している。具体的には、復水器１１で蒸気を凝縮して水にすると、原子炉２の圧力（約７ＭＰａ）では、熱サイクルの原理に基づいて原子炉２で発生するエネルギーの約２／３が、復水器１１から海３５に排出される温排水等により外部の環境に排出される。この排出されるエネルギーを有効に利用するために、原子炉２で発生した蒸気のうちの一部を、高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ等から抽気することにより、各給水加熱器での給水の加熱に用いている。原子炉２で発生した蒸気の熱が回収されて原子炉２に供給される給水の温度が上昇するため、原子炉２の熱効率が向上する。湿分分離器４を備えている沸騰水型原子力発電プラント１においては、発生した蒸気のうち、高圧タービン３及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃで動力に変換されて最終的に低圧タービン出口から復水器１１に排気される蒸気の量は約５６％である。残りの約４４％の蒸気は、各給水加熱器において給水の加熱に用いられる。従来の沸騰水型原子力発電プラントも６基の給水加熱器を設置しているので、給水加熱器の１基当たりの抽気蒸気量は平均して原子炉２から排出される蒸気の約７％程度である。また、湿分分離器４の替わりに湿分分離再熱器または湿分分離過熱器を設置した改良型沸騰水型原子炉（以下、ＡＢＷＲと称す）を用いた従来の沸騰水型原子力発電プラントでは、原子炉で発生した蒸気のうち最終的に低圧タービン出口から復水器に送られる蒸気の量は約５４％である。これらの従来の沸騰水型原子力発電プラントの熱効率を向上させるためには、湿分分離器を湿分分離過熱器に変更すれば、再熱効率により性能が向上することは一般的に知られている。しかしながら、特に、ＢＷＲ−５型の従来の沸騰水型原子力発電プラントでは、湿分分離器の容器が小さいため、この容器内に過熱器となる伝熱管を多数本追設することは極めて難しい。

沸騰水型原子力発電プラント１において、定格の原子炉出力をさらに増大させる出力向上運転を行う場合、原子炉２から吐出される蒸気の流量が増加する。このため、出力向上運転において低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃで発電機９を回すために使用された低温で低圧の蒸気は、できるだけ復水器１１に排気せずに、給水の加熱に利用して熱回収することが望ましい。

本実施例は、前述したように、蒸気圧縮装置２７を設置し、蒸気圧縮機２８を用いて圧縮されて温度が上昇した蒸気を第１高圧給水加熱器１６Ａに供給し、給水の加熱に利用する。このため、原子炉２に供給される給水の温度が、従来の沸騰水型原子力発電プラントの給水温度よりも上昇する。給水温度の上昇により、原子炉２で核分裂によって発生する熱量を蒸気の生成に有効に利用することができ、原子炉２から排出する蒸気の流量を増大させることができる。このため、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率をさらに向上させることができる。

特に、本実施例は、高圧タービン３からの抽気蒸気及び蒸気圧縮機２８で圧縮した蒸気を用いて第１高圧給水加熱器１６Ａで給水を加熱しているので、蒸気圧縮機２８で圧縮された蒸気の温度上昇割合を、実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機における蒸気の温度上昇割合よりも小さくすることができる。このため、蒸気を圧縮するために蒸気圧縮機２８で消費される所内電力は、実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機におけるそれよりも少なくなる。この所内電力の消費量の低下も、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率の向上に貢献する。本実施例で用いられる蒸気圧縮機２８は、実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機よりも小型であるので、所内電力の消費量が少ない。このため、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率がさらに向上する。

以上に述べた沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率の向上は、沸騰水型原子力発電プラント１で出力向上運転を行った場合における沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率をさらに向上させることになる。

本実施例は、蒸気圧縮機２８で圧縮した蒸気により給水を加熱しているので、復水器１１から海水排出管１３Ｂを通して海に排出される温排水の温度を低下させることができる。

本実施例において、蒸気供給管３２を、第１高圧給水加熱器１６Ａの替りに、第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続してもよい。

本実施例は、電気出力１３５０ＭＷｅのＡＢＷＲ型の沸騰水型原子力発電プラントに適用することができる。後述の実施例２から７、１１及び１２のそれぞれの実施例（図９から図１４、図１８及び図１９）も、そのＡＢＷＲ型の沸騰水型原子力発電プラントに適用することができる。

本発明の他の実施例である実施例２の発電プラントを、図９を用いて説明する。本実施例の発電プラントも、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ａである。沸騰水型原子力発電プラント１Ａは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において、蒸気圧縮装置２７を蒸気圧縮装置２７Ａに替えた構成を有する。蒸気供給管３１の接続位置は、抽気点７２（第２の位置）になっている。沸騰水型原子力発電プラント１Ａの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。

図９では、第１高圧給水加熱器１６Ａ及び第５低圧給水加熱器１７Ｃ以外の給水加熱器、及び抽気管２０及び２４以外の抽気管は、省略されている。これは、後述の図１０、図１１、図１５、図１７、図１８及び図１９でも同じである。

蒸気圧縮装置２７Ａは、蒸気圧縮装置２７において蒸気圧縮機２８を蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂに置き換え、蒸気圧縮機２８Ａの蒸気排出口と蒸気圧縮機２８Ｂの蒸気流入口を配管３６で接続した構成を有する。配管３６によって直列に接続された蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂは、共通の回転軸により駆動装置２９に連結されている。低圧タービン５Ｂの抽気点７２に接続された蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８Ａの蒸気流入口に接続される。制御弁３０が設けられた蒸気供給管３２が蒸気圧縮機２８Ｂの蒸気排出口及び第１高圧給水加熱器１６Ａにそれぞれ接続される。本実施例では、第２配管が蒸気供給管３１及び３２及び配管３６を含んでいる。

抽気管２３が接続される抽気点７２と蒸気供給管３１が接続される抽気点７２は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。

実施例１と異なる蒸気圧縮装置２７Ａの作用について説明する。低圧タービン５Ｂの抽気点７２から抽気された蒸気は、蒸気供給管３１を通して蒸気圧縮機２８Ａに供給され、蒸気圧縮機２８Ａで圧縮されて温度が上昇する。蒸気圧縮機２８Ａで圧縮された蒸気は配管３６を通って蒸気圧縮機２８Ｂに供給される。蒸気は蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮されてさらに温度が上昇する。蒸気圧縮機２８Ｂから吐出された圧縮蒸気は、蒸気供給管３２を通して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。この圧縮蒸気は、高圧タービン３から抽気された蒸気と共に、第１高圧給水加熱器１６Ａにおいて給水を加熱する。

蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７Ａは、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。低圧タービン５Ａに対して設けられた蒸気圧縮装置２７Ａは、低圧タービン５Ａの抽気点７２から抽気された蒸気を圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する。低圧タービン５Ｃに対して設けられた蒸気圧縮装置２７Ａは、低圧タービン５Ｃの抽気点７２から抽気された蒸気を圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する。

本実施例の沸騰水型原子力発電プラント１Ａは、蒸気が直列に供給される蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂを有する蒸気圧縮装置２７Ａを用いているので、蒸気圧縮装置２７に比べて圧縮による蒸気の圧力の増加割合（蒸気の圧縮比）を高めることができる。このため、実施例１に比べて蒸気圧力の低い低圧タービン５Ｂの抽気点７２から抽気された蒸気を蒸気圧縮装置２７Ａにより、第１高圧給水加熱器１６Ａに供給することができる。蒸気圧縮装置２７Ａを備えた沸騰水型原子力発電プラント１Ａも、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１で生じる各効果を得ることができる。

蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂの各回転軸を、増速器を用いて別々に駆動装置２９の回転軸に連結することも可能である。この構成によって、駆動装置２９で消費される電力をさらに低減することができる。

蒸気圧縮機２８Ｂに接続された蒸気供給管３２を、第１高圧給水加熱器１６Ａの替りに、第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａのいずれかに接続し、蒸気供給管３２が接続される給水加熱器に、圧縮された蒸気を供給してもよい。

蒸気供給管３１を、低圧タービン５Ｂの抽気点７２に接続する替りに、湿分分離器４に接続し、湿分分離器４から抽気した蒸気を蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂに供給してもよい。

本発明の他の実施例である実施例３の発電プラントを、図１０を用いて説明する。本実施例の発電プラントも、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｂである。沸騰水型原子力発電プラント１Ｂは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において、蒸気圧縮装置２７を蒸気圧縮装置２７Ｂに替えた構成を有する。蒸気供給管３１の接続位置は、抽気点７２になっている。沸騰水型原子力発電プラント１Ｂの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。

蒸気圧縮装置２７Ｂは、蒸気圧縮装置２７において蒸気圧縮機２８を蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂに置き換えた構成を有する。蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂは、共通の回転軸により駆動装置２９に連結されている。低圧タービン５Ｂの抽気点７２に接続された蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂのそれぞれの蒸気流入口に接続される。制御弁３０が設けられた蒸気供給管３２が、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂの各蒸気排出口と第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂは蒸気供給管３１及び３２に並列に接続される。

抽気管２３が接続される抽気点７２と蒸気供給管３１が接続される抽気点７２は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。

実施例１と異なる蒸気圧縮装置２７Ｂの作用について説明する。低圧タービン５Ｂの抽気点７２から抽気された蒸気は、蒸気供給管３１を通して蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂにそれぞれ供給され、各蒸気圧縮機で圧縮されて温度が上昇する。蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂで圧縮された蒸気は、蒸気供給管３２を通して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。この圧縮蒸気は、高圧タービン３から抽気された蒸気と共に、第１高圧給水加熱器１６Ａにおいて給水を加熱する。

蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７Ｂは、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。低圧タービン５Ａに対して設けられた蒸気圧縮装置２７Ｂは、低圧タービン５Ａの抽気点７２から抽気された蒸気を圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する。低圧タービン５Ｃに対して設けられた蒸気圧縮装置２７Ｂは、低圧タービン５Ｃの抽気点７２から抽気された蒸気を圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する。

本実施例は、実施例１よりも第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する圧縮蒸気の流量を増加することができる。本実施例も、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１で生じる各効果を得ることができる。

蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂに接続された蒸気供給管３２を、第１高圧給水加熱器１６Ａの替りに、第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第３低圧給水加熱器１７Ａのいずれかに接続し、蒸気供給管３２が接続される給水加熱器に、圧縮された蒸気を供給してもよい。

本発明の他の実施例である実施例４の発電プラントを、図１１を用いて説明する。本実施例の発電プラントも、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｃである。沸騰水型原子力発電プラント１Ｃは、実施例２の沸騰水型原子力発電プラント１Ａにおいて、蒸気圧縮装置２７Ａを蒸気圧縮装置２７Ｃに替えた構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｃの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１Ａと同じである。

蒸気圧縮装置２７Ｃは、蒸気圧縮装置２７Ａにおいて駆動装置２９の替りに、タービン３７及び３８を設けた構成を有する。蒸気圧縮装置２７Ｃの他の構成は蒸気圧縮装置２７Ａと同じである。中圧タービンであるタービン３７及び３８は、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂの共通の回転軸に連結される。発電機３９がタービン３８に連結される。タービン３７は、抽気管４３によって高圧タービン３と湿分分離器４の間に存在する主蒸気配管６に接続され、蒸気排出管４０によって第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。タービン３８は、抽気管４１によって湿分分離器４と低圧タービンの間に存在する主蒸気配管６に接続され、蒸気排出管４２によって第５低圧給水加熱器１７Ｃに接続される。第５低圧給水加熱器１７Ｃは、図示されていないが、抽気管２４によって低圧タービン５Ｂの抽気点７３に接続される。

蒸気圧縮装置２７Ｃにおいて、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂはタービン３７及び３８の駆動によって回転される。タービン３７は、主蒸気配管６から抽気されて抽気管４３によって供給される抽気蒸気によって駆動される。タービン３７から排気された蒸気は、蒸気排出管４０を通って第１高圧給水加熱器１６Ａの胴体内に供給される。タービン３８は、主蒸気配管６から抽気されて抽気管４１によって供給される抽気蒸気によって駆動される。タービン３８から排気された蒸気は、蒸気排出管４２を通って第５低圧給水加熱器１７Ｃの胴体内に供給される。蒸気圧縮装置２７Ｃにおける蒸気の圧縮は、蒸気圧縮装置２７Ａと同様に行われる。蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂで圧縮された蒸気は、第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。

蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７Ｃは、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。低圧タービン５Ａに対して設けられたタービン３７から排気された蒸気は、蒸気排出管４０を通って第１高圧給水加熱器１６Ａの胴体内に供給される。低圧タービン５Ａに対して設けられたタービン３８から排気された蒸気は、蒸気排出管４２を通って低圧タービン５Ａに対して設けられた第５低圧給水加熱器１７Ｃの胴体内に供給される。低圧タービン５Ｃに対して設けられたタービン３７から排気された蒸気は、蒸気排出管４０を通って第１高圧給水加熱器１６Ａの胴体内に供給される。低圧タービン５Ｃに対して設けられたタービン３８から排気された蒸気は、蒸気排出管４２を通って低圧タービン５Ｃに対して設けられた第５低圧給水加熱器１７Ｃの胴体内に供給される。

本実施例は、実施例２の沸騰水型原子力発電プラント１Ａで生じる各効果を得ることができる。本実施例は、駆動装置２９を用いずにタービン３７及び３８で蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂを回転させる。このため、本実施例は、実施例２に比べて所内電力の消費量を低減することができ、沸騰水型原子力発電プラント１Ｃの熱効率を沸騰水型原子力発電プラント１Ａのそれよりも高めることができる。抽気蒸気によって駆動されるタービン３７及び３８によって発電機３９を回転させ、発電機３９で発電を行っている。このため、沸騰水型原子力発電プラント１Ｃの熱効率がさらに向上される。タービン３７及び３８から排気された蒸気は、第１高圧給水加熱器１６Ａ及び第５低圧給水加熱器１７Ｃにおいて給水の加熱に使用されるので、熱効率がさらに向上する。さらに、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂが遠心型蒸気圧縮機である場合には、片側に回転荷重を含めた負荷が加わるためのオーバーハング状態となって回転不安定が発生することを、両端に設置したタービン３７及び３８により防止できる。

蒸気圧縮装置２７Ｃにおいて、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂのそれぞれを、蒸気圧縮装置２７Ｂのように、蒸気供給管３１及び３２に接続してもよい。

本発明の他の実施例である実施例５の発電プラントを、図１２を用いて説明する。本実施例の発電プラントも、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｄである。沸騰水型原子力発電プラント１Ｄは、実施例２の沸騰水型原子力発電プラント１Ａにおいて、蒸気圧縮装置２７Ａを蒸気圧縮装置２７Ｄに替えた構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｄの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１Ａと同じである。図１２では、抽気管２０〜２５及びドレン水配管２６が省略されている。後述の図１３においても、これらは省略されている。

蒸気圧縮装置２７Ｄも、蒸気圧縮装置２７Ａと同様に、直列に接続された２段の蒸気圧縮機２８を設けた構成を有する。１段目の蒸気圧縮機２８の蒸気流入口が蒸気供給管３１に接続される。蒸気供給管３１は、低圧タービン５Ｂから復水器１１に排気される蒸気を蒸気抽気点３３から１段目の蒸気圧縮機２８に導く。２段目の蒸気圧縮機２８の蒸気排出口に接続された蒸気供給管３２が、第５低圧給水加熱器１７Ｃに接続される。１段目の蒸気圧縮機２８から２段目の蒸気圧縮機２８までの各段の蒸気圧縮機２８では、隣り合う蒸気圧縮機２８において一方の蒸気圧縮機２８の蒸気排出口と他方の蒸気圧縮機２８の蒸気流入口がそれぞれ配管３６で接続されている。

低圧タービンから排気された圧力Ｐｅが５ｋＰａの蒸気が、蒸気抽気点３３から蒸気供給管３１に流入し、１段目の蒸気圧縮機２８に導入されて圧縮される。その後、蒸気が、２段目の蒸気圧縮機２８で圧縮され、蒸気供給管３２を通って第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給され、給水を加熱する。第５低圧給水加熱器１７Ｃには、給水の加熱のために、低圧タービン５Ｂから抽気された蒸気が抽気管２４を通って供給される。本実施例は、２台の蒸気圧縮機２８で蒸気を圧縮するので、蒸気の圧力を、５ｋＰａから、第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給するために必要な１１４ｋＰａまで高めることができる。この時、蒸気圧縮機のＣＯＰは３．７となる。本実施例も、実施例２で生じる各効果を得ることができる。

蒸気供給管３２を第６低圧給水加熱器１７Ｄに接続して蒸気圧縮装置２７Ｄで圧縮された蒸気を、抽気管２５が接続された第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給する場合には、蒸気圧縮装置２７Ｄでは１台の蒸気圧縮機２８によって、蒸気の圧力を、５ｋＰａから、第６低圧給水加熱器１７Ｄに供給するために必要な４０ｋＰａに高めるとよい。この時、蒸気圧縮機のＣＯＰは６となる。

圧縮された蒸気が供給される給水加熱器の条件にあうように、蒸気圧縮機の台数を選択することにより、沸騰水型原子力発電プラントの効率的な運転が可能となる。

本発明の他の実施例である実施例６の発電プラントを、図１３を用いて説明する。本実施例の発電プラントも、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｅである。沸騰水型原子力発電プラント１Ｅは、実施例２の沸騰水型原子力発電プラント１Ａにおいて、蒸気圧縮装置２７Ａを蒸気圧縮装置２７Ｅに替えた構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｅの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１Ａと同じである。

蒸気供給管３２を第３低圧給水加熱器１７Ａに接続して蒸気圧縮装置２７Ｅで圧縮された蒸気を第３低圧給水加熱器１７Ａに供給する場合には、蒸気圧縮装置２７Ｅでは１台の蒸気圧縮機２８を設け、蒸気の圧力を、２７８ｋＰａから、第３低圧給水加熱器１７Ａに供給するために必要な４６５ｋＰａに高めるとよい。この時、蒸気圧縮機のＣＯＰは１６となる。

蒸気圧縮装置２７Ｅは１台の蒸気圧縮機２８を設けた構成を有する。この蒸気圧縮機２８の蒸気流入口が、低圧タービン５Ｂの抽気点７２に接続された蒸気供給管３１に接続される。その蒸気排出口に接続された蒸気供給管３２が、第３低圧給水加熱器１７Ａに接続される。

低圧タービン５Ｂの抽気点７２（第２の位置）から抽気された圧力Ｐｅが２７８ｋＰａの蒸気が、抽気点７２から蒸気供給管３１に流入し、蒸気圧縮機２８に導入されて圧縮される。その後、蒸気圧縮機２８から排気された蒸気が、蒸気供給管３２を通って第３低圧給水加熱器１７Ａに供給され、給水を加熱する。第３低圧給水加熱器１７Ａには、給水の加熱のために、低圧タービン５Ｂの抽気点７１（第１の位置）から抽気された蒸気が抽気管２２を通って供給され、さらに、湿分分離器４から排出された飽和ドレン水がドレン水配管２６を通って供給される。本実施例は、１台の蒸気圧縮機２８で蒸気を圧縮するので、蒸気の圧力を、２７８ｋＰａから、第３低圧給水加熱器１７Ａに供給するために必要な４６５ｋＰａまで高めることができる。

蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７Ｅは、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。低圧タービン５Ａに対して設けられた蒸気圧縮装置２７Ｅは、低圧タービン５Ａの抽気点７２から抽気された蒸気を圧縮して低圧タービン５Ａに対して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａに供給する。低圧タービン５Ｃに対して設けられた蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ｃの抽気点７２から抽気された蒸気を圧縮して低圧タービン５Ｃに対して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａに供給する。

本実施例も、実施例２で生じる各効果を得ることができる。

蒸気供給管３２を第１高圧給水加熱器１６Ａに接続して蒸気圧縮装置２７Ｅで圧縮された蒸気を、第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する場合には、蒸気圧縮装置２７Ｅでは１台の蒸気圧縮機２８によって、蒸気の圧力を、２７８ｋＰａから、第１高圧給水加熱器１６Ａに供給するために必要な２．３６ＭＰａに高めることができる。この時、蒸気圧縮機のＣＯＰは８．５となる。

蒸気供給管３２を第２高圧給水加熱器１６Ｂに接続して蒸気圧縮装置２７Ｅで圧縮された蒸気を、抽気管２１が接続された第２高圧給水加熱器１６Ｂに供給する場合には、蒸気圧縮装置２７Ｅでは１台の蒸気圧縮機２８によって、蒸気の圧力を、２７８ｋＰａから、第２高圧給水加熱器１６Ｂに供給するために必要な１．４ＭＰａに高めるとよい。この時、蒸気圧縮機のＣＯＰは５．３となる。

本発明の他の実施例である実施例７の発電プラントを、図１４を用いて説明する。本実施例の発電プラントも、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｆである。沸騰水型原子力発電プラント１Ｆは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において、蒸気圧縮装置２７の蒸気供給管３１を低圧タービン５Ｂに接続し、蒸気圧縮装置２７の蒸気供給管３２を第５低圧給水加熱器１７Ｃに接続した構成を有する。蒸気供給管３１の接続位置は抽気点７４（第２の位置）になっている。沸騰水型原子力発電プラント１Ｆの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。

抽気管２５が接続される抽気点７４と蒸気供給管３１が接続される抽気点７４は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。

沸騰水型原子力発電プラント１Ｆでは、低圧タービン５Ｂの抽気点７４から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮されて第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給され、第５低圧給水加熱器１７Ｃで給水を加熱する。低圧タービン５Ｂの抽気点７３（第１の位置）から抽気された蒸気が、抽気管２４を通って第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給される。

蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７は、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。低圧タービン５Ａに対して設けられた蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ａの抽気点７４から抽気された蒸気を圧縮して低圧タービン５Ａに対して設けられた第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給する。低圧タービン５Ｃに対して設けられた蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ｃの抽気点７４から排出された蒸気を圧縮して低圧タービン５Ｃに対して設けられた第５低圧給水加熱器１７Ｃに供給する。

本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。

蒸気供給管３２は、第５低圧給水加熱器１７Ｃに接続する替りに、第３低圧給水加熱器１７Ａ、または第４低圧給水加熱器１７Ｂに接続してもよい。

本発明の他の実施例である実施例８の発電プラントを、図１５を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、実施例１から７が適用された沸騰水型原子力発電プラントとは異なり、原子力発電プラントの一種である加圧水型原子力発電プラントである。

本実施例の加圧水型原子力発電プラント１Ｇは、原子炉２Ａ，蒸気発生器（蒸気発生装置）４５、一次冷却系配管４７、沸騰水型原子力発電プラント１で用いられる主蒸気系及び給水系、及び蒸気圧縮装置２７を備えている。この主蒸気系は、図１に示された高圧タービン３、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ、主蒸気配管６、湿分分離器４及び復水器１１を含んでいる。給水系は、図１に示された給水配管１５、高圧給水加熱器１６Ａ及び１６Ｂ、低圧給水加熱器１７Ａ〜１７Ｄ、抽気管２０〜２５及びドレン配管２６を含んでいる。

蒸気発生器４５は、冷却水の循環ループを形成する一次冷却系配管４７によって原子炉２Ａに接続される。循環ポンプ４６が一次冷却系配管４７に設けられる。主蒸気配管６及び給水配管１５は、蒸気発生器４５に接続される。蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８は、蒸気供給管３１により低圧タービン５Ｂに接続され、蒸気供給管３２により第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。

原子炉２Ａ内の炉心で加熱された高温の冷却水が、循環ポンプ４６を駆動することによって一次冷却系配管４７を通って蒸気発生器４５の胴体内に設置された複数の伝熱管（図示せず）内に供給される。この高温の冷却水は、蒸気発生器４５の胴体内で伝熱管の外に供給される給水を加熱する。給水は、給水配管１５から供給され、高温の冷却水による加熱によって蒸気になる。給水の加熱によって温度が低下した冷却水は、一次冷却系配管４７を通って原子炉２Ａに戻される。

蒸気発生器４５で発生した蒸気は、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、主蒸気配管を通って高圧タービン３、及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに供給される。低圧タービンから排気された蒸気は、復水器１１で凝縮されて水になる。この水は、給水として、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、給水配管１５を通り、第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１高圧給水加熱器１６Ａによって順次加熱されて温度を上昇させ、設定温度になった状態で蒸気発生器４５に供給される。

本実施例では、低圧タービン５Ｂの抽気点７１から抽気された蒸気が、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、蒸気圧縮機２８で圧縮されて第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。第１高圧給水加熱器１６Ａに供給された給水は、その圧縮蒸気及び高圧タービン３から抽気された蒸気によって加熱される。抽気管２２が接続される抽気点７１と蒸気供給管３１が接続される抽気点７１は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。

蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７は、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。低圧タービン５Ａに対して設けられた蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ａの抽気点７１から抽気された蒸気を圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する。低圧タービン５Ｃに対して設けられた蒸気圧縮装置２７は、低圧タービン５Ｃの抽気点７１から排出された蒸気を圧縮して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給する。

本実施例における出力向上は、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃの動翼を長翼化することによって可能になる。このため、従来よりも長い動翼を備えた低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃが用いられる。また、従来よりも伝熱管の伝熱面積が増大した蒸気発生器４５を用いる。これによっても、出力向上が可能になる。

本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。

本実施例においても、蒸気圧縮装置２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ及び２７Ｅのいずれかを、沸騰水型原子力発電プラント同様に、用いることができる。

本発明の他の実施例である実施例９の発電プラントを、図１６を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、原子力発電プラントの一種である高速増殖炉原子力発電プラントである。

本実施例の高速増殖炉原子力発電プラント１Ｈは、高速増殖炉５０、中間熱交換器５１、一次循環ポンプ５２、一次冷却系配管５３、蒸気発生器（蒸気発生装置）５４、二次循環ポンプ５５、二次冷却系配管５６、沸騰水型原子力発電プラント１で用いられる主蒸気系及び給水系、及び蒸気圧縮装置２７を備えている。この主蒸気系は、図１に示された高圧タービン３、低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ、主蒸気配管６、湿分分離器４及び復水器１１を含んでいる。給水系は、図１に示された給水配管１５、高圧給水加熱器１６Ａ及び１６Ｂ、低圧給水加熱器１７Ａ〜１７Ｄ、抽気管２０〜２５及びドレン配管２６を含んでいる。図１６では、沸騰水型原子力発電プラント１が有する主蒸気系及び給水系（図１参照）に設けられた、低圧タービン５Ａ及び５Ｃ、第１高圧給水加熱器１６Ａ以外の給水加熱器、抽気管２０以外の抽気管、及びドレン配管２６が、省略されている。

一次冷却系配管５３が、高速増殖炉５０、中間熱交換器５１、一次循環ポンプ５２及び高速増殖炉５０をこの順序に接続し、一次系冷却材（例えば、液体ナトリウム）が一次冷却系の閉ループを形成する。二次冷却系配管５６が、中間熱交換器５１、蒸気発生器５４、二次循環ポンプ５５及び中間熱交換器５１をこの順序に接続し、二次冷却系の閉ループを形成する。主蒸気配管６及び給水配管１５は、蒸気発生器５４に接続される。蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８は、蒸気供給管３１により低圧タービン５Ｂに接続され、蒸気供給管３２により第１高圧給水加熱器１６Ａに接続される。

一次循環ポンプ５２の駆動によって、高速増殖炉５０内の炉心で加熱された一次系冷却材（例えば、液体ナトリウム）が、一次冷却系配管５３を通って中間熱交換器５１に導かれる。高温の一次系冷却材は、中間熱交換器５１において、二次冷却系配管５６から供給される二次系冷却材（例えば、液体ナトリウム）を加熱する。温度が低下した一次系冷却材が高速増殖炉５０に戻される。二次循環ポンプ５５の駆動によって、中間熱交換器５１で加熱された二次系冷却材が、二次冷却系配管５６を通って蒸気発生器５４に導かれる。給水配管１５で供給された給水が、蒸気発生器５４内で二次系冷却材によって加熱されて蒸気になる。

蒸気発生器５４で発生した蒸気は、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、主蒸気配管を通って高圧タービン３、及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに供給される。低圧タービンから排気された蒸気は、復水器１１で凝縮されて水になる。この水は、給水として、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、給水配管１５を通り、第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１高圧給水加熱器１６Ａによって順次加熱されて温度を上昇させ、設定温度になった状態で蒸気発生器５４に供給される。

本実施例でも、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、低圧タービン５Ｂの抽気点７１から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８で圧縮されて第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。第１高圧給水加熱器１６Ａに供給された給水は、その圧縮蒸気及び高圧タービン３の抽気点から抽気された蒸気によって加熱される。

本実施例における出力向上も、実施例８と同様に、長翼化した動翼を有する低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ、及び従来よりも伝熱管の伝熱面積が増大した蒸気発生器５４を用いることによって可能になる。

本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。

本実施例においても、蒸気圧縮装置２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｄ及び２７Ｅのいずれかを、沸騰水型原子力発電プラント同様に、用いることができる。

本発明の他の実施例である実施例１０の発電プラントを、図１７を用いて説明する。本実施例の発電プラントは、実施例１から９が適用された原子力発電プラントとは異なり、火力発電プラントである。本実施例は、具体的には、火力コンバインド発電プラント１Ｊである。

火力コンバインド発電プラント１Ｊは、ガスタービン発電プラント及び蒸気発電プラントを備えている。ガスタービン発電プラントは、圧縮機５８、ガスタービン５９、燃焼器６０及び発電機６１を有する。圧縮機５８、ガスタービン５９及び発電機６１は、一軸の回転軸にて連結されている。燃焼空気配管６２が、圧縮機５８の空気流入口に接続され、さらに、圧縮機５８の空気排出口と燃焼器６０を接続している。燃焼器６０は、配管によりガスタービン５９に接続される。蒸気発電プラントは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において原子炉２を蒸気発生器（蒸気発生装置）５７に替えた構成を有する。主蒸気配管６及び給水配管１５が、蒸気発生器５７に接続される。ガスタービン５９の排ガス吐出口に接続された排ガス配管６４が蒸気発生器５７に接続されている。

燃焼空気配管６２から供給される燃焼空気が、圧縮機５８で圧縮されて燃焼器６０内に供給される。燃料供給管６３から燃焼器６０内に供給される燃料が、燃焼器６０内で燃焼される。発生した高温高圧の燃焼ガスが、ガスタービン５９に供給されてガスタービン５９を回転させる。発電機６１も回転し、電力を発生する。ガスタービン５９から排出された高温の排ガスは、排ガス配管６４を通って蒸気発生器５７に導かれ、給水配管１５を通して蒸気発生器５７に供給される給水を加熱する。この給水は、加熱されて蒸気になる。蒸気発生器５７で発生した蒸気は、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、主蒸気配管を通って高圧タービン３、及び低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃに供給される。低圧タービンから排気された蒸気は、復水器１１で凝縮されて水になる。この水は、給水として、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、給水配管１５を通り、第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第２高圧給水加熱器１６Ｂ及び第１高圧給水加熱器１６Ａによって順次加熱されて温度を上昇させ、設定温度になった状態で蒸気発生器５７に供給される。

本実施例でも、沸騰水型原子力発電プラント１と同様に、低圧タービン５Ｂの抽気点７１（第２の位置）から抽気された蒸気が、蒸気圧縮装置２７の蒸気圧縮機２８で圧縮されて第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。第１高圧給水加熱器１６Ａに供給された給水は、その圧縮蒸気及び高圧タービン３から抽気された蒸気によって加熱される。蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７は、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。

本実施例における出力向上も、実施例８と同様に、長翼化した動翼を有する低圧タービン５Ａ，５Ｂ及び５Ｃ、及び従来よりも伝熱管の伝熱面積が増大した蒸気発生器５７を用いることによって可能になる。

本実施例も、実施例１で生じる各効果を得ることができる。

本発明の他の実施例である実施例１１の発電プラントを、図１８を用いて説明する。本実施例の発電プラントも、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｋである。沸騰水型原子力発電プラント１Ｋは、実施例１の沸騰水型原子力発電プラント１において、蒸気圧縮装置２７を蒸気圧縮装置２７Ｆに替えた構成を有する。蒸気供給管３１の接続位置は、抽気点７２になっている。さらに、沸騰水型原子力発電プラント１Ｋでは、高圧タービン３と第１高圧給水加熱器１６Ａを連絡する抽気管２０、低圧タービン５Ｂの抽気点７１と第３低圧給水加熱器１７Ａを連絡する抽気管２２及びドレン水配管２６が設けられていない。沸騰水型原子力発電プラント１Ｋの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１と同じである。

蒸気圧縮装置２７Ｆは、蒸気圧縮装置２７において蒸気圧縮機２８を蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂに置き換え、蒸気圧縮機２８Ａの蒸気排出口と蒸気圧縮機２８Ｂの蒸気流入口を配管３６で接続した構成を有する。配管３６によって直列に接続された蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂは、共通の回転軸により駆動装置２９に連結されている。低圧タービン５Ｂの抽気点７２に接続された蒸気供給管３１が蒸気圧縮機２８Ａの蒸気流入口に接続される。制御弁３０が設けられた蒸気供給管３２が蒸気圧縮機２８Ｂの蒸気排出口及び第１高圧給水加熱器１６Ａにそれぞれ接続される。配管３６に接続された配管（第３配管）４８は第３低圧給水加熱器１７Ａに接続される。蒸気圧縮装置２７Ｆは、実施例２に用いられる蒸気圧縮装置２７Ａにおいて配管３６を配管４８によって第３低圧給水加熱器１７Ａに接続した構成を有するとも言える。抽気管２３が接続される抽気点７２と蒸気供給管３１が接続される抽気点７２は、低圧タービン５Ｂの同じ段数の静翼が設けられている位置で、低圧タービン５Ｂの周方向において互いにずれている。

構成が異なっている蒸気圧縮装置２７Ｆを中心に、沸騰水型原子力発電プラント１Ｋの作用について説明する。低圧タービン５Ｂの抽気点７２から抽気された蒸気は、蒸気供給管３１を通して蒸気圧縮機２８Ａに供給され、蒸気圧縮機２８Ａで圧縮されて温度が上昇する。蒸気圧縮機２８Ａで圧縮されて温度が上昇した蒸気は配管３６に排出される。この圧縮されて温度が上昇した蒸気の一部は、配管４８を通って第３低圧給水加熱器１７Ａに供給され、第３低圧給水加熱器１７Ａにおいて給水を加熱する。配管３６に排出された残りの蒸気は、蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮されてさらに温度が上昇する。蒸気圧縮機２８Ｂから吐出された圧縮蒸気は、蒸気供給管３２を通して第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。この圧縮蒸気は、第１高圧給水加熱器１６Ａにおいて給水を加熱する。

本実施例では、高圧タービン３の抽気点からの抽気蒸気が第１高圧給水加熱器１６Ａに供給されていなく、低圧タービン５Ｂの抽気点７１からの抽気蒸気も第３低圧給水加熱器１７Ａに供給されていない。このため、給水配管１５内を流れる給水は、第１高圧給水加熱器１６Ａ及び第３低圧給水加熱器１７Ａにおいて、蒸気圧縮装置２７Ｆから供給される圧縮蒸気によってのみ加熱される。残りの第６低圧給水加熱器１７Ｄ、第５低圧給水加熱器１７Ｃ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第２高圧給水加熱器１６Ｂでは、給水が、実施例１と同様に、抽気蒸気で加熱される。

蒸気圧縮装置（蒸気ヒートポンプ）２７Ｆは、低圧タービン５Ａ及び５Ｃに対してもそれぞれ設けられている。低圧タービン５Ａに対して設けられた蒸気圧縮装置２７Ｆにおいて、低圧タービン５Ａの抽気点７２から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８Ａで圧縮されて、低圧タービン５Ａに対して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａに供給される。この蒸気圧縮装置２７Ｆの蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮された蒸気は、第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。低圧タービン５Ｃに対して設けられた蒸気圧縮装置２７Ｆにおいて、低圧タービン５Ｃの抽気点７２から抽気された蒸気が、蒸気圧縮機２８Ａで圧縮されて、低圧タービン５Ｃに対して設けられた第３低圧給水加熱器１７Ａに供給される。この蒸気圧縮装置２７Ｆの蒸気圧縮機２８Ｂで圧縮された蒸気は、第１高圧給水加熱器１６Ａに供給される。

本実施例でも、実施例１と同様に、炉心流量を増大させて原子炉出力を定格出力よりも増大させる出力向上運転を実施する。

本実施例は、前述したように、蒸気圧縮装置２７Ｆを設置し、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂでそれぞれ圧縮されて温度が上昇した蒸気を第１高圧給水加熱器１６Ａ及び第３低圧給水加熱器１７Ａに供給し、給水の加熱に利用する。このため、原子炉２に供給される給水の温度が、従来の沸騰水型原子力発電プラントの給水温度よりも上昇する。給水温度の上昇により、原子炉２で核分裂によって発生する熱量を蒸気の生成に有効に利用することができ、原子炉２から排出する蒸気の流量を増大させることができる。このため、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率を向上させることができる。

本実施例で用いられる蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂは、実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機よりも小型であるので、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂを駆動する駆動装置２９での所内電力の消費量が、実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機を駆動する場合よりも少なくなる。このため、沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率がさらに向上する。

以上に述べた沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率の向上は、沸騰水型原子力発電プラント１で出力向上運転を行った場合における沸騰水型原子力発電プラント１の熱効率を向上させることになる。

本実施例は、蒸気圧縮機２８Ａから排出された圧縮蒸気の一部を第３５低圧給水加熱器１７Ａに供給しているので、蒸気圧縮機２８Ｂに供給される圧縮蒸気の流量が減少する。このため、蒸気圧縮機２８Ｂにおける蒸気の圧縮効率を向上させることができる。

本実施例も、実施例１と同様に、復水器１１から排出する海水の温度が低下するので、海に排出する放熱量を低減できる。

本実施例において、蒸気供給管３１は、低圧タービンに接続する替りに、高圧タービン３、湿分分離器４、及び高圧タービン３と低圧タービンの間に存在する主蒸気管６のいずれかに接続してもよい。蒸気供給管３２は、第１高圧給水加熱器１６Ａの替りに、蒸気供給管３１が接続される主蒸気系の位置に対応して定まる第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第５低圧給水加熱器１７Ｃのいずれかに接続してもよい。配管４８は、第２高圧給水加熱器１６Ｂ、第３低圧給水加熱器１７Ａ、第４低圧給水加熱器１７Ｂ及び第５低圧給水加熱器１７Ｃのうち、蒸気供給管３２が接続される給水加熱器よりも上流に位置する給水加熱器に接続してもよい。

本実施例で用いられる蒸気発生装置２７Ｆ、蒸気供給管３１及び３２及び配管４８を、実施例８が適用される加圧水型原子力発電プラント、実施例９が適用される高速増殖炉原子力発電プラント及び実施例１０が適用される火力発電プラントのそれぞれに適用してもよい。

本発明の他の実施例である実施例１２の発電プラントを、図１９を用いて説明する。本実施例の発電プラントも、電気出力１１００ＭＷｅのＢＷＲ−５型の沸騰水型原子力発電プラント１Ｌである。沸騰水型原子力発電プラント１Ｌは、実施例１１の沸騰水型原子力発電プラント１Ｋに、実施例１で用いた高圧タービン３の抽気点（第１の位置）と第１高圧給水加熱器１６Ａを連絡する抽気管２０、低圧タービン５Ｂの抽気点７１（第３の位置）と第３低圧給水加熱器１７Ａを連絡する抽気管２２、及び湿分分離器４と第３低圧給水加熱器１７Ａを連絡するドレン水配管２６を設けた構成を有する。沸騰水型原子力発電プラント１Ｌの他の構成は、沸騰水型原子力発電プラント１Ｋと同じである。蒸気供給管３１は、低圧タービン５Ｂの抽気点７２（第２の位置）に接続されている。

本実施例では、第３低圧給水加熱器１７Ａにおいて、給水が、蒸気圧縮機２８Ａで圧縮された蒸気、ドレン水配管２６で供給されるドレン水及び低圧タービン５Ｂから抽気されて抽気管（第４配管）２２により供給される抽気蒸気によって加熱される。第１高圧給水加熱器１６Ａにおいて、給水が、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂで圧縮された蒸気、及び高圧タービン３から抽気されて抽気管２０により供給される抽気蒸気によって加熱される。

本実施例は、実施例１１で生じる各効果を得ることができる。さらに、本実施例は、第１高圧給水加熱器１６Ａ及び第３低圧給水加熱器１７Ａにおいて、給水を抽気蒸気及び圧縮蒸気によって加熱しているので、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂで圧縮された蒸気の温度上昇割合を実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機における蒸気の温度上昇割合よりも小さくすることができる。このため、蒸気圧縮機２８Ａ及び２８Ｂを駆動する駆動装置２９で消費される所内電力を、実開平１−１２３００１号公報に記載された圧縮機の駆動により消費される電力よりも少なくできる。沸騰水型原子力発電プラント１Ｌの熱効率をさらに向上することができる。

本発明は、沸騰水型原子力発電プラント及び加圧水型原子力プラント等の原子力発電プラント、及び火力発電プラントのような発電プラントに適用することができる。

Claims (19)

1. 蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管、及び前記主蒸気配管により前記蒸気が順次供給される第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導く給水配管と、前記給水配管に設けられた給水加熱器と、前記蒸気を圧縮する蒸気圧縮装置と、蒸気圧縮装置が設置されていなく、前記主蒸気系の第１の位置から抽気された前記蒸気を前記給水加熱器に導く第１配管と、前記蒸気圧縮装置が設けられ、前記第１の位置より下流に位置する前記主蒸気系の第２の位置から排気された前記蒸気を、前記第１配管が接続された前記給水加熱器に供給する第２配管とを備えたことを特徴とする発電プラント。
2. 前記蒸気圧縮装置が、前記第２配管に接続されて前記蒸気を圧縮する１台の蒸気圧縮機及び前記蒸気圧縮機を駆動する駆動装置を有する請求項１に記載の発電プラント。
3. 前記蒸気圧縮装置が、前記蒸気を圧縮する複数の蒸気圧縮機、及び前記複数の蒸気圧縮機を駆動する駆動装置を有し、前記複数の蒸気圧縮機が前記第２配管に並列に接続されている請求項１に記載の発電プラント。
4. 前記蒸気圧縮装置が、前記蒸気を圧縮する複数の蒸気圧縮機、及び前記複数の蒸気圧縮機を駆動する駆動装置を有し、前記複数の蒸気圧縮機が、前記蒸気が順番に供給されるように、前記第２配管に直列に接続されている請求項１に記載の発電プラント。
5. 前記駆動装置が電動機である請求項２ないし４のいずれか１項に記載の発電プラント。
6. 前記駆動装置が、前記蒸気発生装置で発生した前記蒸気で駆動されるタービンである請求項２ないし４のいずれか１項に記載の発電プラント。
7. 第１高圧給水加熱器、第２高圧給水加熱器、第１低圧給水加熱器、第２低圧給水加熱器、第３低圧給水加熱器及び第４低圧給水加熱器が、この順番に、前記蒸気発生装置から前記復水器に向かって前記給水配管に設けられ、前記蒸気圧縮装置で圧縮された前記蒸気が供給される前記給水加熱器が、前記第１高圧給水加熱器、前記第２高圧給水加熱器、前記第１低圧給水加熱器、前記第２低圧給水加熱器、前記第３低圧給水加熱器及び前記第４低圧給水加熱器のうちのいずれかである請求項１に記載の発電プラント。
8. 前記発電プラントが原子力発電プラントまたは火力発電プラントである請求項１に記載の発電プラント。
9. 蒸気発生装置で発生した蒸気を主蒸気配管により第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービンに順次供給し、
   前記第２タービンから排気された前記蒸気を復水器で凝縮して給水を生成し、
   この給水を、給水加熱器を設けた給水配管を通して前記蒸気発生装置に供給し、
   前記主蒸気配管、前記第１タービン及び前記第２タービンを含む主蒸気系の第１の位置から抽気された前記蒸気を、蒸気圧縮装置を通さないで前記給水加熱器に供給し、
   前記第１の位置より下流に位置する前記主蒸気系の第２の位置から排気された前記蒸気を、前記蒸気圧縮装置で圧縮して、前記第１の位置から抽気された前記蒸気が供給される前記給水加熱器に供給し、
   前記給水加熱器において、前記給水が前記第１の位置から抽気された前記蒸気及び前記蒸気圧縮装置で圧縮された前記蒸気によって加熱されることを特徴とする発電プラントの運転方法。
10. 前記給水加熱器である、第１高圧給水加熱器、第２高圧給水加熱器、第１低圧給水加熱器、第２低圧給水加熱器、第３低圧給水加熱器及び第４低圧給水加熱器が、この順番に、前記蒸気発生装置から前記復水器に向かって前記給水配管に設けられ、
    前記給水加熱器である、前記第１高圧給水加熱器、前記第２高圧給水加熱器、前記第１低圧給水加熱器、前記第２低圧給水加熱器、前記第３低圧給水加熱器及び前記第４低圧給水加熱器のうちのいずれかに、前記蒸気圧縮装置で圧縮された前記蒸気が供給される請求項９に記載の発電プラントの運転方法。
11. 前記蒸気圧縮装置による前記蒸気の圧縮が、前記蒸気圧縮装置に含まれる１台の蒸気圧縮機を駆動装置で駆動し、前記蒸気を前記蒸気圧縮機によって圧縮することである請求項９または１０に記載の発電プラントの運転方法。
12. 前記蒸気圧縮装置による前記蒸気の圧縮が、前記蒸気圧縮装置に含まれる複数の蒸気圧縮機を駆動装置で駆動し、前記蒸気を前記複数の蒸気圧縮機によって並行して圧縮することである請求項９または１０に記載の発電プラントの運転方法。
13. 前記蒸気圧縮装置による前記蒸気の圧縮が、前記蒸気圧縮装置に含まれる複数の蒸気圧縮機を駆動装置で駆動し、前記蒸気を前記複数の蒸気圧縮機に順番に供給して圧縮することである請求項９または１０に記載の発電プラントの運転方法。
14. 前記発電プラントが原子力発電プラントまたは火力発電プラントである請求項９に記載の発電プラントの運転方法。
15. 蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管、及び前記主蒸気配管により前記蒸気が順次供給される第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導く給水配管と、前記給水配管に設けられた複数の給水加熱器と、駆動装置によって駆動され、前記蒸気を順番に圧縮する第１及び第２蒸気圧縮機と、前記第１及び第２蒸気圧縮機が直列に設けられ、前記主蒸気系のある位置から抽気された前記蒸気をある前記給水加熱器に導く第１配管とを備え、
    前記第１及び第２蒸気圧縮機のうち前記蒸気の流れ方向で上流に位置する前記第１蒸気圧縮機から排気された蒸気の一部を前記ある給水加熱器の上流に配置された他の前記給水加熱器に導く第２配管を備えたことを特徴とする発電プラント。
16. 蒸気を発生する蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置に接続されて前記蒸気を導く主蒸気配管、及び前記主蒸気配管により前記蒸気が順次供給される第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービンを有する主蒸気系と、前記第２タービンから排気された前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で前記蒸気の凝縮によって生成された給水を前記蒸気発生装置に導く給水配管と、前記給水配管に設けられた複数の給水加熱器と、駆動装置によって駆動され、前記蒸気を順番に圧縮する第１及び第２蒸気圧縮機と、蒸気圧縮機が設置されていなく、前記主蒸気系の第１の位置から抽気された前記蒸気を前記給水加熱器に導く第３配管と、前記第１及び第２蒸気圧縮機が直列に設けられ、前記第１の位置より下流に位置する前記主蒸気系の第２の位置から排気された前記蒸気をある前記給水加熱器に導く第１配管とを備え、
    前記第１及び第２蒸気圧縮機のうち前記蒸気の流れ方向で上流に位置する前記第１蒸気圧縮機から排気された蒸気の一部を前記ある給水加熱器の上流に配置された他の前記給水加熱器に導く第２配管を備え
    前記第１の位置と前記第２の位置の間に位置する前記主蒸気系の第３の位置から排気された前記蒸気を前記他の給水加熱器に導く、蒸気圧縮機が設置されていない第４配管を備えたことを特徴とする発電プラント。
17. 前記発電プラントが原子力発電プラントまたは火力発電プラントである請求項１５または１６に記載の発電プラント。
18. 蒸気発生装置で発生した蒸気を主蒸気配管により第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービンに順次供給し、
    前記第２タービンから排気された前記蒸気を復水器で凝縮して給水を生成し、
    この給水を、複数の給水加熱器を設けた給水配管を通して前記蒸気発生装置に供給し、
    前記主蒸気配管、前記第１タービン及び前記第２タービンを含む主蒸気系のある位置から抽気された前記蒸気を、駆動装置で駆動される第１及び第２蒸気圧縮機で順番に圧縮してある前記給水加熱器に供給し、この蒸気によって、前記ある給水加熱器に供給される前記給水を加熱し、
    前記第１及び第２蒸気圧縮機のうち前記蒸気の流れ方向で上流に位置する前記第１蒸気圧縮機から排気された蒸気の一部を前記ある給水加熱器の上流に位置する他の前記給水加熱器に供給し、この蒸気によって、前記他の給水加熱器に供給される前記給水を加熱することを特徴とする発電プラントの運転方法。
19. 蒸気発生装置で発生した蒸気を主蒸気配管により第１タービン及び前記第１タービンよりも圧力が低い第２タービンに順次供給し、
    前記第２タービンから排気された前記蒸気を復水器で凝縮して給水を生成し、
    この給水を、給水加熱器を設けた給水配管を通して前記蒸気発生装置に供給し、
    前記主蒸気配管、前記第１タービン及び前記第２タービンを含む主蒸気系の第１の位置から抽気された前記蒸気を、蒸気圧縮機を通さないである前記給水加熱器に供給し、
    前記第１の位置より下流に位置する前記主蒸気系の第２の位置から排気された前記蒸気を、駆動装置で駆動される第１及び第２蒸気圧縮機で圧縮して前記ある給水加熱器に供給し、
    前記給水が、前記ある給水加熱器において、前記第１の位置から抽気された前記蒸気、及び前記第１及び第２蒸気圧縮機で圧縮された蒸気によって加熱され、
    前記第１及び第２蒸気圧縮機のうち前記蒸気の流れ方向で上流に位置する前記第１蒸気圧縮機から排気された前記蒸気の一部を前記ある給水加熱器の上流に位置する他の前記給水加熱器に供給し、
    前記第１の位置と前記第２の位置の間に位置する前記主蒸気系の第３の位置から排気された前記蒸気を、蒸気圧縮機を通さないで、前記他の給水加熱器に供給し、
    前記給水が、前記他の給水加熱器において、前記第１蒸気圧縮機から排気された前記蒸気の一部、及び第３の位置から排気された前記蒸気によって加熱されることを特徴とする発電プラントの運転方法。

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