JP6001909B2

JP6001909B2 - 蒸気タービンプラント

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Publication number: JP6001909B2
Application number: JP2012090428A
Authority: JP
Inventors: 藤功一後; 田信雄沖
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: JP2013217615A

Description

本発明の実施形態は、蒸気タービンプラントに関する。

従来の蒸気タービンプラントの第１例を図２０に示す。この第１例の蒸気タービンプラントにおいては、ボイラ１への給水６が給水ポンプ７によりボイラ１に供給され、ボイラ１で加熱される事で蒸気２に変化する。ボイラ１では、例えば石炭を燃料とし発生した燃焼排ガスや太陽熱によって給水６を加熱する。ボイラ１にて発生した蒸気２が蒸気タービン３に流入して膨張し、蒸気タービン３の回転軸を回転させる軸動力を発生する。この時、蒸気２は蒸気タービン３の内部にて圧力、温度ともに低下し、排気４となる。蒸気タービン３からの排気４は復水器５に流入する。排気４は通常、その一部が凝縮していて液体になっているが、ほとんどが気体状態である。排気４は、復水器５において図示していない復水冷却水により冷却され、給水６に戻る。給水６は蒸気に変化しその後、水に戻されながら、給水ポンプ７の上流に戻り、循環する。復水冷却水は図示していない復水冷却水ポンプで復水器５に搬送されており、海水や河川水が用いられる事が多い。復水冷却水は復水器５により加熱された後、海や河川に排出される。膨張していく蒸気によって回転する蒸気タービン３の回転軸は冷却不要である第２の発電機９に接続されており、発生した軸動力を用いて第２の発電機９が駆動され発電が行われる。

タービンによって駆動される発電機には冷却が必要なものが多く、空気、水素、または純水により冷却されている発電機が存在するが、第２の発電機９は冷却しなくて運転するよう設計され、強制的には冷却されない発電機である。

次に、従来の蒸気タービンプラントの第２例を図２１に示す。この第２例の蒸気タービンプラントにおいては、図２０に示す第１例の蒸気タービンプラントとは、発電機が異なる。第１例で使用した冷却不要の第２の発電機９を使用せず、冷却が必要な第１の発電機８を使用する。このため、この第２例においては、第１の発電機８の他に第１の発電機８を冷却する冷却系統が設けられている。この冷却系統においては、冷却媒体１０は流量調節弁３３で流量調節されながら、搬送機１２により第１の発電機８に流入し、第１の発電機８を冷却する。冷却媒体１０としては空気、水素、または純水が用いられ、冷却媒体１０が気体の場合は、搬送機１２は送風機であり、液体の場合はポンプである。冷却媒体１０は第１の発電機８にて加熱された後、冷却媒体冷却器１１で冷却水１５により冷却される。冷却媒体冷却器１１を流出した冷却媒体１０は搬送機１２により循環する。冷却水１５は流量調節弁３４で流量調節されながら、冷却水ポンプ１７により冷却媒体冷却器１１に流入する。冷却水１５は冷却媒体冷却器１１にて加熱された後、冷却水冷却器１４で冷却される。冷却水冷却器１４から流出した冷却水１５は冷却水ポンプ１７により循環する。冷却水冷却器１４としては、例えば冷却塔または水熱交換器が用いられる。冷却塔が用いられた場合、冷却水１４を冷却する第２の冷却媒体１３として大気が用いられる。第２の冷却媒体１３として用いられる大気は強制的に送風してもよい。図２１に示す第２例の蒸気タービンプラントにおいては、強制的には送風させない冷却塔であるとして、大気を搬送する送風機を図示していない。大気を強制的に送風する冷却塔を用いてもよく、その場合は送風機が必要になる。冷却水冷却器１４として水熱交換器が用いられた場合、第２の冷却媒体１３は、海水または河川水が用いられる。この場合、第２の冷却媒体１３を搬送するポンプが必要であり、また冷却水１５を冷却した後、第２の冷却媒体１３は海や河川に戻される。

次に、従来の蒸気タービンプラントの第３例を図２２に示す。この第３例の蒸気タービンプラントは、図２１に示す第２例の蒸気タービンプラントにおいて、冷却系統の冷却媒体冷却器１１を油冷却器３７に置き換えた構成を有している。この油冷却器３７は、蒸気タービン３の軸受３５の潤滑油３６を冷却するものである。すなわち、第２例においては第１の発電機８を冷却するために用いられる冷却水１０を冷却するのに対して第３例においては蒸気タービン３の軸受３５に用いられる潤滑油を冷却し、冷却器の冷却対象が異なっている。このため、第３例の蒸気タービンプラントにおいては、発電機として冷却が必要な第１の発電機８を用いても、冷却が不要である第２の発電機９を用いてもよい。冷却が不要である第２の発電機９を用いた場合、冷却が必要である第１の発電機８の冷却系統は図示されていない。

冷却系統において、蒸気タービン３の軸受３５に用いられる潤滑油３６は流量調節弁３９で流量調節されながら、油ポンプ２８により軸受３５に流入し、蒸気タービン３の回転軸と軸受３５の間を潤滑する。潤滑時、軸受３５と回転軸との間にて発生する熱によって潤滑油３６の温度が上昇するが、油冷却器３７において冷却水１５により冷却される。油冷却器３７によって冷却された潤滑油３６は油ポンプ２８により循環する。潤滑油３６によって潤滑される軸受として、図２２では蒸気タービン３の下流側に位置する軸受３５を図示しているが、上流側に位置する軸受や第１の発電機８の軸受の潤滑に用いる潤滑油も同様に冷却する。蒸気タービン３の回転軸と発電機８の回転軸とが減速機を介して接続されている場合は、減速機の潤滑に用いる潤滑油も同様に冷却する。なお、潤滑油３６を冷却する冷却水１５に関する冷却系統は、図２１に示す第２例と同じ構成となっている。

図２０乃至図２２では、蒸気タービン３は１台であったが、複数台としてもよく、再熱サイクルや再生サイクルを構成してもよい。

発電機８，９におけるエネルギ損失は、蒸気タービン３の回転軸から受ける軸動力の１％程度である。発電機８，９の軸受におけるエネルギの損失は、発電機８，９の軸受の潤滑油に渡される熱であり、これは発電機のエネルギ損失（蒸気タービン３から受ける軸動力の１％）の１０％程度である。残りの損失は潤滑油以外に渡される熱である。潤滑油以外に渡される熱は、図２０に示す第１例では第２の発電機９は冷却されていないので、第２の発電機９の接触固体や周囲大気に放熱される。図２１に示す第２例では冷却が必要な第１の発電機８を冷却しているので、多くは最終的に大気または水からなる冷却媒体１３に放熱し、一部は第１例のように接触固体や周囲に放熱している。潤滑油３６に渡される熱は、図２２に示す第３例のように最終的に第２の冷却媒体１３に放熱している。

以上説明したように、従来の蒸気タービンプラントにおいては、排熱を有効に活用していない。

特開２００７−２４００４９号公報

本実施形態は、排熱を有効に活用することができる蒸気タービンプラントを提供する。

本発明にかかる蒸気タービンプラントは、水を蒸気に変化させるボイラと、前記ボイラか
らの蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの排気を冷却し前記水に戻
す復水器と、前記水を前記ボイラに搬送する第１ポンプと、前記蒸気タービンから発生さ
れる軸動力により駆動される発電機と、前記発電機を冷却することにより温度上昇した第
１冷却媒体を第２冷却媒体を用いて冷却する第１冷却器と、前記第１冷却器において前記
第１冷却媒体との熱交換により温度上昇した第２冷却媒体を用いて前記水を加熱する加熱
器と、を備え、前記加熱器から流出する前記第２冷却媒体を前記第１冷却器に流入させな
いように構成したことを特徴とする。
また本発明にかかる蒸気タービンプラントは、水を蒸気に変化させるボイラと、前記ボ
イラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの排気を冷却し前記
水に戻す復水器と、前記水を前記ボイラに搬送する第１ポンプと、前記蒸気タービンから
発生される軸動力により駆動される発電機と、を備えている蒸気タービンプラントであっ
て、第１冷却媒体を用いて、前記蒸気タービンプラントに用いられる潤滑油を冷却し、第
２冷却媒体を用いて前記第１冷却媒体を冷却する第１冷却器と、前記第１冷却器において
前記潤滑油との熱交換により温度上昇した前記第２冷却媒体を用いて前記水を加熱する加
熱器と、を備え、前記加熱器から流出する前記第２冷却媒体を前記第１冷却器に流入させ
ないように構成したことを特徴とする。
またさらに本発明にかかる蒸気タービンプラントは、水を蒸気に変化させるボイラと、
前記ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの排気を冷却
し前記水に戻す復水器と、前記水を前記ボイラに搬送する第１ポンプと、前記蒸気タービ
ンから発生される軸動力により駆動される発電機と、前記発電機を冷却することにより温
度上昇した第１冷却媒体を第２冷却媒体を用いて冷却する第１冷却器と、前記第１冷却器
において前記第１冷却媒体との熱交換により温度上昇した第２冷却媒体を用いて前記水を
加熱する加熱器と、を備え、第３冷却媒体を用いて、前記加熱器から流出する前記第２冷
却媒体を冷却する第２冷却器を備え、冷却された前記第２冷却媒体を前記第１冷却器に流
入させ、前記加熱器から流出した前記第２冷却媒体が、前記第２冷却器に流入する前記第
３冷却媒体より低温の時は、前記加熱器にて温度低下した前記第２冷却媒体を前記第２冷
却器に流入させずに前記第１冷却器に流入させることを特徴とする。
またさらに本発明にかかる蒸気タービンプラントは、水を蒸気に変化させるボイラと、
前記ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの排気を冷却
し前記水に戻す復水器と、前記水を前記ボイラに搬送する第１ポンプと、前記蒸気タービ
ンから発生される軸動力により駆動される発電機と、を備えている蒸気タービンプラント
であって、第１冷却媒体を用いて、前記蒸気タービンプラントに用いられる潤滑油を冷却
し、第２冷却媒体を用いて前記第１冷却媒体を冷却する第１冷却器と、前記第１冷却器に
おいて前記潤滑油との熱交換により温度上昇した前記第２冷却媒体を用いて前記水を加熱
する加熱器と、を備え、第３冷却媒体を用いて、前記加熱器から流出する前記第２冷却媒
体を冷却する第２冷却器を備え、冷却された前記第２冷却媒体を前記第１冷却器に流入さ
せ、前記加熱器から流出した前記第２冷却媒体が、前記第２冷却器に流入する前記第３冷
却媒体より低温の時は、前記加熱器にて温度低下した前記第２冷却媒体を前記第２冷却器
に流入させずに前記第１冷却器に流入させることを特徴とする。
またさらに本発明にかかる蒸気タービンプラントは、水を蒸気に変化させるボイラと、
前記ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記蒸気タービンの排気を冷却
し前記水に戻す復水器と、前記水を前記ボイラに搬送する第１ポンプと、前記蒸気タービ
ンから発生される軸動力により駆動される発電機と、を備えている蒸気タービンプラント
であって、前記蒸気タービンプラントに用いられる潤滑油を冷却し、前記潤滑油の保有す
る熱により前記水を加熱する熱交換器と、を備え、第２冷却媒体を用いて、前記蒸気ター
ビンプラントに用いられる潤滑油を冷却する第１冷却器を備えており、前記潤滑油の冷却
の際に、前記水の一部または全部を用いて行うことと、第２冷却媒体を用いて行うことが
切り替え可能であることを特徴とする。

第１実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第２実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第３実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第４実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第５実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第６実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第７実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第８実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第９実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１０実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１１実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１２実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１３実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１４実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１５実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１６実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１７実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１８実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。第１９実施形態による蒸気タービンプラントを示す概念図。従来の蒸気タービンプラントの第１例を示す概念図。従来の蒸気タービンプラントの第２例を示す概念図。従来の蒸気タービンプラントの第３例を示す概念図。

以下に、図面を参照して実施形態を説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態による蒸気タービンプラントを図１に示す。この第１実施形態の蒸気タービンプラントは、ボイラ１と、蒸気タービン３と、復水器５と、給水ポンプ７と、冷却不要である第２の発電機９と、熱回収器２１とを備えている。熱回収器２１は、第２の発電機９の全体あるいは一部を覆うように設けられ、第２の発電機９から放熱される熱の一部を熱回収器２１が回収する。熱回収器６は第２の発電機９の外郭から熱回収するので、用いる熱媒体は、純水でない水でもよい。

ボイラ１への給水６が給水ポンプ７により熱回収器２１を流通させてからボイラ１に供給され、ボイラ１で加熱される事で給水６は蒸気２に変化する。ボイラ１では、例えば石炭を燃料とし発生した燃焼排ガスや太陽熱によって給水６を加熱する。ボイラ１にて発生した蒸気２が蒸気タービン３に流入して膨張し、蒸気タービン３の回転軸を回転させる軸動力を発生する。この時、蒸気２は蒸気タービン３の内部にて圧力、温度ともに低下し、排気４となる。蒸気タービン３からの排気４は復水器５に流入する。排気４は通常、その一部が凝縮していて液体になっているが、ほとんどが気体状態である。排気４は、復水器５において図示していない復水冷却水により冷却され、給水６に戻る。給水６は蒸気に変化しその後、水に戻されながら、給水ポンプ７の上流に戻る。復水冷却水は図示していない冷却水ポンプで復水器５に搬送されており、海水や河川水が用いられる事が多い。復水冷却水は復水器５により加熱された後、海や河川に排出される。膨張していく蒸気によって回転する蒸気タービン３の回転軸は冷却不要である第２の発電機９に接続されており、発生した軸動力を用いて第２の発電機９が駆動され発電が行われる。

この第１実施形態においては、第２の発電機９から放熱される熱の一部が熱回収器２１を介して給水６に伝達されるので、熱回収器２１を通過した給水６は温度が上昇し、温度が上昇した給水６がボイラ１に供給される。このため、ボイラ１で加熱する熱量は低減されるので、タービン３の出力に対するボイラ１の入熱量は小さくなる。すなわち、タービンサイクル効率を向上させることができる。

以上説明したように、第１実施形態によれば、排熱を有効に活用することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態による蒸気タービンプラントを図２に示す。この第２実施形態の蒸気タービンプラントは、図１に示す第１実施形態において、給水ポンプ７からの供給される給水６を第１分岐給水２９と第２分岐給水２８に分岐し、流量調節弁３１を設けた構成となっている。第２分岐給水２８は流量調節弁３１を介して熱回収器２１に送られる。熱回収器２１を通過して第２の発電機９の熱の一部が伝達された第２分岐給水２８は、第１分岐給水２９と合流して合流給水３０となり、ボイラ１に供給される。第１分岐給水２９と第２分岐給水２８の流量比は流量調節弁３１によって調節される。

熱回収器２１に流入する給水を適切な流量に調節する事ができ、第１実施形態と比較して熱回収器２１とその前後の配管における第２分岐給水２８の圧力損失を低減する事ができる。

また、第２実施形態も第１実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態による蒸気タービンプラントを図３に示す。この第３実施形態の蒸気タービンプラントは、図２に示す第２実施形態において、第１分岐給水２９と第２分岐給水２８が合流した箇所と、ボイラ１との間に第２の給水ポンプ３２を設けた構成となっている。この第２の給水ポンプ３２を設けたことにより、給水ポンプ７と第２の給水ポンプ３２の圧力上昇分担を調節し、熱回収器２１の耐圧などの設計事項に適切な入口圧力にする事ができる。図１に示す第１実施形態と同様の技術を施すこともできる。

この第３実施形態も第２実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態による蒸気タービンプラントを図４に示す。この第４実施形態の蒸気タービンプラントは、図２１に示す第２の従来例において、給水を加熱する熱交換器である給水加熱器１６を新たに設けた構成となっている。冷却が必要である第１の発電機８を冷却する冷却系統１００は、第１の発電機８を直接に冷却する一次冷却系統１１０と、この一次冷却系統の冷却媒体を冷却する二次冷却系統１２０とから構成される。

一次冷却系統１１０においては、冷却媒体１０は流量調節弁３３で流量調節されながら、搬送機１２により第１の発電機８に流入し、第１の発電機８を冷却する。冷却媒体１０としては空気、水素、または純水が用いられ、冷却媒体１０が気体の場合は、搬送機１２は送風機であり、液体の場合はポンプである。冷却媒体１０は第１の発電機８にて加熱された後、冷却媒体冷却器１１で二次冷却系統１２０の冷却水１５により冷却される。冷却媒体冷却器１１を流出した冷却媒体１０は搬送機１２により循環する。

また、二次冷却系統１２０においては、冷却水１５は流量調節弁３４で流量調節されながら、冷却水ポンプ１７により冷却媒体冷却器１１に流入し冷却媒体１０を冷却する。冷却水１５は冷却媒体冷却器１１にて加熱された後、給水加熱器１６を通り、給水６により冷却され、その後、冷却水冷却器１４にて冷却される。冷却水冷却器１４から流出した冷却水１５は冷却水ポンプ１７により循環する。冷却水冷却器１４としては、例えば冷却塔または水熱交換器が用いられる。冷却塔が用いられた場合、冷却水１５を冷却する第２の冷却媒体１３として大気が用いられる。第２の冷却媒体１３として用いられる大気は強制的に送風してもよい。図４に示す第４実施形態の蒸気タービンプラントにおいては、強制的には送風させない冷却塔であるとして、大気を搬送する送風機を図示していない。大気を強制的に送風する冷却塔を用いてもよく、その場合は送風機が必要になる。冷却水冷却器１４として水熱交換器が用いられた場合、第２の冷却媒体１３は、海水または河川水が用いられる。この場合、第２の冷却媒体１３を搬送するポンプが必要であり、また冷却水１５を冷却した後、第２の冷却媒体１３は海や河川に戻される。

この第４実施形態においては、給水ポンプ７からの給水６をボイラ１に供給する前に、給水加熱器１６を通過させ、その後にボイラ１に供給するとともに、冷却媒体冷却器１１を通過した二次冷却系統１２０の冷却水１５を、給水加熱器１６を介して冷却水冷却器１４に流入するようにした構成となっている。このような構成としたことにより、冷却水１５は給水加熱器１６にてボイラ給水６を加熱した分、温度が低下し、その後、冷却水冷却器１４に流入し冷却され、冷却媒体冷却器１１での冷却動作に適した温度まで温度が低下する。なお、冷却器１１での冷却動作に適した温度まで、冷却水１５が給水加熱器１６で冷却されるのならば、冷却水冷却器１４は不要である。給水６は給水加熱器１６で加熱された分、ボイラ１で加熱する熱量は低減されるので、蒸気タービン３の出力に対するボイラ１の入熱量は小さくなる。即ちタービンサイクル効率が向上する。

なお、発電機を、冷却要である第１の発電機としているが、冷却不要である第２の発電機を適用しても、同様の効果が得られる。

この第４実施形態も第１実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

一次冷却系統１１０と二次冷却系統１２０を合体させ、第１の発電機８を冷却した後の冷却媒体１０を給水加熱器１６に流通させ、その後、冷却媒体冷却器１１を流通させて搬送機１２に戻すという構成は、冷却媒体１０が、空気、水素、または純水であるので、現実的でない。

（第５実施形態）
第５実施形態による蒸気タービンプラントを図５に示す。この第５実施形態の蒸気タービンプラントは、図４に示す第４実施形態において、給水ポンプ７を給水加熱器１６の上流側から下流側に移した構成となっている。

この第５実施形態においては、給水ポンプ７を通過する際、給水６は加熱され温度上昇するため、給水加熱器１６における給水６と冷却水１５との温度差は、第４実施形態に比べて第５実施形態の方が大きく熱交換量が大きくなる。給水６が給水加熱器１６で加熱された量が大きい分、ボイラ１で加熱する熱量はより低減されるので、蒸気タービン１の出力に対するボイラ１の入熱量は第４実施形態より小さくなる。即ちタービンサイクル効率が向上する。

この第５実施形態も第１実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態による蒸気タービンプラントを図６に示す。この第６実施形態の蒸気タービンプラントは、図５に示す第５実施形態において、閉ループ形式の二次冷却系統１２０を開ループ形式の二次冷却系統１２０Ａに置き換えた構成となっている。すなわち、第５実施形態の冷却水冷却器１４を使用しないで、冷却水１５として例えば海水または河川水を用いた構成となっている。冷却水１５は海や河川から冷却水ポンプ１７で吸い上げられる。冷却水１５は給水加熱器１６を通過後に、海や河川に戻される。冷却水冷却器１１が海や河川から遠くない場所に設置されている場合に適している。ただし、海水を使用する場合は冷却水冷却器１１と、給水加熱器１６と、その前後の海水流路は腐食対策が必要になる。

この第６実施形態も第５実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第７実施形態）
第７実施形態による蒸気タービンプラントを図７に示す。この第７実施形態の蒸気タービンプラントは、図５に示す第５実施形態において、二次冷却系統１２０に給水加熱器１６を流通しない分岐流路と、開閉弁１８と、開閉弁２２を設けた構成となっている。

この第７実施形態においては、冷却媒体冷却器１１を通過後の冷却水１５を、開閉弁１８，２２を設けた２つの流路に分岐する。分岐された冷却水の一方は開閉弁１８を通して第１分岐冷却水２０として給水加熱器１６に流入し、その後、冷却水冷却器１４に流入する。他方は開閉弁２２を通して第２分岐冷却水１９として給水加熱器１６をバイパスし冷却水冷却器１４に流入する。

通常は、開閉弁１８を全開し開閉弁２２を全閉させ、第１分岐冷却水２０のみを冷却水冷却器１４に流入させる。冷却媒体冷却器１１によって温度上昇した冷却水１５が給水６より低温である場合は、給水加熱器１６において給水６を更に冷却しないように、開閉弁１８を全閉し開閉弁２２を全開させ、第２分岐冷却水１９のみを冷却水冷却器１４に流入させる。即ち、給水加熱器１６をバイパスさせる。

このような構成を用いたことにより、冷却水１５が給水６より低温だった場合に、給水加熱器１６にて給水６を冷却する事を防ぐ事ができる。

この第７実施形態も第５実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第８実施形態）
第８実施形態による蒸気タービンプラントを図８に示す。この第８実施形態の蒸気タービンプラントは、図６に示す第６実施形態において、二次冷却系統１２０Ａに給水加熱器１６を流通しない分岐流路と、開閉弁１８と、開閉弁２２を設けた構成となっている。

この第８実施形態においては、冷却媒体冷却器１１を通過後の冷却水１５を、開閉弁１８、２２を設けた２つの流路に分岐する。分岐された冷却水１５の一方は第１分岐冷却水２０として開閉弁１８を介して給水加熱器１６に流入し、その後、排出される。他方は排水３８として給水加熱器１６に流入させずに開閉弁２２を介して排出される。冷却水が海水や河川水の場合は、海や河川に排出する。通常は、開閉弁１８を全開し開閉弁２２を全閉させ、第１分岐冷却水２０のみを流通させる。冷却水冷却器１１によって温度上昇した冷却水１５が給水６より低温だった場合は、給水加熱器１６において給水６をさらに冷却しないように、開閉弁１８を全閉し開閉弁２２を全開させ、排水３８のみを流通させる。この場合は、冷却水１５を給水加熱器１６に流入させない。

この第８実施形態も第５実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第９実施形態）
第９実施形態による蒸気タービンプラントを図９に示す。この第９実施形態の蒸気タービンプラントは、図５に示す第５実施形態において、二次冷却系統１２０に、冷却水冷却器１４を流通しない分岐流路と、開閉弁２３、２６を設けた構成となっている。開閉弁３４は取り除いてもよく、図９では示していない。

この第９実施形態においては、給水加熱器１６を通過後の冷却水１５を、開閉弁２３、２６を設けた２つの流路に分岐する。分岐された冷却水の一方は開閉弁２３を介して第３分岐冷却水２５として冷却水冷却器１４に流入する。他方は第４分岐冷却水２４として冷却器１４をバイパスする。その後、第３分岐冷却水２５と第４分岐冷却水２４は合流し、冷却水ポンプ１７を介して冷却媒体冷却器１１に流入する。通常は、開閉弁２３を全開し開閉弁２６を全閉させ、第３分岐冷却水２３のみを二次冷却系統１２０に流通させる。給水加熱器１６にて温度低下した冷却水１５が、大気または水からなる第２の冷却媒体１３より低温である場合は、冷却水冷却器１４において冷却水１５を加熱してしまわないように、開閉弁２３を全閉し開閉弁２６を全開させ、第４分岐冷却水１９のみを二次冷却系統１２０に流通させる。この場合は、冷却水１５は冷却水冷却器１４をバイパスさせるように流通させる。冷却水１５が第２の冷却媒体１３より低温である場合に、冷却水冷却器１４において冷却水１５を冷却する事を防ぐ事ができる。

この第９実施形態も第５実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１０実施形態）
第１０実施形態による蒸気タービンプラントを図１０に示す。この第４実施形態の蒸気タービンプラントは、図２２に示す従来の第３例において、蒸気タービン３の軸受３５に用いられる潤滑油３６を冷却する冷却系統１５０として冷却水冷却器１４にて冷却した冷却水１５ではなく、給水６により冷却する構成となっている。

蒸気タービン３の軸受３５に用いられる潤滑油３６は流量調節弁３９で流量調節されながら、油ポンプ２８により軸受３５に流入し、蒸気タービン３の回転軸と軸受３５の間を潤滑する。潤滑時、軸受３５と回転軸との間に発生する熱によって潤滑油３６の温度が上昇するが、油冷却器３７において給水ポンプ７で搬送される給水６により冷却される。油冷却器３７によって冷却された潤滑油３６は油ポンプ２８により循環する。潤滑油３６によって潤滑される軸受として、図１０では蒸気タービン３の下流側に位置する軸受３５を図示しているが、上流側に位置する軸受や発電機９（８）の軸受の潤滑に用いる潤滑油も同様に冷却する。蒸気タービン３の回転軸と発電機９（８）の回転軸とが減速機を介して接続されている場合は、減速機の潤滑に用いる潤滑油も同様に冷却してもよい。

この第１０実施形態においては、給水ポンプ７で搬送される給水６は、油冷却器３７を流通しその際、熱を受け取る。油冷却器３７を流出した給水６はボイラ１に流入する。給水６が温度上昇している分、ボイラ１で加熱する熱量は低減されるので、タービン３の出力に対するボイラ１の入熱量は小さくなる。即ちタービンサイクル効率が向上する。

この第１０実施形態も第１実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１１実施形態）
第１１実施形態による蒸気タービンプラントを図１１に示す。この第１１実施形態の蒸気タービンプラントは、図１０に示す第１０実施形態において、冷却水ポンプ７からの給水６を第１分岐給水２９と第２分岐給水２８に分岐し、流量調節弁３１を新たに設けた構成を有している。

この第１１実施形態においては、分岐された給水６の一方は第１分岐給水２９として流量調節弁３１を通った後、油冷却器３７を流通する。他方は第２分岐給水２８として、油冷却器３７を流出した第１分岐給水２９と合流し、合流給水３０となる。合流給水３０はボイラ１に流入する。第１分岐給水２９と第２分岐給水２８の流量比は流量調節弁３１で調節する。油冷却器３７に流入する冷却水の流量を適切に調節する事ができ、第１０実施形態と比較して油冷却器３７とその前後の配管における第１分岐給水２９の圧力損失を低減する事ができる。

この第１１実施形態も第１０実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１２実施形態）
第１２実施形態による蒸気タービンプラントを図１２に示す。この第１２実施形態の蒸気タービンプラントは、図１１に示す第１１実施形態において、第１分岐給水２８と第２分岐給水２９が合流された箇所とボイラ１との間に第２の給水ポンプ３２を設けた構成となっている。給水ポンプ７と第２の給水ポンプ３２とによって圧力上昇分担を調節し、冷却器３７の耐圧などの設計事項に適切な入口圧力にする事ができる。図１０に示す第１０実施形態の技術を施すことができる。

この第１２実施形態も第１１実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１３実施形態）
第１３実施形態による蒸気タービンプラントを図１３に示す。給水ポンプ７が停止していて、かつ蒸気タービン３が回転している状況がある。第１１実施形態においては、給水ポンプ７を運転していない時は、潤滑油３６の冷却ができず、軸受３５において適切に潤滑ができなくなる。そこで、第１３実施形態では、給水ポンプ７が運転していない時にも、潤滑油３６の冷却ができるように、二次冷却系統１６０と、開閉弁２７とを新たに設けた。

この二次冷却系統１６０は、冷却水冷却器１４と、冷却水ポンプ１７と、開閉弁２２と、流量調節弁３４とを備えている。給水ポンプ７を運転している時は、冷却水ポンプ１７を停止し、開閉弁２２、流量調節弁３４を全閉し開閉弁２７を全開する。これにより、流量調節弁３１で流量調節する事で、第１０実施形態と同じ状態とする。

給水ポンプ７を運転していない時は、冷却水ポンプ１７を運転し、開閉弁２７、流量調節弁３１を全閉し開閉弁２２を全開する。これにより、流量調節弁３４で流量調節する事で、冷却水冷却器１４にて冷却した冷却水１５を油冷却器３７に流入させ潤滑油３６を冷却する。なお、冷却水１５については第６実施形態のように、冷却水１５として例えば海水または河川水を用い、冷却水冷却器１４を設けずに海や河川に戻す構成にしてもよい。

このような構成としたことにより、給水ポンプ７を運転していない時も、潤滑油３６の冷却を行うことができる。

この第１３実施形態も第１１実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１４実施形態）
第１４実施形態による蒸気タービンプラントを図１４に示す。この第１４実施形態の蒸気タービンプラントは、図２２に示す従来の第３例において、給水加熱器１６を新たに設けた構成となっている。給水加熱器１６を通過した冷却水１５は冷却水冷却器１４に流入する。

この第１４実施形態においては、冷却水１５は給水加熱器１６において給水６を加熱した分、温度が低下する。その後、冷却水冷却器１４に流入し冷却され、油冷却器３７での冷却動作に適した温度まで温度が低下する。油冷却器３７での冷却動作に適した温度まで、冷却水１５が給水加熱器１６で冷却されるのならば、冷却水冷却器１４は不要である。給水６は給水加熱器１６で加熱された分、ボイラ１で加熱する熱量は低減されるので、蒸気タービン３の出力に対するボイラ１の入熱量は小さくなる。即ちタービンサイクル効率が向上する。

この第１４実施形態も第１３実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１５実施形態）
第１５実施形態による蒸気タービンプラントを図１５に示す。この第１５実施形態の蒸気タービンプラントは、図１４に示す第１４実施形態において、給水ポンプ７を給水加熱器１６より下流に設置した構成となっている。給水ポンプ７を通過する際、給水６は加熱され温度上昇するため、給水加熱器１６における給水６と冷却水１５との温度差は、第１４実施形態より第１５実施形態の方が大きく熱交換量が大きくなる。給水６が給水加熱器１６で加熱された量が大きい分、ボイラ１で加熱する熱量はより低減されるので、タービン３の出力に対するボイラ１の入熱量は第１４実施形態より小さくなる。即ちタービンサイクル効率が向上する。

この第１５実施形態も第１４実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１６実施形態）
第１６実施形態による蒸気タービンプラントを図１６に示す。この第１６実施形態の蒸気タービンプラントは、図１５に示す第１５実施形態において、閉ループ形式の二次冷却系統１６０を開ループ形式の二次冷却系統１６０Ａに置き換えた構成となっている。すなわち、第１５実施形態の冷却水冷却器１４を使用しないで、冷却水１５として例えば海水または河川水を用いた構成となっている。冷却水１５は、海や河川から冷却水ポンプ１７で吸い上げる。冷却水１５は給水加熱器１６を通過後に、海や河川に戻す。油冷却器３７が海や河川から遠くない位置に設置されている場合に適している。ただし、海水を使用する場合は油冷却器３７と給水加熱器１６とその前後の海水流路は腐食対策が必要になる。

この第１６実施形態も第１５実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１７実施形態）
第１７実施形態による蒸気タービンプラントを図１７に示す。この第１７実施形態の蒸気タービンプラントは、図１４に示す第１４実施形態において、油冷却器３７を通過した冷却水を分岐し、開閉弁２２を設けた構成となっている。

この第１７実施形態においては、分岐された冷却水の一方は第１分岐冷却水２０として開閉弁１８を介して給水加熱器１６に流入し、その後、冷却器１４に流入する。分岐された他方の冷却水は第２分岐冷却水１９として給水加熱器１６をバイパスし、開閉弁２２を介して冷却水冷却器１４に流入する。通常は、開閉弁１８を全開し開閉弁２２を全閉させ、第１分岐冷却水２０のみを冷却器１４に流通させる。

油冷却器３７にて温度上昇した冷却水１５が給水６より低温だった場合は、給水加熱器１６にて給水６を更に冷却しないように、開閉弁１８を全閉し開閉弁２２を全開させ、第２分岐冷却水１９のみを冷却器１４に流通させる。即ち給水加熱器１６をバイパスさせる。

このような構成を用いたことにより、冷却水１５が給水６より低温だった場合に、給水加熱器１６において給水６を冷却する事を防ぐ事ができる。

この第１７実施形態も第１４実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１８実施形態）
第１８実施形態による蒸気タービンプラントを図１８に示す。この第１８実施形態の蒸気タービンプラントは、図１７に示す第１７実施形態において、二次冷却系統１６０Ａに、給水加熱器１６を流通しない分岐流路と、開閉弁１８と、開閉弁２２とを設けた構成となっている。

この第１８実施形態においては、油冷却器３７を通過後の冷却水１５を、開閉弁１８、２２をそれぞれ設けた２つの流路に分岐する。冷却された冷却水１５の一方は、第１分岐冷却水２０として開閉弁１８を介して給水加熱器１６に流入し、その後、排出される。分岐された冷却水１５の他方は排水３８として給水加熱器１６に流入せずに開閉弁２２を介して排出される。冷却水が海水や河川水の場合は、海や河川に排出する。通常は、開閉弁１８を全開し開閉弁２８を全閉させ、第１分岐冷却水２０のみを流通させる。油冷却器３７にて温度上昇した冷却水１５が給水６より低温だった場合は、給水加熱器１６にて給水６を冷却しないように、開閉弁１８を全閉し開閉弁２２を全開させ、排水３８のみを流通させる。即ち給水加熱器１６に流入させない。

このように、第１８実施形態においては、冷却水１５が給水６より低温だった場合に、給水加熱器１６にて給水６を冷却する事を防ぐ事ができる。

この第１８実施形態も第１７実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

（第１９実施形態）
第１９実施形態による蒸気タービンプラントを図１９に示す。この第１９実施形態の蒸気タービンプラントは、図１７に示す第１７実施形態の冷却系統１６０において、開閉弁２３、２６を設けた構成となっている。開閉弁３４は取り除いてもよく、図１９では、設けていない。

この第１９実施形態においては、給水加熱器１６を通過後の冷却水１５を、開閉弁２３、２６をそれぞれ設けた２つの流路に分岐する。分岐された冷却水の一方は開閉弁２３を介して第３分岐冷却水２５として冷却水冷却器１４に流入し、他方は第４分岐冷却水２４として冷却器１４をバイパスする。その後、第３分岐冷却水２５と第４分岐冷却水２４は、合流し、冷却水ポンプ１７を介して油冷却器３７に流入する。通常は、開閉弁２３を全開し開閉弁２６を全閉させ、第３分岐冷却水２５のみを二次冷却系統１６０に流通させる。給水加熱器１６にて温度低下した冷却水１５が、大気または水からなる第２の冷却媒体１３より低温である場合は、冷却水冷却器１４において冷却水１５を加熱してしないように、開閉弁２３を全閉し開閉弁２６を全開させ、第４分岐冷却水２４のみを二次冷却系統１６０に流通させる。この場合は、冷却水１５は冷却水冷却器１４をバイパスさせるように流通させる。冷却水１５が第２の冷却媒体１３より低温である場合に、冷却水冷却器１４において冷却水１５を冷却する事を防ぐ事ができる。

この第１９実施形態も第１７実施形態と同様に、排熱を有効に活用することができる。

以上説明したように、各実施形態によれば、排熱を有効に活用することのできる蒸気タービンプラントを提供することができる。

なお、第１乃至第１９実施形態においては、蒸気タービンは１台であったが、複数台であってもよい。この場合、複数台の蒸気タービンは、蒸気に関して直列に接続されてもよいし、並列に接続してもよい。また、再熱サイクルや再生サイクルを構成してもよい。

第１０乃至第１９実施形態においては、潤滑油３６が潤滑するのは、蒸気タービン３の上流側軸受、下流側軸受などの軸受や、発電機９（８）の軸受や、減速機があれば図示していない減速機の軸受といった蒸気タービンプラントに用いられている軸受の内の少なくとも１つであればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ボイラ
２蒸気
３蒸気タービン
４排気
５復水器
６給水
７給水ポンプ
８第２の発電機
９第１の発電機
１０冷却媒体
１１冷却媒体冷却器
１２搬送機
１３第２の冷却媒体
１４冷却水冷却器
１５冷却水
１６給水加熱器
１７冷却水ポンプ
１８開閉弁
２１熱回収器

Claims

水を蒸気に変化させるボイラと、
前記ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの排気を冷却し前記水に戻す復水器と、
前記水を前記ボイラに搬送する第１ポンプと、
前記蒸気タービンから発生される軸動力により駆動される発電機と、
前記発電機を冷却することにより温度上昇した第１冷却媒体を第２冷却媒体を用いて冷
却する第１冷却器と、
前記第１冷却器において前記第１冷却媒体との熱交換により温度上昇した第２冷却媒体
を用いて前記水を加熱する加熱器と、
を備え、
前記加熱器から流出する前記第２冷却媒体を前記第１冷却器に流入させないように構成
した蒸気タービンプラント。
水を蒸気に変化させるボイラと、前記ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービン
と、前記蒸気タービンの排気を冷却し前記水に戻す復水器と、前記水を前記ボイラに搬送
する第１ポンプと、前記蒸気タービンから発生される軸動力により駆動される発電機と、
を備えている蒸気タービンプラントであって、
第１冷却媒体を用いて、前記蒸気タービンプラントに用いられる潤滑油を冷却し、第２
冷却媒体を用いて前記第１冷却媒体を冷却する第１冷却器と、
前記第１冷却器において前記潤滑油との熱交換により温度上昇した前記第２冷却媒体を
用いて前記水を加熱する加熱器と、
を備え、
前記加熱器から流出する前記第２冷却媒体を前記第１冷却器に流入させないように構成
した蒸気タービンプラント。
前記第１冷却器から流出する前記第２冷却媒体が、前記加熱器に流入する前記水より低
温の場合は、前記第２冷却媒体を前記加熱器に流入させないように構成した請求項１また
は２記載の蒸気タービンプラント。
水を蒸気に変化させるボイラと、
前記ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンの排気を冷却し前記水に戻す復水器と、
前記水を前記ボイラに搬送する第１ポンプと、
前記蒸気タービンから発生される軸動力により駆動される発電機と、
前記発電機を冷却することにより温度上昇した第１冷却媒体を第２冷却媒体を用いて冷
却する第１冷却器と、
前記第１冷却器において前記第１冷却媒体との熱交換により温度上昇した第２冷却媒体
を用いて前記水を加熱する加熱器と、
を備え、
第３冷却媒体を用いて、前記加熱器から流出する前記第２冷却媒体を冷却する第２冷却
器を備え、冷却された前記第２冷却媒体を前記第１冷却器に流入させ、
前記加熱器から流出した前記第２冷却媒体が、前記第２冷却器に流入する前記第３冷却
媒体より低温の時は、前記加熱器にて温度低下した前記第２冷却媒体を前記第２冷却器に
流入させずに前記第１冷却器に流入させる蒸気タービンプラント。
水を蒸気に変化させるボイラと、前記ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービン
と、前記蒸気タービンの排気を冷却し前記水に戻す復水器と、前記水を前記ボイラに搬送
する第１ポンプと、前記蒸気タービンから発生される軸動力により駆動される発電機と、
を備えている蒸気タービンプラントであって、
第１冷却媒体を用いて、前記蒸気タービンプラントに用いられる潤滑油を冷却し、第２
冷却媒体を用いて前記第１冷却媒体を冷却する第１冷却器と、
前記第１冷却器において前記潤滑油との熱交換により温度上昇した前記第２冷却媒体を
用いて前記水を加熱する加熱器と、
を備え、
第３冷却媒体を用いて、前記加熱器から流出する前記第２冷却媒体を冷却する第２冷却
器を備え、冷却された前記第２冷却媒体を前記第１冷却器に流入させ、
前記加熱器から流出した前記第２冷却媒体が、前記第２冷却器に流入する前記第３冷却
媒体より低温の時は、前記加熱器にて温度低下した前記第２冷却媒体を前記第２冷却器に
流入させずに前記第１冷却器に流入させる蒸気タービンプラント。
水を蒸気に変化させるボイラと、前記ボイラからの蒸気により駆動される蒸気タービン
と、前記蒸気タービンの排気を冷却し前記水に戻す復水器と、前記水を前記ボイラに搬送
する第１ポンプと、前記蒸気タービンから発生される軸動力により駆動される発電機と、
を備えている蒸気タービンプラントであって、
前記蒸気タービンプラントに用いられる潤滑油を冷却し、前記潤滑油の保有する熱によ
り前記水を加熱する熱交換器と、
を備え、
第２冷却媒体を用いて、前記蒸気タービンプラントに用いられる潤滑油を冷却する第１
冷却器を備えており、前記潤滑油の冷却の際に、前記水の一部または全部を用いて行うこ
とと、第２冷却媒体を用いて行うことが切り替え可能である蒸気タービンプラント。