JP7132186B2 - スチームパワー発電プラント、スチームパワー発電プラントの改造方法及びスチームパワー発電プラントの運転方法 - Google Patents

スチームパワー発電プラント、スチームパワー発電プラントの改造方法及びスチームパワー発電プラントの運転方法 Download PDF

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Description

本発明は、複数のユニット（スチームパワー発電プラント）を有するスチームパワー発電プラント、スチームパワー発電プラントの改造方法及びスチームパワー発電プラントの運転方法に関する。
スチームパワー発電プラントは、再生可能エネルギーの増加によって、部分負荷の運転の機会が増加している。しかし、スチームパワー発電プラントは、部分負荷の運転時には、タービンプラント効率（以下、プラント効率と呼称して説明する）が低下する。部分負荷の運転時にも、プラント効率が低下しないスチームパワー発電プラントが要求される。
本技術分野の背景技術として、特開平８－１７７４０９号公報（特許文献１）がある。
特許文献１には、電力需要に対応した部分負荷の運転時におけるプラント効率を向上する、複数の低圧タービンを有する蒸気タービンプラント（スチームパワー発電プラント）が記載されている。そして、特許文献１には、或る低圧タービンの入口部に速度制御用の蒸気加減弁を設置すると共に、或る低圧タービンと他の低圧タービンとによって駆動する発電機を設置し、或る低圧タービンと発電機とを切り離す切り離し機構を有する蒸気タービンプラントが記載されている（要約参照）。
特開平８－１７７４０９号公報
特許文献１に記載されるスチームパワー発電プラントは、一つのユニットからなるスチームパワー発電プラントであり、特許文献１には、複数のユニットを有するスチームパワー発電プラントは記載されていない。
そこで、本発明は、複数のユニットを有するスチームパワー発電プラントであって、複数のユニット（スチームパワー発電プラント）のトータルで、部分負荷の運転時におけるプラント効率を向上するスチームパワー発電プラント及びスチームパワー発電プラントの改造方法を提供する。
上記課題を解決するため、本発明のスチームパワー発電プラントは、蒸気を発生するボイラと、ボイラで発生する蒸気で駆動する高圧タービンと、高圧タービンから排気される蒸気をボイラへ供給する第１再熱蒸気系統と、高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータと、高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部を第１給水ヒータへ供給する高圧抽気蒸気系統と、を有する第１スチームパワー発電プラント（第１ユニット）と、蒸気を発生するボイラと、ボイラで発生する蒸気で駆動する高圧タービンと、高圧タービンから排気または抽気される蒸気をボイラへ供給する第１再熱蒸気系統と、高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータと、高圧タービンから排気される蒸気の一部を第１給水ヒータへ供給する高圧抽気蒸気系統と、を有する第２スチームパワー発電プラント（第２ユニット）と、を有し、第１スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統と第２スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統とを連絡する抽気蒸気連絡系統を有することを特徴とする。
また、本発明のスチームパワー発電プラントの改造方法は、第１スチームパワー発電プラント（第１ユニット）と第２スチームパワー発電プラント（第２ユニット）とを有するスチームパワー発電プラントの改造方法であって、この改造の際に、第１スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統と第２スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統とを連絡する抽気蒸気連絡系統を設置することを特徴とする。
また、本発明のスチームパワー発電プラントの運転方法は、第１スチームパワー発電プラント（第１ユニット）と第２スチームパワー発電プラント（第２ユニット）とを有するスチームパワー発電プラントの運転方法であって、第１スチームパワー発電プラントを高負荷で、かつ、第２スチームパワー発電プラントを低負荷で運転するとき、第１スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統から第２スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統へ、蒸気の一部を供給することを特徴とする。
本発明によれば、複数のユニットを有するスチームパワー発電プラントであって、複数のユニット（スチームパワー発電プラント）のトータルで、部分負荷の運転時におけるプラント効率を向上するスチームパワー発電プラント及びスチームパワー発電プラントの改造方法を提供することができる。
なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により明らかにされる。
本実施例に説明する複数のユニットを有するスチームパワー発電プラントの概略構成を説明する説明図である。 発電機出力の低下による給水温度の低下のメカニズムを説明するフロー図である。 複数のユニット間で抽気蒸気を融通する場合を説明するフロー図である。
以下、本発明を、図面を使用して、説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。
まず、本実施例に説明する複数のユニットを有するスチームパワー発電プラントの概略構成を説明する。
図１は、本実施例に説明する複数のユニットを有するスチームパワー発電プラントの概略構成を説明する説明図である。
本実施例に説明するスチームパワー発電プラントは、蒸気を発生するボイラ１、ボイラ１で発生する蒸気で駆動する高圧蒸気タービン（高圧タービン）２、中圧蒸気タービン（中圧タービン）３、低圧蒸気タービン（低圧タービン）４、蒸気を復水に戻す復水器５、復水を脱気（復水から溶存気体（例えば、酸素）を除去）し、給水とする脱気器７を有する。
なお、脱気器７には、中圧タービン３から排気される蒸気が供給される。この蒸気は、給水となる。
ボイラ１は、給水から蒸気を発生する過熱器１１と、高圧タービン２から排気される蒸気を再熱する再熱器１２と、を有する。
また、本実施例に説明するスチームパワー発電プラントは、ボイラ１の過熱器１１で発生する蒸気を高圧タービン２へ供給する主蒸気系統２１、高圧タービン２から排気される蒸気をボイラ１の再熱器１２へ供給する低温再熱蒸気系統２２（説明の都合上、以下、第１再熱蒸気系統２２と呼称する）、ボイラ１の再熱器１２で再加熱した蒸気を中圧タービン３へ供給する高温再熱蒸気系統２３（説明の都合上、以下、第２再熱蒸気系統２３と呼称する）、中圧タービン３から排気される蒸気を低圧タービン４へ供給するクロスオーバー管２４、低圧タービン４から排気される蒸気を復水器５へ供給する低圧蒸気系統２５（低圧タービン４の直下に復水器５が設置される場合を含む）、復水器５から排出される復水を脱気器７へ供給する復水系統２６、脱気器７から排出される給水をボイラ１の過熱器１１へ供給する給水系統２７、を有する。
復水系統２６には、復水ポンプ３１が設置され、給水系統２７には、給水ポンプ３２が設置される。
また、復水系統２６には、複数（本実施例では３つ）の低圧ヒータ６が設置され、給水系統２７には、複数（本実施例では２つ）の高圧ヒータ８が設置される。なお、以下、説明の都合上、下流側の高圧ヒータ８を第１給水ヒータ８１、上流側の高圧ヒータ８を第２給水ヒータ８２、と呼称して、説明する。
つまり、第１給水ヒータ８１には、高圧タービン２から排気される蒸気の一部が供給される。なお、第１給水ヒータ８１には高圧タービン２の中間段から抽気した蒸気を供給するように構成しても良い。
また、本実施例に説明するスチームパワー発電プラントは、低圧タービン４の蒸気の一部を、複数の低圧ヒータ６の加熱蒸気として使用するため、低圧タービン４から複数の低圧ヒータ６へ供給する複数（本実施例では３つ）の低圧抽気蒸気系統４１、中圧タービン３の蒸気の一部を、第２給水ヒータ８２の加熱蒸気として使用するため、中圧タービン３から第２給水ヒータ８２へ供給する中圧抽気蒸気系統４２、高圧タービン２から排気される蒸気の一部（抽気蒸気）を、第１給水ヒータ８１の加熱蒸気として使用するため、高圧タービン２から第１給水ヒータ８１へ供給する高圧抽気蒸気系統４３、を有する。
なお、低圧抽気蒸気系統４１を介して、低圧タービン４から低圧ヒータ６に供給される低圧抽気蒸気は、復水と熱交換され、ドレンとなる。
本実施例では、３つの低圧ヒータ６（復水の流れる方向に対して、上段低圧ヒータ、中段低圧ヒータ、下段低圧ヒータ）が設置される。下段低圧ヒータに供給される低圧抽気蒸気は、下段低圧ヒータで熱交換され、ドレンとなり、中段低圧ヒータに供給される。中段低圧ヒータに供給される低圧抽気蒸気は、中段低圧ヒータで熱交換され、ドレンとなり、上段低圧ヒータに供給される。上段低圧ヒータに供給される低圧抽気蒸気は、上段低圧ヒータで熱交換され、ドレンとなり、復水器５に供給される。
また、中圧抽気蒸気系統４２を介して、中圧タービン３から第２給水ヒータ８２に供給される中圧抽気蒸気は、給水と熱交換され、脱気器７に供給される。
また、高圧抽気蒸気系統４３を介して、高圧タービン２から第１給水ヒータ８１に供給される高圧抽気蒸気は、給水と熱交換され、第２給水ヒータ８２に供給される。
なお、高圧抽気蒸気系統４３は、第１再熱蒸気系統２２から分岐する。なお、高圧抽気蒸気系統２３は高圧タービン２の中間段から抽気した蒸気を供給するように構成してもよい。
また、図１に記載するスチームパワー発電プラントでは、発電機の記載を省略する。発電機は、高圧タービン２と中圧タービン３と低圧タービン４と同軸に１つが設置される場合、高圧タービン２と同軸に１つ、中圧タービン３と低圧タービン４と同軸に１つが設置される場合、高圧タービン２と低圧タービン４と同軸に１つ、低圧タービン４と同軸に１つが設置される場合などがある。
本実施例では、このようなスチームパワー発電プラントを１つのユニットと定義する。
つまり、本実施例に説明するスチームパワー発電プラントは、複数（本実施例では２つ）のユニットを有するスチームパワー発電プラントであり、例えば、第１スチームパワー発電プラント（例えば、図１の上図：第１ユニット）と、第２スチームパワー発電プラント（例えば、図１の下図：第２ユニット）と、を有する。
なお、本実施例では、２つのユニットを有するスチームパワー発電プラントを説明するが、２つのユニットに限定されるものではない。
そして、本実施例では、第１スチームパワー発電プラント（第１ユニット）の高圧抽気蒸気系統４３と、第２スチームパワー発電プラント（第２ユニット）の高圧抽気蒸気系統４３と、を連絡する抽気蒸気連絡系統（配管）５１を設置する。
また、本実施例では、第１スチームパワー発電プラント（第１ユニット）の復水系統２６と、第２スチームパワー発電プラント（第２ユニット）の復水系統２６と、を連絡する復水連絡系統（配管）５２を設置する。
なお、本実施例では、復水連絡系統５２を設置するが、復水連絡系統５２に限定されるものではなく、例えば、第１ユニットの給水ポンプ３２の出口側の給水系統２７と、第２ユニットの給水ポンプ３２の出口側の給水系統２７と、を連絡する給水連絡系統を設置してもよい。
つまり、抽気蒸気連絡系統５１を介して、第１ユニット（例えば、高負荷ユニット：所定の負荷で運転されるユニット）から第２ユニット（例えば、低負荷ユニット：所定の負荷より低い負荷で運転されるユニット）へ、高圧タービン２から排気される蒸気の一部であり、高圧タービン２から第１給水ヒータ８１へ供給される蒸気の一部であり、高圧抽気蒸気系統４３から抽気される蒸気（抽気蒸気）を、供給する。
なお、高負荷の状態とは、必ずしも全負荷（定格負荷）の状態に限らず、部分負荷の状態であってもよい。
なお、本実施例では、２つのユニットを有し、第１ユニットと第２ユニットとを連絡するが、３つ以上のユニットを有し、或る１つのユニットと他の複数のユニットとを連絡してもよい。例えば、或る１つのユニット（高負荷ユニット）から他の複数のユニット（低負荷ユニット）に、抽気蒸気を供給してもよい。
また、復水連絡系統５２を介して、第２ユニット（例えば、低負荷ユニット）から第１ユニット（例えば、高負荷ユニット）へ、復水器５から排出される復水の一部（例えば、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ供給される抽気蒸気に相当する復水）を、供給する。
なお、本実施例では、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ供給される抽気蒸気に相当する復水を、低負荷ユニットから高負荷ユニットへ戻すが、戻す系統は復水に限定されるものではない。また、高負荷ユニットの全体の蒸気の流量が確保される場合、つまり、高負荷ユニットの全体で使用される蒸気の流量に余裕がある場合には、戻す系統を設置しなくてもよい。
また、抽気蒸気連絡系統５１には、抽気蒸気の流量を制御（開閉）するオンオフ弁である抽気蒸気連絡弁６１が設置され、復水連絡系統５２には、復水の流量を制御（開閉）するオンオフ弁である復水連絡弁６２が設置される。また、高圧抽気蒸気系統４３には、抽気蒸気の流量を制御（開閉）するオンオフ弁である高圧抽気蒸気弁６３が設置される。
そして、抽気蒸気連絡系統５１は、高圧抽気蒸気弁６３と第１給水ヒータ８１との間の高圧抽気蒸気系統４３から分岐する。
高負荷ユニットから低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給する場合、抽気蒸気連絡弁６１が開、高負荷ユニットの高圧抽気蒸気弁６３が開、低負荷ユニットの高圧抽気蒸気弁６３が閉、となる。
つまり、高負荷ユニットの高圧タービン２から排気される蒸気は、高負荷ユニットのボイラ１の再熱器１２に供給される蒸気、高負荷ユニットの第１給水ヒータ８１に供給される蒸気、低負荷ユニットの第１給水ヒータ８１に供給される蒸気（抽気蒸気）に、分配される。
このため、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給する場合と、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給しない場合と、を比較すると、高負荷ユニットのボイラ１の再熱器１２に供給される蒸気の流量は、減少する。
一方、低負荷ユニットの高圧タービン２から排気される蒸気は、全て、低負荷ユニットのボイラ１の再熱器１２に供給される。
このため、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給する場合と、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給しない場合と、を比較すると、低負荷ユニットのボイラ１の再熱器１２に供給される蒸気の流量は、増加する。
なお、低負荷ユニットの第１給水ヒータ８１は、低負荷ユニットの第１給水ヒータ８１に供給される蒸気（抽気蒸気）の圧力で運転することができる。
本実施例に説明するスチームパワー発電プラントは、蒸気を発生するボイラ１と、ボイラ１で発生する蒸気で駆動する高圧タービン２と、高圧タービン２から排気される蒸気をボイラ１へ供給する第１再熱蒸気系統２２と、高圧タービン２から排気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータ８１と、高圧タービン２から排気される蒸気の一部を第１給水ヒータ８１へ供給する高圧抽気蒸気系統４３と、を有する第１スチームパワー発電プラントと、蒸気を発生するボイラ１と、ボイラ１で発生する蒸気で駆動する高圧タービン２と、高圧タービン２から排気される蒸気をボイラ１へ供給する第１再熱蒸気系統２２と、高圧タービン２から排気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータ８１と、高圧タービン２から排気される蒸気の一部を第１給水ヒータ８１へ供給する高圧抽気蒸気系統４３と、を有する第２スチームパワー発電プラントと、を有する。
そして、第１スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統４３と第２スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統４３とを連絡する抽気蒸気連絡系統５１を有する。
また、本実施例に説明するスチームパワー発電プラントの改造方法は、第１スチームパワー発電プラント（第１ユニット）と第２スチームパワー発電プラント（第２ユニット）とを有するスチームパワー発電プラントの改造方法であって、この改造の際に、第１スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統４３と第２スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統４３とを連絡する抽気蒸気連絡系統５１を設置する。
このように、本実施例に説明するスチームパワー発電プラントは、複数のユニットを有すものであり、例えば、第１スチームパワー発電プラント（第１ユニット）と第２スチームパワー発電プラント（第２ユニット）とを連絡する抽気蒸気連絡系統５１を設置することにより、つまり、第１ユニット（例えば、高負荷ユニット）と第２ユニット（例えば、低負荷ユニット）との間で、抽気蒸気を融通（例えば、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給）することにより、複数のユニット（本実施例では２つ）のトータルで、部分負荷の運転時におけるプラント効率を向上させることができる。
次に、発電機出力の低下による給水温度の低下のメカニズムを説明する。
図２は、発電機出力の低下による給水温度の低下のメカニズムを説明するフロー図である。
発電機の出力が低下する場合（Ｓ１０１）、主蒸気の流量が減少する（Ｓ１０２）。
主蒸気の流量が減少する場合（Ｓ１０２）、ボイラ１へ投入する燃料投入量が減少する（Ｓ１０３）。
主蒸気の流量が減少する場合（Ｓ１０２）、高圧タービン２へ流入する蒸気の流量が減少する（Ｓ１０４）。
高圧タービン２へ流入する蒸気の流量が減少する場合（Ｓ１０４）、高圧タービン２から排気される蒸気の圧力が低下する（Ｓ１０５）。なお、高圧タービン２から排気される蒸気の圧力は、後続段に供給される蒸気の流量に依存する。
高圧タービン２から排気される蒸気の圧力が低下する場合（Ｓ１０５）、第１給水ヒータ８１の器内圧力が低下する（Ｓ１０６）。第１給水ヒータ８１は、高圧タービン２から排気される蒸気を、加熱蒸気として使用するため、第１給水ヒータ８１の器内圧力は、高圧タービン２から排気される蒸気の圧力に依存する。
第１給水ヒータ８１の器内圧力が低下する場合（Ｓ１０６）、第１給水ヒータ８１の器内温度が低下する（Ｓ１０７）。第１給水ヒータ８１の器内で、加熱蒸気と給水とが熱交換され、加熱蒸気は飽和水に凝縮されるため、第１給水ヒータ８１の器内温度は、第１給水ヒータ８１の器内圧力の飽和温度となる。
第１給水ヒータ８１の器内温度が低下する場合（Ｓ１０７）、第１給水ヒータ８１の出口側給水温度が低下する（Ｓ１０８）。第１給水ヒータ８１の出口側給水温度は、第１給水ヒータ８１の器内温度に依存する。
このように、発電機の出力が低下する場合、第１給水ヒータ８１の出口側給水温度が低下することになる。
つまり、スチームパワー発電プラントの部分負荷の運転時（発電機の出力が全負荷より低下する場合）には、第１給水ヒータ８１の出口側給水温度（最終給水温度）が低下し、プラント効率が低下する。
次に、複数のユニット間で抽気蒸気を融通する場合を説明する。
図３は、複数のユニット間で抽気蒸気を融通する場合を説明するフロー図である。
複数のユニット間で抽気蒸気を融通（抽気蒸気の連絡を開始）する場合（Ｓ２００）、以下のように動作する。
第１ユニット（例えば、高負荷ユニット）では、以下のように動作する。
抽気蒸気の連絡を開始する場合（Ｓ２００）、第２ユニット（例えば、低負荷ユニット）へ抽気蒸気を供給する（Ｓ２０１）。なお、抽気蒸気の連絡を開始するタイミングは、第１ユニットと第２ユニットとの負荷がアンバランスになるタイミングが好ましい。
低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給する場合（Ｓ２０１）、高負荷ユニットの第１給水ヒータ８１と低負荷ユニットの第１給水ヒータ８１とへ、蒸気を供給するため、高圧タービン２から排気される蒸気の流量が増加する（Ｓ２０２）。
高圧タービン２から給水ヒータへ抽気される蒸気の流量が増加する場合（Ｓ２０２）、高圧タービン２の後続段へ供給される蒸気の流量が減少する（Ｓ２０３）。
高圧タービン２の後続段へ供給される蒸気の流量が減少する場合（Ｓ２０３）、発電機の出力が若干低下する（Ｓ２０４）。
発電機の出力が若干低下する場合（Ｓ２０４）、発電機の出力を一定にするため、主蒸気の流量が若干増加する（Ｓ２０５）。
主蒸気の流量が若干増加する場合（Ｓ２０５）、ボイラ１へ投入する燃料投入量が若干増加する（Ｓ２０６）。
低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給する場合（Ｓ２０１）、低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給するため、高負荷ユニットの全体の蒸気の流量が減少する（Ｓ２１２）。
高負荷ユニットの全体の蒸気の流量を確保するため、低負荷ユニットから高負荷ユニットへ復水を戻す（Ｓ２１３）。
第２ユニット（例えば、低負荷ユニット）では、以下のように動作する。
抽気蒸気の連絡を開始する場合（Ｓ２００）、低負荷ユニットは、高負荷ユニットから抽気蒸気が供給される（Ｓ３０１）。
高負荷ユニットから抽気蒸気が供給される場合（Ｓ３０１）、高圧タービン２から排気される蒸気の第１給水ヒータ８１への供給は停止される（Ｓ３０２）。高負荷ユニットから抽気蒸気が供給されるため、低負荷ユニットの第１給水ヒータ８１には、高負荷ユニットから供給される抽気蒸気が供給される。つまり、低負荷ユニットの高圧タービン２から排気される蒸気は、低負荷ユニットの第１給水ヒータ８１へは供給されない。
高圧タービン２から排気される蒸気の第１給水ヒータ８１への供給が停止される場合（Ｓ３０２）、高圧タービン２の後続段へ供給される蒸気の流量が増加する（Ｓ３０３）。
高圧タービン２の後続段へ供給される蒸気の流量が増加する場合（Ｓ３０３）、発電機の出力が若干増加する（Ｓ３０４）。
発電機の出力が若干増加する場合（Ｓ３０４）、発電機の出力を一定にするため、主蒸気の流量が若干減少する（Ｓ３０５）。
主蒸気の流量が若干減少する場合（Ｓ３０５）、ボイラ１へ投入する燃料投入量が若干減少する（Ｓ３０６）。
高負荷ユニットから抽気蒸気が供給される場合（Ｓ３０１）、第１給水ヒータ８１へ供給される加熱蒸気の圧力は、高負荷ユニットから供給される抽気蒸気の圧力に依存する（Ｓ３０７）。
第１給水ヒータ８１へ供給される加熱蒸気の圧力が、高負荷ユニットから供給される抽気蒸気の圧力に依存する場合（Ｓ３０７）、高負荷ユニットから低負荷ユニットの第１給水ヒータ８１に供給される抽気蒸気の圧力は、低負荷ユニットから低負荷ユニットの第１給水ヒータ８１に供給される抽気蒸気の圧力よりも高いため、第１給水ヒータ８１の器内圧力が上昇する（Ｓ３０８）。
第１給水ヒータ８１の器内圧力が上昇する場合（Ｓ３０８）、第１給水ヒータ８１の器内温度が上昇する（Ｓ３０９）。
第１給水ヒータ８１の器内温度が上昇する場合（Ｓ３０９）、第１給水ヒータ８１の出口側給水温度が上昇する（Ｓ３１０）。
第１給水ヒータ８１の出口側給水温度が上昇する場合（Ｓ１０８）、低負荷ユニットのプラント効率が向上する（Ｓ３１１）。
高負荷ユニットから抽気蒸気が供給される場合（Ｓ３０１）、高負荷ユニットから抽気蒸気が供給されるため、低負荷ユニットの全体の復水が増加（余剰）する（Ｓ３１２）。
余剰する復水を、低負荷ユニットから高負荷ユニットへ戻す（Ｓ２１３）。
このように、本実施例によれば、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給することにより、低負荷ユニットにおける部分負荷の運転時における最終給水温度の低下を抑制し、プラント効率を向上させることができる。これにより、２つのユニットのトータルで、部分負荷の運転時（高負荷運転と低負荷運転との状態）におけるプラント効率を向上させることができる。
次に、プラント効率を示す数値（熱消費率（ヒートレート：ＨＲ））の算出式（式（１））を示す。
（１）熱消費率[kJ/kWh]
={(タービンプラント入熱[kJ/h])－(タービンプラント出熱[kJ/h])}／発電機出力[kW]
={(主蒸気熱量＋第２再熱蒸気熱量)
－(最終給水熱量＋第１再熱蒸気熱量)}／発電機出力 ・・・式（１）
次に、例えば、２つのユニット間で抽気蒸気を融通する場合、高負荷ユニットの熱消費率を式（２）に、低負荷ユニットの熱消費率を式（３）に、それぞれ示す。
（２）高負荷ユニットの熱消費率
={(タービンプラント入熱[kJ/h])－(タービンプラント出熱[kJ/h])}／発電機出力[kW]
={(主蒸気熱量＋第２再熱蒸気熱量＋低負荷ユニットからの復水戻り熱量)
－(最終給水熱量＋第１再熱蒸気熱量＋低負荷ユニットへの抽気蒸気熱量)}／発電機出力
・・・式（２）
（３）低負荷ユニットの熱消費率
={(タービンプラント入熱[kJ/h])－(タービンプラント出熱[kJ/h])}／発電機出力[kW]
={(主蒸気熱量＋第２再熱蒸気熱量＋高負荷ユニットからの抽気蒸気熱量)
－(最終給水熱量＋第１再熱蒸気熱量＋高負荷ユニットへの復水戻り熱量)}／発電機出力
・・・（３）
なお、主蒸気熱量とは、ボイラ１の過熱器１１で発生し、高圧タービン２へ供給される蒸気の熱量、第２再熱蒸気熱量とは、ボイラ１の再熱器１２で発生し、中圧タービン３へ供給される蒸気の熱量、最終給水熱量とは、第１給水ヒータ８１の出口側給水の熱量、第１再熱蒸気熱量とは、高圧タービン２から排気され、ボイラ１の再熱器１２へ供給される蒸気の熱量、復水戻り熱量とは、低負荷ユニットから高負荷ユニットへ戻される復水の熱量、抽気蒸気熱量とは、高圧タービン２から排気され、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ供給される抽気蒸気の熱量、である。
つまり、式（２）における低負荷ユニットへの抽気蒸気熱量と式（３）における高負荷ユニットからの抽気蒸気熱量とは相殺され、式（２）における低負荷ユニットからの復水戻り熱量と式（３）における高負荷ユニットへの復水戻り熱量とは相殺される。
また、式（２）における主蒸気熱量、第２再熱蒸気熱量、第１再熱蒸気熱量、最終給水熱量と式（３）における主蒸気熱量、第２再熱蒸気熱量、第１再熱蒸気熱量とは、２つのユニット間で抽気蒸気を融通しない場合と比較して大きく変化しない。一方、式（３）の最終給水熱量は、最終給水温度が上昇することにより、大きく増加する。
つまり、式（３）における最終給水熱量の上昇分が、プラント効率の向上効果となる。
なお、熱消費率（ＨＲ）は、「どれだけの熱量で何ｋＷ発電できるか」を示す数値であり、この数値が小さいほど、プラント効率が良いことを示す。
また、式（１）に示す通り、タービンプラント入熱が一定の場合、タービンプラント出熱が小さいほど、プラント効率は悪くなる。このため、最終給水温度が低下し、最終給水熱量が減少するほど、プラント効率は悪くなる。
次に、１つユニットの発電機の出力が３５０ＭＷであって、高負荷ユニットが８０％負荷及び低負荷ユニットが４０％負荷の場合の熱消費率（ＨＲ）について説明する。なお、以下の説明は、一つのモデル（特定の条件に基づくモデル）である。ただし、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給する場合（Ａの場合）と、高負荷ユニットから低負荷ユニットへ抽気蒸気を供給しない場合（Ｂの場合）と、の条件は同一である。
そして、Ａの場合及びＢの場合、いずれも、高負荷ユニットと低負荷ユニットとのトータルの発電機の出力は４２０ＭＷであり、高負荷ユニットの発電機の出力が２８０ＭＷ及び低負荷ユニットの発電機の出力が１４０ＭＷである。
Ａの場合は、以下の通りである。高負荷ユニットのＨＲは約７９７０[kJ/kWh]であり、低負荷ユニットのＨＲは約８８００[kJ/kWh]である。そして、これらの加重平均は、８２４７[kJ/kWh]である。
一方、Ｂの場合は、以下の通りである。高負荷ユニットのＨＲは約８１４０[kJ/kWh]であり、低負荷ユニットのＨＲは約８６１０[kJ/kWh]である。そして、これらの加重平均は、８２９７[kJ/kWh]である。
なお、加重平均は、（高負荷ユニットのＨＲ×８０％＋低負荷ユニットのＨＲ×４０％）÷（０．８＋０．４）で算出する。
これにより、Ａの場合は、Ｂの場合に比較して、プラント効率が０．６％（（８２４７－８２９７）÷８２９７×１００）向上する。
このように、本実施例に説明するスチームパワー発電プラントは、例えば、第１ユニットと第２ユニットとを連絡する抽気蒸気連絡系統５１を設置することにより、つまり、高負荷ユニット低負荷ユニットとの間で、抽気蒸気を融通することにより、２つのユニットのトータルで、部分負荷の運転時におけるプラント効率を向上させることができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。
１…ボイラ、１１…過熱器、１２…再熱器、２…高圧タービン、３…中圧タービン、４…低圧タービン、５…復水器、６…低圧ヒータ、７…脱気器、８…高圧ヒータ、８１…第１給水ヒータ、８２…第２給水ヒータ、２１…主蒸気系統、２２…第１再熱蒸気系統、２３…第２再熱蒸気系統、２４…クロスオーバー管、２５…低圧蒸気系統、２６…復水系統、２７…給水系統、３１…復水ポンプ、３２…給水ポンプ、４１…低圧抽気蒸気系統、４２…中圧抽気蒸気系統、４３…高圧抽気蒸気系統、５１…抽気蒸気連絡系統、５２…復水連絡系統、６１…抽気蒸気連絡弁、６２…復水連絡弁、６３…高圧抽気蒸気弁。

Claims (8)

  1. 蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生する蒸気で駆動する高圧タービンと、前記高圧タービンから排気される蒸気を前記ボイラへ供給する第１再熱蒸気系統と、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータと、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部を前記第１給水ヒータへ供給する高圧抽気蒸気系統と、を有する第１スチームパワー発電プラントと、
    蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生する蒸気で駆動する高圧タービンと、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気を前記ボイラへ供給する第１再熱蒸気系統と、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータと、前記高圧タービンから排気される蒸気の一部を前記第１給水ヒータへ供給する高圧抽気蒸気系統と、を有する第２スチームパワー発電プラントと、を有するスチームパワー発電プラントであって、
    前記第１スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統と前記第２スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統とを連絡する抽気蒸気連絡系統を有することを特徴とするスチームパワー発電プラント。
  2. 請求項１に記載のスチームパワー発電プラントであって、
    前記抽気蒸気連絡系統は、抽気蒸気の流量を制御する抽気蒸気連絡弁を有することを特徴とするスチームパワー発電プラント。
  3. 請求項１に記載のスチームパワー発電プラントであって、
    前記第１スチームパワー発電プラントは、蒸気を復水に戻す復水器と、脱気器と、前記復水器から排出される復水を前記脱気器へ供給する復水系統と、を有し、
    前記第２スチームパワー発電プラントは、蒸気を復水に戻す復水器と、脱気器と、前記復水器から排出される復水を前記脱気器へ供給する復水系統と、を有し、
    前記第１スチームパワー発電プラントの復水系統と前記第２スチームパワー発電プラントの復水系統とを連絡する復水連絡系統を有することを特徴とするスチームパワー発電プラント。
  4. 請求項３に記載のスチームパワー発電プラントであって、
    前記復水連絡系統は、復水の流量を制御する復水連絡弁を有することを特徴とするスチームパワー発電プラント。
  5. 請求項１に記載のスチームパワー発電プラントであって、
    前記高圧抽気蒸気系統は、抽気蒸気の流量を制御する高圧抽気蒸気弁を有することを特徴とするスチームパワー発電プラント。
  6. 蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生する蒸気で駆動する高圧タービンと、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気を前記ボイラへ供給する第１再熱蒸気系統と、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータと、前記高圧タービンから排気される蒸気の一部を前記第１給水ヒータへ供給する高圧抽気蒸気系統と、を有する第１スチームパワー発電プラントと、
    蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生する蒸気で駆動する高圧タービンと、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気を前記ボイラへ供給する第１再熱蒸気系統と、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータと、前記高圧タービンから排気される蒸気の一部を前記第１給水ヒータへ供給する高圧抽気蒸気系統と、を有する第２スチームパワー発電プラントと、を有するスチームパワー発電プラントの改造方法であって、
    改造の際に、前記第１スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統と前記第２スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統とを連絡する抽気蒸気連絡系統を設置することを特徴とするスチームパワー発電プラントの改造方法。
  7. 請求項６に記載のスチームパワー発電プラントの改造方法であって、
    前記抽気蒸気連絡系統には、抽気蒸気の流量を制御する抽気蒸気連絡弁を設置することを特徴とするスチームパワー発電プラントの改造方法。
  8. 蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生する蒸気で駆動する高圧タービンと、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気を前記ボイラへ供給する第１再熱蒸気系統と、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータと、前記高圧タービンから排気される蒸気の一部を前記第１給水ヒータへ供給する高圧抽気蒸気系統と、を有する第１スチームパワー発電プラントと、
    蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生する蒸気で駆動する高圧タービンと、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気を前記ボイラへ供給する第１再熱蒸気系統と、前記高圧タービンから排気または抽気される蒸気の一部が供給される第１給水ヒータと、前記高圧タービンから排気される蒸気の一部を前記第１給水ヒータへ供給する高圧抽気蒸気系統と、を有する第２スチームパワー発電プラントと、を有するスチームパワー発電プラントの運転方法であって、
    前記第１スチームパワー発電プラントを高負荷で、かつ、前記第２スチームパワー発電プラントを低負荷で運転するとき、
    前記第１スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統から前記第２スチームパワー発電プラントの高圧抽気蒸気系統へ、蒸気の一部を供給することを特徴とするスチームパワー発電プラントの運転方法。
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