WO2019013066A1 - 太陽熱発電設備 - Google Patents

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WO2019013066A1
WO2019013066A1 PCT/JP2018/025336 JP2018025336W WO2019013066A1 WO 2019013066 A1 WO2019013066 A1 WO 2019013066A1 JP 2018025336 W JP2018025336 W JP 2018025336W WO 2019013066 A1 WO2019013066 A1 WO 2019013066A1
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WO
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steam
turbine
solar thermal
thermal power
heat
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PCT/JP2018/025336
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宇麼谷 雅英
太田 正人
永渕 尚之
岸部 忠晴
丸本 隆弘
真人 栗田
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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    • Y02E10/46Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Definitions

  • the present invention relates to a solar thermal power generation facility that generates electric power using thermal energy obtained from sunlight.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-136191, filed July 12, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.
  • the solar thermal power generation facility includes a compressor that compresses air as a working medium to generate compressed air, a heat receiver that receives sunlight and heats the compressed air, and a heliostat that irradiates sunlight to the heat receiver.
  • a turbine driven by compressed air heated by a heat receiver and a generator generating electricity by driving the turbine are provided.
  • the compressor, the heat receiver, the turbine and the generator are all provided in the tower.
  • the compressor, the turbine and the generator are provided in the tower at the uppermost stage above the position where the heat receiver is provided.
  • the rotors of the compressor, the turbine and the generator extend in the horizontal direction.
  • the compressor, the turbine and the generator are arranged horizontally side by side at the top of the tower.
  • an object of this invention is to provide the solar thermal power generation installation which can make the occupied area of a tower small and can suppress the installation cost of a tower.
  • a compressor for compressing a working medium to generate a compressed medium a medium heating receiver which is a heat receiver receiving sunlight to heat the compressed medium, and the compressed medium heated by the medium heating receiver
  • a generator that generates electric power by driving the turbine, and the compressor, the heat receiver for heating the medium, the turbine, and a tower that supports the generator.
  • the compressor has a compressor rotor that rotates about a vertically extending compressor axis, and a compressor casing that covers the compressor rotor.
  • the turbine has a turbine rotor that rotates about a vertically extending turbine axis, and a turbine casing that covers the turbine rotor.
  • the compressor rotor and the turbine rotor are mechanically connected to constitute a gas turbine rotor.
  • the generator has a generator rotor that is mechanically connected to the gas turbine rotor and rotates about a generator axis extending in the vertical direction, and a generator casing that covers the generator rotor.
  • the compressor, the turbine and the generator each form an array device.
  • the plurality of array devices are arranged in the vertical direction.
  • a plurality of array devices are arranged in line in the vertical direction. For this reason, in the present aspect, the occupied area of the tower can be reduced, and the strength required for the structural material constituting the tower can be lowered, and the equipment cost of the tower can be suppressed.
  • the medium heating receiver may be disposed in a range from the region where the compressor is disposed in the vertical direction to the region where the turbine is disposed. Good.
  • the length of a piping system (hereinafter referred to as a line) for guiding the medium heated by the medium heating receiver into the turbine casing can be shortened, and heat radiation from this line can be suppressed. .
  • a suspension wire having a first end and a second end, a wire support machine for supporting a load applied to the suspension wire, and the above-mentioned first suspension wire A winder connected at two ends and winding the suspension wire, wherein the first end of the suspension wire is any one of the compressor casing, the turbine casing, and the generator casing
  • the wire support machine is connected to one casing, and the wire support machine is supported by the tower at a position above the one casing, and the wire support machine is configured to connect the first end and the second end of the suspension wire. You may receive the part between
  • each device when checking or repairing the turbine, the exhaust heat recovery boiler, the compressor, the steam turbine, and the generator, the winding amount of the suspension wire wound around the winding machine is gradually reduced, and each device By lowering the lower part and removing the devices one by one, each device can be inspected or repaired relatively easily.
  • the compressor casing has an inlet into which the working medium flows
  • the turbine casing has an outlet from which the working medium, which is the compression medium, is discharged.
  • a circulation line may be provided to lead the working medium discharged from the outlet of the turbine casing from the inlet of the compressor casing into the compressor casing.
  • the compressor sucks in the working medium exhausted from the turbine, the temperature of the working medium sucked by the compressor is higher than when the compressor sucks the outside air as the working medium. Furthermore, in the present embodiment, since the compressor sucks in the working medium exhausted from the turbine, the pressure of the working medium sucked by the compressor can be higher than when the compressor sucks the outside air as the working medium.
  • a high temperature and high pressure working medium can be supplied to the turbine than when the compressor sucks in the outside air.
  • the gas turbine output can be increased more than when the compressor sucks in the outside air.
  • the compressor can absorb the high temperature working medium exhausted from the turbine, thereby suppressing the atmospheric emission of the high temperature working medium exhausted from the turbine. For this reason, in this aspect, for example, it is possible to suppress the heat island phenomenon caused by the exhaust heat and the like from the outdoor unit for air conditioning of the building which is currently a problem.
  • the solar thermal power generation facility may further include an exhaust heat recovery boiler that heats water with an exhaust medium that is a working medium exhausted from the turbine and converts the water into steam.
  • the heat of the exhaust medium exhausted from the turbine can be used effectively.
  • the compressor casing has an inlet through which the working medium flows, and the exhaust heat recovery boiler discharges the working medium that is the exhaust medium. It may have an outlet for In this case, a circulation line may be provided to lead the working medium discharged from the outlet of the exhaust heat recovery boiler from the inlet of the compressor casing into the compressor casing.
  • the compressor sucks in the working medium exhausted from the exhaust heat recovery boiler, the temperature of the working medium sucked by the compressor is higher than when the compressor sucks the outside air as the working medium. Furthermore, in this aspect, since the compressor sucks the working medium exhausted from the heat recovery steam generator, the pressure of the working medium sucked by the compressor can be made higher than when the compressor sucks the outside air as the working medium. .
  • a high temperature and high pressure working medium can be supplied to the turbine than when the compressor sucks in the outside air.
  • the gas turbine output can be increased more than when the compressor sucks in the outside air.
  • the compressor can absorb the high temperature working medium exhausted from the exhaust heat recovery boiler, whereby the atmospheric release of the high temperature working medium exhausted from the exhaust heat recovery boiler can be suppressed. For this reason, in this aspect, for example, it is possible to suppress the heat island phenomenon caused by the exhaust heat and the like from the outdoor unit for air conditioning of the building which is currently a problem.
  • the solar thermal power generation facility may include a pressure adjustment mechanism provided in the circulation line to adjust the pressure in the circulation line.
  • the pressure of the working medium flowing into the compressor can be adjusted. For this reason, in this aspect, for example, by adjusting the pressure of the working medium, it is possible to widen the temperature range in which the phase of the working medium is in the gas phase.
  • the exhaust heat recovery boiler forms an array device, and the plurality of array devices including the exhaust heat recovery boiler are in a vertical direction It may be lined with.
  • the exhaust heat recovery boiler causes the compression medium from the compressor to exchange heat with the exhaust medium to exchange the compression medium. It may have a medium preheater to heat.
  • the compression medium from the compressor is heated by the heat of the exhaust medium. Therefore, the compression medium can be heated to a higher temperature than in the case where the compression medium is heated only by the medium heating receiver.
  • the exhaust heat recovery boiler including the exhaust heat recovery boiler, a steam turbine driven by steam from the exhaust heat recovery boiler, and condensed water for returning steam exhausted from the steam turbine to water And a water supply line for leading the water in the condenser to the exhaust heat recovery boiler.
  • a steam turbine can also be driven.
  • the steam turbine includes a steam turbine rotor that rotates around a steam turbine axis extending in the vertical direction, and a steam turbine casing that covers the steam turbine rotor.
  • the steam turbine may form an array device, and the plurality of array devices including the steam turbine may be vertically aligned.
  • the steam turbine rotor is mechanically connected to the generator rotor, and power is provided between the gas turbine rotor and the generator rotor.
  • a clutch may be provided to switch the connection between the gas turbine rotor and the generator rotor between a transmittable transmission state and a non-transmission state in which power transmission is not performed.
  • the generator can generate power by driving the steam turbine. Further, in this aspect, the steam turbine rotor can be rotated without rotating the gas turbine rotor.
  • the compressor and the turbine are disposed on the upper side in the vertical direction and the lower side in the vertical direction with respect to the generator, and the steam turbine Are disposed on the other side of the upper side and the lower side in the vertical direction with respect to the generator, and can transmit power and can transmit power between the steam turbine rotor and the generator rotor.
  • a clutch may be provided that switches the connection between the steam turbine rotor and the generator rotor in a non-transmission state where transmission is not performed.
  • the gas turbine rotor can be rotated and the generator rotor can be rotated without rotating the steam turbine. Furthermore, in this aspect, the steam turbine rotor can be rotated and the generator rotor can be rotated without rotating the gas turbine rotor.
  • the condenser has a water storage unit in which the water is stored after the steam exhausted from the steam turbine returns to water.
  • the water storage unit forms an array device, and the plurality of array devices including the water storage portion are aligned in the vertical direction.
  • the water storage portion may be disposed at the lowermost position among the plurality of array devices.
  • the water storage section of the condenser that can be the largest in operation among the plurality of devices constituting the solar thermal power generation facility is disposed at the lowermost position, so it is required for the structural material constituting the tower The increase in strength can be suppressed.
  • the steam turbine may be disposed below the compressor and the turbine.
  • the distance between the condenser where the water storage section is disposed at the lowermost position and the steam turbine is greater than the distance between the compressor or turbine and the condenser. Can also be shortened.
  • the turbine is disposed above the compressor, and the exhaust heat recovery boiler is disposed above the turbine Good.
  • the exhaust heat recovery boiler is the lightest. For this reason, in the present aspect, by disposing the exhaust heat recovery boiler on the top, it is possible to suppress an increase in the strength required for the structural material that constitutes the tower. Further, the exhaust medium exhausted from the turbine is at a high temperature, and therefore, is upward by natural convection. Therefore, by disposing the exhaust heat recovery boiler above the turbine, the exhaust medium can be efficiently introduced to the exhaust heat recovery boiler.
  • a steam superheating receiver that receives sunlight and is a heat receiver that superheats the steam sent from the exhaust heat recovery boiler to the steam turbine
  • the steam superheat receiver may be supported by the tower.
  • the temperature of the steam supplied to the steam turbine can be increased.
  • the solar thermal power generation facility comprising the steam turbine, further comprising a feed water preheat receiver as a heat receiver for receiving water and heating the water flowing through the feed water line;
  • the heat receiver may be supported by the tower.
  • the temperature of the water supplied to the waste heat boiler can be increased.
  • the solar thermal power generation facility may include a heat storage body that stores the heat of the steam from the exhaust heat recovery boiler.
  • one part of the said water supply line may be in contact with the said thermal storage body.
  • the water flowing through the water supply line can be heated by the heat stored in the heat storage body.
  • a heat storage body storing heat of steam from the exhaust heat recovery boiler, an auxiliary water supply line branched from the water supply line, and the auxiliary water supply It has a heat transfer tube connected to a line and in heat exchange between the water from the auxiliary water supply line and the heat storage body in contact with the heat storage body, the water is heated by the heat storage body, and the water is steamed. And an auxiliary steam line leading the steam generated by the steam generator to the steam turbine.
  • the steam can be generated by the heat stored in the heat storage body, the steam can be supplied to the steam turbine even when the sun is not shining.
  • the heat storage body has fluidity, includes a heat storage unit, and the heat storage unit includes a heat transfer tube through which a heat medium flows; And the heat storage casing which accommodates the said heat-transfer pipe.
  • the steam turbine storing heat of steam from the waste heat recovery boiler, and storing a heat storage body having fluidity, and branching from the water supply line
  • the heat storage body supply line which connects the auxiliary steam line to guide, the heat storage unit and the steam generator, and the heat storage body from the heat storage unit flows, and the heat storage unit is connected to the heat recovery boiler
  • the steam can be generated by the heat stored in the heat storage body, the steam can be supplied to the steam turbine even when the sun is not shining.
  • the heat accumulator may form an array device, and a plurality of the array devices including the heat accumulator may be vertically aligned.
  • the heat storage unit includes a first heat storage unit and a second heat storage unit, and the first heat storage unit and the second heat storage unit are in the vertical direction It may be lined with.
  • a low boiling point medium having an evaporation temperature lower than that of air may be provided as the working medium.
  • the turbine outlet temperature of the working medium is the same as when air is used as the working medium
  • the temperature range in which the phase of the working medium is in the gas phase is broadened by adjusting the pressure in the circulation line. Can. Therefore, in order to obtain energy from the gaseous phase of the working medium, in this aspect, the energy gap can be made larger than when air is used as the working medium. For this reason, in this aspect, the gas turbine output can be increased more than when air is used as the working medium.
  • the tower has a plurality of structures for supporting the array device, and one of the plurality of structures is a structure.
  • the heat storage body may be formed.
  • the heat storage body may include concrete.
  • the solar thermal power generation facility comprising: a reflector that reflects sunlight; and a mirror driver that changes the direction of the reflector so that the sunlight reflected by the reflector is directed to the heat receiver.
  • a heliostat may be provided.
  • the occupied area of the tower can be reduced, and the equipment cost of the tower can be reduced.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. It is an explanatory view showing the composition of the solar thermal power generation equipment in a fourth embodiment concerning the present invention. It is an explanatory view showing the composition of the solar thermal power generation equipment in a fifth embodiment concerning the present invention. It is an explanatory view showing the composition of the solar thermal power generation equipment in the modification of a fifth embodiment concerning the present invention.
  • the solar thermal power generation facility includes a compressor 11, a medium heating receiver 46a, a turbine 15, an exhaust heat recovery boiler 30, a steam heating receiver 46b, and a steam turbine. 25, a condenser 40, a water supply pump 45, a generator 21, a clutch 60, a tower 64, and a plurality of heliostats 75 that reflect sunlight R in a target direction.
  • the compressor 11 compresses air as a working medium to generate compressed air as a compressed medium.
  • the compressor 11 includes a compressor rotor 12 rotating around a compressor axis Ac extending in the vertical direction, a compressor casing 13 covering the compressor rotor 12, and an intake casing 14 for introducing outside air into the compressor casing 13. And.
  • the medium heating receiver 46 a receives the sunlight R from the heliostat 75 to heat the compressed air.
  • the medium heating receiver 46a has a heat transfer tube 47a and a heat receiver casing 48a covering the heat transfer tube 47a.
  • the lower part of the heat receiver casing 48a is open.
  • the heat transfer tube 47 a is connected to the discharge port of the compressor 11 by a compressed air line (compressed medium line) 82.
  • the turbine 15 is driven by the compressed air heated by the medium heating receiver 46a.
  • the turbine 15 has a turbine rotor 16 rotating around a vertically extending turbine axis At and a turbine casing 17 covering the turbine rotor 16.
  • the medium inlet of the turbine casing 17 is connected to the heat transfer pipe 47 a of the medium heating receiver 46 a by a heating air line (heating medium line) 83.
  • the gas turbine 10 is configured to include the compressor 11 described above, a medium heating receiver 46 a, and a turbine 15.
  • the turbine rotor 16 and the compressor rotor 12 are mechanically connected directly and integrally rotate to constitute a gas turbine rotor 19. Further, the turbine casing 17 and the compressor casing 13 constitute a gas turbine casing.
  • the exhaust heat recovery boiler 30 heats water with exhaust air (exhaust medium) which is a high temperature working medium exhausted from the turbine 15, and turns this water into steam.
  • the exhaust heat recovery boiler 30 has a boiler casing 31 through which exhaust air from the turbine 15 flows, a economizer 32 and a superheater 34 disposed in the boiler casing 31, and a part of the boiler casing 31. And an evaporator 33 disposed.
  • the steam superheating receiver 46 b receives the sunlight R from the heliostat 75 and superheats the steam from the exhaust heat recovery boiler 30.
  • the steam superheating receiver 46b includes a heat transfer pipe 47b and a heat receiver casing 48b covering the heat transfer pipe 47b.
  • the lower part of the heat receiver casing 48b is open.
  • the heat transfer pipe 47 b is connected to the superheater 34 of the exhaust heat recovery boiler 30 by a first main steam line 84.
  • the steam turbine 25 is driven by the steam that has passed from the waste heat recovery boiler 30 via the steam heating receiver 46b.
  • the steam turbine 25 includes a steam turbine rotor 26 rotating about a vertically extending steam turbine axis As, a steam turbine casing 27 covering the steam turbine rotor 26, and a steam condenser 40 for steam from the steam turbine casing 27. And an exhaust casing 28 leading to the The steam turbine rotor 26 is mechanically connected to the gas turbine rotor 19.
  • the heat transfer pipe 47 b of the steam heating receiver 46 b and the steam turbine casing 27 are connected by a second main steam line 86.
  • the second main steam line 86 is provided with a main steam control valve 87 for controlling the flow rate of steam flowing therethrough.
  • the first main steam line 84 and the second main steam line 86 are connected by a heat receiver bypass line 98.
  • a heat receiver bypass valve 98 v is provided in the heat receiver bypass line 98.
  • the condenser 40 returns the steam exhausted from the steam turbine 25 back to water.
  • the condenser 40 is an air-cooled condenser.
  • the condenser 40 has a heat radiating portion 41 and a water reservoir 44.
  • the heat radiating portion 41 has a finned heat transfer tube 42 and a fan 43.
  • the finned heat transfer tube 42 is connected to the exhaust casing 28 of the steam turbine 25.
  • the second main steam line 86 and the exhaust casing 28 or the finned heat transfer pipe 42 of the steam turbine 25 are connected by a steam turbine bypass line 99.
  • the steam turbine bypass line 99 is provided with a steam turbine bypass valve 99v.
  • the water storage portion 44 of the condenser 40 and the economizer 32 of the exhaust heat recovery boiler 30 are connected by a water supply line 80.
  • a water supply pump 45 is provided in the water supply line 80.
  • the generator 21 generates electricity by driving the turbine 15 and the steam turbine 25.
  • the generator 21 has a generator rotor 22 rotating around a generator axis Ag extending in the vertical direction, and a generator casing 23 covering the generator rotor 22.
  • the generator rotor 22 is directly connected to the steam turbine rotor 26.
  • At least one of the plurality of rotors 19, 22, 26 is a radial bearing 63 which restricts the radial movement of the one rotor while allowing the movement of the one rotor in the thrust direction (vertical direction). It is supported by The radial bearing 63 is provided on the tower 64.
  • the clutch 60 is disposed between the gas turbine rotor 19 and the steam turbine rotor 26, and mechanically connects the two rotors 19 and 26 to each other.
  • the clutch 60 has a transmission state capable of transmitting power between the gas turbine rotor 19 and the steam turbine rotor 26 and a non-transmission state in which power transmission is not performed between the gas turbine rotor 19 and the steam turbine rotor 26. , Switching the connection between the gas turbine rotor 19 and the steam turbine rotor 26.
  • the clutch 60 is capable of transmitting power between the gas turbine rotor 19 and the generator rotor 22 in a transmittable state where power can be transmitted and in a non-transmission state where power is not transmitted. It can be said that it is a clutch that switches the connection state of
  • the heliostat 75 has a reflecting mirror 76 that reflects the sunlight R, a support leg 77 that supports the reflecting mirror 76, and a mirror driver 78 that directs the reflecting mirror 76 in a desired direction.
  • a plurality of heliostats 75 are installed around the tower 64.
  • the tower 64 supports the compressor 11, the medium heating receiver 46a, the turbine 15, the exhaust heat recovery boiler 30, the steam heating receiver 46b, the steam turbine 25, the clutch 60, and the generator 21.
  • the tower 64 has a plurality of vertically extending columns 65 and beams 66 connecting the plurality of columns 65 to each other.
  • the column 65 and the beam 66 are formed of, for example, a steel material.
  • the compressor 11, the turbine 15, the exhaust heat recovery boiler 30, the steam turbine 25, the generator 21, and the water storage portion 44 of the condenser 40 form an array device.
  • the plurality of array devices are arranged in the vertical direction. Specifically, in this embodiment, from the top to the bottom, the exhaust heat recovery boiler 30, the turbine 15, the compressor 11, the steam turbine 25, the generator 21, and the water storage portion 44 of the condenser 40 are arranged in this order. There is.
  • Each of the plurality of array devices is disposed in an area surrounded by a plurality of columns 65 that make up the tower 64. That is, the array devices are devices that are vertically aligned in the tower 64. A part of the array device may be out of the tower 64.
  • the solar thermal power generation facility of the present embodiment further includes a plurality of suspension wires 70, a plurality of wire support machines 71, and a plurality of winders 72.
  • the suspension wire 70 has a first end 70a and a second end 70b.
  • the first end 70 a of the suspension wire 70 is connected to the turbine casing 17.
  • the wire support machine 71 has a support roller 71a and a roller support machine 71b rotatably supporting the support roller 71a.
  • the roller support machine 71 b is provided at the top of the column 65.
  • the winder 72 has a winding drum 72a and a drum support 72b that rotatably holds the winding drum 72a.
  • the second end 70b of the suspension wire 70 is connected to the winding drum 72a.
  • the support roller 71 a supports between the first end 70 a and the second end 70 b of the suspension wire 70.
  • the second end 70b side of the suspension wire 70 is wound around the winding drum 72a.
  • the exhaust port of the turbine 15 opens upward.
  • An exhaust heat recovery boiler 30 is mechanically connected to the turbine casing 17 of the turbine 15. Further, the compressor rotor 12, the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22 are mechanically connected to the turbine rotor 16. Therefore, the turbine 15, the exhaust heat recovery boiler 30, the compressor 11, the steam turbine 25, and the generator 21 are suspended from the wire support 71 by the suspension wire 70. Accordingly, the turbine 15, the exhaust heat recovery boiler 30, the compressor 11, the steam turbine 25, and the generator 21 are supported by the tower 64 via the suspension wire 70 and the wire support machine 71.
  • the condenser 40 is installed on the installation surface of the tower 64.
  • the medium heating receiver 46 a is disposed in the range from the region where the compressor 11 is disposed in the vertical direction to the region where the turbine 15 is disposed. Further, the steam superheating receiver 46b is disposed in the range from the region where the exhaust heat recovery boiler 30 is disposed in the vertical direction to the region where the steam turbine 25 is disposed.
  • the heat receiver casing 48 a of the medium heating receiver 46 a and the heat receiver casing 48 b of the steam heating receiver 46 b are suspended from a bracket 49 fixed to the tower 64.
  • the compressor 11 sucks in air (working medium) and compresses the air to generate compressed air (compressed medium).
  • the compressed air flows into the heat transfer tube 47a of the medium heating receiver 46a.
  • the mirror driver 78 of one of the plurality of heliostats 75 adjusts the direction of the reflecting mirror 76 so that the sunlight R reflected by the reflecting mirror 76 is directed to the medium heating receiver 46 a.
  • the sunlight R reflected by the reflecting mirror 76 of the heliostat 75 is irradiated to the heat transfer tube 47a of the medium heating receiver 46a through the opening in the receiver casing 48a of the medium heating receiver 46a.
  • the compressed air flowing in the heat transfer tube 47a is heated by the heat of the sunlight R received by the heat transfer tube 47a.
  • the compressed air heated by the medium heating receiver 46 a flows into the turbine casing 17 through the heating air line 83.
  • the turbine rotor 16 is rotated by this compressed air. Since the compressor rotor 12 is directly connected to the turbine rotor 16, the compressor rotor 12 integrally rotates with the rotation of the turbine rotor 16.
  • the high temperature air exhausted from the turbine casing 17 flows into the boiler casing 31 of the exhaust heat recovery boiler 30 as exhaust air (exhaust medium). Further, water is supplied from the water supply line 80 to the economizer 32 of the exhaust heat recovery boiler 30. In the economizer 32, the exhaust air and the water are heat exchanged to heat the water. The water heated by the economizer 32 flows into the evaporator 33 of the exhaust heat recovery boiler 30. In the evaporator 33, the water from the economizer 32 and the exhaust air are heat-exchanged, and the water is heated to become steam. The steam flows into the superheater 34 of the exhaust heat recovery boiler 30. In the superheater 34, the steam and the exhaust air are heat exchanged to superheat the steam.
  • the steam from the exhaust heat recovery boiler 30 flows into the heat transfer pipe 47 b of the steam superheating receiver 46 b via the first main steam line 84.
  • a mirror driver 78 of one of the plurality of heliostats 75 adjusts the direction of the reflecting mirror 76 so that the sunlight R reflected by the reflecting mirror 76 is directed to the steam superheating receiver 46 b.
  • the sunlight R reflected by the reflecting mirror 76 of the heliostat 75 is irradiated to the heat transfer tube 47b of the steam heating receiver 46b through the opening in the heat receiver casing 48b of the steam heating receiver 46b.
  • the steam flowing in the heat transfer tube 47b is superheated by the heat of the sunlight R received by the heat transfer tube 47b.
  • the steam superheated by the steam superheating receiver 46 b flows into the steam turbine casing 27 through the second main steam line 86.
  • the steam turbine rotor 26 is rotated by this steam.
  • the turbine rotor 16 After the high temperature exhaust air starts to flow in the boiler casing 31 of the exhaust heat recovery boiler 30, the turbine rotor 16 starts to rotate, and it takes a certain time to generate steam at a flow rate necessary to drive the steam turbine 25. . Therefore, when the gas turbine 10 starts up, the clutch 60 is in a non-transmission state, and power transmission is not performed between the gas turbine rotor 19 and the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22. That is, when the gas turbine 10 is started, only the gas turbine rotor 19 among the gas turbine rotor 19, the steam turbine rotor 26, and the generator rotor 22 rotates alone.
  • the main steam control valve 87 provided in the second main steam line 86 is opened, and the waste heat recovery boiler 30 Steam flows into the steam turbine casing 27. Furthermore, when steam of a flow rate necessary for driving the steam turbine 25 starts to be generated in the exhaust heat recovery boiler 30, the clutch 60 becomes in a transmitting state, and the gas turbine rotor 19 and the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22 Power transmission is performed between them. That is, the gas turbine rotor 19, the steam turbine rotor 26, and the generator rotor 22 integrally rotate. As a result, the generator 21 starts power generation.
  • the gas turbine 10 can be operated independently at the time of starting of the gas turbine 10 or the like.
  • the steam exhausted from the steam turbine 25 flows into the finned heat transfer pipe 42 of the condenser 40 from the steam turbine 25.
  • the fan 43 sends cooling air to the finned heat transfer tube 42 from the outside of the finned heat transfer tube 42.
  • the steam from the steam turbine 25 exchanges heat with the cooling air in the process of flowing in the finned heat transfer tube 42 to be cooled and turned into water.
  • This water is collected in the water reservoir 44.
  • the water collected in the water storage section 44 is pressurized by the water supply pump 45, and is sent to the economizer 32 of the exhaust heat recovery boiler 30 via the water supply line 80.
  • a plurality of array devices constituting the solar thermal power generation facility are arranged in the vertical direction in a region surrounded by a plurality of columns 65 constituting the tower 64. Therefore, in the present embodiment, the two-dimensional spread of the tower 64 can be reduced, and the area occupied by the tower 64 can be reduced. Furthermore, in the present embodiment, compared with the case where the plurality of devices constituting the solar thermal power generation facility are disposed at the top of the tower 64, the strength required for the structural material constituting the tower 64 can be lowered.
  • the water storage section 44 of the condenser 40 which is the heavyest thing during operation, of the plurality of devices constituting the solar thermal power generation facility is disposed at the lowest position among the plurality of array devices.
  • the water storage section 44 is installed on the installation surface of the tower 64. For this reason, in the present embodiment, the strength required for the structural material constituting the tower 64 can be further lowered. Thus, in the present embodiment, the equipment cost of the tower 64 can be reduced.
  • the medium heating receiver 46a is disposed in the range from the region where the compressor 11 is disposed in the vertical direction to the region where the turbine 15 is disposed. For this reason, in the present embodiment, the length of the heating air line 83 connecting the medium heating receiver 46a and the turbine 15 can be shortened, and heat radiation from the heating air line 83 can be suppressed. Further, in the present embodiment, the steam superheating receiver 46b is disposed in the range from the region where the exhaust heat recovery boiler 30 is disposed in the vertical direction to the region where the steam turbine 25 is disposed.
  • the length of the first main steam line 84 connecting the superheater 34 of the waste heat recovery boiler 30 and the steam heating receiver 46b, the steam heating receiver 46b, and the steam turbine 25 The length of the second main steam line 86 connecting can be shortened, and the heat release from these lines can be suppressed.
  • the turbine 15, the exhaust heat recovery boiler 30, the compressor 11, the steam turbine 25, and the generator 21 are suspended from the wire support 71 by the suspension wire 70. Therefore, when checking or repairing these devices, the amount of winding of the suspension wire 70 wound around the winding drum 72a is gradually reduced, the devices are lowered, and the devices are sequentially removed. Each device can be inspected or repaired relatively easily.
  • the solar thermal power generation facility of the present embodiment is similar to the solar thermal power generation facility of the first embodiment, with the compressor 11, the medium heating receiver 46a, the turbine 15, and the exhaust heat recovery boiler 30a. , A steam superheat receiver 46b, a steam turbine 25, a condenser 40, a feed pump 45, a generator 21, a plurality of heliostats 75 for reflecting the sun light R in a target direction, a tower 64 and And.
  • the solar thermal power generation facility of the present embodiment further includes a first clutch 61, a second clutch 62, a water supply preheat receiver 46c, a high temperature storage unit 50a, and a low temperature storage unit 50b.
  • the compressor 11, the medium heating receiver 46a, the turbine 15, the steam heating receiver 46b, the steam turbine 25, the condenser 40, the water supply pump 45, the generator 21 and the heliostat 75 of the present embodiment are the first embodiment. It has the same configuration as the compressor 11, the medium heating receiver 46a, the turbine 15, the steam heating receiver 46b, the steam turbine 25, the condenser 40, the water supply pump 45, the generator 21 and the heliostat 75.
  • the exhaust heat recovery boiler 30a of the present embodiment has a boiler casing 31, a economizer 32, an evaporator 33, and a superheater 34.
  • the exhaust heat recovery boiler 30 a of the present embodiment further includes a medium preheater 35.
  • a media preheater 35 is provided in the compressed air line 82 and disposed in the boiler casing 31.
  • the water supply preheat receiver 46 c receives the sunlight R from the heliostat 75 and heats the water flowing through the water supply line 80.
  • the feed water preheating receiver 46c has a heat transfer pipe 47c and a heat receiver casing 48c covering the heat transfer pipe 47c.
  • the lower part of the heat receiver casing 48c is open.
  • the heat transfer pipe 47 c is provided in the water supply line 80.
  • the high temperature storage unit 50a has a steam heat transfer pipe 51a through which the steam flows, and a high temperature heat storage casing 53a covering the heat storage body 52 and the steam transfer pipe 51a.
  • the heat storage body 52 of the present embodiment is, for example, a molten salt composed of a mixture of sodium nitrate, sodium nitrite and potassium nitrate.
  • the melting point of this molten salt is about 130 to 170.degree.
  • the melting point of this molten salt is a temperature lower than the temperature of the steam flowing in the solar thermal power generation facility of the present embodiment. For this reason, the heat storage body 52 of the present embodiment becomes fluid when it is heated by heat exchange with steam or the like.
  • the heat storage body 52 is not limited to the said molten salt, For example, if it is a thing which shows fluidity
  • the steam heat transfer pipe 51 a of the high temperature storage unit 50 a is connected to a high temperature steam line 92 a branched from the second main steam line 86.
  • the high temperature steam line 92a is provided with a high temperature steam control valve 93 for adjusting the flow rate of the steam flowing through the high temperature steam line 92a.
  • the second main steam is located downstream of the branch position of the high-temperature steam line 92a and downstream of the first main steam control valve 87 on the upstream side of the steam flow.
  • a second main steam control valve 85 is provided to control the flow of steam flowing through line 86.
  • the steam heat transfer pipe 51a of the high temperature heat storage unit 50a is also connected to the high temperature steam exhaust line 94a.
  • the high temperature steam exhaust line 94 a is connected to the finned heat transfer pipe 42 of the condenser 40 or the exhaust casing 28 of the steam turbine 25.
  • the first main steam line 84 and the second main steam line 86 are connected by the heat receiver bypass line 98.
  • a heat receiver bypass valve 98 v is provided in the heat receiver bypass line 98.
  • the first end of the heat receiver bypass line 98 is connected to the first main steam line 84, and the second end of the heat receiver bypass line 98 is connected to the second main steam line 86.
  • the first end of the receiver bypass line 98 may be connected to the first main steam line 84, and the second end of the receiver bypass line 98 may be connected to the high temperature steam line 92a.
  • the low temperature storage unit 50b has a steam heat transfer pipe 51b through which the steam flows, and a low temperature storage casing 53b covering the heat storage body 52 and the steam transfer pipe 51b.
  • the steam heat transfer pipe 51 b is connected to a finned heat transfer pipe 42 of the condenser 40 or a low temperature steam line 92 b branched from the exhaust casing 28 of the steam turbine 25.
  • the low temperature steam line 92b is provided with a low temperature steam control valve 93b for adjusting the flow rate of the steam flowing through the low temperature steam line 92b.
  • the steam heat transfer pipe 51b is also connected to the low temperature steam exhaust line 94b.
  • the low temperature steam exhaust line 94 b is connected to the finned heat transfer pipe 42 or the water storage portion 44 of the condenser 40.
  • the steam generator 55 has a heat storage body heat transfer pipe 56 through which the heat storage body 52 flows, and a steam generation casing 57 for retaining water and covering the heat storage body heat transfer pipe 56.
  • the heat storage body heat transfer pipe 56 is connected to the high temperature heat storage body supply line 95.
  • the high temperature heat storage body supply line 95 is connected to the high temperature heat storage casing 53a.
  • the high temperature heat storage body supply line 95 is provided with a high temperature heat storage body pump 54a for pressurizing the heat storage body 52 from the high temperature heat storage casing 53a.
  • the steam generation casing 57 is connected to an auxiliary water supply line 88 branched from the water supply line 80.
  • the auxiliary water supply line 88 is provided with an auxiliary water supply control valve 89 for adjusting the flow rate of water flowing through the auxiliary water supply line 88.
  • the flow rate of the water flowing through the feed water line 80 at a position downstream of the feed water flow downstream of the feed water flow downstream of the branch position of the auxiliary feed water line 88 than the feed water preheating receiver 46c.
  • a water supply control valve 81 is provided to adjust the pressure.
  • An auxiliary steam line 91 is connected to the steam generation casing 57. The auxiliary steam line 91 is connected to a position downstream of the steam flow with respect to the second main steam control valve 85 and upstream of the steam flow with respect to the first main steam control valve 87 in the second main steam line 86. It is done.
  • the heat storage body heat transfer pipe 56 of the steam generator 55 is connected to the high temperature heat storage body discharge line 96.
  • the high temperature heat storage body discharge line 96 is connected to the low temperature heat storage casing 53b.
  • a low temperature heat storage body supply line 97 is connected to the low temperature heat storage casing 53b.
  • the low temperature heat storage body supply line 97 is connected to the high temperature heat storage casing 53a.
  • the low temperature storage body supply line 97 is provided with a low temperature storage body pump 54b for boosting the pressure of the heat storage body 52 from the low temperature storage casing 53b.
  • the compressor 11, the turbine 15, the exhaust heat recovery boiler 30a, the steam turbine 25, the generator 21, and the water storage portion 44 of the condenser 40 form an array device.
  • the high temperature storage unit 50a and the low temperature storage unit 50b also constitute an array device.
  • the plurality of array devices are arranged in the vertical direction. Specifically, in the present embodiment, from the top to the bottom, the high temperature storage 50a, the exhaust heat recovery boiler 30a, the turbine 15, the compressor 11, the generator 21, the steam turbine 25, the low temperature storage 50b, the condenser
  • the 40 water reservoirs 44 are arranged in order.
  • Each of the plurality of array devices is disposed in an area surrounded by a plurality of columns 65 that make up the tower 64. The array device may partially extend out of this area.
  • the high temperature heat accumulator 50a, the exhaust heat recovery boiler 30a, the turbine 15, the compressor 11, the generator 21, and the steam turbine 25 are suspended from the wire support 71 by the suspension wire 70. Therefore, the high temperature storage unit 50a, the exhaust heat recovery boiler 30a, the turbine 15, the compressor 11, the generator 21, and the steam turbine 25 are supported by the tower 64 via the suspension wire 70 and the wire support machine 71. .
  • the condenser 40 is installed on the installation surface of the tower 64 as in the first embodiment.
  • the low temperature storage unit 50 b is supported by the water storage unit 44 of the condenser 40.
  • the steam generator 55 is supported by a stand (not shown) disposed outside the tower 64 in the present embodiment. The steam generator 55 may be supported by the tower 64.
  • the first clutch 61 is disposed between the gas turbine rotor 19 and the generator rotor 22 and mechanically connects the two rotors 19 and 22.
  • the first clutch 61 is provided between the gas turbine rotor 19 and the generator rotor 22 between a transmission state where power can be transmitted and a non-transmission state where power transmission is not performed between the gas turbine rotor 19 and the generator rotor 22. Switch the connection state between
  • the second clutch 62 is disposed between the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22 and mechanically connects the rotors 26 and 22 to each other.
  • the second clutch 62 is provided between the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22 between a state capable of transmitting power and a state not transmitting power between the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22. Switch the connection state between
  • the medium heating receiver 46a is disposed in the range from the region where the compressor 11 is disposed in the vertical direction to the region where the media preheater 35 of the exhaust heat recovery boiler 30a is disposed. There is.
  • the medium heating receiver 46a is preferably disposed in the range from the region where the compressor 11 is disposed in the vertical direction to the region where the turbine 15 is disposed.
  • the steam superheating receiver 46b is disposed in the range from the region where the exhaust heat recovery boiler 30a is disposed in the vertical direction to the region where the steam turbine 25 is disposed.
  • the water supply preheating receiver 46c is disposed in the range from the region where the water storage portion 44 of the condenser 40 is disposed in the vertical direction to the region where the exhaust heat recovery boiler 30a is disposed.
  • the heat receiver casing 48a of the medium heating receiver 46a, the heat receiver casing 48b of the steam heating receiver 46b, and the heat receiver casing 48c of the feed water preheating receiver 46c are suspended from the bracket 49 fixed to the tower 64 ing.
  • the compressor 11 of the present embodiment sucks air (working medium) and compresses the air to generate compressed air (compression medium).
  • the compressed air flows into the medium preheater 35 of the exhaust heat recovery boiler 30 a through the compressed air line 82.
  • the medium preheater 35 exchanges heat between the exhaust air from the turbine 15 and the compressed air to heat the compressed air.
  • the compressed air preheated by the medium preheater 35 flows into the heat transfer tube 47 a of the medium heating receiver 46 a and is heated by the heat of the sunlight R from the heliostat 75.
  • the compressed air heated by the medium heating receiver 46 a flows into the turbine casing 17 through the heating air line 83.
  • the turbine rotor 16 is rotated by this compressed air. Since the compressor rotor 12 is directly connected to the turbine rotor 16, the compressor rotor 12 rotates integrally with the turbine rotor 16.
  • the high temperature air exhausted from the turbine casing 17 flows into the boiler casing 31 of the exhaust heat recovery boiler 30a as exhaust air. Further, in the exhaust heat recovery boiler 30a, as in the first embodiment, the water supplied from the condenser 40 via the water supply line 80 is heated and turned into steam. However, in the present embodiment, in the process of the water flowing through the water supply line 80, the water flows into the water supply preheating receiver 46c, and the water is heated here. The steam flows into the heat transfer pipe 47 b of the steam heating receiver 46 b via the first main steam line 84. The steam in the heat transfer tube 47 b is superheated by the heat of the sun light R from the heliostat 75.
  • the steam superheated by the steam superheating receiver 46 b flows into the steam turbine casing 27 through the second main steam line 86.
  • the steam turbine rotor 26 is rotated by this steam.
  • the first clutch 61 when the gas turbine 10 is started, the first clutch 61 is in the transmission state, and power transmission is performed between the gas turbine rotor 19 and the generator rotor 22.
  • the second clutch 62 when the gas turbine 10 starts up, the second clutch 62 is in the non-transmission state, and power transmission is not performed between the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22. Therefore, at the beginning of startup of the gas turbine 10, the generator 21 generates power only by the rotation of the gas turbine rotor 19.
  • the first main steam control valve 87 provided in the second main steam line 86 is opened, and the waste heat recovery boiler 30a The steam from the steam flows to the steam turbine casing 27. Furthermore, when steam of a flow rate necessary for driving the steam turbine 25 starts to be generated in the exhaust heat recovery boiler 30a, the second clutch 62 becomes in a transmitting state, and power is generated between the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22. Transmission takes place. That is, the gas turbine rotor 19, the steam turbine rotor 26, and the generator rotor 22 integrally rotate. As a result, the generator 21 generates electricity by the rotation of the gas turbine rotor 19 and the steam turbine rotor 26.
  • a part of the steam (exhaust steam) exhausted from the steam turbine 25 is sent to the condenser 40 and becomes water in the condenser 40 as in the first embodiment.
  • another part of the steam exhausted from the steam turbine 25 flows into the steam heat transfer pipe 51b of the low-temperature heat storage unit 50b via the low-temperature steam line 92b.
  • the high temperature steam control valve 93 provided in the high temperature steam line 92a and the auxiliary water supply control valve 89 provided in the auxiliary water supply line 88 are fully closed.
  • the second main steam control valve 85 provided in the second main steam line 86 is fully open.
  • the water supply control valve 81 provided in the water supply line 80 is fully open.
  • Excess steam in the steam heat transfer pipe 51 a flows into the finned heat transfer pipe 42 of the condenser 40 or the exhaust casing 28 of the steam turbine 25 through the high temperature steam exhaust line 94 a.
  • the excess steam that has flowed into the finned heat transfer tube 42 or the exhaust casing 28 of the steam turbine 25 is cooled in the process of passing through the finned heat transfer tube 42 to become water, and then flows into the water storage portion 44.
  • this heat storage body 52 in the high temperature heat storage casing 53a starts to be heated, this heat storage body 52 is, if necessary, low temperature through the high temperature heat storage body supply line 95, the steam generator 55 and the high temperature heat storage body discharge line 96. It is sent into the heat storage casing 53b. Further, the steam exhausted from the steam turbine 25 flows into the steam heat transfer pipe 51b in the low temperature heat storage casing 53b. The steam in the steam heat transfer pipe 51 b exchanges heat with the heat storage body 52 in the low temperature heat storage casing 53 b to heat the heat storage body 52. The steam flows into the water storage portion 44 of the condenser 40 via the low temperature steam exhaust line 94 b.
  • the heat storage body 52 in the low temperature heat storage casing 53b is fed into the high temperature heat storage casing 53a by the low temperature heat storage body pump 54b via the low temperature heat storage body supply line 97. That is, the heat storage body 52 circulates between the inside of the high temperature heat storage casing 53a and the inside of the low temperature heat storage casing 53b.
  • the period during which power generation is performed by driving the gas turbine 10 is only the period during which the sun is shining. In other words, during the period when the sun is not shining, power generation can not be performed by driving the gas turbine 10.
  • a heat storage body 52 is provided to enable power generation even during a period when the sun is not shining.
  • the water supply control valve 81 provided in the water supply line 80 is fully closed, and the auxiliary water supply control valve 89 provided in the auxiliary water supply line 88 is fully opened. Furthermore, the second main steam control valve 85 provided in the second main steam line 86 is fully closed. Further, the high temperature heat storage pump 54a and the low temperature heat storage pump 54b are driven to circulate the heat storage 52 heated by steam between the inside of the high temperature storage casing 53a and the inside of the low temperature storage casing 53b. As a result, the heat storage body 52 heated in the high temperature heat storage casing 53 a flows into the heat storage body heat transfer pipe 56 of the steam generator 55 through the high temperature heat storage body supply line 95.
  • the water stored in the water storage portion 44 of the condenser 40 flows into the steam generation casing 57 via the water supply line 80 and the auxiliary water supply line 88.
  • the heat storage body heat transfer pipe 56 exchanges heat between the heat storage body 52 in the heat storage body heat transfer pipe 56 and the water outside the heat storage body heat transfer pipe 56 to heat the water and convert the water into steam.
  • the steam is supplied into the steam turbine casing 27 via the auxiliary steam line 91.
  • the steam turbine rotor 26 is rotated by this steam.
  • the generator 21 generates power only by driving the steam turbine 25.
  • the first clutch 61 is in the non-transmission state, and power transmission is not performed between the gas turbine rotor 19 and the generator rotor 22.
  • the second clutch 62 is in the transmission state, and power transmission is performed between the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22. Therefore, when generating electric power only by driving the steam turbine 25, it is not necessary to rotate the gas turbine rotor 19, and the power generation efficiency of the steam turbine 25 can be enhanced.
  • the amount of heat stored in the heat storage body 52 gradually decreases due to the heat exchange between the heat storage body 52 and the water in the steam generator 55. Therefore, when a predetermined time has elapsed since the steam generator 55 starts supplying steam to the steam turbine 25, it is impossible to send steam sufficient for driving the steam turbine 25 from the steam generator 55 to the steam turbine 25. Therefore, when it is not possible to send steam sufficient for driving the steam turbine 25 from the heat recovery steam generator 30 a or the steam generator 55 to the steam turbine 25, the first main steam control valve 87 is closed and the steam turbine 25 is Driving stops.
  • the gas turbine 10 and the steam turbine 25 are driven. However, there may be little external demand for the amount of power generated by the generator 21 during the period when the sun is shining. In this case, in the present embodiment, the steam turbine 25 is not driven, only the gas turbine 10 is driven, and power generation is performed only by the gas turbine 10.
  • the water supply control valve 81 and the auxiliary water supply control valve 89 are fully closed so that water is not supplied to the waste heat recovery boiler 30a or the steam generator 55. Furthermore, the first clutch 61 is brought into the transmission state so that power transmission is performed between the gas turbine rotor 19 and the generator rotor 22. On the other hand, the second clutch 62 is brought into a non-transmission state so that power transmission is not performed between the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22. Therefore, when generating power by driving only the gas turbine 10, it is not necessary to rotate the steam turbine rotor 26, and the power generation efficiency of the gas turbine 10 can be enhanced.
  • the water supply control valve 81 may be opened to supply water to the exhaust heat recovery boiler 30a.
  • the second main steam control valve 85 is fully closed, and the high temperature steam control valve 93 is fully opened.
  • the water supplied to the exhaust heat recovery boiler 30a is heated by the exhaust air exhausted from the turbine 15 in the exhaust heat recovery boiler 30a to become steam.
  • the steam flows into the steam heat transfer pipe 51a of the high-temperature storage unit 50a through the high-temperature steam line 92a.
  • the steam heat transfer pipe 51a exchanges heat between the steam in the steam heat transfer pipe 51a and the heat storage body 52 outside the steam heat transfer pipe 51a to heat the heat storage body 52 in the high-temperature heat storage casing 53a.
  • the heat storage body 52 stores the heat of the steam. Further, the steam in the steam heat transfer pipe 51a of the high temperature heat storage 50a is transferred to the steam heat transfer pipe 51b of the low temperature heat storage 50b via the high temperature steam exhaust line 94a, the finned heat transfer pipe 42 or the exhaust casing 28, and the low temperature steam line 92b. Flow into The steam heat transfer pipe 51b exchanges heat between the steam in the steam heat transfer pipe 51b and the heat storage body 52 outside the steam heat transfer pipe 51b to heat the heat storage body 52 in the low-temperature heat storage casing 53b. As a result, the heat of the steam is also stored in the heat storage body 52. That is, also when electric power is generated only by driving the gas turbine 10, the heat storage operation for the heat storage body 52 may be performed.
  • power can be generated even during a period when the sun is not shining. Furthermore, in the present embodiment, power can be generated by driving only the gas turbine 10, driving only the steam turbine 25, or driving both the gas turbine 10 and the steam turbine 25. Therefore, in the present embodiment, even when the request for the amount of power generation from the outside changes significantly, the request for the amount of power generation can be coped with.
  • the plurality of array devices constituting the solar thermal power generation facility are arranged in the vertical direction in the area surrounded by the plurality of columns 65 constituting the tower 64. It is done. Therefore, also in the present embodiment, the occupied area of the tower 64 can be reduced, the strength required for the structural material of the tower 64 can be lowered, and the equipment cost of the tower 64 can be suppressed.
  • a part of the water supply line 80 may be passed through at least one of the low-temperature heat storage casing 53b and the high-temperature heat storage casing 53a.
  • water passing through the water supply line 80 can be preheated by the heat of the heat storage body 52 by passing a part of the water supply line 80 through the heat storage casing and contacting the heat storage body 52 in this heat storage casing.
  • the plurality of array devices from the top to the bottom, the high temperature storage unit 50a, the exhaust heat recovery boiler 30a, the turbine 15, the compressor 11, the generator 21, the steam turbine 25, the low temperature storage unit 50b
  • the water reservoirs 44 of the condenser 40 are arranged in this order.
  • the arrangement order of the plurality of arrangement devices may not be as described above.
  • the plurality of arrangement devices may be arranged, for example, in the order of (1) to (7) below, from top to bottom.
  • the point common to the arrangement order of the plurality of arrangement devices in the present embodiment and the arrangement order of the plurality of arrangement devices exemplified above is that the water storage section 44 is disposed at the lowermost position among the plurality of arrangement devices. It is. This is because, as described in the description of the first embodiment, the water storage portion 44 of the condenser 40 is the heaviest one during operation among the plurality of devices constituting the solar thermal power generation facility.
  • the steam turbine 25 that discharges the steam to the condenser 40 is arranged from the gas turbine 10 to the condenser 40 because it is preferable to arrange the water storage portion 44 of the condenser 40 at the lowermost position. It is preferable to arrange it on the near side, that is, below the gas turbine 10.
  • the exhaust heat recovery boiler 30 a that generates steam with exhaust air from the gas turbine 10 is lighter than the compressor 11 and the turbine 15 that constitute the gas turbine 10. For this reason, it is preferable to dispose the exhaust heat recovery boiler 30 a above the compressor 11 and the turbine 15 that constitute the gas turbine 10. Furthermore, among the gas turbines 10, it is the turbine 15 that sends the exhaust air to the heat recovery steam generator 30a. Exhaust air (exhaust medium) exhausted from the turbine 15 is elevated by natural convection since it is at a high temperature. Therefore, it is preferable to dispose the turbine 15 above the compressor 11 and dispose the exhaust heat recovery boiler 30 a thereon.
  • the compressor 11 and the turbine 15 are disposed on one side of the upper side and the lower side in the vertical direction with the generator 21 as a reference, and the steam turbine 25 is It is preferable to arrange
  • the arrangement order of the plurality of arrangement devices in the solar thermal power generation facility of the first embodiment described above or the third and fourth embodiments described later is the arrangement order of the plurality of arrangement devices in this embodiment, and The order of arrangement of the plurality of arrangement devices exemplified in FIG.
  • the solar thermal power generation equipment of the first embodiment and the third and fourth embodiments described later does not have the high temperature storage unit 50a and the low temperature storage unit 50b.
  • the arrangement order of the plurality of arrangement devices in the solar thermal power generation equipment of the first embodiment and the third and fourth embodiments described later the arrangement order of the plurality of arrangement devices in the present embodiment and When one of the arrangement order of the plurality of arrangement devices is adopted, the high-temperature storage unit 50a and the low-temperature storage unit 50b are omitted in the arrangement order.
  • the solar thermal power generation facility of the present embodiment is a modification of the solar thermal power generation facility of the first embodiment.
  • the solar thermal power generation facility of the present embodiment is, as shown in FIG. 3, similar to the solar thermal power generation facility of the first embodiment, the exhaust heat recovery boiler 30, the turbine 15, the compressor 11, the clutch 60, and the steam turbine 25 , A generator 40, a condenser 40, a medium heating receiver 46a, a steam heating receiver 46b, a water supply pump 45, a plurality of heliostats 75, and a tower 64a.
  • the tower 64a of this embodiment is different from the tower 64 of the first embodiment.
  • the tower 64a of the present embodiment has a cylindrical shape around a virtual axis Av extending in the vertical direction.
  • the tower 64 a includes, for example, a first structure 67 formed of concrete, and a second structure 68 formed of a steel plate or the like surrounding the outer periphery of the first structure 67. And a heat insulating material 69 covering a part of the outer periphery of the second structure 68.
  • the first structure 67 has a cylindrical shape around the virtual axis Av described above, as in the shape of the tower 64a.
  • the second structure 68 is disposed in contact with the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the cylindrical first structure 67.
  • the second structural body 68 such as a steel plate functions as a concrete frame forming the first structural body 67.
  • the heat insulating material 69 is disposed to be in contact with at least the outer peripheral surface of the second structure 68 on the outer peripheral side.
  • the heat insulating material 69 may be arranged to be in contact with the inner peripheral surface of the second structure 68 on the inner peripheral side.
  • the first structural body 67 of the tower 64a of the present embodiment is formed of a heat storage body.
  • each of the exhaust heat recovery boiler 30, the turbine 15, the compressor 11, the steam turbine 25, the generator 21, and the water storage portion 44 of the condenser 40 form an array device.
  • These array devices are arranged vertically in the cylindrical tower 64a.
  • the heat of the steam is stored in the first structure 67.
  • the temperature of the steam flowing through the first main steam line 84 is lower than the temperature of the first structure 67, the heat stored in the first structure 67 will superheat the steam.
  • the temperature of the steam flowing through the second main steam line 86 is higher than the temperature of the first structure 67, the heat of the steam is stored in the first structure 67.
  • the temperature of the steam flowing through the second main steam line 86 is lower than the temperature of the first structure 67, the heat stored in the first structure 67 will superheat the steam.
  • the temperature of the steam from the exhaust heat recovery boiler 30 fluctuates due to fluctuation of the weather or the like, and even if the temperature of the steam from the steam heating receiver 46b fluctuates, it is the steam and the heat storage body
  • the heat flow with the first structure 67 can suppress the rapid fluctuation of the temperature of the steam supplied to the steam turbine 25 and maintain the predetermined steam conditions. For this reason, in this embodiment, the output of the steam turbine 25 can be stabilized even if there is a change in the weather or the like.
  • the heat of the air is stored in the first structural body 67.
  • the temperature of the air flowing through the compressed air line 82 is lower than the temperature of the first structure 67, the heat stored in the first structure 67 heats the air.
  • the temperature of the air flowing through the heating air line 83 is basically higher than the temperature of the first structure 67. Therefore, a part of the heat of the air flowing through the heating air line 83 is stored in the first structure 67.
  • the heat stored in the first structure 67 is mainly used to superheat the steam flowing through the first main steam line 84 and the second main steam line 86.
  • the heat flows between the air and the first structure 67 to flow into the turbine 15. Sudden temperature fluctuation of the air can be suppressed.
  • the output of the gas turbine 10 can be stabilized.
  • the temperature of the water flowing through the water supply line 80 is lower than the temperature of the first structural body 67 which is a heat storage body. Therefore, the water flowing through the water supply line 80 is preheated by the heat stored in the first structural body 67 and then flows into the exhaust heat recovery boiler 30. Therefore, in the present embodiment, the exhaust heat recovery boiler 30 can efficiently generate steam.
  • the gas turbine 10 and the steam turbine 25 can be stably operated even if there is a change in the weather or the like. Further, in the present embodiment, the exhaust heat recovery boiler 30 can efficiently generate steam.
  • a plurality of array devices constituting the solar thermal power generation facility are arranged in the vertical direction in the tower 64a. Therefore, also in the present embodiment, the occupied area of the tower 64a can be reduced, the strength required for the structural material constituting the tower 64a can be lowered, and the equipment cost of the tower 64a can be suppressed.
  • the solar thermal power generation facility of the present embodiment is a modification of the solar thermal power generation facility of the third embodiment.
  • the solar thermal power generation facility of this embodiment is obtained by adding a steam generator 55a to the solar thermal power generation facility of the third embodiment, as shown in FIG.
  • the steam generator 55a of this embodiment includes a first heat transfer pipe 58a through which water flows, a steam drum 59 into which water from the first heat transfer pipe 58a flows, and a second heat transfer pipe through which steam generated in the steam drum 59 flows. It has 58b and a part of 1st structure 67 which is a thermal storage body. Each of the first heat transfer pipe 58 a and the second heat transfer pipe 58 b passes through the inside of the first structure 67 and is in contact with the first structure 67.
  • the first heat transfer pipe 58 a is connected to the auxiliary water supply line 88 branched from the water supply line 80. For this reason, the water stored in the water storage portion 44 of the condenser 40 flows into the first heat transfer pipe 58 a via the water supply line 80 and the auxiliary water supply line 88.
  • the auxiliary water supply line 88 is provided with an auxiliary water supply control valve 89 for adjusting the flow rate of water flowing through the auxiliary water supply line 88.
  • the flow rate of the water flowing through the water supply line 80 at a position downstream of the water supply flow with respect to the branch position of the auxiliary water supply line 88 and downstream of the water supply flow with respect to the exhaust heat recovery boiler 30
  • a water supply control valve 81 is provided to adjust the pressure.
  • An auxiliary steam line 91 is connected to the second heat transfer pipe 58b.
  • the auxiliary steam line 91 is connected in the second main steam line 86 to a position upstream of the main steam control valve 87 in the steam flow.
  • the first structural body 67 which is a heat storage body may be thermally stored by the steam flowing through the first main steam line 84 and the second main steam line 86.
  • the first structure 67 may be thermally stored by the air flowing through the compressed air line 82 and the heating air line 83.
  • power generation can be performed by driving only the steam turbine 25.
  • the clutch 60 is brought into a non-transmission state so that power transmission is not performed between the gas turbine rotor 19 and the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22. Even when the clutch 60 is not connected, the steam turbine rotor 26 and the generator rotor 22 are mechanically connected directly, so the rotation of the steam turbine rotor 26 causes the generator rotor 22 to rotate.
  • the feed water control valve 81 is fully closed while the auxiliary feed water control valve 89 is fully opened.
  • the first heat transfer pipe 58a performs heat exchange between the water flowing in the first heat transfer pipe 58a and the first structure 67 which is a heat storage body outside the first heat transfer pipe 58a, heats the water, and converts the water into steam. Do.
  • the steam flows into a second heat transfer pipe 58b which constitutes a part of the steam generator 55a.
  • the second heat transfer pipe 58b exchanges heat between the steam flowing in the second heat transfer pipe 58b and the first structure 67, which is a heat storage body outside the second heat transfer pipe 58b, to superheat the steam.
  • the steam superheated in the second heat transfer pipe 58 b flows into the steam turbine casing 27 via the auxiliary steam line 91 and the second main steam line 86.
  • the steam turbine rotor 26 is rotated by this steam.
  • the generator 21 generates electric power by the rotation of the generator rotor 22 accompanying the rotation of the steam turbine rotor 26.
  • the first structural body 67 which is a heat storage body, is a component of the steam generator 55a, the heat stored in the first structural body 67 generates steam, and this steam drives the steam turbine 25. It can be done.
  • the heat of the steam exhausted from the steam turbine 25 may also be stored in the first structural body 67 which is a heat storage body.
  • the tower 64a in the present embodiment and the third embodiment has a cylindrical shape around a virtual axis Av extending in the vertical direction.
  • the tower may be comprised of multiple columns or multiple walls.
  • each column is formed of the first structural body 67, the second structural body 68, and the heat insulating material 69.
  • each wall is formed of the first structural body 67, the second structural body 68, and the heat insulating material 69.
  • the compressor 11 and the turbine 15 are disposed on the upper side in the vertical direction and the lower side in the vertical direction and on the other side with respect to the generator 21.
  • the steam turbine 25 may be disposed on the other side of the upper side in the vertical direction and the lower side in the vertical direction.
  • the first clutch 61 described in the second embodiment is disposed between the gas turbine rotor 19 and the generator rotor 22, and the second embodiment is described between the generator rotor 22 and the steam turbine rotor 26.
  • the second clutch 62 is disposed.
  • the gas turbine 10 can be driven either by driving only the gas turbine 10 or driving only the steam turbine 25 as in the second embodiment.
  • the generator 21 can also generate power by driving both of the steam turbine 25 and the steam turbine 25.
  • the solar thermal power generation facility of the present embodiment is a modification of the solar thermal power generation facility of the first embodiment.
  • the solar thermal power generation facility of the present embodiment is the same as the solar thermal power generation facility of the first embodiment, and the exhaust heat recovery boiler 30, the turbine 15, the compressor 11, the clutch 60, and the steam turbine 25 , A generator 40, a condenser 40, a medium heating receiver 46a, a steam heating receiver 46b, a water supply pump 45, a plurality of heliostats 75, and a tower 64.
  • the solar thermal power generation facility of the present embodiment further includes a circulation line 36, a pressure adjustment mechanism 36a, a medium replenishment line 38, and a medium replenishment valve 39.
  • the compressor casing 13 has a body inlet 13i into which the working medium flows.
  • the intake casing 14 of the compressor 11 is connected to the main body inlet 13i.
  • the intake casing 14 has an intake port 14i into which a working medium flows.
  • the turbine casing 17 has a turbine outlet 17 o for exhausting the working medium.
  • the boiler casing 31 has a boiler inlet 31i into which the working medium from the turbine 15 flows, and a boiler outlet 31o for exhausting the working medium.
  • the turbine outlet 17o and the boiler inlet 31i are connected.
  • the circulation line 36 connects the boiler discharge port 31 o of the exhaust heat recovery boiler 30 and the intake port 14 i of the compressor 11.
  • the circulation line 36 guides the working medium discharged from the boiler outlet 31 o of the exhaust heat recovery boiler 30 into the compressor casing 13 via the intake casing 14. Therefore, a circulation system of the working medium is formed by including the gas turbine casing, the boiler casing 31, the circulation line 36, and the like.
  • the pressure adjustment mechanism 36 a is provided in the circulation line 36.
  • the pressure adjusting mechanism 36 a adjusts the pressure in the circulation line 36.
  • the pressure adjustment mechanism 36a is, for example, a damper.
  • Media supply line 38 is connected to circulation line 36.
  • a media refill valve 39 is provided in the media refill line 38. When the amount of working medium in the aforementioned circulating system is reduced, the medium refill valve 39 is opened to refill the working medium from the medium refill line 38 into the circulating system.
  • the working medium in the first to fourth embodiments is air.
  • the working medium of the present embodiment is a low boiling point medium whose evaporation temperature is lower than that of this air.
  • the low boiling point medium there are, for example, a medium used for CO 2 and organic Rankine cycle.
  • Examples of the medium used for the organic Rankine cycle include the following substances.
  • -Organohalogen compounds such as trichloroethylene, tetrachloroethylene, monochlorobenzene, dichlorobenzene, perfluorodecalin-Butane, propane, pentane, hexane, heptane, octane, decane and the like alkanes-Cyclopentane, such as cyclohexane-Cycloalkanes-Thiophene, ketones, Aromatic compounds ⁇ Refrigerants such as R134a, R245fa, etc. ⁇ A combination of the above
  • the compressor 11 since the compressor 11 sucks in the working medium exhausted from the exhaust heat recovery boiler 30, the temperature of the working medium sucked by the compressor 11 is the outside air as the compressor 11 is the working medium as in the above embodiments. It will be higher than if you inhale. Furthermore, in the present embodiment, since the compressor 11 sucks in the working medium exhausted from the exhaust heat recovery boiler 30, the pressure of the working medium sucked by the compressor 11 is determined by the compressor 11 as in the above embodiment. It can be higher than if you breathe in the outside air.
  • a high temperature and high pressure working medium can be supplied to the turbine 15 more than the above embodiments.
  • the gas turbine output can be increased more than in the above embodiments.
  • the low boiling-point medium whose evaporation temperature is lower than air is used as a working medium.
  • the phase of the working medium becomes a gas phase by adjusting the pressure in the circulation line 36 with the pressure adjustment mechanism 36a. Temperature range can be broadened. Therefore, in order to obtain energy from the gas phase working medium, in the present embodiment, the energy gap can be made larger than in the case of using air as the working medium. For this reason, in this embodiment, the gas turbine output can be increased more than the above embodiments also from this viewpoint.
  • this circulation line is directly connected to the main body inlet 13i of the compressor casing 13.
  • the boiler casing 31 is a part of the circulation line
  • this circulation line is directly connected to the turbine outlet 17 o.
  • the exhaust heat recovery boiler 30 may be omitted. In this case, the turbine outlet 17 o and the intake inlet 14 i of the intake casing 14 or the main inlet 13 i of the compressor casing 13 are directly connected by the circulation line.
  • the working medium of the present embodiment may be air instead of a low boiling point medium.
  • the compressor 11 absorbs the high temperature working medium exhausted from the turbine 15, whereby the atmospheric release of the high temperature working medium exhausted from the turbine 15 can be suppressed.
  • air when air is used as the working medium, it is possible to suppress, for example, the heat island phenomenon caused by the exhaust heat and the like from the outdoor unit for building air conditioning which is a problem at present.
  • the feed water preheater 37 exchanges heat between the water flowing through the feed line 80 and the working medium flowing through the circulation line 36, and heats the water flowing from the feed line 80 into the economizer 32 of the exhaust heat recovery boiler 30.
  • 2nd-4th embodiment adds a circulation line similarly to this embodiment, while making a working medium a low boiling point medium, Good.
  • the solar thermal power generation facility includes the steam superheating receiver 46b. However, the steam superheating receiver 46b may be omitted. Moreover, the solar thermal power generation equipment of 2nd embodiment is provided with the receiver 46c for feedwater pre-heating. However, the water supply preheat receiver 46c may be omitted.
  • the condensers 40 of the above embodiments are all air-cooled.
  • the condenser may be water cooled.
  • the waste heat recovery boilers 30 of the first embodiment, the third embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment have the medium preheater 35 in the same manner as the waste heat recovery boiler 30 of the second embodiment. It is also good.
  • the gas turbine axis At, the steam turbine axis As, and the generator axis Ag are located on the same straight line.
  • the axes may be parallel but not co-linear. For this reason, each axis line does not need to be located on the same straight line, as long as each extends in the vertical direction and is parallel to each other.
  • the first end 70 a of the suspension wire 70 is connected to the turbine casing 17.
  • the first end 70a of the hanging wire 70 may be connected to any one of the compressor casing 13, the steam turbine casing 27, and the generator casing 23.
  • each of the first ends 70a of the plurality of first suspension wires 70 is connected to any one of the turbine casing 17, the compressor casing 13, the steam turbine casing 27, and the generator casing 23;
  • Each of the first ends of the plurality of second suspension wires is connected to the one casing, and the plurality of first suspension wires 70 and the plurality of second suspension wires cooperate with one another to form the turbine 15 or the steam turbine 25 May be suspended.
  • the gas turbine 10 and the like are suspended and supported from the towers 64 and 64a using the suspension wire 70.
  • the suspension wire 70 is mainly used for inspection or repair
  • the gas turbine 10 or the like may be supported by another method as long as the gas turbine 10 or the like can be supported by the tower 64 or 64a.
  • a bracket may be fixed to the towers 64 and 64a, and the gas turbine 10 may be attached to the bracket.
  • the occupied area of the tower can be reduced, and the equipment cost of the tower can be reduced.

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Abstract

太陽熱発電設備は、圧縮機(11)と、太陽光(R)を受けて圧縮機(11)からの圧縮媒体を加熱する媒体加熱用受熱器(46a)と、媒体加熱用受熱器(46a)で加熱された圧縮媒体で駆動するタービン(15)と、タービン(15)の駆動で発電する発電機(21)と、これらを支持するタワー(64)と、を備える。圧縮機(11)、タービン(15)及び発電機(21)は、それぞれ、配列機器を成す。複数の配列機器は、鉛直方向に並んでいる。

Description

太陽熱発電設備
 本発明は、太陽光から得られる熱エネルギーで発電を行う太陽熱発電設備に関する。
 本願は、2017年7月12日に、日本国に出願された特願2017-136191号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
 近年、環境にやさしいクリーンなエネルギーとして、太陽光を集光して得られる熱エネルギーを利用した設備が盛んに開発されている。
 このような設備の一例として、例えば、以下の特許文献1に記載されている太陽熱発電設備がある。この太陽熱発電設備は、作動媒体としての空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、太陽光を受けて圧縮空気を加熱する受熱器と、受熱器に太陽光を照射するヘリオスタットと、受熱器で加熱された圧縮空気で駆動するタービンと、タービンの駆動で発電する発電機とを備えている。圧縮機、受熱器、タービン及び発電機は、いずれもタワーに設けられている。圧縮機、タービン及び発電機は、タワー中で、受熱器が設けられている位置よりも上の最上段に設けられている。圧縮機、タービン及び発電機の各ロータは、水平方向に延びている。圧縮機、タービン及び発電機は、タワーの最上段で、水平方向に並んで配置されている。
特開2012-202390号公報
 上記特許文献1に記載の太陽熱発電設備では、圧縮機、タービン及び発電機が、タワーの最上段で水平方向に並んで配置されているため、タワーの二次元的な広がりが大きくなり、タワーの占有面積が大きくなる、という問題点がある。さらに、上記特許文献1に記載の技術では、重量物である圧縮機、タービン及び発電機がタワーの最上段に配置され、且つこれらの回転軸が水平方向に延びるよう配置されているため、タワーを構成する構造材の強度を高める必要があり、タワーの設備コストが嵩むという問題点もある。
 そこで、本発明は、タワーの占有面積を小さくでき、且つタワーの設備コストを抑えることができる太陽熱発電設備を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するための発明に係る太陽熱発電設備の一態様は、
 作動媒体を圧縮して圧縮媒体を生成する圧縮機と、太陽光を受けて前記圧縮媒体を加熱する受熱器である媒体加熱用受熱器と、前記媒体加熱用受熱器で加熱された前記圧縮媒体で駆動するタービンと、前記タービンの駆動で発電する発電機と、前記圧縮機、前記媒体加熱用受熱器、前記タービン及び前記発電機を支持するタワーと、を備える。前記圧縮機は、鉛直方向に延びる圧縮機軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記タービンは、鉛直方向に延びるタービン軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービンケーシングと、を有する。前記圧縮機ロータと前記タービンロータとは、機械的に接続されてガスタービンロータを構成する。前記発電機は、前記ガスタービンロータと機械的に接続され、鉛直方向に延びる発電機軸線を中心として回転する発電機ロータと、前記発電機ロータを覆う発電機ケーシングと、を有する。前記圧縮機、前記タービン及び前記発電機は、それぞれ、配列機器を成す。複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいる。
 本態様では、複数の配列機器が鉛直方向に並んで配置されている。このため、本態様では、タワーの占有面積を小さくすることができると共に、タワーを構成する構造材に求められる強度を低くすることができ、タワーの設備コストを抑えることができる。
 ここで、前記態様の太陽熱発電設備において、前記媒体加熱用受熱器は、鉛直方向で前記圧縮機が配置されている領域から前記タービンが配置されている領域までの範囲内に配置されていてもよい。
 本態様では、媒体加熱用受熱器で加熱された媒体をタービンケーシング内に導く配管系統(以下、ラインとする)の長さを短くすることができ、このラインからの熱放出を抑えることができる。
 また、以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、第一端と第二端とを有する吊り下げワイヤと、前記吊り下げワイヤにかかる荷重を支えるワイヤ支持機と、前記吊り下げワイヤの前記第二端が接続され、前記吊り下げワイヤを巻き取る巻き取り機と、を備え、前記吊り下げワイヤの前記第一端は、前記圧縮機ケーシング、前記タービンケーシング及び前記発電機ケーシングのうち、いずれの一のケーシングに接続され、前記ワイヤ支持機は、前記一のケーシングよりも上の位置で前記タワーに支持され、前記ワイヤ支持機は、前記吊り下げワイヤの前記第一端と前記第二端との間の部分を受けてもよい。
 本態様では、タービン、排熱回収ボイラ、圧縮機、蒸気タービン、及び発電機を点検又は修理する際、巻き取り機に巻き付いていている吊り下げワイヤの巻き付き量を徐々に少なくして、各機器を下方に下げて、順次、機器を外すことで、比較的容易に各機器を点検又は修理することができる。
 以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、前記圧縮機ケーシングは、前記作動媒体が流入する入口を有し、前記タービンケーシングは、前記圧縮媒体である前記作動媒体を排出する出口を有してもよい。この場合、前記タービンケーシングの前記出口から排出された前記作動媒体を、前記圧縮機ケーシングの前記入口から前記圧縮機ケーシング内に導く循環ラインを備えてもよい。
 本態様では、圧縮機がタービンから排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機が吸い込む作動媒体の温度は、圧縮機が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くなる。さらに、本態様では、圧縮機がタービンから排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機が吸い込む作動媒体の圧力を、圧縮機が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くすることができる。
 よって、本態様では、圧縮機が外気を吸い込む場合よりも、高温且つ高圧の作動媒体をタービンに供給することができる。このため、本態様では、圧縮機が外気を吸い込む場合よりもガスタービン出力を高めることができる。また、本態様では、タービンから排気された高温の作動媒体を圧縮機が吸い込むことにより、タービンから排気された高温の作動媒体の大気放出を抑えることができる。このため、本態様では、例えば、現在問題になっているビル空調用室外機からの排熱等に起因したヒートアイランド現象を抑制することができる。
 以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、前記タービンから排気された作動媒体である排気媒体で水を加熱して、前記水を蒸気にする排熱回収ボイラを備えてもよい。
 当該態様では、タービンから排気された排気媒体の熱を有効利用することができる。
 前記排熱回収ボイラを備える、前記態様の太陽熱発電設備において、前記圧縮機ケーシングは、前記作動媒体が流入する入口を有し、前記排熱回収ボイラは、前記排気媒体である前記作動媒体を排出する排出口を有してもよい。この場合、前記排熱回収ボイラの前記排出口から排出された前記作動媒体を、前記圧縮機ケーシングの前記入口から前記圧縮機ケーシング内に導く循環ラインを備えてもよい。
 本態様では、圧縮機が排熱回収ボイラから排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機が吸い込む作動媒体の温度は、圧縮機が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くなる。さらに、本態様では、圧縮機が排熱回収ボイラから排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機が吸い込む作動媒体の圧力を、圧縮機が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くすることができる。
 よって、本態様では、圧縮機が外気を吸い込む場合よりも、高温且つ高圧の作動媒体をタービンに供給することができる。このため、本態様では、圧縮機が外気を吸い込む場合よりもガスタービン出力を高めることができる。また、本態様では、排熱回収ボイラから排気された高温の作動媒体を圧縮機が吸い込むことにより、排熱回収ボイラから排気された高温の作動媒体の大気放出を抑えることができる。このため、本態様では、例えば、現在問題になっているビル空調用室外機からの排熱等に起因したヒートアイランド現象を抑制することができる。
 前記循環ラインを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、前記循環ラインに設けられ、前記循環ライン内の圧力を調節する圧力調節機構を備えてもよい。
 本態様では、圧縮機に流入する作動媒体の圧力を調節することができる。このため、本態様では、例えば、作動媒体の圧力を調節することで、作動媒体の相が気相になっている温度領域を広くすることができる。
 前記排熱回収ボイラを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、前記排熱回収ボイラは、配列機器を成し、前記排熱回収ボイラを含む複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいてもよい。
 当該態様では、排熱回収ボイラを追加しても、排熱回収ボイラを含む複数の配列機器が鉛直方向に並んでいるので、タワーの占有面積の増加を抑えることができる。
 前記排熱回収ボイラを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、前記排熱回収ボイラは、前記圧縮機からの前記圧縮媒体を前記排気媒体と熱交換させて、前記圧縮媒体を加熱する媒体予熱器を有してもよい。
 本態様では、圧縮機からの圧縮媒体が排気媒体の熱で加熱される。このため、圧縮媒体を媒体加熱用受熱器のみで加熱する場合よりも、この圧縮媒体を高温にすることができる。
 前記排熱回収ボイラを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、前記排熱回収ボイラからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンから排気された蒸気を水に戻す復水器と、前記復水器内の水を前記排熱回収ボイラに導く給水ラインと、を備えてもよい。
 本態様では、蒸気タービンも駆動させることができる。
 前記蒸気タービンを備える前記態様の太陽熱発電設備において、前記蒸気タービンは、鉛直方向に延びる蒸気タービン軸線を中心として回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、を有し、前記蒸気タービンは、配列機器を成し、前記蒸気タービンを含む複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいてもよい。
 本態様では、蒸気タービンを追加しても、蒸気タービンを含む複数の配列機器が鉛直方向に並んでいるので、タワーの占有面積の増加を抑えることができる。
 前記蒸気タービンが前記配列機器を成す、前記態様の太陽熱発電設備において、前記蒸気タービンロータは、前記発電機ロータに機械的に接続され、前記ガスタービンロータと前記発電機ロータとの間で、動力伝達可能な伝達状態と動力伝達が行われない非伝達状態とに、前記ガスタービンロータと前記発電機ロータとの接続状態を切り替えるクラッチを備えてもよい。
 本態様では、蒸気タービンの駆動で、発電機で発電させることができる。また、本態様では、ガスタービンロータを回転させずに、蒸気タービンロータを回転させることができる。
 前記クラッチを備えている前記態様の太陽熱発電設備において、前記圧縮機及び前記タービンは、前記発電機を基準にして、鉛直方向上側と鉛直方向下側とのちの一方側に配置され、前記蒸気タービンは、前記発電機を基準にして、鉛直方向上側と鉛直方向下側とのうちの他方側に配置され、前記蒸気タービンロータと前記発電機ロータとの間で、動力伝達可能な伝達状態と動力伝達が行われない非伝達状態とに、前記蒸気タービンロータと前記発電機ロータとの接続状態を切り替えるクラッチを備えてもよい。
 本態様では、蒸気タービンを回転させずに、ガスタービンロータを回転させると共に発電機ロータを回転させることができる。さらに、本態様では、ガスタービンロータを回転させずに、蒸気タービンロータを回転させると共に発電機ロータを回転させることができる。
 前記蒸気タービンを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、前記復水器は、前記蒸気タービンから排気された蒸気が水に戻った後に、前記水が貯えられる貯水部を有し、前記貯水部は、配列機器を成し、前記貯水部を含む複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいる。
 本態様では、復水器を追加しても、復水器の貯水部を含む複数の配列機器が鉛直方向に並んでいるので、タワーの占有面積の増加を抑えることができる。
 前記貯水部が前記配列機器を成す前記態様の太陽熱発電設備において、複数の前記配列機器のうち、前記貯水部は最も下方に配置されていてもよい。
 本態様では、太陽熱発電設備を構成する複数の機器のうちで、運転時に最重量物になり得る復水器の貯水部が最も下方に配置されているので、タワーを構成する構造材に求められる強度の増加を抑えることができる。
 前記貯水部が最も下方に配置されている前記態様の太陽熱発電設備において、前記蒸気タービンは、前記圧縮機及び前記タービンよりも下方に配置されていてもよい。
 本態様では、太陽熱発電設備を構成する複数の機器のうちで、貯水部が最も下方に配置されている復水器と蒸気タービンとの距離を、圧縮機やタービンと復水器との距離よりも短くすることができる。
 前記蒸気タービンを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、前記タービンは、前記圧縮機よりも上方に配置され、前記排熱回収ボイラは、前記タービンより上方に配置されていてもよい。
 タービン、圧縮機、排熱回収ボイラのうちで、排熱回収ボイラが最も軽い。このため、本態様では、排熱回収ボイラを最も上に配置することにより、タワーを構成する構造材に求められる強度の増加を抑えることができる。また、タービンから排気される排気媒体は、高温であるため、自然対流で上方する。このため、タービンの上方に排熱回収ボイラを配置することにより、効率的に排気媒体を排熱回収ボイラに導くことができる。
 前記蒸気タービンを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、太陽光を受けて、前記排熱回収ボイラから前記蒸気タービンに送られる蒸気を過熱する受熱器である蒸気過熱用受熱器を備え、前記蒸気過熱用受熱器は、前記タワーに支持されていてもよい。
 本態様では、排熱回収ボイラから蒸気タービンに送られる蒸気を蒸気過熱用受熱器で過熱することができるので、蒸気タービンに供給する蒸気の温度を高めることができる。
 前記蒸気タービンを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、太陽光を受けて、前記給水ラインを流れる水を加熱する受熱器である給水予熱用受熱器を備え、前記給水予熱用受熱器は、前記タワーに支持されていてもよい。
 本態様では、給水ラインを流れる水を給水予熱用受熱器で加熱することができるので、排熱回ボイラに供給する水の温度を高めることができる。
 前記蒸気タービンを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、前記排熱回収ボイラからの蒸気の熱を蓄える蓄熱体を備えてもよい。
 天候が変動して、排熱回収ボイラからの蒸気の温度が変動しても、排熱回収ボイラからの蒸気と蓄熱体との間での熱の流れにより、蒸気タービンに流入する蒸気の温度を安定化させることができる。
 前記蓄熱体を備える態様の太陽熱発電設備において、前記給水ラインの一部は、前記蓄熱体に接していてもよい。
 本態様では、給水ラインを流れる水を蓄熱体が蓄えている熱で加熱することできる。
 前記蒸気タービンを備える、以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、前記排熱回収ボイラからの蒸気の熱を蓄える蓄熱体と、前記給水ラインから分岐している補助給水ラインと、前記補助給水ラインに接続され、前記蓄熱体に接して前記補助給水ラインからの水と前記蓄熱体との間で熱交換させる伝熱管を有し、前記蓄熱体で前記水を加熱して、前記水を蒸気にする蒸気発生器と、前記蒸気発生器で発生した蒸気を前記蒸気タービンに導く補助蒸気ラインと、を備えてもよい。
 本態様では、蓄熱体に蓄えられた熱で蒸気を発生させることができるので、太陽が照っていないときでも、蒸気タービンに蒸気を供給することができる。
 前記蓄熱体を備える、以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、前記蓄熱体は、流動性を有し、蓄熱器を備え、前記蓄熱器は、熱媒体が流れる伝熱管と、前記蓄熱体及び前記伝熱管を収納する蓄熱ケーシングと、を有してもよい。
 前記蒸気タービンを備える、以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、前記排熱回収ボイラからの蒸気の熱を蓄え、流動性を有する蓄熱体を有する蓄熱器と、前記給水ラインから分岐している補助給水ラインと、前記補助給水ラインに接続され、前記補助給水ラインからの水を加熱して、前記水を蒸気にする蒸気発生器と、前記蒸気発生器で発生した蒸気を前記蒸気タービンに導く補助蒸気ラインと、前記蓄熱器と前記蒸気発生器とを接続し、前記蓄熱器からの前記蓄熱体が流れる蓄熱体供給ラインと、を備え、前記蓄熱器は、前記排熱回収ボイラからの蒸気が流れる蒸気伝熱管と、前記蓄熱体及び前記蒸気伝熱管を収納する蓄熱ケーシングと、を有し、前記蒸気発生器は、前記蓄熱体供給ラインに接続され、前記蓄熱体供給ラインからの前記蓄熱体が流れる蓄熱体伝熱管と、前記補助給水ラインに接続され、前記補助給水ラインからの水を滞留させ且つ前記蓄熱体伝熱管を覆う蒸気発生ケーシングと、を有してもよい。
 本態様では、蓄熱体に蓄えられた熱で蒸気を発生させることができるので、太陽が照っていないときでも、蒸気タービンに蒸気を供給することができる。
 前記蓄熱器を備える、以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、前記蓄熱器は、配列機器を成し、前記蓄熱器を含む複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいてもよい。
 本態様では、蓄熱器を追加しても、蓄熱器を含む複数の配列機器が鉛直方向に並んでいるので、タワーの占有面積の増加を抑えることができる。
 前記蓄熱器が前記配列機器を成す態様の太陽熱発電設備において、前記蓄熱器は、第一蓄熱器と第二蓄熱器とを有し、前記第一蓄熱器及び前記第二蓄熱器は、鉛直方向に並んでいてもよい。
 前記循環ラインを備える、以上のいずれかの前記態様の太陽熱発電設備において、前記作動媒体として、空気よりも蒸発温度が低い低沸点媒体を備えてもよい。
 本態様では、作動媒体のタービン出口温度が作動媒体として空気を用いる場合と同じでも、循環ライン内の圧力を調整することにより、作動媒体の相が気相になっている温度域を広くすることができる。よって、気相の作動媒体からエネルギーを得るにあたり、本態様では、作動媒体として空気を用いる場合よりも、エネルギー落差を大きくすることができる。このため、本態様では、作動媒体として空気を用いる場合よりもガスタービン出力を高めることができる。
 前記蓄熱体を備える、以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、前記タワーは、前記配列機器を支えるための複数の構造体を有し、複数の前記構造体のうち、一の構造体は、前記蓄熱体で形成されていてもよい。
 本態様では、タワーの構成要素の一部が蓄熱体を成すので、蓄熱体を有する蓄熱器を別途設ける場合よりも、設備の小型化及び設備コストの低減を図ることができる。
 前記タワーの一構造体が蓄熱体で形成されている態様の太陽熱発電設備において、前記蓄熱体は、コンクリートを含んでもよい。
 以上のいずれかの態様の太陽熱発電設備において、太陽光を反射する反射鏡と、前記反射鏡で反射した太陽光が前記受熱器に向うよう前記反射鏡の向きを変える鏡駆動機と、を有するヘリオスタットを備えてもよい。
 本発明の一態様によれば、タワーの占有面積を小さくでき、且つタワーの設備コストを抑えることができる。
本発明に係る第一実施形態における太陽熱発電設備の構成を示す説明図である。 本発明に係る第二実施形態における太陽熱発電設備の構成を示す説明図である。 本発明に係る第三実施形態における太陽熱発電設備の構成を示す説明図である。 図3におけるIV-IV線断面図である。 本発明に係る第四実施形態における太陽熱発電設備の構成を示す説明図である。 本発明に係る第五実施形態における太陽熱発電設備の構成を示す説明図である。 本発明に係る第五実施形態の変形例における太陽熱発電設備の構成を示す説明図である。
 以下、本発明に係る太陽熱発電設備の各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
 「第一実施形態」
 図1を参照して、太陽熱発電設備の第一実施形態について説明する。
 本実施形態の太陽熱発電設備は、図1に示すように、圧縮機11と、媒体加熱用受熱器46aと、タービン15と、排熱回収ボイラ30と、蒸気過熱用受熱器46bと、蒸気タービン25と、復水器40と、給水ポンプ45と、発電機21と、クラッチ60と、タワー64と、太陽光Rを目的の方向に反射する複数のヘリオスタット75と、を備える。
 圧縮機11は、作動媒体としての空気を圧縮して圧縮媒体である圧縮空気を生成する。この圧縮機11は、鉛直方向に延びる圧縮機軸線Acを中心として回転する圧縮機ロータ12と、この圧縮機ロータ12を覆う圧縮機ケーシング13と、圧縮機ケーシング13内に外気を導く吸気ケーシング14と、を有する。
 媒体加熱用受熱器46aは、ヘリオスタット75からの太陽光Rを受けて圧縮空気を加熱する。この媒体加熱用受熱器46aは、伝熱管47aと、この伝熱管47aを覆う受熱器ケーシング48aと、を有する。受熱器ケーシング48aの下方は開口している。伝熱管47aは、圧縮空気ライン(圧縮媒体ライン)82により、圧縮機11の吐出口と接続されている。
 タービン15は、媒体加熱用受熱器46aで加熱された圧縮空気で駆動する。このタービン15は、鉛直方向に延びるタービン軸線Atを中心として回転するタービンロータ16と、このタービンロータ16を覆うタービンケーシング17と、を有する。タービンケーシング17の媒体入口は、加熱空気ライン(加熱媒体ライン)83により、媒体加熱用受熱器46aの伝熱管47aと接続されている。
 ガスタービン10は、以上で説明した圧縮機11と、媒体加熱用受熱器46aと、タービン15と、を有して構成される。タービンロータ16と圧縮機ロータ12とは、機械的に直結され一体回転し、ガスタービンロータ19を構成する。また、タービンケーシング17と圧縮機ケーシング13とは、ガスタービンケーシングを構成する。
 排熱回収ボイラ30は、タービン15から排気された高温の作動媒体である排気空気(排気媒体)で水を加熱し、この水を蒸気にする。排熱回収ボイラ30は、タービン15からの排気空気が内部を流れるボイラケーシング31と、このボイラケーシング31内に配置されている節炭器32及び過熱器34と、ボイラケーシング31内に一部が配置されている蒸発器33と、を有する。
 蒸気過熱用受熱器46bは、ヘリオスタット75からの太陽光Rを受けて排熱回収ボイラ30からの蒸気を過熱する。この蒸気過熱用受熱器46bは、伝熱管47bと、この伝熱管47bを覆う受熱器ケーシング48bと、を有する。受熱器ケーシング48bの下方は開口している。伝熱管47bは、第一主蒸気ライン84により、排熱回収ボイラ30の過熱器34と接続されている。
 蒸気タービン25は、排熱回収ボイラ30から蒸気過熱用受熱器46bを経てきた蒸気で駆動する。この蒸気タービン25は、鉛直方向に延びる蒸気タービン軸線Asを中心として回転する蒸気タービンロータ26と、この蒸気タービンロータ26を覆う蒸気タービンケーシング27と、蒸気タービンケーシング27からの蒸気を復水器40に導く排気ケーシング28と、を有する。蒸気タービンロータ26は、ガスタービンロータ19と機械的に接続されている。蒸気過熱用受熱器46bの伝熱管47bと蒸気タービンケーシング27とは、第二主蒸気ライン86で接続されている。この第二主蒸気ライン86には、ここを流れる蒸気の流量を調節する主蒸気調節弁87が設けられている。第一主蒸気ライン84と第二主蒸気ライン86とは、受熱器バイパスライン98で接続されている。この受熱器バイパスライン98には、受熱器バイパス弁98vが設けられている。
 復水器40は、蒸気タービン25から排気された蒸気を水に戻す。この復水器40は、空冷式復水器である。この復水器40は、放熱部41と、貯水部44とを有する。放熱部41は、フィン付き伝熱管42と、ファン43と、を有する。フィン付き伝熱管42は、蒸気タービン25の排気ケーシング28に接続されている。第二主蒸気ライン86と、蒸気タービン25の排気ケーシング28又はフィン付き伝熱管42とは、蒸気タービンバイパスライン99で接続されている。この蒸気タービンバイパスライン99には、蒸気タービンバイパス弁99vが設けられている。
 復水器40の貯水部44と排熱回収ボイラ30の節炭器32とは、給水ライン80で接続されている。この給水ライン80に給水ポンプ45が設けられている。
 発電機21は、タービン15及び蒸気タービン25の駆動で発電する。発電機21は、鉛直方向に延びる発電機軸線Agを中心として回転する発電機ロータ22と、この発電機ロータ22を覆う発電機ケーシング23と、を有する。発電機ロータ22は、蒸気タービンロータ26と直結されている。
 複数のロータ19,22,26のうち、少なくとも一のロータは、この一のロータのスラスト方向(鉛直方向)の移動を許容しつつ、この一のロータのラジアル方向の移動を規制するラジアル軸受63で支持されている。このラジアル軸受63は、タワー64に設けられている。
 クラッチ60は、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26との間に配置され、両ロータ19,26を機械的に接続する。このクラッチ60は、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26との間で動力伝達可能な伝達状態と、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26との間で動力伝達が行われない非伝達状態とに、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26との間の接続状態を切り替える。
 前述したように、発電機ロータ22は蒸気タービンロータ26と直結されている。よって、このクラッチ60は、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との間で、動力伝達可能な伝達状態と動力伝達が行われない非伝達状態とに、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との接続状態を切り替えるクラッチである、とも言える。
 ヘリオスタット75は、太陽光Rを反射する反射鏡76と、反射鏡76を支持する支持脚77と、反射鏡76を目的の方向に向ける鏡駆動機78と、を有している。複数のヘリオスタット75は、タワー64の周りに設置されている。
 タワー64は、圧縮機11、媒体加熱用受熱器46a、タービン15、排熱回収ボイラ30、蒸気過熱用受熱器46b、蒸気タービン25、クラッチ60、及び発電機21を支持する。タワー64は、鉛直方向に延びる複数の柱65と、複数の柱65を相互に接続する梁66と、を有する。柱65及び梁66は、例えば、鋼材で形成されている。
 本実施形態では、圧縮機11、タービン15、排熱回収ボイラ30、蒸気タービン25、発電機21、復水器40の貯水部44は、それぞれ配列機器を成す。複数の配列機器は、鉛直方向に並んでいる。具体的に、本実施形態では、上から下に向って、排熱回収ボイラ30、タービン15、圧縮機11、蒸気タービン25、発電機21、復水器40の貯水部44の順で並んでいる。これらの複数の配列機器は、いずれも、タワー64を構成する複数の柱65で囲まれた領域内に配置されている。すなわち、配列機器は、タワー64内で、鉛直方向に並んでいる機器である。なお、配列機器は、その一部がタワー64からはみだしてもよい。
 本実施形態の太陽熱発電設備は、さらに、複数の吊り下げワイヤ70と、複数のワイヤ支持機71と、複数の巻き取り機72と、を備える。吊り下げワイヤ70は、第一端70aと第二端70bとを有する。吊り下げワイヤ70の第一端70aは、タービンケーシング17に接続されている。ワイヤ支持機71は、支持ローラ71aと、この支持ローラ71aを回転可能に支持するローラ支持機71bと、を有する。ローラ支持機71bは、柱65の頂部に設けられている。巻き取り機72は、巻き取りドラム72aと、この巻き取りドラム72aを回転可能に維持するドラム支持機72bと、を有する。吊り下げワイヤ70の第二端70bは、巻き取りドラム72aに接続されている。支持ローラ71aは、吊り下げワイヤ70の第一端70aと第二端70bとの間を支持する。吊り下げワイヤ70の第二端70b側は、巻き取りドラム72aに巻き付いている。この巻き取りドラム72aに対する吊り下げワイヤ70の巻き付き量を変えることにより、ワイヤ支持機71から吊り下げワイヤ70の第一端70aまでの距離を変えることができる。つまり、本実施形態では、吊り下げワイヤ70の巻き付き量を変えることで、タービンケーシング17の鉛直方向の位置を変えることができる。
 タービン15の排気口は、上向き開口している。このタービン15のタービンケーシング17には、排熱回収ボイラ30が機械的に接続されている。また、タービンロータ16には、圧縮機ロータ12、蒸気タービンロータ26及び発電機ロータ22が機械的に接続されている。このため、タービン15、排熱回収ボイラ30、圧縮機11、蒸気タービン25、及び発電機21は、吊り下げワイヤ70により、ワイヤ支持機71から吊り下げられている。従って、タービン15、排熱回収ボイラ30、圧縮機11、蒸気タービン25、及び発電機21は、吊り下げワイヤ70及びワイヤ支持機71を介して、タワー64に支持されている。復水器40は、タワー64の設置面に設置されている。
 媒体加熱用受熱器46aは、鉛直方向で圧縮機11が配置されている領域からタービン15が配置されている領域までの範囲内に配置されている。また、蒸気過熱用受熱器46bは、鉛直方向で排熱回収ボイラ30が配置されている領域から蒸気タービン25が配置されている領域までの範囲内に配置されている。媒体加熱用受熱器46aの受熱器ケーシング48a及び蒸気過熱用受熱器46bの受熱器ケーシング48bは、タワー64に固定されているブラケット49から吊り下げられている。
 次に、以上で説明した太陽熱発電設備の動作について説明する。
 圧縮機11は、空気(作動媒体)を吸い込み、この空気を圧縮して圧縮空気(圧縮媒体)を生成する。この圧縮空気は、媒体加熱用受熱器46aの伝熱管47aに流入する。複数のヘリオスタット75のうちのいずれかのヘリオスタット75の鏡駆動機78は、反射鏡76で反射した太陽光Rが媒体加熱用受熱器46aに向うよう、反射鏡76の向きを調節する。この結果、ヘリオスタット75の反射鏡76で反射された太陽光Rは、媒体加熱用受熱器46aの受熱器ケーシング48aにおける開口を介して、媒体加熱用受熱器46aの伝熱管47aに照射される。伝熱管47a内を流れる圧縮空気は、伝熱管47aが受けた太陽光Rの熱により加熱される。
 媒体加熱用受熱器46aで加熱された圧縮空気は、加熱空気ライン83を経て、タービンケーシング17内に流入する。タービンロータ16は、この圧縮空気により回転する。圧縮機ロータ12は、タービンロータ16に直結されているため、このタービンロータ16の回転と一体回転する。
 タービンケーシング17から排気された高温の空気は、排気空気(排気媒体)として排熱回収ボイラ30のボイラケーシング31内に流入する。また、排熱回収ボイラ30の節炭器32には、給水ライン80から水が供給される。節炭器32では、排気空気と水とが熱交換され、水が加熱される。節炭器32で加熱された水は、排熱回収ボイラ30の蒸発器33に流入する。蒸発器33では、節炭器32からの水と排気空気とが熱交換され、水が加熱されて蒸気になる。この蒸気は、排熱回収ボイラ30の過熱器34に流入する。過熱器34では、この蒸気と排気空気とが熱交換され、蒸気が過熱される。
 蒸気過熱用受熱器46bの伝熱管47bには、第一主蒸気ライン84を介して、排熱回収ボイラ30からの蒸気が流入する。複数のヘリオスタット75のうちのいずれかのヘリオスタット75の鏡駆動機78は、反射鏡76で反射した太陽光Rが蒸気過熱用受熱器46bに向うよう、反射鏡76の向きを調節する。この結果、ヘリオスタット75の反射鏡76で反射された太陽光Rは、蒸気過熱用受熱器46bの受熱器ケーシング48bにおける開口を介して、蒸気過熱用受熱器46bの伝熱管47bに照射される。伝熱管47b内を流れる蒸気は、伝熱管47bが受けた太陽光Rの熱により過熱される。
 蒸気過熱用受熱器46bで過熱された蒸気は、第二主蒸気ライン86を経て、蒸気タービンケーシング27内に流入する。蒸気タービンロータ26は、この蒸気により回転する。
 タービンロータ16が回転し始め、排熱回収ボイラ30のボイラケーシング31内に高温の排気空気が流れ始めてから、蒸気タービン25の駆動に必要な流量の蒸気が発生するまでに、一定の時間を要する。このため、ガスタービン10の起動時、クラッチ60は、非伝達状態になり、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26及び発電機ロータ22との間で動力伝達が行われない。つまり、ガスタービン10の起動時、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22とのうち、ガスタービンロータ19のみが単独で回転する。排熱回収ボイラ30で、蒸気タービン25の駆動に必要な流量の蒸気が発生し始めると、第二主蒸気ライン86に設けられている主蒸気調節弁87が開き、排熱回収ボイラ30からの蒸気が蒸気タービンケーシング27に流入する。さらに、排熱回収ボイラ30で、蒸気タービン25の駆動に必要な流量の蒸気が発生し始めると、クラッチ60が伝達状態になり、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26及び発電機ロータ22との間で動力伝達が行われる。つまり、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22とが一体回転する。この結果、発電機21で発電が開始される。
 以上のように、本実施形態の太陽熱発電設備は、クラッチ60を備えているため、ガスタービン10の起動時等において、ガスタービン10を単独で運転することができる。
 蒸気タービン25から排気された蒸気は、復水器40のフィン付き伝熱管42内に、蒸気タービン25からの蒸気が流入する。ファン43は、フィン付き伝熱管42の外部からこのフィン付き伝熱管42に冷却用空気を送る。蒸気タービン25からの蒸気は、フィン付き伝熱管42内を流れる過程で、冷却用空気と熱交換されて、冷却され水になる。この水は、貯水部44に溜まる。貯水部44に溜まった水は、給水ポンプ45により昇圧されて、給水ライン80を介して、排熱回収ボイラ30の節炭器32に送られる。
 本実施形態では、太陽熱発電設備を構成する複数の配列機器が、タワー64を構成する複数の柱65で囲まれた領域内に、鉛直方向に並んで配置されている。このため、本実施形態では、タワー64の二次元的な広がりを小さくすることができ、タワー64の占有面積を小さくすることができる。さらに、本実施形態では、太陽熱発電設備を構成する複数の機器をタワー64の最上段に配置する場合よりも、タワー64を構成する構造材に求められる強度を低くすることができる。しかも、本実施形態では、太陽熱発電設備を構成する複数の機器のうちで、運転時に最重量物となる復水器40の貯水部44を、複数の配列機器のうちで最も低い位置に配置し、この貯水部44をタワー64の設置面に設置している。このため、本実施形態では、タワー64を構成する構造材に求められる強度をより低くすることができる。よって、本実施形態では、タワー64の設備コストを抑えることができる。
 本実施形態では、媒体加熱用受熱器46aが、鉛直方向で圧縮機11が配置されている領域からタービン15が配置されている領域までの範囲内に配置されている。このため、本実施形態では、媒体加熱用受熱器46aとタービン15とを接続する加熱空気ライン83の長さを短くすることができ、加熱空気ライン83からの熱放出を抑えることができる。また、本実施形態では、蒸気過熱用受熱器46bが、鉛直方向で排熱回収ボイラ30が配置されている領域から蒸気タービン25が配置されている領域までの範囲内に配置されている。このため、本実施形態では、排熱回収ボイラ30の過熱器34と蒸気過熱用受熱器46bとを接続する第一主蒸気ライン84の長さ、及び蒸気過熱用受熱器46bと蒸気タービン25とを接続する第二主蒸気ライン86の長さを短くすることができ、これらのラインからの熱放出を抑えることができる。
 また、本実施形態では、タービン15、排熱回収ボイラ30、圧縮機11、蒸気タービン25、及び発電機21が、吊り下げワイヤ70により、ワイヤ支持機71から吊り下げられている。このため、これらの機器を点検又は修理する際、巻き取りドラム72aに巻き付いている吊り下げワイヤ70の巻き付き量を徐々に少なくして、各機器を下方に下げて、順次、機器を外すことで、比較的容易に各機器を点検又は修理することができる。
 「第二実施形態」
 図2を参照して、太陽熱発電設備の第二実施形態について説明する。
 本実施形態の太陽熱発電設備は、図2に示すように、第一実施形態の太陽熱発電設備と同様、圧縮機11と、媒体加熱用受熱器46aと、タービン15と、排熱回収ボイラ30aと、蒸気過熱用受熱器46bと、蒸気タービン25と、復水器40と、給水ポンプ45と、発電機21と、太陽光Rを目的の方向に反射する複数のヘリオスタット75と、タワー64と、を備える。本実施形態の太陽熱発電設備は、さらに、第一クラッチ61と、第二クラッチ62と、給水予熱用受熱器46cと、高温蓄熱器50aと、低温蓄熱器50bと、を備える。
 本実施形態の圧縮機11、媒体加熱用受熱器46a、タービン15、蒸気過熱用受熱器46b、蒸気タービン25、復水器40、給水ポンプ45、発電機21、ヘリオスタット75は、第一実施形態の圧縮機11、媒体加熱用受熱器46a、タービン15、蒸気過熱用受熱器46b、蒸気タービン25、復水器40、給水ポンプ45、発電機21、ヘリオスタット75と同一構成である。
 本実施形態の排熱回収ボイラ30aは、第一実施形態の排熱回収ボイラ30と同様、ボイラケーシング31と節炭器32と蒸発器33と過熱器34とを有する。本実施形態の排熱回収ボイラ30aは、さらに、媒体予熱器35を有する。媒体予熱器35は、圧縮空気ライン82中に設けられ、且つボイラケーシング31内に配置されている。
 給水予熱用受熱器46cは、ヘリオスタット75からの太陽光Rを受けて給水ライン80を流れる水を加熱する。この給水予熱用受熱器46cは、伝熱管47cと、この伝熱管47cを覆う受熱器ケーシング48cと、を有する。受熱器ケーシング48cの下方は開口している。伝熱管47cは、給水ライン80中に設けられている。
 高温蓄熱器50aは、蒸気が内部を流れる蒸気伝熱管51aと、蓄熱体52及び蒸気伝熱管51aを覆う高温蓄熱ケーシング53aと、を有する。
 本実施形態の蓄熱体52は、例えば、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウムの混合物から成る溶融塩である。この溶融塩の融点は、130~170℃程度ある。この溶融塩の融点は、本実施形態の太陽熱発電設備内を流れる蒸気の温度よりも低い温度である。このため、本実施形態の蓄熱体52は、蒸気等との熱交換により加熱されると、流動性を示すようになる。なお、蓄熱体52は、上記溶融塩に限定されず、例えば、150℃程度以上で流動性を示す物であれば、基本的に如何なるものでもよい。
 高温蓄熱器50aの蒸気伝熱管51aは、第二主蒸気ライン86から分岐している高温蒸気ライン92aに接続されている。高温蒸気ライン92aには、この高温蒸気ライン92aを流れる蒸気の流量を調節する高温蒸気調節弁93が設けられている。また、第二主蒸気ライン86で、高温蒸気ライン92aの分岐位置よりも蒸気流れの下流側で且つ第一主蒸気調節弁87よりも蒸気流れの上流側の位置には、この第二主蒸気ライン86を流れる蒸気の流量を調節する第二主蒸気調節弁85が設けられている。また、高温蓄熱器50aの蒸気伝熱管51aは、高温蒸気排気ライン94aにも接続されている。この高温蒸気排気ライン94aは、復水器40のフィン付き伝熱管42又は蒸気タービン25の排気ケーシング28に接続されている。また、本実施形態でも、第一主蒸気ライン84と第二主蒸気ライン86とは、受熱器バイパスライン98で接続されている。この受熱器バイパスライン98には、受熱器バイパス弁98vが設けられている。なお、ここでは、受熱器バイパスライン98の第一端を第一主蒸気ライン84に接続し、受熱器バイパスライン98の第二端を第二主蒸気ライン86に接続している。しかしながら、受熱器バイパスライン98の第一端を第一主蒸気ライン84に接続し、受熱器バイパスライン98の第二端を高温蒸気ライン92aに接続してもよい。
 低温蓄熱器50bは、蒸気が内部を流れる蒸気伝熱管51bと、蓄熱体52及び蒸気伝熱管51bを覆う低温蓄熱ケーシング53bと、を有する。蒸気伝熱管51bは、復水器40のフィン付き伝熱管42又は蒸気タービン25の排気ケーシング28から分岐している低温蒸気ライン92bに接続されている。低温蒸気ライン92bには、この低温蒸気ライン92bを流れる蒸気の流量を調節する低温蒸気調節弁93bが設けられている。蒸気伝熱管51bは、低温蒸気排気ライン94bにも接続されている。この低温蒸気排気ライン94bは、復水器40のフィン付き伝熱管42又は貯水部44に接続されている。
 蒸気発生器55は、蓄熱体52が内部を流れる蓄熱体伝熱管56と、水を滞留させ且つ蓄熱体伝熱管56を覆う蒸気発生ケーシング57と、を有する。蓄熱体伝熱管56は、高温蓄熱体供給ライン95に接続されている。高温蓄熱体供給ライン95は、高温蓄熱ケーシング53aに接続されている。この高温蓄熱体供給ライン95には、高温蓄熱ケーシング53aからの蓄熱体52を昇圧する高温蓄熱体ポンプ54aが設けられている。蒸気発生ケーシング57は、給水ライン80から分岐している補助給水ライン88に接続されている。補助給水ライン88には、この補助給水ライン88を流れる水の流量を調節する補助給水調節弁89が設けられている。また、給水ライン80中で、補助給水ライン88の分岐位置よりも給水流れの下流側で給水予熱用受熱器46cよりも給水流れの下流側の位置には、この給水ライン80を流れる水の流量を調節する給水調節弁81が設けられている。蒸気発生ケーシング57には、補助蒸気ライン91が接続されている。この補助蒸気ライン91は、第二主蒸気ライン86中で、第二主蒸気調節弁85よりも蒸気流れの下流側で且つ第一主蒸気調節弁87よりも蒸気流れの上流側の位置に接続されている。
 蒸気発生器55の蓄熱体伝熱管56は、高温蓄熱体排出ライン96に接続されている。この高温蓄熱体排出ライン96は、低温蓄熱ケーシング53bに接続されている。低温蓄熱ケーシング53bには、低温蓄熱体供給ライン97が接続されている。低温蓄熱体供給ライン97は、高温蓄熱ケーシング53aに接続されている。この低温蓄熱体供給ライン97には、低温蓄熱ケーシング53bからの蓄熱体52を昇圧する低温蓄熱体ポンプ54bが設けられている。
 本実施形態でも、圧縮機11、タービン15、排熱回収ボイラ30a、蒸気タービン25、発電機21、復水器40の貯水部44が、それぞれ配列機器を成す。本実施形態では、さらに、高温蓄熱器50a及び低温蓄熱器50bも、配列機器を成す。複数の配列機器は、鉛直方向に並んでいる。具体的に、本実施形態では、上から下に向って、高温蓄熱器50a、排熱回収ボイラ30a、タービン15、圧縮機11、発電機21、蒸気タービン25、低温蓄熱器50b、復水器40の貯水部44の順で並んでいる。これらの複数の配列機器は、いずれも、タワー64を構成する複数の柱65で囲まれた領域内に配置されている。なお、配列機器は、この領域から部分的にはみだしてもよい。
 本実施形態では、高温蓄熱器50a、排熱回収ボイラ30a、タービン15、圧縮機11、発電機21、及び蒸気タービン25が、吊り下げワイヤ70により、ワイヤ支持機71から吊り下げられている。従って、高温蓄熱器50a、排熱回収ボイラ30a、タービン15、圧縮機11、発電機21、及び蒸気タービン25は、吊り下げワイヤ70及びワイヤ支持機71を介して、タワー64に支持されている。復水器40は、第一実施形態と同様にタワー64の設置面に設置されている。また、低温蓄熱器50bは、復水器40の貯水部44に支持されている。また、蒸気発生器55は、本実施形態では、タワー64の外部に配置された図示されていない台により支持されている。なお、蒸気発生器55は、タワー64に支持されてもよい。
 第一クラッチ61は、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との間に配置され、両ロータ19,22を機械的に接続する。この第一クラッチ61は、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との間で、動力伝達可能な伝達状態と動力伝達が行われない非伝達状態とに、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との間の接続状態を切り替える。
 第二クラッチ62は、蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22との間に配置され、両ロータ26,22を機械的に接続する。この第二クラッチ62は、蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22との間で、動力伝達可能な伝達状態と動力伝達が行われない非伝達状態とに、蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22との間の接続状態を切り替える。
 媒体加熱用受熱器46aは、本実施形態では、鉛直方向で圧縮機11が配置されている領域から排熱回収ボイラ30aの媒体予熱器35が配置されている領域までの範囲内に配置されている。なお、媒体加熱用受熱器46aは、鉛直方向で圧縮機11が配置されている領域からタービン15が配置されている領域までの範囲内に配置されていることが好ましい。また、蒸気過熱用受熱器46bは、鉛直方向で排熱回収ボイラ30aが配置されている領域から蒸気タービン25が配置されている領域までの範囲内に配置されている。また、給水予熱用受熱器46cは、鉛直方向で復水器40の貯水部44が配置されている領域から排熱回収ボイラ30aが配置されている領域までの範囲内に配置されている。媒体加熱用受熱器46aの受熱器ケーシング48a、蒸気過熱用受熱器46bの受熱器ケーシング48b及び給水予熱用受熱器46cの受熱器ケーシング48cは、タワー64に固定されているブラケット49から吊り下げられている。
 次に、以上で説明した本実施形態の太陽熱発電設備の動作について説明する。
 本実施形態の圧縮機11も、第一実施形態の圧縮機11と同様、空気(作動媒体)を吸い込み、この空気を圧縮して圧縮空気(圧縮媒体)を生成する。この圧縮空気は、圧縮空気ライン82を介して、排熱回収ボイラ30aの媒体予熱器35内に流入する。媒体予熱器35は、タービン15からの排気空気と圧縮空気とを熱交換させ、圧縮空気を加熱する。媒体予熱器35で予熱された圧縮空気は、媒体加熱用受熱器46aの伝熱管47a内に流入し、ヘリオスタット75からの太陽光Rの熱より加熱される。
 媒体加熱用受熱器46aで加熱された圧縮空気は、加熱空気ライン83を経て、タービンケーシング17内に流入する。タービンロータ16は、この圧縮空気により回転する。圧縮機ロータ12は、タービンロータ16に直結されているため、このタービンロータ16と一体回転する。
 タービンケーシング17から排気された高温の空気は、排気空気として排熱回収ボイラ30aのボイラケーシング31内に流入する。また、排熱回収ボイラ30aでは、第一実施形態と同様に、復水器40から給水ライン80を介して供給された水が加熱されて蒸気になる。但し、本実施形態では、水が給水ライン80を流れる過程で、給水予熱用受熱器46cに水が流入し、ここで水が加熱される。この蒸気は、第一主蒸気ライン84を介して、蒸気過熱用受熱器46bの伝熱管47b内に流入する。この伝熱管47b内の蒸気は、ヘリオスタット75からの太陽光Rの熱により過熱される。
 蒸気過熱用受熱器46bで過熱された蒸気は、第二主蒸気ライン86を経て、蒸気タービンケーシング27内に流入する。蒸気タービンロータ26は、この蒸気により回転する。
 本実施形態では、ガスタービン10の起動時、第一クラッチ61が伝達状態になっており、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との間で動力伝達が行われる。一方、ガスタービン10の起動時、第二クラッチ62が非伝達状態になっており、蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22との間で動力伝達が行われない。よって、ガスタービン10の起動当初、発電機21は、ガスタービンロータ19の回転のみで発電する。排熱回収ボイラ30aで、蒸気タービン25の駆動に必要な流量の蒸気が発生し始めると、第二主蒸気ライン86に設けられている第一主蒸気調節弁87が開き、排熱回収ボイラ30aからの蒸気が蒸気タービンケーシング27に流れる。さらに、排熱回収ボイラ30aで、蒸気タービン25の駆動に必要な流量の蒸気が発生し始めると、第二クラッチ62が伝達状態になり、蒸気タービンロータ26及び発電機ロータ22との間で動力伝達が行われる。つまり、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22とが一体回転する。この結果、発電機21は、ガスタービンロータ19及び蒸気タービンロータ26の回転で発電する。
 蒸気タービン25から排気された蒸気(排気蒸気)の一部は、第一実施形態と同様に、復水器40に送られ、この復水器40で水になる。また、蒸気タービン25から排気された蒸気の他の一部は、低温蒸気ライン92bを介して、低温蓄熱器50bの蒸気伝熱管51bに流入する。
 なお、太陽熱発電設備が以上の状態の際、高温蒸気ライン92aに設けられている高温蒸気調節弁93及び補助給水ライン88に設けられている補助給水調節弁89は全閉状態である。また、第二主蒸気ライン86に設けられている第二主蒸気調節弁85は全開状態である。さらに、給水ライン80に設けられている給水調節弁81は全開状態である。
 排熱回収ボイラ30aから蒸気タービン25の駆動に十分な蒸気を蒸気タービン25に送っても、蒸気が余る場合には、高温蒸気ライン92aに設けられている高温蒸気調節弁93を開状態にする。この結果、排熱回収ボイラ30aからの蒸気のうちで、蒸気タービン25の駆動に十分な蒸気を除く余剰蒸気が高温蒸気ライン92aを介して、高温蓄熱器50aの蒸気伝熱管51aに流入する。蒸気伝熱管51aは、この蒸気伝熱管51a内の蒸気と蒸気伝熱管51a外の蓄熱体52とを熱交換させ、高温蓄熱ケーシング53a内の蓄熱体52を加熱する。この結果、蓄熱体52には余剰蒸気の熱が蓄えられる。蒸気伝熱管51a内の余剰蒸気は、高温蒸気排気ライン94aを介して、復水器40のフィン付き伝熱管42又は蒸気タービン25の排気ケーシング28に流入する。フィン付き伝熱管42又は蒸気タービン25の排気ケーシング28に流入した余剰蒸気は、フィン付き伝熱管42を通る過程で冷却されて水になってから、貯水部44に流入する。
 高温蓄熱ケーシング53a内の蓄熱体52が加熱され始めると、必要に応じて、この蓄熱体52は、高温蓄熱体供給ライン95、蒸気発生器55、及び高温蓄熱体排出ライン96を介して、低温蓄熱ケーシング53b内に送られる。また、低温蓄熱ケーシング53b内の蒸気伝熱管51bには、蒸気タービン25から排気された蒸気が流入する。蒸気伝熱管51b内の蒸気は、低温蓄熱ケーシング53b内の蓄熱体52と熱交換し、蓄熱体52を加熱する。この蒸気は、低温蒸気排気ライン94bを介して、復水器40の貯水部44内に流入する。低温蓄熱ケーシング53b内の蓄熱体52は、低温蓄熱体供給ライン97を介して、低温蓄熱体ポンプ54bにより、高温蓄熱ケーシング53a内に送られる。すなわち、蓄熱体52は、高温蓄熱ケーシング53a内と低温蓄熱ケーシング53b内との間で循環する。
 ガスタービン10の駆動で発電が行われる期間は、太陽が照っている期間のみである。言い換えると、太陽が照っていない期間では、ガスタービン10の駆動で発電を行うことはできない。
 本実施形態では、太陽が照っていない期間でも、発電を行えるようにするため、蓄熱体52を備える。
 太陽が照らなくなると、給水ライン80に設けられている給水調節弁81を全閉状態にし、補助給水ライン88に設けられている補助給水調節弁89を全開状態にする。さらに、第二主蒸気ライン86に設けられている第二主蒸気調節弁85を全閉状態にする。さらに、高温蓄熱体ポンプ54a及び低温蓄熱体ポンプ54bを駆動し、蒸気で加熱された蓄熱体52を高温蓄熱ケーシング53a内と低温蓄熱ケーシング53b内との間で循環させる。この結果、蒸気発生器55の蓄熱体伝熱管56内には、高温蓄熱ケーシング53a内で加熱された蓄熱体52が高温蓄熱体供給ライン95を介して流入する。また、蒸気発生ケーシング57内には、復水器40の貯水部44に貯められた水が給水ライン80及び補助給水ライン88を介して流入する。蓄熱体伝熱管56は、この蓄熱体伝熱管56内の蓄熱体52と蓄熱体伝熱管56外の水とを熱交換させ、水を加熱し、この水を蒸気にする。この蒸気は、補助蒸気ライン91を介して、蒸気タービンケーシング27内に供給される。蒸気タービンロータ26は、この蒸気により回転する。この結果、発電機21は、蒸気タービン25の駆動のみで発電する。なお、この蒸気タービン25のみで発電する際、第一クラッチ61は非伝達状態になっており、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との間で動力伝達は行われない。一方、第二クラッチ62は伝達状態になっており、蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22との間で動力伝達が行われる。よって、蒸気タービン25のみの駆動で発電する際には、ガスタービンロータ19を回転させる必要がなく、蒸気タービン25による発電効率を高めることができる。
 蒸気発生器55での蓄熱体52と水との熱交換により、蓄熱体52に蓄えられていた熱の量は、次第に少なくなる。このため、蒸気発生器55から蒸気タービン25へ蒸気を供給し始めてから所定時間経過すると、蒸気タービン25の駆動に十分な蒸気を蒸気発生器55から蒸気タービン25へ送ることができなくなる。よって、蒸気タービン25の駆動に十分な蒸気を排熱回収ボイラ30aからも蒸気発生器55からも蒸気タービン25へ送ることができなくなると、第一主蒸気調節弁87が閉じ、蒸気タービン25の駆動は停止する。
 太陽が照っている期間、ガスタービン10及び蒸気タービン25が駆動する。しかしながら、太陽が照っている期間、発電機21での発電量に対する外部からの要求が少ない場合がある。この場合、本実施形態では、蒸気タービン25を駆動させず、ガスタービン10のみを駆動させて、このガスタービン10のみの駆動で発電する。
 この場合、給水調節弁81及び補助給水調節弁89を全閉状態にして、排熱回収ボイラ30aや蒸気発生器55に水が供給されないようにする。さらに、第一クラッチ61を伝達状態にして、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との間で動力伝達が行われるようにする。一方、第二クラッチ62を非伝達状態にして、蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22との間で動力伝達が行われないようにする。よって、ガスタービン10のみの駆動で発電する際には、蒸気タービンロータ26を回転させる必要がなく、ガスタービン10による発電効率を高めることができる。
 なお、ガスタービン10の駆動のみで発電する場合、給水調節弁81を開けて、排熱回収ボイラ30aに水が供給されるようにしてもよい。この場合、第二主蒸気調節弁85を全閉状態にして、高温蒸気調節弁93を全開状態にする。排熱回収ボイラ30aに供給された水は、この排熱回収ボイラ30aでタービン15から排気された排気空気により加熱されて蒸気になる。この蒸気は、高温蒸気ライン92aを介して、高温蓄熱器50aの蒸気伝熱管51aに流入する。蒸気伝熱管51aは、この蒸気伝熱管51a内の蒸気と蒸気伝熱管51a外の蓄熱体52とを熱交換させ、高温蓄熱ケーシング53a内の蓄熱体52を加熱する。この結果、蓄熱体52には蒸気の熱が蓄えられる。また、高温蓄熱器50aの蒸気伝熱管51a内の蒸気は、高温蒸気排気ライン94a、フィン付き伝熱管42又は排気ケーシング28、及び低温蒸気ライン92bを介して、低温蓄熱器50bの蒸気伝熱管51bに流入する。蒸気伝熱管51bは、この蒸気伝熱管51b内の蒸気と蒸気伝熱管51b外の蓄熱体52とを熱交換させ、低温蓄熱ケーシング53b内の蓄熱体52を加熱する。この結果、蓄熱体52にも蒸気の熱が蓄えられる。すなわち、ガスタービン10の駆動のみで発電する場合も、蓄熱体52に対する蓄熱動作を実行してもよい。
 以上のように、本実施形態では、太陽が照っていない期間でも、発電を行える。さらに、本実施形態では、ガスタービン10のみ駆動でも、蒸気タービン25のみの駆動でも、ガスタービン10及び蒸気タービン25の両者の駆動でも、発電することが可能である。よって、本実施形態では、外部からの発電量の要求が大きく変化した場合でも、この発電量の要求に対応することができる。
 また、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、太陽熱発電設備を構成する複数の配列機器が、タワー64を構成する複数の柱65で囲まれた領域内で、鉛直方向に並んで配置されている。このため、本実施形態でも、タワー64の占有面積を小さくすることができると共に、タワー64を構成する構造材に求められる強度を低くすることができ、タワー64の設備コストを抑えることができる。
 なお、本実施形態で、給水ライン80の一部を低温蓄熱ケーシング53bと高温蓄熱ケーシング53aとのうち、少なくとも一方の蓄熱ケーシングに通してもよい。この場合、給水ライン80の一部を蓄熱ケーシングに通して、この蓄熱ケーシング内の蓄熱体52と接触させることで、給水ライン80を通る水を蓄熱体52の熱で予熱することができる。
 また、本実施形態では、複数の配列機器が、上から下に向って、高温蓄熱器50a、排熱回収ボイラ30a、タービン15、圧縮機11、発電機21、蒸気タービン25、低温蓄熱器50b、復水器40の貯水部44の順で並んでいる。しかしながら、複数の配列機器の並び順は以上の通りでなくてもよい。
 具体的には、複数の配列機器は、例えば、上から下に向って、以下の(1)~(7)のいずれかの順で並んでいてもよい。
(1)高温蓄熱器50a→蒸気タービン25→発電機21→排熱回収ボイラ30a→タービン15→圧縮機11→低温蓄熱器50b→貯水部44
(2)排熱回収ボイラ30a→タービン15→圧縮機11→蒸気タービン25→発電機21→高温蓄熱器50a→低温蓄熱器50b→貯水部44
(3)排熱回収ボイラ30a→タービン15→圧縮機11→高温蓄熱器50a→低温蓄熱器50b→発電機21→蒸気タービン25→貯水部44
(4)圧縮機11→タービン15→排熱回収ボイラ30a→発電機21→高温蓄熱器50a→低温蓄熱器50b→蒸気タービン25→貯水部44
(5)高温蓄熱器50a→低温蓄熱器50b→発電機21→排熱回収ボイラ30a→タービン15→圧縮機11→蒸気タービン25→貯水部44
(6)排熱回収ボイラ30a→タービン15→圧縮機11→発電機21→蒸気タービン25→高温蓄熱器50a→低温蓄熱器50b→貯水部44
(7)高温蓄熱器50a→低温蓄熱器50b→排熱回収ボイラ30a→タービン15→圧縮機11→発電機21→蒸気タービン25→貯水部44
 本実施形態における複数の配列機器の配列順、及び、以上で例示した複数の配列機器の配列順で共通する点は、貯水部44が複数の配列機器のうちで最も下方に配置されている点である。これは、第一実施形態の説明で説明したように、太陽熱発電設備を構成する複数の機器のうちで、復水器40の貯水部44が運転時に最重量物となるからである。
 以上のように、復水器40の貯水部44を最も下方に配置することが好ましい関係上、基本的に、復水器40に蒸気を排出する蒸気タービン25をガスタービン10より復水器40に近い側、つまりガスタービン10より下方に配置することが好ましい。
 ガスタービン10からの排気空気で蒸気を発生させる排熱回収ボイラ30aは、ガスタービン10を構成する圧縮機11やタービン15よりも軽い。このため、ガスタービン10を構成する圧縮機11やタービン15よりも排熱回収ボイラ30aを上に配置することが好ましい。さらに、ガスタービン10のうちで排気空気を排熱回収ボイラ30aに送るのは、タービン15である。このタービン15から排気される排気空気(排気媒体)は、高温であるため自然対流により上昇する。よって、圧縮機11よりもタービン15を上に配置し、その上に排熱回収ボイラ30aを配置することが好ましい。
 また、発電形態の多様性を図るために、第一クラッチ61及び第二クラッチ62を設ける場合には、本実施形態の配列順や以上の(1)(3)(4)(6)(7)の例示配列順のように、発電機21を基準にして、圧縮機11及びタービン15を鉛直方向上側と鉛直方向下側とのうちの一方側に配置し、蒸気タービン25を鉛直方向上側と鉛直方向下側とのうちの他方側に配置することが好ましい。
 また、先に説明した第一実施形態や後述する第三及び第四実施形態の太陽熱発電設備での複数の配列機器の配列順を、本実施形態における複数の配列機器の配列順、及び、以上で例示した複数の配列機器の配列順のいずれかにしてもよい。但し、第一実施形態や後述する第三及び第四実施形態の太陽熱発電設備は、高温蓄熱器50a及び低温蓄熱器50bがない。このため、第一実施形態や後述する第三及び第四実施形態の太陽熱発電設備での複数の配列機器の配列順として、本実施形態における複数の配列機器の配列順、及び、以上で例示した複数の配列機器の配列順のいずれかを採用する場合、高温蓄熱器50a及び低温蓄熱器50bを省いた配列順にする。
 「第三実施形態」
 図3及び図4を参照して、太陽熱発電設備の第三実施形態について説明する。
 本実施形態の太陽熱発電設備は、第一実施形態の太陽熱発電設備の変形例である。本実施形態の太陽熱発電設備は、図3に示すように、第一実施形態の太陽熱発電設備と同様、排熱回収ボイラ30と、タービン15と、圧縮機11と、クラッチ60と、蒸気タービン25と、発電機21と、復水器40と、媒体加熱用受熱器46aと、蒸気過熱用受熱器46bと、給水ポンプ45と、複数のヘリオスタット75と、タワー64aと、を備える。但し、本実施形態のタワー64aは、第一実施形態のタワー64と異なる。
 本実施形態のタワー64aは、鉛直方向に延びる仮想軸Avを中心として円筒状を成している。このタワー64aは、図4に示すように、例えばコンクリートで形成されている第一構造体67と、この第一構造体67の外周を囲む鋼板等で形成されている第二構造体68と、第二構造体68の外周の一部を覆う断熱材69と、を備える。第一構造体67は、タワー64aの形状と同様に、前述の仮想軸Avを中心として円筒状を成している。第二構造体68は、円筒状の第一構造体67の内周面及び外周面に接するように配置されている。すなわち、鋼板等の第二構造体68は、第一構造体67を形成するコンクリートの枠として機能している。断熱材69は、少なくとも、外周側の第二構造体68の外周面に接するよう配置されている。なお、断熱材69は、さらに、内周側の第二構造体68の内周面に接するよう配置されてもよい。
 コンクリートは、蓄熱性が高い。このため、コンクリートを蓄熱体として用いる。よって、本実施形態のタワー64aの第一構造体67は、蓄熱体で形成されている。
 本実施形態でも、第一実施形態と同様、排熱回収ボイラ30、タービン15、圧縮機11、蒸気タービン25、発電機21、復水器40の貯水部44のそれぞれは、配列機器を成す。これら配列機器は、円筒状のタワー64a内で鉛直方向に並んで配置されている。
 排熱回収ボイラ30の過熱器34と蒸気過熱用受熱器46bとを接続する第一主蒸気ライン84の一部、蒸気過熱用受熱器46bと蒸気タービン25とを接続する第二主蒸気ライン86の一部、圧縮機11と媒体加熱用受熱器46aとを接続する圧縮空気ライン82の一部、媒体加熱用受熱器46aとタービン15とを接続する加熱空気ライン83の一部、給水ライン80の一部は、いずれも、タワー64aの第一構造体67内を通り、この第一構造体67に接している。
 本実施形態では、第一主蒸気ライン84を流れる蒸気の温度が蓄熱体である第一構造体67の温度より高い場合、蒸気の熱が第一構造体67に蓄えられる。逆に、第一主蒸気ライン84を流れる蒸気の温度が第一構造体67の温度より低い場合、第一構造体67に蓄えられた熱により蒸気が過熱される。同様に、第二主蒸気ライン86を流れる蒸気の温度が第一構造体67の温度より高い場合、蒸気の熱が第一構造体67に蓄えられる。逆に、第二主蒸気ライン86を流れる蒸気の温度が第一構造体67の温度より低い場合、第一構造体67に蓄えられた熱により蒸気が過熱される。このため、天候の変動等で、排熱回収ボイラ30からの蒸気の温度が変動しても、さらに、蒸気過熱用受熱器46bからの蒸気の温度が変動しても、蒸気と蓄熱体である第一構造体67との間での熱の流れにより、蒸気タービン25に供給される蒸気の温度の急激な変動を抑え、予め定められた蒸気条件を保持することができる。このため、本実施形態では、天候の変動等があっても、蒸気タービン25の出力を安定化させることができる。
 本実施形態において、圧縮空気ライン82を流れる空気の温度が蓄熱体である第一構造体67の温度より高い場合、空気の熱が第一構造体67に蓄えられる。逆に、圧縮空気ライン82を流れる空気の温度が第一構造体67の温度より低い場合、第一構造体67に蓄えられた熱により空気が加熱される。また、加熱空気ライン83を流れる空気の温度は、基本的に第一構造体67の温度より高い。このため、この加熱空気ライン83を流れる空気の熱の一部が、第一構造体67に蓄えられる。以上のように、第一構造体67に蓄えられた熱は、主として、第一主蒸気ライン84及び第二主蒸気ライン86を流れる蒸気の過熱に利用される。本実施形態では、天候の変動等で、媒体加熱用受熱器46aからの空気の温度が変動しても、この空気と第一構造体67との間での熱の流れにより、タービン15に流入する空気の急激な温度変動を抑えることができる。この結果、本実施形態では、ガスタービン10の出力を安定化させることができる。
 給水ライン80を流れる水の温度は、蓄熱体である第一構造体67の温度より低い。このため、給水ライン80を流れる水は、第一構造体67に蓄えらえた熱により予熱されてから、排熱回収ボイラ30内に流入する。このため、本実施形態では、排熱回収ボイラ30で効率的に蒸気を発生させることができる。
 以上のように、本実施形態では、天候の変動等があっても、ガスタービン10や蒸気タービン25を安定運転することができる。また、本実施形態では、排熱回収ボイラ30で効率的に蒸気を発生させることができる。
 さらに、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、太陽熱発電設備を構成する複数の配列機器が、タワー64a内で、鉛直方向に並んで配置されている。このため、本実施形態でも、タワー64aの占有面積を小さくすることができると共に、タワー64aを構成する構造材に求められる強度を低くすることができ、タワー64aの設備コストを抑えることができる。
 「第四実施形態」
 図5を参照して、太陽熱発電設備の第四実施形態について説明する。
 本実施形態の太陽熱発電設備は、第三実施形態の太陽熱発電設備の変形例である。本実施形態の太陽熱発電設備は、図5に示すように、第三実施形態の太陽熱発電設備に、蒸気発生器55aを追加したものである。
 本実施形態の蒸気発生器55aは、水が流れる第一伝熱管58aと、第一伝熱管58aからの水が流入する蒸気ドラム59と、蒸気ドラム59内で発生した蒸気が流れる第二伝熱管58bと、蓄熱体である第一構造体67の一部とを有する。第一伝熱管58a及び第二伝熱管58bは、いずれも、第一構造体67内を通り、この第一構造体67に接している。
 第一伝熱管58aは、給水ライン80から分岐している補助給水ライン88に接続されている。このため、第一伝熱管58a内には、復水器40の貯水部44に貯められた水が給水ライン80及び補助給水ライン88を介して流入する。補助給水ライン88には、この補助給水ライン88を流れる水の流量を調節する補助給水調節弁89が設けられている。また、給水ライン80中で、補助給水ライン88の分岐位置よりも給水流れの下流側で且つ排熱回収ボイラ30よりも給水流れの下流側の位置には、この給水ライン80を流れる水の流量を調節する給水調節弁81が設けられている。第二伝熱管58bには、補助蒸気ライン91が接続されている。この補助蒸気ライン91は、第二主蒸気ライン86中で、主蒸気調節弁87よりも蒸気流れの上流側の位置に接続されている。
 本実施形態でも、第三実施形態と同様に、排熱回収ボイラ30の過熱器34と蒸気過熱用受熱器46bとを接続する第一主蒸気ライン84の一部、蒸気過熱用受熱器46bと蒸気タービン25とを接続する第二主蒸気ライン86の一部、圧縮機11と媒体加熱用受熱器46aとを接続する圧縮空気ライン82の一部、媒体加熱用受熱器46aとタービン15とを接続する加熱空気ライン83の一部、給水ライン80の一部は、いずれも、タワー64aの第一構造体67内を通り、この第一構造体67に接している。このため、蓄熱体である第一構造体67は、第一主蒸気ライン84及び第二主蒸気ライン86を流れる蒸気により蓄熱される場合がある。また、第一構造体67は、圧縮空気ライン82及び加熱空気ライン83を流れる空気により蓄熱される場合もある。
 本実施形態でも、蒸気タービン25のみの駆動で発電を行うことができる。蒸気タービン25のみの駆動で発電を行う場合、クラッチ60を非伝達状態にして、ガスタービンロータ19と蒸気タービンロータ26及び発電機ロータ22との間で動力伝達が行われないようにする。なお、クラッチ60が非接続状態でも、蒸気タービンロータ26と発電機ロータ22とは機械的に直結されているため、蒸気タービンロータ26の回転で発電機ロータ22は回転する。蒸気タービン25のみの駆動で発電を行う場合、さらに、給水調節弁81を全閉状態にする一方で、補助給水調節弁89を全開状態にする。
 蒸気発生器55aの一部を構成する第一伝熱管58aには、給水ライン80及び補助給水ライン88を介して、復水器40の貯水部44からの水が流入する。第一伝熱管58aは、第一伝熱管58a内を流れる水と第一伝熱管58a外の蓄熱体である第一構造体67とを熱交換させ、水を加熱して、この水を蒸気にする。この蒸気は、蒸気発生器55aの一部を構成する第二伝熱管58b内に流入する。第二伝熱管58bは、第二伝熱管58b内を流れる蒸気と第二伝熱管58b外の蓄熱体である第一構造体67とを熱交換させ、蒸気を過熱する。第二伝熱管58b内で過熱された蒸気は、補助蒸気ライン91及び第二主蒸気ライン86を介して、蒸気タービンケーシング27内に流入する。蒸気タービンロータ26は、この蒸気により回転する。この結果、発電機21は、蒸気タービンロータ26の回転に伴う発電機ロータ22の回転で発電する。
 以上のように、蓄熱体である第一構造体67を蒸気発生器55aの構成要素にしても、第一構造体67に蓄熱された熱で蒸気を発生させ、この蒸気で蒸気タービン25を駆動させることができる。
 なお、本実施形態でも、第二実施形態のように、蒸気タービン25から排気された蒸気の熱も蓄熱体である第一構造体67に蓄熱させてもよい。
 また、本実施形態及び第三実施形態のタワー64aは、鉛直方向に延びる仮想軸Avを中心として円筒状を成している。しかしながら、タワーは、複数の柱で構成しても、複数の壁で構成してもよい。タワーを複数の柱で構成する場合、各柱を第一構造体67と第二構造体68と断熱材69とで形成する。また、タワーを複数の壁で構成する場合、各壁を第一構造体67と第二構造体68と断熱材69とで形成する。
 また、本実施形態でも、第二実施形態の説明で説明したように、発電機21を基準にして、圧縮機11及びタービン15を鉛直方向上側と鉛直方向下側とのちの一方側に配置し、蒸気タービン25を鉛直方向上側と鉛直方向下側とのうちの他方側に配置してもよい。この場合、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との間に第二実施形態で説明した第一クラッチ61を配置し、発電機ロータ22と蒸気タービンロータ26との間に第二実施形態で説明した第二クラッチ62を配置する。このように、第一クラッチ61及び第二クラッチ62を配置することで、本実施形態でも、第二実施形態と同様に、ガスタービン10のみ駆動でも、蒸気タービン25のみの駆動でも、ガスタービン10及び蒸気タービン25の両者の駆動でも、発電機21で発電させることが可能になる。
 「第五実施形態」
 図6を参照して、太陽熱発電設備の第五実施形態について説明する。
 本実施形態の太陽熱発電設備は、第一実施形態の太陽熱発電設備の変形例である。本実施形態の太陽熱発電設備は、図6に示すように、第一実施形態の太陽熱発電設備と同様、排熱回収ボイラ30と、タービン15と、圧縮機11と、クラッチ60と、蒸気タービン25と、発電機21と、復水器40と、媒体加熱用受熱器46aと、蒸気過熱用受熱器46bと、給水ポンプ45と、複数のヘリオスタット75と、タワー64と、を備える。本実施形態の太陽熱発電設備は、さらに、循環ライン36と、圧力調節機構36aと、媒体補給ライン38と、媒体補給弁39と、を備える。
 圧縮機ケーシング13は、作動媒体が流入する本体入口13iを有する。圧縮機11の吸気ケーシング14は、この本体入口13iに接続されている。この吸気ケーシング14は、作動媒体が流入する吸気入口14iを有する。タービンケーシング17は、作動媒体を排気するタービン出口17oを有する。ボイラケーシング31は、タービン15からの作動媒体が流入するボイラ入口31iと、この作動媒体を排気するボイラ排出口31oと、を有する。タービン出口17oとボイラ入口31iとは接続されている。
 循環ライン36は、排熱回収ボイラ30のボイラ排出口31oと圧縮機11の吸気入口14iとを接続する。この循環ライン36は、排熱回収ボイラ30のボイラ排出口31oから排出された作動媒体を、吸気ケーシング14を介して圧縮機ケーシング13内に導く。よって、ガスタービンケーシング、ボイラケーシング31及び循環ライン36等を有して、作動媒体の循環系統が形成される。
 圧力調節機構36aは、循環ライン36に設けられている。この圧力調節機構36aは、循環ライン36内の圧力を調節する。この圧力調節機構36aは、例えば、ダンパである。
 媒体補給ライン38は、循環ライン36に接続されている。媒体補給弁39は、この媒体補給ライン38に設けられている。前述の循環系統内の作動媒体の量が少なくなると、媒体補給弁39を開けて、媒体補給ライン38から循環系統内に作動媒体を補給する。
 第一から第四実施形態における作動媒体は、空気である。本実施形態の作動媒体は、この空気よりも蒸発温度が低い低沸点媒体である。低沸点媒体としては、例えば、COや有機ランキンサイクルに使用される媒体等がある。有機ランキンサイクルに使用される媒体としては、例えば、以下の物質がある。
 ・トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、パーフルオロデカリン等の有機ハロゲン化合物
 ・ブタン、プロパン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等のアルカン
 ・シクロペンタン、シクロヘキサン等の環状アルカン
 ・チオフェン、ケトン、芳香族化合物
 ・R134a、R245fa等の冷媒、
 ・以上を組み合わせたもの
 本実施形態では、圧縮機11が排熱回収ボイラ30から排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機11が吸い込む作動媒体の温度は、以上の実施形態のように圧縮機11が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くなる。さらに、本実施形態では、圧縮機11が排熱回収ボイラ30から排気された作動媒体を吸い込むので、圧縮機11が吸い込む作動媒体の圧力を、以上の実施形態のように圧縮機11が作動媒体として外気を吸い込む場合よりも高くすることができる。
 よって、本実施形態では、以上の実施形態よりも、高温且つ高圧の作動媒体をタービン15に供給することができる。このため、本実施形態では、以上の実施形態よりもガスタービン出力を高めることができる。
 また、本実施形態では、作動媒体として、空気よりも蒸発温度が低い低沸点媒体を用いている。このため、作動媒体のタービン出口温度が作動媒体として空気を用いている場合と同じでも、圧力調節機構36aで循環ライン36内の圧力を調節することで、作動媒体の相が気相になっている温度域を広くすることができる。よって、気相の作動媒体からエネルギーを得るにあたり、本実施形態では、作動媒体として空気を用いる場合よりも、エネルギー落差を大きくすることができる。このため、本実施形態では、この観点からも、以上の実施形態よりもガスタービン出力を高めることができる。
 なお、本実施形態において、吸気ケーシング14が循環ラインの一部であるとすると、この循環ラインは、圧縮機ケーシング13の本体入口13iに直接接続されていることになる。また、本実施形態において、ボイラケーシング31が循環ラインの一部であるとすると、この循環ラインは、タービン出口17oに直接接続されていことになる。また、本実施形態において、排熱回収ボイラ30は、無くてもよい。この場合、タービン出口17oと、吸気ケーシング14の吸気入口14i又は圧縮機ケーシング13の本体入口13iとが、循環ラインにより直接接続されることになる。
 また、本実施形態の作動媒体は、低沸点媒体でなく空気であってもよい。但し、本実施形態において、作動媒体として空気を用いた場合、作動媒体として低沸点媒体を用いることによるメリットを得ることができなくなる。但し、本実施形態では、タービン15から排気された高温の作動媒体を圧縮機11が吸い込むことにより、タービン15から排気された高温の作動媒体の大気放出を抑えることができる。このため、本実施形態で、作動媒体として空気を用いた場合、例えば、現在問題になっているビル空調用室外機からの排熱等に起因したヒートアイランド現象を抑制することができる。
 また、本実施形態の変形例として、図7に示すように、本実施形態の太陽熱発電設備に給水予熱器37を追加してもよい。この給水予熱器37は、給水ライン80を流れる水と循環ライン36を流れる作動媒体とを熱交換させ、給水ライン80から排熱回収ボイラ30の節炭器32に流入する水を加熱させる。
 また、本実施形態では、第一実施形態の変形例であるが、第二~第四実施形態も、本実施形態と同様に、循環ラインを追加すると共に、作動媒体を低沸点媒体にしてもよい。
 「変形例」
 以上の各実施形態の太陽熱発電設備は、いずいれも、蒸気過熱用受熱器46bを備えている。しかしながら、この蒸気過熱用受熱器46bは省略されてもよい。また、第二実施形態の太陽熱発電設備は、給水予熱用受熱器46cを備えている。しかしながら、この給水予熱用受熱器46cは、省略されてもよい。
 以上の各実施形態の復水器40は、いずれも空冷式である。しかしながら、復水器は水冷式であってもよい。
 第一実施形態、第三実施形態、第四実施形態、及び第五実施形態の排熱回収ボイラ30は、第二実施形態の排熱回収ボイラ30と同様に、媒体予熱器35を有してもよい。
 以上の各実施形態では、ガスタービン軸線Atと蒸気タービン軸線Asと発電機軸線Agとが同一直線上に位置する。しかしながら、例えば、ガスタービンロータ19と発電機ロータ22との間にクラッチ又は変速機を設けた場合や、蒸気タービン25と発電機ロータ22との間にクラッチ又は変速機を設けた場合には、各軸線は互いに平行であるものの、同一直線上に位置しなくなることがある。このため、各軸線は、それぞれが鉛直方向に延び、互いに平行であれば、同一直線上に位置しなくてもよい。
 以上の各実施形態では、タービンケーシング17に吊り下げワイヤ70の第一端70aを接続している。しかしながら、機器の配列によっては、圧縮機ケーシング13、蒸気タービンケーシング27、発電機ケーシング23のうちのいずれか一のケーシングに吊り下げワイヤ70の第一端70aを接続してもよい。また、タービンケーシング17、圧縮機ケーシング13、蒸気タービンケーシング27、発電機ケーシング23のうちのいずれか一のケーシングに複数の第一吊り下げワイヤ70の第一端70aのそれぞれを接続し、他の一のケーシングに複数の第二吊り下げワイヤの第一端のそれぞれを接続して、複数の第一吊り下げワイヤ70と複数の第二吊り下げワイヤが共同して、タービン15や蒸気タービン25等を吊り下げてもよい。また、以上の各実施形態では、吊り下げワイヤ70を用いて、ガスタービン10等をタワー64,64aから吊り下げ支持している。しかしながら、吊り下げワイヤ70を用いるのは、主として、点検又は修理を考慮したためであるため、ガスタービン10等をタワー64,64aで支持できれば、他の方法でガスタービン10等を支持してもよい。例えば、タワー64,64aにブラケットを固定し、このブラケットにガスタービン10を取り付けてもよい。
 本発明の一態様によれば、タワーの占有面積を小さくでき、且つタワーの設備コストを抑えることができる。
10:ガスタービン
11:圧縮機
12:圧縮機ロータ
13:圧縮機ケーシング
13i:本体入口
14:吸気ケーシング
14i:吸気入口
15:タービン
16:タービンロータ
17:タービンケーシング
17o:タービン出口
19:ガスタービンロータ
21:発電機
22:発電機ロータ
23:発電機ケーシング
25:蒸気タービン
26:蒸気タービンロータ
27:蒸気タービンケーシング
28:排気ケーシング
30,30a:排熱回収ボイラ
31:ボイラケーシング
31i:ボイラ入口
31o:ボイラ排出口
32:節炭器
33:蒸発器
34:過熱器
35:媒体予熱器
36:循環ライン
36a:圧力調節機構
37:給水予熱器
38:媒体補給ライン
39:媒体補給弁
40:復水器
41:放熱部
42:フィン付き伝熱管
43:ファン
44:貯水部
45:給水ポンプ
46a:媒体加熱用受熱器
47a:伝熱管
48a:受熱器ケーシング
49:ブラケット
46b:蒸気過熱用受熱器
47b:伝熱管
48b:受熱器ケーシング
46c:給水予熱用受熱器
47c:伝熱管
48c:受熱器ケーシング
50a:高温蓄熱器
51a:蒸気伝熱管
52:蓄熱体
53a:高温蓄熱ケーシング
54a:高温蓄熱体ポンプ
50b:低温蓄熱器
51b:蒸気伝熱管
53b:低温蓄熱ケーシング
54b:低温蓄熱体ポンプ
55,55a:蒸気発生器
56:蓄熱体伝熱管
57:蒸気発生ケーシング
58a:第一伝熱管
58b:第二伝熱管
59:蒸気ドラム
60:クラッチ
61:第一クラッチ
62:第二クラッチ
63:ラジアル軸受
64,64a:タワー
65:柱
66:梁
67:第一構造体
68:第二構造体
69:断熱材
70:吊り下げワイヤ
70a:第一端
70b:第二端
71:ワイヤ支持機
71a:支持ローラ
71b:ローラ支持機
72:巻き取り機
72a:巻き取りドラム
72b:ドラム支持機
75:ヘリオスタット
76:反射鏡
77:支持脚
78:鏡駆動機
80:給水ライン
81:給水調節弁
82:圧縮空気ライン
83:加熱空気ライン
84:第一主蒸気ライン
85:第二主蒸気調節弁
86:第二主蒸気ライン
87:主蒸気調節弁(第一主蒸気調節弁)
88:補助給水ライン
89:補助給水調節弁
91:補助蒸気ライン
92a:高温蒸気ライン
92b:低温蒸気ライン
93:高温蒸気調節弁
93b:低温蒸気調節弁
94a:高温蒸気排気ライン
94b:低温蒸気排気ライン
95:高温蓄熱体供給ライン
96:高温蓄熱体排出ライン
97:低温蓄熱体供給ライン
98:受熱器バイパスライン
98v:受熱器バイパス弁
99:蒸気タービンバイパスライン
99v:蒸気タービンバイパス弁
R:太陽光
Ac:圧縮機軸線
At:タービン軸線
Ag:発電機軸線
As:蒸気タービン軸線
Av:仮想軸

Claims (20)

  1.  作動媒体を圧縮して圧縮媒体を生成する圧縮機と、
     太陽光を受けて前記圧縮媒体を加熱する受熱器である媒体加熱用受熱器と、
     前記媒体加熱用受熱器で加熱された前記圧縮媒体で駆動するタービンと、
     前記タービンの駆動で発電する発電機と、
     前記圧縮機、前記媒体加熱用受熱器、前記タービン及び前記発電機を支持するタワーと、
     を備え、
     前記圧縮機は、鉛直方向に延びる圧縮機軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有し、
     前記タービンは、鉛直方向に延びるタービン軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービンケーシングと、を有し、
     前記圧縮機ロータと前記タービンロータとは、機械的に接続されてガスタービンロータを構成し、
     前記発電機は、前記ガスタービンロータと機械的に接続され、鉛直方向に延びる発電機軸線を中心として回転する発電機ロータと、前記発電機ロータを覆う発電機ケーシングと、を有し、
     前記圧縮機、前記タービン及び前記発電機は、それぞれ、配列機器を成し、
     複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいる、
     太陽熱発電設備。
  2.  請求項1に記載の太陽熱発電設備において、
     前記圧縮機ケーシングは、前記作動媒体が流入する入口を有し、前記タービンケーシングは、前記圧縮媒体である前記作動媒体を排出する出口を有し、
     前記タービンケーシングの前記出口から排出された前記作動媒体を、前記圧縮機ケーシングの前記入口から前記圧縮機ケーシング内に導く循環ラインを備える、
     太陽熱発電設備。
  3.  請求項1に記載の太陽熱発電設備において、
     前記タービンから排気された作動媒体である排気媒体で水を加熱して、前記水を蒸気にする排熱回収ボイラを備える、
     太陽熱発電設備。
  4.  請求項3に記載の太陽熱発電設備において、
     前記圧縮機ケーシングは、前記作動媒体が流入する入口を有し、前記排熱回収ボイラは、前記排気媒体である前記作動媒体を排出する排出口を有し、
     前記排熱回収ボイラの前記排出口から排出された前記作動媒体を、前記圧縮機ケーシングの前記入口から前記圧縮機ケーシング内に導く循環ラインを備える、
     太陽熱発電設備。
  5.  請求項2又は4に記載の太陽熱発電設備において、
     前記循環ラインに設けられ、前記循環ライン内の圧力を調節する圧力調節機構を備える、
     太陽熱発電設備。
  6.  請求項3又は4に記載の太陽熱発電設備において、
     前記排熱回収ボイラは、配列機器を成し、
     前記排熱回収ボイラを含む複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいる、
     太陽熱発電設備。
  7.  請求項3、4、6のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
     前記排熱回収ボイラからの蒸気で駆動する蒸気タービンと、
     前記蒸気タービンから排気された蒸気を水に戻す復水器と、
     前記復水器内の水を前記排熱回収ボイラに導く給水ラインと、
     を備える、
     太陽熱発電設備。
  8.  請求項7に記載の太陽熱発電設備において、
     前記蒸気タービンは、鉛直方向に延びる蒸気タービン軸線を中心として回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、を有し、
     前記蒸気タービンは、配列機器を成し、
     前記蒸気タービンを含む複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいる、
     太陽熱発電設備。
  9.  請求項8に記載の太陽熱発電設備において、
     前記蒸気タービンロータは、前記発電機ロータに機械的に接続され、
     前記ガスタービンロータと前記発電機ロータとの間で、動力伝達可能な伝達状態と動力伝達が行われない非伝達状態とに、前記ガスタービンロータと前記発電機ロータとの接続状態を切り替えるクラッチを備える、
     太陽熱発電設備。
  10.  請求項9に記載の太陽熱発電設備において、
     前記圧縮機及び前記タービンは、前記発電機を基準にして、鉛直方向上側と鉛直方向下側とのちの一方側に配置され、
     前記蒸気タービンは、前記発電機を基準にして、鉛直方向上側と鉛直方向下側とのうちの他方側に配置され、
     前記蒸気タービンロータと前記発電機ロータとの間で、動力伝達可能な伝達状態と動力伝達が行われない非伝達状態とに、前記蒸気タービンロータと前記発電機ロータとの接続状態を切り替えるクラッチを備える、
     太陽熱発電設備。
  11.  請求項7から10のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
     前記復水器は、前記蒸気タービンから排気された蒸気が水に戻った後に、前記水が貯えられる貯水部を有し、
     前記貯水部は、配列機器を成し、
     前記貯水部を含む複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいる、
     太陽熱発電設備。
  12.  請求項3、4、6から11のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
     前記タービンは、前記圧縮機よりも上方に配置され、
     前記排熱回収ボイラは、前記タービンより上方に配置されている、
     太陽熱発電設備。
  13.  請求項3、4、6から12のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
     前記排熱回収ボイラからの蒸気の熱を蓄える蓄熱体を備える、
     太陽熱発電設備。
  14.  請求項7から11のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
     前記排熱回収ボイラからの蒸気の熱を蓄える蓄熱体と、
     前記給水ラインから分岐している補助給水ラインと、
     前記補助給水ラインに接続され、前記蓄熱体に接して前記補助給水ラインからの水と前記蓄熱体との間で熱交換させる伝熱管を有し、前記蓄熱体で前記水を加熱して、前記水を蒸気にする蒸気発生器と、
     前記蒸気発生器で発生した蒸気を前記蒸気タービンに導く補助蒸気ラインと、
     を備える、
     太陽熱発電設備。
  15.  請求項7から11のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
     前記排熱回収ボイラからの蒸気の熱を蓄え、流動性を有する蓄熱体を有する蓄熱器と、
     前記給水ラインから分岐している補助給水ラインと、
     前記補助給水ラインに接続され、前記補助給水ラインからの水を加熱して、前記水を蒸気にする蒸気発生器と、
     前記蒸気発生器で発生した蒸気を前記蒸気タービンに導く補助蒸気ラインと、
     前記蓄熱器と前記蒸気発生器とを接続し、前記蓄熱器からの前記蓄熱体が流れる蓄熱体供給ラインと、
     を備え、
     前記蓄熱器は、前記排熱回収ボイラからの蒸気が流れる蒸気伝熱管と、前記蓄熱体及び前記蒸気伝熱管を収納する蓄熱ケーシングと、を有し、
     前記蒸気発生器は、前記蓄熱体供給ラインに接続され、前記蓄熱体供給ラインからの前記蓄熱体が流れる蓄熱体伝熱管と、前記補助給水ラインに接続され、前記補助給水ラインからの水を滞留させ且つ前記蓄熱体伝熱管を覆う蒸気発生ケーシングと、を有する、
     太陽熱発電設備。
  16.  請求項15に記載の太陽熱発電設備において、
     前記蓄熱器は、配列機器を成し、
     前記蓄熱器を含む複数の前記配列機器は、鉛直方向に並んでいる、
     太陽熱発電設備。
  17.  請求項16に記載の太陽熱発電設備において、
     前記蓄熱器は、第一蓄熱器と第二蓄熱器とを有し、
     前記第一蓄熱器及び前記第二蓄熱器は、鉛直方向に並んでいる、
     太陽熱発電設備。
  18.  請求項2、4、5のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
     前記作動媒体として、空気よりも蒸発温度が低い低沸点媒体を備える、
     太陽熱発電設備。
  19.  請求項13又は14に記載の太陽熱発電設備において、
     前記タワーは、前記配列機器を支えるための複数の構造体を有し、
     複数の前記構造体のうち、一の構造体は、前記蓄熱体で形成されている、
     太陽熱発電設備。
  20.  請求項1から19のいずれか一項に記載の太陽熱発電設備において、
     太陽光を反射する反射鏡と、前記反射鏡で反射した太陽光が前記受熱器に向うよう前記反射鏡の向きを変える鏡駆動機と、を有するヘリオスタットを備える、
     太陽熱発電設備。
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