WO2024100987A1 - 熱利用システム及び熱利用方法 - Google Patents

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WO2024100987A1
WO2024100987A1 PCT/JP2023/033531 JP2023033531W WO2024100987A1 WO 2024100987 A1 WO2024100987 A1 WO 2024100987A1 JP 2023033531 W JP2023033531 W JP 2023033531W WO 2024100987 A1 WO2024100987 A1 WO 2024100987A1
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heat
steam
pressure
heat demand
exhaust steam
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PCT/JP2023/033531
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English (en)
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英之 上地
達也 辻内
雅司 吉川
琢也 平田
カンスン ファン
新太郎 木村
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三菱重工業株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12Cooling of plants
    • F02C7/14Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F02C7/141Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid
    • F02C7/143Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel of working fluid before or between the compressor stages

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat utilization system and a heat utilization method.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-181269, filed with the Japan Patent Office on November 11, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent documents 1 to 3 each describe a configuration in which a portion of the steam (exhaust steam) discharged from an intermediate pressure steam turbine is used as a heat source for a carbon dioxide capture device.
  • At least one embodiment of the present disclosure aims to provide a heat utilization system and a heat utilization method capable of supplying a sufficient amount of heat to a heat demand facility.
  • the heat utilization system includes a heat recovery device that generates first steam and second steam having a lower pressure than the first steam from water by heat exchange between a heating fluid and water, an exhaust source that discharges the heating fluid, a first steam turbine driven by the first steam, a pressure reduction member that reduces the pressure of exhaust steam, which is the steam after driving the first steam turbine, a heat demand facility that utilizes heat of at least a portion of the exhaust steam or at least one of the second steam, an exhaust steam line that connects the first steam turbine and the heat demand facility, and a second steam line through which the second steam flows out from the heat recovery device, and the second steam line is connected to the exhaust steam line downstream of the pressure reduction member.
  • the heat utilization system further comprises a heat recovery device that generates first steam from water by heat exchange between a heating fluid and the water, an exhaust source that discharges the heating fluid, a first steam turbine that is driven by the first steam, a pressure reduction member that reduces the pressure of exhaust steam, which is the steam after driving the first steam turbine, and a heat demand facility that utilizes at least a portion of the heat of the exhaust steam downstream of the pressure reduction member, and the pressure reduction member adjusts the amount of pressure reduction of the exhaust steam based on the heat demand in the heat demand facility.
  • the heat utilization method further includes the steps of discharging a heated fluid from an exhaust source, generating first steam from the water by exchanging heat between the heated fluid and water, driving a first steam turbine with the first steam, reducing the pressure of exhaust steam, which is the steam after driving the first steam turbine, and supplying the exhaust steam with reduced pressure to a heat demand facility, and the step of reducing the pressure of the exhaust steam adjusts the amount of pressure reduction of the exhaust steam based on the heat demand in the heat demand facility.
  • the exhaust steam which is the steam after driving the first steam turbine
  • the second steam supplied from the heat recovery device can be used as a heat source for the heat demand equipment, making it possible to supply a sufficient amount of heat to the heat demand equipment.
  • the pressure at the inlet of the pressure reduction member i.e., the outlet of the first steam turbine
  • the pressure expansion ratio of the first steam turbine decreases
  • the output of the first steam turbine decreases. This increases the temperature of the exhaust steam, making it possible to increase the amount of heat supplied to the heat demand facility, and therefore to supply a sufficient amount of heat to the heat demand facility.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a heat utilization system according to a first embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a heat recovery device of a heat utilization system according to a first embodiment of the present disclosure.
  • 3 is a TQ diagram of condensate and exhaust gas in a low-pressure evaporator when the heat recovery device of the heat utilization system according to the first embodiment of the present disclosure has the configuration of FIG. 2 .
  • 1 is a schematic diagram of a configuration for controlling the opening degree or flow path area of a pressure regulating valve in a heat utilization system according to a first embodiment of the present disclosure.
  • 2 is a schematic diagram of a configuration for controlling an exhaust steam supply amount adjustment member in the heat utilization system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 2 is an example of a pressure reduction member that can be used in the heat utilization system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 3 is an example of a pressure reduction member that can be used in the heat utilization system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 3 is an example of a pressure reduction member that can be used in the heat utilization system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 3 is an example of a pressure reduction member that can be used in the heat utilization system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 3 is an example of a pressure reduction member that can be used in the heat utilization system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI of FIG.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the configuration of a heat utilization system according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of a modified example of a heat utilization system according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the configuration of a heat utilization system according to a third embodiment of the present disclosure.
  • the heat utilization system 1 includes a heat recovery device 30 that generates first steam and second steam having a lower pressure than the first steam from water by heat exchange between a heating fluid and water (including not only liquid water but also steam), a gas turbine 20 that is an exhaust source that exhausts the heating fluid, a steam turbine 40, a pressure regulating valve 50a that is a pressure reducing member 50 that reduces the pressure of exhaust steam, which is steam after driving the steam turbine 40, a heat demand facility 60 that utilizes heat of at least a part of the exhaust steam or at least one of the second steam, an exhaust steam line 51 that communicates between the steam turbine 40 and the heat demand facility 60, and a second steam line 32 through which the second steam flows out from the heat recovery device 30.
  • the second steam line 32 is connected to the exhaust steam line 51 downstream of the pressure reducing member 50.
  • the exhaust steam line 51 is provided with a heat demand equipment inlet valve 52. By opening and closing the heat demand equipment inlet valve 52, the supply of at least a portion of the exhaust steam or at least one of the second steam to the heat demand equipment 60 can be started or stopped.
  • the heat demand equipment inlet valve 52 is not limited to an on-off valve, and may be a flow control valve capable of adjusting the flow rate of at least a portion of the exhaust steam or at least one of the second steam.
  • the exhaust steam line 51 may be provided with an on-off valve 53 between the pressure regulating valve 50a and the heat demand equipment inlet valve 52. By providing the on-off valve 53, the supply of exhaust steam to the heat demand equipment 60 is stopped, making it possible to supply only the second steam to the heat demand equipment 60.
  • the configuration of the heat demand facility 60 is not particularly limited, and may include a heat exchange mechanism that heats a solid, liquid, or gaseous heated object with at least a portion of the exhaust steam or at least one of the heat of the second steam, or may be a chemical device (e.g., a steam reforming device) that uses the exhaust steam as a raw material for a chemical reaction.
  • a heat exchange mechanism that heats a solid, liquid, or gaseous heated object with at least a portion of the exhaust steam or at least one of the heat of the second steam
  • a chemical device e.g., a steam reforming device
  • the configuration of the steam turbine 40 is not particularly limited, but in embodiment 1, the steam turbine 40 includes a high-pressure turbine 40a, an intermediate-pressure turbine 40b, and a low-pressure turbine 40c.
  • the high-pressure turbine 40a and the intermediate-pressure turbine 40b are connected to each other by their respective rotating shafts, and a power generation device 41 is provided that is driven by the rotation of the rotating shafts.
  • the low-pressure turbine 40c is provided independently of the high-pressure turbine 40a and the intermediate-pressure turbine 40b, and the intermediate-pressure turbine 40b and the low-pressure turbine 40c are connected to each other via an exhaust steam branch line 54 that branches off from the exhaust steam line 51 downstream of the pressure regulating valve 50a.
  • the low-pressure turbine 40c is configured to be driven by at least a portion of the exhaust steam discharged from the intermediate-pressure turbine 40b.
  • the exhaust steam branch line 54 is provided with a low-pressure turbine inlet valve 55, which is a flow rate regulating valve.
  • the low-pressure turbine 40c is provided with a power generation device 42 that is driven by the low-pressure turbine 40c.
  • the steam turbine that discharges the exhaust steam supplied to the heat demand facility 60 is defined as the first steam turbine, and the steam turbine driven by the exhaust steam of the first steam turbine is defined as the second steam turbine.
  • the steam that drives the first steam turbine is defined as the first steam. Therefore, in embodiment 1, the intermediate pressure turbine 40b corresponds to the first steam turbine, and the low pressure turbine 40c corresponds to the second steam turbine. Details of the first steam that drives the intermediate pressure turbine 40b, which is the first steam turbine in embodiment 1, will be described later.
  • the exhaust steam line 70 through which the exhaust steam discharged from the low-pressure turbine 40c flows is connected to a condenser 71.
  • the condenser 71 and the heat recovery device 30 are connected by a condensate line 72.
  • the condensate line 72 is provided with a condensate pump 73 for supplying the condensate to the heat recovery device 30.
  • the exhaust line 61 for the steam used in the district hot water supply/heating facility 60a is connected to the exhaust steam line 70 downstream of the condensate pump 73.
  • the exhaust line 61 is provided with a pressure regulating valve 62 and a pump 63 located downstream of the pressure regulating valve 62.
  • the gas turbine 20 includes a compressor 21 that compresses air, a combustor 22 that burns fuel using the compressed air compressed by the compressor 21, and a turbine 23 that is driven by combustion gas generated by burning the fuel in the combustor 22.
  • a fuel supply line 12 for supplying fuel is connected to the combustor 22.
  • a power generation device 26 driven by the gas turbine 20 is provided.
  • the turbine 23 and the heat recovery device 30 are connected via an exhaust gas line 28.
  • the heat recovery device 30 is configured so that the condensate supplied to the heat recovery device 30 via the condensate line 72 is heated by heat exchange with the exhaust gas supplied to the heat recovery device 30 via the exhaust gas line 28, and two steams with different pressures are generated.
  • the exhaust gas is a heating fluid that exchanges heat with the condensate
  • the gas turbine 20 is an exhaust source that discharges the exhaust gas, which is a heating fluid.
  • the heat recovery device 30 and the high-pressure turbine 40a are connected via a steam supply line 31.
  • the low-pressure steam generated in the heat recovery device 30 corresponds to the second steam described above.
  • the upstream end of the second steam line 32 is connected to the heat recovery device 30.
  • the high-pressure turbine 40a and the heat recovery device 30 are connected via an exhaust steam line 43.
  • the heat recovery device 30 is also configured to generate reheated steam by heating the exhaust steam through heat exchange between the exhaust steam supplied to the heat recovery device 30 via the exhaust steam line 43 and the exhaust gas supplied to the heat recovery device 30 via the exhaust gas line 28.
  • the heat recovery device 30 and the intermediate pressure turbine 40b are connected via a reheated steam supply line 33.
  • the reheated steam that drives the intermediate pressure turbine 40b which is the first steam turbine, corresponds to the first steam.
  • the heat recovery device 30 has an exhaust gas flow path 200 through which exhaust gas supplied to the heat recovery device 30 via the exhaust gas line 28 flows.
  • a low-pressure economizer 201, a low-pressure evaporator 202, and a low-pressure superheater 203 are provided as components for generating second steam.
  • a condensate line 72 is connected to the low-pressure economizer 201, the low-pressure economizer 201 and the low-pressure evaporator 202 are connected, the low-pressure evaporator 202 and the low-pressure superheater 203 are connected, and the low-pressure superheater 203 is connected to the second steam line 32.
  • the condensate supplied to the heat recovery device 30 via the condensate line 72 is heated by heat exchange with the exhaust gas in the low-pressure economizer 201, the low-pressure evaporator 202, and the low-pressure superheater 203, successively, to become second steam, which flows out of the heat recovery device 30 and circulates through the second steam line 32.
  • a first reheater 204 and a second reheater 205 are provided in the exhaust gas flow path 200 as a configuration for generating first steam.
  • An exhaust steam line 43 is connected to the first reheater 204, and a reheated steam supply line 33 is connected to the second reheater 205.
  • the exhaust steam supplied to the heat recovery device 30 via the exhaust steam line 43 is heated by sequentially exchanging heat with the exhaust gas in the first reheater 204 and the second reheater 205 to become first steam (reheated steam), which flows out of the heat recovery device 30 and circulates through the reheated steam supply line 33.
  • the heat recovery device 30 can also be configured to generate first steam using a portion of the condensate supplied to the heat recovery device 30 via the condensate line 72.
  • a medium pressure economizer 206, a medium pressure evaporator 207, and a medium pressure superheater 208 are provided in the exhaust gas flow path 200.
  • the medium pressure economizer 206 is connected to the low pressure economizer 201 via a line 209, and a medium pressure feed water pump 210 is provided on the line 209.
  • the medium pressure economizer 206 is connected to the medium pressure evaporator 207, and the medium pressure evaporator 207 is connected to the medium pressure superheater 208.
  • One end of a steam line 211 is connected to the medium pressure superheater 208, and the other end of the steam line 211 is connected to the exhaust steam line 43.
  • a portion of the condensate heated in the low-pressure economizer 201 is converted into steam by heat exchange with the exhaust gas as it flows sequentially through the medium-pressure economizer 206, the medium-pressure evaporator 207, and the medium-pressure superheater 208 by the medium-pressure feedwater pump 210, and is mixed with the exhaust steam flowing through the exhaust steam line 43 via the steam line 211 and is supplied again to the heat recovery device 30 to become the first steam.
  • a first high-pressure economizer 212 In addition, in the exhaust gas flow path 200, a first high-pressure economizer 212, a second high-pressure economizer 213, a high-pressure evaporator 214, a first high-pressure superheater 215, and a second high-pressure superheater 216 are provided as components for generating steam to be supplied to the high-pressure turbine 40a.
  • the first high-pressure economizer 212 is connected to the low-pressure economizer 201 via a line 217, and a high-pressure feed water pump 218 is provided on the line 217.
  • the first high-pressure economizer 212 and the second high-pressure economizer 213 are connected, the second high-pressure economizer 213 and the high-pressure evaporator 214 are connected, the high-pressure evaporator 214 and the first high-pressure superheater 215 are connected, and the first high-pressure superheater 215 and the second high-pressure superheater 216 are connected.
  • a steam supply line 31 is connected to the second high-pressure superheater 216.
  • a portion of the condensate heated in the low-pressure economizer 201 is converted into steam by heat exchange with the exhaust gas as it flows sequentially through the first high-pressure economizer 212, the second high-pressure economizer 213, the high-pressure evaporator 214, the first high-pressure superheater 215, and the second high-pressure superheater 216 by the high-pressure feed water pump 218, flows out of the heat recovery device 30, and flows through the steam supply line 31.
  • a heating fluid is supplied to the heating fluid flow path (exhaust gas flow path 200) of the heat recovery device 30, and within the heating fluid flow path (exhaust gas flow path 200), from upstream to downstream of the flow of the heating fluid (exhaust gas), the second high-pressure superheater 216 (in parallel with the second reheater 205), the first reheater 204, the first high-pressure superheater 215, the high-pressure evaporator 214, the second high-pressure economizer 213, the medium-pressure superheater 208, the medium-pressure evaporator 207, the medium-pressure economizer 206 (in parallel with the first high-pressure economizer 212), the low-pressure superheater 203, the low-pressure evaporator 202, and the low-pressure economizer 201 are arranged in this order.
  • the heating fluid (exhaust gas) flowing in the heating fluid flow path (exhaust gas flow path 200) of the heat recovery device 30 exchanges heat with steam or water flowing in the superheater, reheater, evaporator, or economizer in the above order to heat the steam or water.
  • a plurality of evaporators (high-pressure evaporator 214, medium-pressure evaporator 207, low-pressure evaporator 202) are installed in the heating fluid flow path (exhaust gas flow path 200) of the heat recovery device 30.
  • the low-pressure evaporator 202 is installed most downstream in terms of the flow of the heating fluid (exhaust gas) among the plurality of evaporators installed in the heating fluid flow path (exhaust gas flow path 200) of the heat recovery device 30.
  • the low-pressure evaporator 202 has the lowest pressure of the evaporated steam among the plurality of evaporators installed in the heating fluid flow path (exhaust gas flow path 200) of the heat recovery device 30.
  • three evaporators of different pressures are provided: the high-pressure evaporator 214, the medium-pressure evaporator 207, and the low-pressure evaporator 202.
  • an evaporator of higher pressure than the high-pressure evaporator 214 may be provided for a total of four evaporators, or instead of providing three evaporators, only two evaporators may be provided, such as the high-pressure evaporator 214 and the low-pressure evaporator 202, and the medium-pressure evaporator 207 and the low-pressure evaporator 202.
  • the steam after driving the high-pressure turbine 40a is sent to a reheater for reheating, but the outlet of the high-pressure turbine 40a and the inlet of the medium-pressure turbine 40b may be directly connected without providing a reheater.
  • a steam line 211 may be connected to the steam flow path directly connecting the outlet of the high-pressure turbine 40a and the inlet of the medium-pressure turbine 40b, and the steam evaporated in the medium-pressure evaporator 207 may be supplied to the inlet of the medium-pressure turbine 40b together with the steam after driving the high-pressure turbine 40a.
  • the high-pressure turbine 40a and the intermediate-pressure turbine 40b may be integrated, and a steam line 211 may be connected to the turbine intermediate stage, and steam evaporated in the intermediate-pressure evaporator 207 may be supplied.
  • the heat recovery device 30 and the steam turbine 40 may adopt various configurations within the scope of the present invention.
  • One end of an exhaust gas line 29 is connected to the heat recovery device 30 so that the exhaust gas that has exchanged heat with the condensate and the exhaust steam of the high-pressure turbine 40a in the heat recovery device 30 flows out of the heat recovery device 30.
  • the other end of the exhaust gas line 29 is connected to the chimney 10.
  • the exhaust gas discharged from the turbine 23 flows into the heat recovery device 30 via the exhaust gas line 28.
  • the exhaust gas is cooled by exchanging heat with water.
  • the exhaust gas is also cooled by heat exchange between the exhaust steam discharged from the high-pressure turbine 40a and the exhaust gas, as described below.
  • the exhaust gas cooled in the heat recovery device 30 flows through the exhaust gas line 29 and is released into the atmosphere via the chimney 10.
  • the water heated by heat exchange with the exhaust gas in the heat recovery device 30 flows out of the heat recovery device 30 as two steams with different pressures.
  • the high-pressure steam is supplied to the high-pressure turbine 40a via the steam supply line 31 and drives the high-pressure turbine 40a.
  • the low-pressure steam flows through the second steam line 32 as the second steam.
  • the exhaust steam discharged from the high-pressure turbine 40a after driving the high-pressure turbine 40a flows through the exhaust steam line 43 and flows back into the heat recovery device 30.
  • the exhaust steam discharged from the high-pressure turbine 40a is heated by heat exchange with the exhaust gas and becomes reheated steam (first steam).
  • the reheated steam is supplied to the intermediate-pressure turbine 40b via the reheated steam supply line 33 and drives the intermediate-pressure turbine 40b.
  • the power generation device 41 is driven by the high-pressure turbine 40a and the intermediate-pressure turbine 40b to generate electricity.
  • the exhaust steam discharged from the intermediate-pressure turbine 40b after driving the intermediate-pressure turbine 40b flows through the exhaust steam line 51.
  • the exhaust steam flows into either the low-pressure turbine 40c or the district hot water supply and heating facility 60a, or into both the low-pressure turbine 40c and the district hot water supply and heating facility 60a.
  • the exhaust steam supplied to the low-pressure turbine 40c through the exhaust steam branch line 54 drives the low-pressure turbine 40c, which drives the power generation device 42 to generate electricity.
  • the exhaust steam discharged from the low-pressure turbine 40c after driving the low-pressure turbine 40c flows through the exhaust steam line 70 and into the condenser 71.
  • the exhaust steam that flows into the condenser 71 is condensed to become condensate, which is then circulated through the condensate line 72 by the condensate pump 73 and supplied to the heat recovery device 30, where it exchanges heat with the exhaust gas.
  • the exhaust steam discharged from the intermediate pressure turbine 40b When at least a portion of the exhaust steam discharged from the intermediate pressure turbine 40b is supplied to the district hot water supply and heating facility 60a, while the exhaust steam flows through the exhaust steam line 51, it is mixed with the second steam flowing through the second steam line 32 and flows into the district hot water supply and heating facility 60a.
  • the on-off valve 53 if the on-off valve 53 is fully closed, only the second steam can be supplied to the district hot water supply and heating facility 60a.
  • the second steam (and exhaust steam) flowing into the district hot water supply and heating facility 60a is used as a heat source for hot water supply and heating.
  • the pressure of the second steam (and exhaust steam) in the district hot water supply and heating facility 60a can be adjusted by the pressure regulating valve 62.
  • the second steam (and exhaust steam) used as a heat source in the district hot water supply and heating system 60a condenses into water, which is circulated through the exhaust line 61 by the pump 63, and then flows into the condensate line 72 and is supplied to the heat recovery device 30 together with the condensate.
  • the heat utilization system 1 not only the exhaust steam, which is the steam after driving the intermediate pressure turbine 40b, but also the second steam supplied from the heat recovery device 30 can be used as a heat source for the district hot water supply and heating facility 60a, so a sufficient amount of heat can be supplied to the district hot water supply and heating facility 60a.
  • the amount of heat supplied to the district hot water supply and heating facility 60a can be controlled by changing the opening degree of the pressure regulating valve 50a.
  • the opening degree of the pressure regulating valve 50a is reduced, that is, the flow passage area of the pressure regulating valve 50a is reduced, the amount of pressure drop (pressure loss) of the exhaust steam by the pressure regulating valve 50a increases.
  • the pressure at the inlet of the pressure regulating valve 50a i.e., the pressure at the outlet of the intermediate pressure turbine 40b (first steam turbine) increases, the expansion ratio of the intermediate pressure turbine 40b (first steam turbine) decreases, and the output of the intermediate pressure turbine 40b (first steam turbine) decreases, so that the temperature of the exhaust steam discharged from the intermediate pressure turbine 40b (first steam turbine) increases. Therefore, the amount of heat supplied to the district hot water supply and heating facility 60a increases.
  • the opening degree, i.e., the flow path area, of the pressure regulating valve 50a is set to a maximum.
  • the opening degree i.e., the flow path area of the pressure regulating valve 50a is reduced as the heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a increases, the temperature of the exhaust steam discharged from the intermediate pressure turbine 40b (first steam turbine) will rise, and an amount of heat according to the heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a can be supplied to the district hot water supply and heating facility 60a.
  • the TQ diagram shown in Figure 3 is a diagram showing a line indicating the relationship between the amount of heat recovered and the temperature of the condensate in the low-pressure evaporator 202 of the heat recovery device 30 (lines when the saturated steam pressure in the low-pressure evaporator 202 is high and lines when the saturated steam pressure in the low-pressure evaporator 202 is low) and a line indicating the relationship between the heat quantity and the temperature of the exhaust gas.
  • the amount of heat recovered in the latter can be increased compared to the former.
  • the pressure regulator 50a pressure reducing member
  • the pressure regulator 50a pressure reducing member
  • the pressure regulator 50a pressure reducing member
  • the pressure regulator 50a pressure reducing member
  • the pressure regulator 50a pressure reducing member
  • the saturated steam pressure in the second steam line 32 connected to the exhaust steam line 51 downstream of the pressure regulator 50a (pressure reducing member) and in the low-pressure evaporator 202 of the heat recovery device 30 that supplies steam to the second steam line 32 can also be kept low. Therefore, as shown in FIG. 3, the amount of heat recovered from the condensate in the low-pressure evaporator 202 of the heat recovery device 30 can be increased.
  • the temperature of the exhaust steam discharged from the intermediate pressure turbine 40b (first steam turbine) is increased by the above-mentioned operation, thereby further increasing the amount of heat that can be supplied to the district hot water supply/heating facility 60a.
  • a pressure regulating valve 50a pressure reducing member
  • increasing the amount of pressure drop pressure loss
  • the heat utilization system 1 is provided with a heat supply amount control device 501.
  • the heat supply amount control device 501 includes a receiving unit 511 that receives a heat demand signal, which is a signal related to the heat demand of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), from the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), a control signal generating unit 512 that uses the heat demand signal to generate a control signal, which is a signal for controlling the opening degree or flow path area of the pressure regulating valve 50a, and a control signal transmitting unit 513 that transmits the control signal to the pressure regulating valve 50a.
  • the receiving unit 511 is electrically connected to the control signal generating unit 512
  • the control signal generating unit 512 is electrically connected to the control signal transmitting unit 513.
  • the receiver 511 is electrically connected to the control device 60a1 that controls the operation of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), for example, the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), via the heat demand signal line 502 so as to receive a heat demand signal from the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility).
  • the control signal transmitter 513 is electrically connected to the drive unit of the pressure regulating valve 50a (pressure reduction member) via the control signal line 503 in order to transmit a control signal to a drive unit (not shown) for controlling the opening degree or flow path area of the pressure regulating valve 50a (pressure reduction member).
  • the heat demand signal line 502 and/or the control signal line 503 can be omitted.
  • the heat supply control device 501 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and computer-readable storage media.
  • a series of processes for realizing various functions are stored in storage media, for example, in the form of a program, and the CPU reads this program into RAM and executes information processing and arithmetic processing to realize various functions.
  • the program may be pre-installed in a ROM or other storage medium, provided in a state stored in a computer-readable storage medium, or distributed via wired or wireless communication means.
  • Computer-readable storage media include magnetic disks, optical magnetic disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, and semiconductor memories.
  • the heat demand of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is transmitted continuously or intermittently as a heat demand signal, and the receiving unit 511 of the heat supply amount control device 501 receives the heat demand signal.
  • the control signal generating unit 512 uses the heat demand signal received by the receiving unit 511 to generate a control signal that is a signal for controlling the opening degree or flow path area of the pressure regulating valve 50a (pressure reduction member).
  • control signal generating unit 512 can incorporate in advance a map showing the relationship between the opening degree or flow path area of the pressure regulating valve 50a (pressure reduction member) and the exhaust steam temperature, as well as a map showing the relationship between the amount of change in the flow rate and temperature of the exhaust steam and the amount of change in the heat demand of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), and can determine the opening degree or flow path area of the pressure regulating valve 50a (pressure reduction member) based on these maps and generate a control signal.
  • the control signal transmitting unit 513 transmits the control signal generated by the control signal generating unit 512 to the driving unit of the pressure regulating valve 50a.
  • the driver of the pressure regulating valve 50a adjusts the opening or flow area of the pressure regulating valve 50a based on the control signal, so that the opening or flow area of the pressure regulating valve 50a (pressure reducing member) can be set according to the heat demand of the district hot water supply/heating facility 60a (heat demand facility).
  • a control signal is generated to maximize the opening or flow path area of the pressure regulating valve 50a (pressure reduction member), i.e., a control signal to minimize the amount of pressure reduction.
  • a control signal is generated to decrease the opening or flow path area of the pressure regulating valve 50a (pressure reduction member), i.e., a control signal to increase the amount of pressure reduction.
  • a control signal is generated to increase the opening or flow path area of the pressure regulating valve 50a (pressure reduction member), i.e., a control signal to decrease the amount of pressure reduction.
  • the heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is compared with the amount of heat supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), and when the heat demand is greater, the opening degree of the low-pressure turbine inlet valve 55 (exhaust steam supply amount adjusting member) is reduced. Then, the amount of exhaust steam supplied to the low-pressure turbine 40c is reduced, and the amount of exhaust steam supplied to the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is increased, so that the amount of heat supplied to the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is increased, and the heat demand of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) can be met.
  • the opening degree of the low-pressure turbine inlet valve 55 (exhaust steam supply amount adjustment member) is increased. Then, the amount of exhaust steam supplied to the low-pressure turbine 40c (second steam turbine) is increased, and the amount of exhaust steam supplied to the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is reduced, so that the amount of heat supplied to the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is reduced, and the heat demand of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) can be met.
  • the pressure drop of the exhaust steam by the pressure regulating valve 50a is minimized, so the heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) can be met without reducing the output of the intermediate pressure turbine 40b (first steam turbine).
  • the heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is low and the heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) can be met even if the opening degree, i.e., the flow path area, of the pressure regulating valve 50a (pressure reducing member) is maximized and the pressure drop amount (pressure loss) is minimized
  • the pressure regulating valve 50a starts at a fully open position, but this is not limited to the present embodiment. It may start at any opening position of the pressure regulating valve 50a (pressure reducing member) adjusted to maintain any output of the high-pressure turbine 40a and the intermediate-pressure turbine 40b. In this state, if the heat demand of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) cannot be met even when the low-pressure turbine inlet valve 55 (exhaust steam supply amount adjustment member) is fully closed, the heat supply to the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) may be increased by adjusting the opening position of the pressure regulating valve 50a (pressure reducing member).
  • the heat supply to the district hot water and heating facility 60a (heat demand facility) is adjusted by adjusting the opening of the low-pressure turbine inlet valve 55, but this is not limited to the above form.
  • the heat supply to the district hot water and heating facility 60a may also be adjusted by adjusting the opening of the heat demand facility inlet valve 52.
  • the opening of the heat demand facility inlet valve 52 is changed in the opposite direction to the direction in which the opening of the low-pressure turbine inlet valve 55 is changed.
  • an operation is performed to increase the opening of the heat demand facility inlet valve 52.
  • the exhaust steam discharged from the intermediate pressure turbine 40b flows into either the low pressure turbine 40c (second steam turbine) or the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility). If the amount of exhaust steam supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is increased, the amount of exhaust steam supplied to the low pressure turbine 40c (second steam turbine) is decreased, and if the amount of exhaust steam supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is decreased, the amount of exhaust steam supplied to the low pressure turbine 40c (second steam turbine) is increased. Therefore, the heat demand facility inlet valve 52 and the low pressure turbine inlet valve 55 each constitute an exhaust steam supply amount adjustment member for adjusting the amount of exhaust steam supplied to the low pressure turbine 40c (second steam turbine).
  • the heat supply amount control device 501 further includes an adjustment signal generation unit 522 that uses the heat demand signal to generate an adjustment signal for adjusting the supply amount of exhaust steam supplied to the low-pressure turbine 40c (second steam turbine), and an adjustment signal transmission unit 523 that transmits the adjustment signal to the exhaust steam supply amount adjustment member (heat demand facility inlet valve 52 or low-pressure turbine inlet valve 55).
  • the adjustment signal generation unit 522 is electrically connected to the receiving unit 511, and the adjustment signal generation unit 522 is electrically connected to the adjustment signal transmission unit 523.
  • the adjustment signal transmission unit 523 is electrically connected to the drive unit of the heat demand facility inlet valve 52 or the low pressure turbine inlet valve 55 (exhaust steam supply amount adjustment member) via the adjustment signal line 504a or 504b in order to transmit an adjustment signal to a drive unit (not shown) for controlling the opening degree of the heat demand facility inlet valve 52 or the low pressure turbine inlet valve 55 (exhaust steam supply amount adjustment member).
  • the adjustment signal transmission unit 523 is also electrically connected to the drive unit of the on-off valve 53 via the on-off control signal line 505 in order to transmit an on-off control signal for opening and closing the on-off valve 53 to the drive unit (not shown) of the on-off valve 53.
  • the adjustment signal line 504a or 504b and the on-off control signal line 505 can be omitted.
  • the adjustment signal generating unit 522 uses the heat demand signal received by the receiving unit 511 to generate an adjustment signal for adjusting the amount of exhaust steam supplied to the low-pressure turbine 40c (second steam turbine).
  • the adjustment signal generating unit 522 may incorporate in advance a map showing the relationship between the opening degree of the heat demand facility inlet valve 52 or the low pressure turbine inlet valve 55 (exhaust steam supply amount adjusting member) and the supply amount of exhaust steam supplied to the low pressure turbine 40c (second steam turbine), as well as a map showing the relationship between the change in the supply amount of exhaust steam to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) and the change in the heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), and may determine the opening degree of the heat demand facility inlet valve 52 or the low pressure turbine inlet valve 55 (exhaust steam supply amount adjusting member) based on these maps, and generate an adjustment signal.
  • the adjustment signal transmitting unit 523 transmits the adjustment control signal generated by the adjustment signal generating unit 522 to the drive unit of the heat demand facility inlet valve 52 or the low pressure turbine inlet valve 55 (exhaust steam supply amount adjusting member).
  • the drive unit of the heat demand facility inlet valve 52 or the low-pressure turbine inlet valve 55 adjusts the opening of the heat demand facility inlet valve 52 or the low-pressure turbine inlet valve 55 (exhaust steam supply amount adjustment member) to an opening amount based on the adjustment signal, thereby changing the supply amount of exhaust steam supplied to the low-pressure turbine 40c (second steam turbine), and an amount of exhaust steam according to the heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) can be supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility).
  • an adjustment signal is generated to minimize the opening of the heat demand facility inlet valve 52 or an adjustment signal is generated to maximize the opening of the low-pressure turbine inlet valve 55.
  • the adjustment signal generating unit 522 may generate an opening/closing control signal to close the opening/closing valve 53, and the adjustment signal transmitting unit 523 may transmit this opening/closing control signal to the opening/closing valve 53, thereby closing the opening/closing valve 53 according to the opening/closing control signal.
  • an adjustment signal is generated to increase the opening of the heat demand facility inlet valve 52 or an adjustment signal to reduce the opening of the low-pressure turbine inlet valve 55.
  • This increases the amount of exhaust steam supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), making it possible to respond to the increase in heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility).
  • an adjustment signal is generated to set the opening of the low-pressure turbine inlet valve 55 to zero, i.e., to fully close the low-pressure turbine inlet valve 55.
  • the entire amount of exhaust steam is supplied to the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), but if the heat demand of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) is still not met, the opening or flow area of the pressure regulating valve 50a (pressure reducing member) is adjusted by the above-mentioned control. If the heat demand of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) decreases, an adjustment signal is generated to reduce the opening of the heat demand facility inlet valve 52 or to increase the opening of the low-pressure turbine inlet valve 55. As a result, the amount of exhaust steam supplied to the local hot water supply and heating facility 60a decreases, so that the reduction in the heat demand of the local hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) can be met.
  • the above-mentioned control based on the heat demand of the district hot water supply and heating facility 60a can also be applied to a configuration in which the second steam is not supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility).
  • This configuration can be realized, for example, by removing the configuration for generating the second steam (low-pressure economizer 201, low-pressure evaporator 202, low-pressure superheater 203 (see FIG. 2)) from the heat recovery device 30, or by moving the on-off valve 53 provided in the exhaust steam line 51 to the second steam line 32 and closing the on-off valve 53.
  • the pressure expansion ratio of the intermediate pressure turbine 40b is reduced by adjusting the opening degree or flow path area of the pressure regulating valve 50a (pressure reduction member) to reduce the pressure of the exhaust steam, and the output of the intermediate pressure turbine 40b (first steam turbine) is reduced.
  • This increases the temperature of the exhaust steam, so the amount of heat supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility) can be increased, and a sufficient amount of heat can be supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility).
  • the amount of exhaust steam supplied to the low-pressure turbine 40c (second steam turbine) is adjusted to adjust the amount of exhaust steam supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility), so a sufficient amount of heat can be supplied to the district hot water supply and heating facility 60a (heat demand facility).
  • the pressure reducing member 50 is a pressure regulating valve 50a, but the present invention is not limited to this embodiment. Below, several modified examples of the pressure reducing member 50 are shown. Note that the modified examples shown below are merely examples, and are not intended to limit the form of the pressure reducing member 50 to these.
  • the pressure reduction member 50 may be configured to include a plurality of branch lines 56 arranged in parallel with each other and an on-off valve 57 provided in each branch line 56.
  • each on-off valve 57 By opening and closing each on-off valve 57, the number of branch lines 56 through which the exhaust steam flows is changed, and the pressure loss of the exhaust steam caused by the pressure reduction member 50 is changed, so that the amount of pressure reduction of the exhaust steam can be adjusted.
  • all on-off valves 57 are opened to minimize the amount of pressure reduction, and the number of on-off valves 57 that are closed is increased to increase the amount of pressure reduction of the exhaust steam.
  • the number of branch lines 56 through which the exhaust steam flows decreases, i.e., the flow path area of the pressure reduction member 50 becomes smaller, and the pressure loss of the exhaust steam caused by the pressure reduction member 50 increases, so that the amount of pressure reduction of the exhaust steam can be increased.
  • the number of branch lines 56 can be changed as desired.
  • the pressure reduction member 50 may be configured to include a first line 64 branching off from the exhaust steam line 51 and having a plurality of turn-backs, a second line 65 branching off from the exhaust steam line 51 downstream of the first line 64, a plurality of connecting lines 66 connected in parallel to one another with one end connected to the first line 64 and the other end connected to the second line 65, and an on-off valve 67 provided on each connecting line 66.
  • any one of the on-off valves 67 provided on each connecting line 66 By opening any one of the on-off valves 67 provided on each connecting line 66, the distance over which the exhaust steam flows sequentially through the first line 64, any of the connecting lines 66, and the second line 65 changes, and the pressure loss of the exhaust steam caused by the pressure reduction member 50 changes, so that the amount of pressure reduction of the exhaust steam can be adjusted.
  • an on-off valve 67a provided on a connecting line 66a connecting between the branch points where the first line 64 and the second line 65 branch off from the exhaust steam line 51 is opened.
  • the on-off valve 67b provided in the connection line 66b furthest from the connection line 66a is opened.
  • connection lines 66 can be changed as desired.
  • the second line 65 may have multiple turn-back sections, or both the first line 64 and the second line 65 may have multiple turn-back sections. The more turn-back sections there are, or the longer each turn-back section is, the greater the difference in pressure loss caused by changing the on-off valve 67 to be opened, and therefore the range of pressure reduction that can be adjusted by the pressure reduction member 50 can be expanded.
  • the pressure reduction member 50 may be configured to change the number of orifices 75 provided in series in the exhaust steam line 51.
  • a case 76 capable of accommodating the orifices 75 may be provided in the exhaust steam line 51 as a portion into which the orifices 75 are inserted.
  • the pressure reduction member 50 may also be configured to allow the orifices 75 to be added or removed manually, or may be configured to allow the orifices 75 to be added or removed using a hydraulic cylinder or the like.
  • the number of orifices 75 is set to zero to minimize the amount of pressure reduction, orifices 75 are added to increase the amount of pressure reduction, and orifices 75 are removed to decrease the amount of pressure reduction.
  • the pressure reduction member 50 of the configuration shown in Figures 6 to 8 is provided in the exhaust steam line 51, and reduces the pressure of the exhaust steam discharged from the intermediate-pressure turbine 40b.
  • the pressure reduction member 50 is not limited to this configuration, and may also reduce the pressure of the exhaust steam after driving the intermediate-pressure turbine 40b and before it is discharged from the intermediate-pressure turbine 40b. Two examples of pressure reduction members 50 having this configuration are described below.
  • the pressure reduction member 50 may be a louver 50b provided downstream of the last stage stator vanes 45 and rotor blades 46 in the casing 44 of the intermediate pressure turbine 40b.
  • the louver 50b has a configuration in which a plurality of blade-shaped members 48 are provided in parallel on a shaft portion 47, and is configured to increase or decrease the flow path area when the exhaust steam after driving the intermediate pressure turbine 40b passes through the louver 50b by changing the angle of the blade-shaped members 48.
  • the louver 50b can adjust the amount of pressure reduction of the exhaust steam by changing the angle of the blade-shaped members 48.
  • the pressure reduction member 50 may be configured to include two disks 58, 59 provided downstream of the last stage stator vanes 45 and rotor blades 46 in the casing 44 of the intermediate pressure turbine 40b.
  • the disks 58, 59 have the same configuration, and holes 58b, 59b of the same shape are provided around the holes 58a, 59a into which the rotating shaft of the intermediate pressure turbine 40b is inserted, at equal intervals along the circumferential direction of the holes 58a, 59a.
  • the overlapping portion of the holes 58a and 59a becomes the flow path of the exhaust steam after driving the intermediate pressure turbine 40b, so by rotating either one of the disks 58, 59, the flow path area of the exhaust steam can be changed, and the amount of pressure reduction of the exhaust steam can be adjusted.
  • the pressure regulating valve 62 is described as a single valve, but the present invention is not limited to this.
  • the pressure regulating valve 62 may have the same configuration as any of the configurations shown in Figures 2 to 4 which are modified examples of the pressure reducing member 50.
  • the source for discharging the heated fluid is the gas turbine 20, but this is not limited to the embodiment. Any configuration can be used as the discharge source as long as it discharges a fluid having a temperature at which water can be evaporated into steam by heat exchange with water in the heat recovery device 30.
  • a boiler, a gas engine, a solid oxide fuel cell, etc. can be used as the discharge source, and the exhaust gas from these can be used as the heated fluid.
  • examples of combinations of other discharge sources and heated fluids include a reactor in a chemical plant and products after an exothermic reaction, a waste incinerator and combustion gas, a heating device and heat medium gas using solar heat, a heating device and heat medium gas using geothermal heat, an atomic reactor and heat medium gas, etc.
  • helium, argon, carbon dioxide, nitrogen, etc. can be used as the heat medium gas.
  • exhaust gas discharged from an iron-making facility 2 is used as fuel to be combusted in a combustor 22 of a gas turbine 20.
  • the iron-making facility 2 has a melter gasifier 3, and since iron is made in the melter gasifier 3 using coal and iron ore as raw materials, the exhaust gas discharged from the melter gasifier 3 contains combustible components (e.g., carbon monoxide) and carbon dioxide.
  • a fuel supply line 12 is connected to the melter gasifier 3, and a compressor 25 for boosting the exhaust gas discharged from the melter gasifier 3 may be provided in the fuel supply line 12.
  • a nitrogen supply line 24 may be connected to the fuel supply line 12.
  • the calorific value of the fuel in the combustor 22 can be adjusted by mixing nitrogen supplied from the nitrogen supply line 24 with the fuel flowing through the fuel supply line 12.
  • the second embodiment is configured by changing a part of the configuration of the first embodiment as described below.
  • the steam turbine 40 has only the high-pressure turbine 40a. Therefore, in the second embodiment, the high-pressure turbine 40a constitutes the first steam turbine, and there is no second steam turbine.
  • the exhaust steam line 51 is provided to communicate the high-pressure turbine 40a with the heat demand facility 60.
  • the water is evaporated by heat exchange between the water and the exhaust gas, and two steams with different pressures are generated.
  • the high-pressure steam is supplied to the high-pressure turbine 40a to drive the high-pressure turbine 40a, so that the high-pressure steam corresponds to the first steam.
  • the low-pressure steam corresponds to the second steam.
  • the heat demand facility 60 is a carbon dioxide recovery device 60b for recovering carbon dioxide from the exhaust gas discharged from the gas turbine 20, specifically, from the exhaust gas after heat exchange with water in the heat recovery device 30.
  • the carbon dioxide recovery device 60b includes a cooling tower 100 for cooling the exhaust gas discharged from the heat recovery device 30, an absorption tower 101 for absorbing the carbon dioxide contained in the exhaust gas cooled in the cooling tower 100 into an absorption liquid, a regeneration tower 102 for dissipating the carbon dioxide by heating the absorption liquid that has absorbed the carbon dioxide in the absorption tower 101, and a reboiler 103 for heating the absorption liquid in the regeneration tower 102.
  • the exhaust gas line 29 is connected to the cooling tower 100.
  • the cooling tower 100 is not an essential component of the carbon dioxide recovery device 60b, and the cooling tower 100 may not be required if the temperature of the exhaust gas discharged from the heat recovery device 30 is sufficiently low and the concentration of solid components such as sulfur oxides and dust contained in the exhaust gas is sufficiently low. If the carbon dioxide recovery device 60b does not include a cooling tower 100, the heat recovery device 30 and the absorption tower 101 are connected via an exhaust gas line 29.
  • One end of the exhaust steam line 51 is connected to the high-pressure turbine 40a, and the other end is connected to the reboiler 103, thereby connecting the high-pressure turbine 40a and the reboiler 103.
  • the heat recovery device 30 and the reboiler 103 are also connected via a water supply line 104.
  • the water supply line 104 is provided with a pressure regulating valve 62 and a water supply pump 105 provided downstream of the pressure regulating valve 62.
  • the absorption tower 101 and the regeneration tower 102 are connected by a rich absorbing liquid line 110 that connects the bottom of the absorption tower 101 to a position above the bottom of the regeneration tower 102, and a lean absorbing liquid line 111 that connects the bottom of the regeneration tower 102 to a position above the bottom of the absorption tower 101.
  • a rich absorbing liquid that is an absorbing liquid containing a large amount of carbon dioxide flows through the rich absorbing liquid line 110
  • a lean absorbing liquid that is an absorbing liquid that dissipates carbon dioxide from the rich absorbing liquid and has a relatively lower carbon dioxide content than the rich absorbing liquid flows through the lean absorbing liquid line 111.
  • a heat exchanger 112 is provided to exchange heat between the rich absorbing liquid flowing through the rich absorbing liquid line 110 and the lean absorbing liquid flowing through the lean absorbing liquid line 111.
  • a rich absorbing liquid pump 113 is provided in the rich absorbing liquid line 110 between the absorption tower 101 and the heat exchanger 112.
  • a lean absorbent pump 114 is provided in the lean absorbent line 111 between the regeneration tower 102 and the heat exchanger 112.
  • An exhaust line 122 is connected to the top of the absorption tower 101 to release the gas in the absorption tower 101 into the atmosphere.
  • the regeneration tower 102 is provided with a circulation line 115 through which the absorption liquid in the regeneration tower 102 is circulated so that the absorption liquid is extracted from the bottom of the tower and returned to the regeneration tower 102.
  • the circulation line 115 is provided so as to pass through the reboiler 103.
  • An outlet line 120 is connected to the top of the regeneration tower 102 to allow the gas in the regeneration tower 102, i.e., the gas containing carbon dioxide dissipated from the absorption liquid, to flow out from the regeneration tower 102.
  • the outlet line 120 may be provided with a booster 121 to boost the gas pressure.
  • the reboiler 103 of the carbon dioxide recovery device 60b which is the heat demand facility 60
  • heat is exchanged between the mixed steam of the exhaust steam and the second steam discharged from the high-pressure turbine 40a and the absorption liquid, thereby heating the absorption liquid. Therefore, the reboiler 103 corresponds to a heat exchange mechanism in which the absorption liquid, which is the heated body, is heated.
  • the exhaust gas of the gas turbine 20 is cooled by heat exchange with water.
  • the cooled exhaust gas flows through the exhaust gas line 29 and flows into the cooling tower 100 of the carbon dioxide capture system 60b. If the carbon dioxide capture system 60b does not have a cooling tower 100, the exhaust gas flows into the absorption tower 101.
  • the water heated by heat exchange with the exhaust gas in the heat recovery unit 30 flows out of the heat recovery unit 30 as first and second steam with different pressures.
  • the first steam is supplied to the high-pressure turbine 40a via the steam supply line 31 and drives the high-pressure turbine 40a.
  • the power generation unit 41 is driven by the high-pressure turbine 40a to generate electricity.
  • the second steam flows through the second steam line 32.
  • the exhaust steam discharged from the high-pressure turbine 40a after driving the high-pressure turbine 40a flows through the exhaust steam line 51, mixes with the second steam that has flowed through the second steam line 32, and flows into the reboiler 103 of the carbon dioxide recovery unit 60b.
  • the mixed steam of the exhaust steam and the second steam flowing into the reboiler 103 is cooled by heat exchange with the lean absorption liquid flowing through the circulation line 115.
  • the pressure of the mixed fluid in the reboiler 103 can be adjusted by the pressure control valve 62.
  • the pressure control valve 62 As a result, by keeping the pressure in the reboiler 103 sufficiently high, a sufficient steam density and a sufficient heat transfer coefficient can be obtained, so that the required amount of heat can be provided, and further, the steam can be condensed at the temperature required in the reboiler 103.
  • the mixed steam that has exchanged heat with the lean absorption liquid in the reboiler 103 is condensed into water, which is circulated through the water supply line 104 by the feed water pump 105, and then supplied to the heat recovery device 30 and heat exchanged with the exhaust gas.
  • the exhaust gas that flows into the cooling tower 100 is cooled by gas-liquid contact with the cooling water falling inside the cooling tower 100 as it rises inside the cooling tower 100. If the exhaust gas contains sulfur oxides, solid components, etc., the sulfur oxides, solid components, etc. are captured by the cooling water through gas-liquid contact between the exhaust gas and the cooling water, and the sulfur oxides, solid components, etc. are removed from the exhaust gas.
  • the exhaust gas flowing out from the cooling tower 100 flows into the absorption tower 101.
  • the absorption tower 101 the exhaust gas rises and the lean absorbing liquid falls, so that the exhaust gas and the lean absorbing liquid come into gas-liquid contact, and the carbon dioxide contained in the exhaust gas is absorbed by the lean absorbing liquid.
  • the lean absorbing liquid becomes a rich absorbing liquid, and accumulates at the bottom of the absorption tower 101.
  • the exhaust line 122 may be connected to another facility, for example a chimney, and the exhaust gas with a reduced carbon dioxide concentration may be released via the chimney.
  • the rich absorbing liquid in the absorption tower 101 is extracted from the bottom of the absorption tower 101 by the rich absorbing liquid pump 113 and flows through the rich absorbing liquid line 110.
  • the rich absorbing liquid flowing through the rich absorbing liquid line 110 is heated by heat exchange with the lean absorbing liquid flowing through the lean absorbing liquid line 111 in the heat exchanger 112 as described below, and then flows into the regenerator 102.
  • the rich absorbing liquid that flows into the regenerator 102 falls inside the regenerator 102. As the rich absorbing liquid falls inside the regenerator 102, it is heated by contact with saturated steam generated in an operation described below and rising inside the regenerator 102.
  • the rich absorbing liquid becomes lean absorbing liquid and accumulates at the bottom of the regenerator 102.
  • the lean absorbing liquid in the regenerator 102 is extracted from the bottom of the regenerator 102, flows through the circulation line 115, and is returned to the regenerator 102.
  • the lean absorbing liquid flows through the circulation line 115, the lean absorbing liquid is heated by heat exchange between the lean absorbing liquid and the mixed steam in the reboiler 103.
  • the circulation of the lean absorbing liquid through the circulation line 115 may be performed using a pump (not shown) provided in the circulation line 115, or may be performed by using the density difference of the absorbing liquid without providing a pump.
  • the lean absorbing liquid in the regenerator 102 is also extracted from the bottom of the regenerator 102 by the lean absorbing liquid pump 114 and flows through the lean absorbing liquid line 111.
  • the lean absorbing liquid flowing through the lean absorbing liquid line 111 is cooled by heat exchange with the rich absorbing liquid flowing through the rich absorbing liquid line 110 in the heat exchanger 112.
  • the lean absorbing liquid cooled in the heat exchanger 112 flows into the absorption tower 101 as described above and falls through the absorption tower 101.
  • Gas containing carbon dioxide dissipated from the rich absorbing liquid and the lean absorbing liquid in the regenerator 102 flows out from the top of the regenerator 102 and flows through the outflow line 120.
  • the gas flowing through the outflow line 120 is boosted by a booster 121 and is supplied to a facility that consumes carbon dioxide or a facility that stores carbon dioxide (neither of which are shown).
  • the exhaust steam which is the steam after driving the high-pressure turbine 40a
  • the second steam supplied from the heat recovery unit 30 can be used as a heat source in the reboiler 103 of the carbon dioxide recovery unit 60b, so that a sufficient amount of heat can be supplied to the reboiler 103.
  • the amount of heat required by the reboiler 103 changes depending on the amount of carbon dioxide captured.
  • the amount of heat supplied to the reboiler 103 can be controlled by changing the opening degree of the pressure regulating valve 50a.
  • the specific control method is the same as the control method described in the first embodiment. This makes it possible to control the amount of heat supplied to the carbon dioxide capture device 60b based on the heat demand in the carbon dioxide capture device 60b.
  • the carbon dioxide capture device 60b captures carbon dioxide from the exhaust gas discharged from the gas turbine 20, so that even if the exhaust gas discharged from the steelmaking facility 2 is used as fuel for the gas turbine 20, the carbon dioxide generated in the steelmaking facility 2 and the gas turbine 20 can be captured.
  • the exhaust gas discharged from the steelmaking facility 2 contains carbon dioxide generated when reducing iron ore using coal, and further carbon dioxide is generated when carbon monoxide and the like contained in the exhaust gas discharged from the steelmaking facility 2 is burned in the combustor 22 of the gas turbine 20. Therefore, the exhaust gas discharged from the gas turbine 20 that uses the exhaust gas discharged from the steelmaking facility 2 as fuel contains a higher concentration of carbon dioxide than the exhaust gas discharged from a general gas turbine that uses fuel such as natural gas.
  • the heat for heating the lean absorption liquid in the reboiler 103 is the heat recovered from the exhaust gas of the gas turbine 20 in the heat recovery device 30, but is not limited to this heat.
  • cooling air obtained by cooling a part of the compressed air is usually used to cool the inside of the combustor 22, the stationary blades 130 of the turbine 23, the turbine rotor 131, the moving blades 132 of the turbine rotor 131, etc.
  • the gas turbine 20 is provided with an air cooler 133 for cooling the compressed air.
  • the air cooler 133 is a heat exchanger that exchanges heat between the compressed air and water supplied from the reboiler 103, and the compressed air is cooled and the water is heated by this heat exchange.
  • the air cooler 133 may include, for example, a cooler 133a for preparing cooling air for cooling the inside of the combustor 22, a cooler 133b for preparing cooling air for cooling the stationary blades 130 of the turbine 23, and a cooler 133c for preparing cooling air for cooling the turbine rotor 131 and the moving blades 132 of the turbine rotor 131.
  • the water (or steam) heated in the air cooler 133 may be supplied to the reboiler 103, or may be mixed with water that exchanges heat with the exhaust gas in the heat recovery device 30 (see FIG. 12 ), heated, and then supplied to the reboiler 103.
  • the steam turbine 40 may be configured to include an intermediate-pressure turbine 40b (see FIG. 1) and a low-pressure turbine 40c (see FIG. 1) in addition to the high-pressure turbine 40a, or the steam turbine 40 may be configured to include a high-pressure turbine 40a and an intermediate-pressure turbine 40b.
  • the intermediate-pressure turbine 40b serves as the first steam turbine.
  • exhaust gas discharged from the steelmaking facility 2 is used as the fuel to be burned in the combustor 22 of the gas turbine 20, but this is not limited to the embodiment.
  • Any fuel generation facility that generates gas containing combustible components (carbon monoxide or hydrocarbons, etc.) and carbon dioxide as exhaust gas or a product can be provided as a supply source for supplying fuel to the combustor 22 of the gas turbine 20.
  • the steelmaking facility 2 in the second embodiment is an example of a fuel generation facility.
  • fuel generation facilities include a gasification furnace that gasifies coal or biomass fuel to obtain a gas containing hydrogen and carbon monoxide, and a reforming reaction device that adds steam to hydrocarbons and heats them to obtain a gas containing hydrogen and carbon monoxide.
  • the heat demand facility 60 is a vaporization facility 60c for vaporizing a liquid substance (e.g., ammonia, methanol, etc.) that is a raw material used in a chemical plant or the like.
  • the vaporization facility 60c includes a heat exchange mechanism 60c1 that exchanges heat between the liquid substance that is a heated object and the first vapor and the second vapor.
  • the vaporization facility 60c may include a tank 60c2 that stores the liquid substance, and a pump 60c3 that supplies the liquid substance in the tank 60c2 to the heat exchange mechanism 60c1.
  • the third embodiment is configured by modifying the configuration of the first embodiment as described below.
  • the steam turbine 40 has only a high-pressure turbine 40a and an intermediate-pressure turbine 40b.
  • the other configurations are the same as those of the first embodiment, except that the low-pressure turbine 40c (see FIG. 1) and the condenser 71 (see FIG. 1) of the first embodiment are not present, and therefore the peripheral components, the heat demand facility inlet valve 52 (see FIG. 1) and the on-off valve (see FIG. 1) are not present, and the exhaust line 61 connects the vaporization facility 60c and the heat recovery device 30.
  • the intermediate-pressure turbine 40b corresponds to the first steam turbine as in the first embodiment, but unlike the first embodiment, there is no second steam turbine.
  • a mixture of exhaust steam (first steam) discharged from the intermediate pressure turbine 40b and second steam from the heat recovery device 30 is supplied to the vaporization device 60c.
  • the mixed steam supplied to the vaporization device 60c flows into the heat exchange mechanism 60c1 and exchanges heat with the liquid material supplied from the tank 60c2 by the pump 60c3.
  • the liquid material is heated and vaporized by the heat exchange in the heat exchange mechanism 60c1 and is supplied to a reaction device (not shown).
  • the mixed steam is cooled.
  • the pressure of the mixed fluid in the heat exchange mechanism 60c1 can be adjusted by the pressure control valve 62.
  • the amount of heat required by the heat exchange mechanism 60c1 changes depending on the amount of vaporization of the liquid substance.
  • the amount of heat supplied to the heat exchange mechanism 60c1 can be controlled by changing the opening degree of the pressure adjustment valve 50a.
  • the specific control method is the same as the control method described in the first embodiment. This makes it possible to control the amount of heat supplied to the vaporization equipment 60c based on the heat demand in the vaporization equipment 60c.
  • a heat utilization system a heat recovery device (30) that generates a first steam and a second steam having a lower pressure than the first steam from the water by heat exchange between a heating fluid and water;
  • An exhaust source gas turbine 20
  • a first steam turbine high pressure turbine 40a or intermediate pressure turbine 40b) driven by the first steam
  • a pressure reducing member 50
  • a heat demand facility 60
  • an exhaust steam line (51) connecting the first steam turbine (40a or 40b) and the heat demand facility (60)
  • a second steam line (32) through which the second steam flows out from the heat recovery device (30);
  • the second steam line (32) is connected to the exhaust steam line (51) downstream of the pressure reduction member (50).
  • the exhaust steam which is the steam after driving the first steam turbine
  • the second steam supplied from the heat recovery device can be used as a heat source for the heat demand equipment, making it possible to supply a sufficient amount of heat to the heat demand equipment.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [1],
  • the heat demand facility (60) includes a heat exchange mechanism (reboiler 103/heat exchange mechanism 60c1) in which the object to be heated is heated by heat exchange between at least one of the exhaust steam and the second steam and the object to be heated.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [2],
  • the heat demand facility (60) is a vaporization facility (60c) for vaporizing the liquid substance that is the object to be heated.
  • a heat utilization system is a heat utilization system according to any one of [1] to [3],
  • the plant includes a second steam turbine (low-pressure turbine 40c) driven by at least a portion of the exhaust steam.
  • a heat utilization system is a heat utilization system according to any one of [1] to [4],
  • the pressure reduction member (50) adjusts the amount of reduction in pressure of the exhaust steam based on heat demand in the heat demand facility (60).
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [4], a heat demand facility inlet valve 52/a low-pressure turbine inlet valve 55) for adjusting the amount of exhaust steam supplied to the second steam turbine (40c); Based on the heat demand in the heat demand facility (60), the exhaust steam supply amount adjustment member (52/55) adjusts the amount of the exhaust steam supplied to the second steam turbine (40c), thereby adjusting the amount of the exhaust steam supplied to the heat demand facility (60).
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [4], an exhaust steam supply amount adjustment member (52/55) for adjusting an amount of the exhaust steam supplied to the second steam turbine (40c); Based on the heat demand in the heat demand facility (60), the exhaust steam supply amount adjustment member (52/55) stops the supply of the exhaust steam to the second steam turbine (40c), and the pressure reduction member (50) adjusts the amount of reduction in the pressure of the exhaust steam.
  • the pressure reduction member can be used to adjust the amount of reduction in the exhaust steam pressure, thereby making it possible to supply the heat demand equipment with exhaust steam with an increased temperature, thereby making it possible to supply the heat demand equipment with a sufficient amount of heat based on the heat demand in the heat demand equipment.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [2],
  • the heat demand facility (60) is a carbon dioxide recovery device (60b) for recovering carbon dioxide contained in the heating fluid
  • the carbon dioxide capture device (60b) an absorption tower (101) for bringing the heating fluid after heat exchange with the water in the heat recovery device (30) into contact with an absorption liquid, thereby absorbing carbon dioxide into the absorption liquid; a regeneration tower (102) for heating the absorbing liquid that has absorbed carbon dioxide in the absorption tower (101) to release carbon dioxide from the absorbing liquid
  • the heat exchange mechanism is a reboiler (103) for heating the absorbing liquid in the regenerator (102) as the heated body.
  • the carbon dioxide capture device can capture the carbon dioxide contained in the heated fluid by heating the absorption liquid in the regeneration tower and dissipating the carbon dioxide from the absorption tower.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [8], the emission source is a gas turbine (20);
  • the gas turbine (20) comprises: A compressor (21) for compressing air; a combustor (22) that burns fuel using the compressed air compressed by the compressor (21); a turbine (23) driven by combustion gas generated by burning the fuel in the combustor (22); and an air cooler (133) for cooling a portion of the compressed air by heat exchange between a portion of the compressed air and a portion of the water.
  • the heat removed from the compressed air to adjust the temperature of the cooling air that cools the combustor and turbine of the gas turbine is used to heat the absorption liquid, thereby increasing the amount of heat available in the carbon dioxide capture system.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [8], the emission source is a gas turbine (20);
  • the gas turbine (20) comprises: A compressor (21) for compressing air; a combustor (22) that burns fuel using the compressed air compressed by the compressor (21); a turbine (23) driven by combustion gas generated by burning the fuel in the combustor (22);
  • the heat utilization system (1) includes a fuel production facility (steelmaking facility 2) that produces a gas containing combustible components and carbon dioxide as exhaust gas or a product,
  • the fuel production facility (2) is configured to supply the gas as the fuel to the combustor (22).
  • the carbon dioxide capture device captures carbon dioxide from the gas discharged from the gas turbine, so even if gas supplied from the fuel generation facility is used as fuel for the gas turbine, it is possible to capture the carbon dioxide generated in the fuel generation facility and the gas turbine.
  • a heat utilization system for generating first steam from water by heat exchange between a heating fluid and the water;
  • An exhaust source gas turbine 20
  • a first steam turbine high pressure turbine 40a or intermediate pressure turbine 40b
  • a pressure reducing member 50
  • reduces the pressure of exhaust steam which is steam after driving the first steam turbine (40a or 40b)
  • a heat demand facility 60
  • the pressure reduction component (50) adjusts the amount of pressure reduction of the exhaust steam based on the heat demand in the heat demand facility (60).
  • the pressure at the inlet of the pressure reduction member i.e., the outlet of the first steam turbine
  • the pressure expansion ratio of the first steam turbine decreases
  • the output of the first steam turbine decreases. This increases the temperature of the exhaust steam, making it possible to increase the amount of heat supplied to the heat demand facility, and therefore to supply a sufficient amount of heat to the heat demand facility.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [11], As the heat demand in the heat demand facility (60) increases, the pressure drop through the pressure reduction element (50) is increased.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [11] or [12], As the heat demand in the heat demand facility (60) increases, the flow area of the exhaust steam in the pressure reduction member (50) is reduced.
  • a heat utilization system is a heat utilization system according to any one of [11] to [13], A second steam turbine (low-pressure turbine 40c) driven by at least a portion of the exhaust steam; and an exhaust steam supply amount adjustment member (a heat demand facility inlet valve 52/a low-pressure turbine inlet valve 55) for adjusting an amount of the exhaust steam supplied to the second steam turbine (40c),
  • the exhaust steam supply amount adjustment member (52/55) adjusts the amount of exhaust steam supplied to the second steam turbine (40c) based on the heat demand in the heat demand facility (60), thereby adjusting the amount of exhaust steam supplied to the heat demand facility (60).
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [14], The amount of exhaust steam supplied to the heat demand facility (60) is adjusted while minimizing the amount of pressure drop across the pressure reduction element (50).
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [14], Based on the heat demand in the heat demand facility (60), the exhaust steam supply amount adjustment member (52/55) stops the supply of the exhaust steam to the second steam turbine (40c), and the pressure reduction member (50) adjusts the amount of pressure reduction of the exhaust steam.
  • the pressure reduction member increases the amount of pressure reduction in the exhaust steam, thereby raising the temperature of the exhaust steam, and therefore the amount of heat supplied to the heat demand equipment can be increased and the heat demand of the heat demand equipment can be met.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [16], As the heat demand in the heat demand facility (60) increases, the pressure drop through the pressure reduction element (50) is increased.
  • the temperature of the exhaust steam increases by increasing the amount of pressure reduction of the exhaust steam using the pressure reduction member, so that the amount of heat supplied to the heat demand equipment can be increased and the heat demand in the heat demand equipment can be met.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [14], Based on the heat demand in the heat demand facility (60), the exhaust steam supply amount adjustment member (52/55) stops the supply of the exhaust steam to the second steam turbine (40c) and adjusts the flow path area of the exhaust steam in the pressure reduction member (50).
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [18], As the heat demand in the heat demand facility increases, the flow area of the exhaust steam in the pressure reduction member is reduced.
  • the temperature of the exhaust steam increases by decreasing the flow path area of the exhaust steam in the pressure reduction member and increasing the amount of pressure drop of the exhaust steam, so that the amount of heat supplied to the heat demand equipment can be increased and the heat demand in the heat demand equipment can be met.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [11], A heat supply amount control device (501) is provided, The heat supply amount control device (501) A receiving unit (511) that receives a heat demand signal from the heat demand facility (60), the heat demand signal being a signal related to heat demand in the heat demand facility; a control signal generator (512) for generating a control signal using the heat demand signal to control the amount of pressure drop caused by the pressure reduction member (50); and a control signal transmitter (513) for transmitting the control signal to the pressure reduction member (50).
  • the heat supply amount control device adjusts the amount of pressure reduction by the pressure reduction member based on the heat demand in the heat demand facility, so that the heat demand facility can be appropriately supplied with the amount of heat according to its heat demand.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [20], When the control signal generator (512) detects an increase in heat demand in the heat demand facility (60) based on the heat demand signal, it generates the control signal to increase the amount of pressure drop by the pressure reduction member (50).
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [20] or [21],
  • the control signal generating unit (512) detects an increase in heat demand in the heat demand facility (60) based on the heat demand signal, it generates the control signal for reducing a flow area of the exhaust steam in the pressure reduction member (50).
  • a heat utilization system is a heat utilization system according to any one of [20] to [22], a second steam turbine (40c) driven by at least a portion of the exhaust steam; an exhaust steam supply amount adjustment member (52/55) for adjusting an amount of the exhaust steam supplied to the second steam turbine (40c);
  • the heat supply amount control device (501) an adjustment signal generating unit (522) that generates an adjustment signal for adjusting a supply amount of the exhaust steam supplied to the second steam turbine (40c) using the heat demand signal; an adjustment signal transmitting unit (523) that transmits the adjustment signal to the exhaust steam supply amount adjusting member (52/55);
  • the exhaust steam supply amount adjustment member (52/55) adjusts the amount of the exhaust steam supplied to the second steam turbine (40c) based on the adjustment signal.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [23],
  • the control signal generator (522) generates the control signal to minimize the amount of pressure drop across the pressure reduction member (50).
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [23],
  • the adjustment signal generating unit (522) generates the adjustment signal to stop the supply of the exhaust steam to the second steam turbine (40c).
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [25], When the control signal generator (522) detects an increase in heat demand in the heat demand facility (60) based on the heat demand signal, it generates the control signal to increase the amount of pressure drop by the pressure reduction member (50).
  • the pressure reduction member increases the amount of pressure reduction in the exhaust steam, thereby raising the temperature of the exhaust steam, and therefore the amount of heat supplied to the heat demand equipment can be increased and the heat demand of the heat demand equipment can be met.
  • a heat utilization system is the heat utilization system according to [25], When the control signal generating unit (522) detects an increase in heat demand in the heat demand facility (60) based on the heat demand signal, it generates the control signal for reducing a flow area of the exhaust steam in the pressure reduction member (50).
  • a heat utilization method includes: Discharging a heated fluid from a discharge source (the gas turbine 20); generating a first steam from the water by heat exchanging the heating fluid with the water; Driving a first steam turbine (high pressure turbine 40a or intermediate pressure turbine 40b) with the first steam; A step of reducing a pressure of exhaust steam, which is steam after driving the first steam turbine (40a or 40b); and supplying the exhaust steam whose pressure has been reduced to a heat demand facility (60), The step of reducing the pressure of the exhaust steam includes adjusting an amount of reduction in the pressure of the exhaust steam based on heat demand in the heat demand facility (60).
  • the pressure at the inlet of the pressure reduction member i.e., the outlet of the first steam turbine
  • the pressure expansion ratio of the first steam turbine decreases
  • the output of the first steam turbine decreases. This increases the temperature of the exhaust steam, making it possible to increase the amount of heat supplied to the heat demand facility, and therefore to supply a sufficient amount of heat to the heat demand facility.
  • a heat utilization method is the heat utilization method according to [28], The step of reducing the pressure of the exhaust steam increases the amount of pressure reduction as the heat demand in the heat demand facility (60) increases.
  • a heat utilization method is the heat utilization method according to [28] or [29],
  • the step of reducing the pressure of the exhaust steam includes reducing the pressure of the exhaust steam using a pressure reducing member (50);
  • the step of reducing the pressure of the exhaust steam reduces a flow area of the exhaust steam in the pressure reducing member (50) in response to an increase in heat demand in the heat demand facility (60).
  • a heat utilization method is any of the heat utilization methods according to [28] to [30], supplying a portion of the exhaust steam to a second steam turbine (40c) driven by the exhaust steam; and adjusting an amount of the exhaust steam supplied to the second steam turbine in accordance with a heat demand in the heat demand facility.
  • this method by reducing the amount of exhaust steam supplied to the second steam turbine and increasing the amount of exhaust steam supplied to the heat demand equipment, a sufficient amount of heat based on the heat demand in the heat demand equipment can be supplied to the heat demand equipment. Furthermore, when the heat demand in the heat demand equipment is small, by increasing the amount of exhaust steam supplied to the second steam turbine, the exhaust steam that does not need to be used in the heat demand equipment can be used to drive the second steam turbine, thereby increasing the amount of power generation in the heat utilization system.
  • Heat utilization system 2. Steelmaking equipment (fuel production equipment) 20 Gas turbine (emission source) 21 Compressor 22 Combustor 23 Turbine 30 Heat recovery device 32 Second steam line 40a High pressure turbine (first steam turbine) 40b Intermediate pressure turbine (first steam turbine) 40c Low pressure turbine (second steam turbine) 50 Pressure reduction member 51 Exhaust steam line 52 Heat demand facility inlet valve (exhaust steam supply amount adjustment member) 55 Low pressure turbine inlet valve (exhaust steam supply amount adjustment member) 60 Heat demand equipment 60b Carbon dioxide recovery equipment 60c Vaporization equipment 60c1 Heat exchange mechanism 101 Absorption tower 102 Regeneration tower 103 Reboiler (heat exchange mechanism) 133 Air cooler 501 Heat supply amount control device 511 Receiving unit 512 Control signal generating unit 513 Control signal transmitting unit 522 Adjustment signal generating unit 523 Adjustment signal transmitting unit

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Abstract

熱利用システムは、加熱流体と水とが熱交換することにより水から第1蒸気及び第1蒸気よりも圧力の低い第2蒸気を生成する熱回収装置と、加熱流体を排出する排出源と、第1蒸気で駆動される第1蒸気タービンと、第1蒸気タービンを駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させる圧力低下部材と、排蒸気の少なくとも一部又は第2蒸気の少なくとも一方の熱を利用する熱需要設備と、第1蒸気タービンと熱需要設備とを連通する排蒸気ラインと、熱回収装置から第2蒸気が流出する第2蒸気ラインとを備え、第2蒸気ラインは圧力低下部材の下流で排蒸気ラインに接続されている。

Description

熱利用システム及び熱利用方法
 本開示は、熱利用システム及び熱利用方法に関する。
 本願は、2022年11月11日に日本国特許庁に出願された特願2022-181269号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 特許文献1~3にはそれぞれ、中圧蒸気タービンから排出される蒸気(排蒸気)の一部を二酸化炭素回収装置の熱源として使用する構成が記載されている。
特開2012-184712号公報 特表2013-506091号公報 特開2014-29139号公報
 しかしながら、特許文献1~3のいずれのシステムでも、蒸気タービンからの排蒸気のみを二酸化炭素回収装置の熱源としているため、二酸化炭素回収装置に十分な熱量を供給できない場合があり得るといった課題があった。
 上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも1つの実施形態は、熱需要設備に十分な熱量を供給可能な熱利用システム及び熱利用方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示に係る熱利用システムは、加熱流体と水とが熱交換することにより前記水から第1蒸気及び該第1蒸気よりも圧力の低い第2蒸気を生成する熱回収装置と、前記加熱流体を排出する排出源と、前記第1蒸気で駆動される第1蒸気タービンと、前記第1蒸気タービンを駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させる圧力低下部材と、前記排蒸気の少なくとも一部又は前記第2蒸気の少なくとも一方の熱を利用する熱需要設備と、前記第1蒸気タービンと前記熱需要設備とを連通する排蒸気ラインと、前記熱回収装置から前記第2蒸気が流出する第2蒸気ラインとを備え、前記第2蒸気ラインは前記圧力低下部材の下流で前記排蒸気ラインに接続されている。
 また、本開示に係る熱利用システムは、加熱流体と水とが熱交換することにより前記水から第1蒸気を生成する熱回収装置と、前記加熱流体を排出する排出源と、前記第1蒸気で駆動される第1蒸気タービンと、前記第1蒸気タービンを駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させる圧力低下部材と、前記圧力低下部材の下流の排蒸気の少なくとも一部の熱を利用する熱需要設備とを備え、前記熱需要設備における熱需要に基づいて、前記圧力低下部材が前記排蒸気の圧力低下量を調節する。
 また、本開示に係る熱利用方法は、排出源から加熱流体を排出するステップと、前記加熱流体と水とを熱交換することにより、前記水から第1蒸気を生成するステップと、前記第1蒸気で第1蒸気タービンを駆動するステップと、前記第1蒸気タービンを駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させるステップと、圧力が低下した前記排蒸気を熱需要設備に供給するステップとを備え、前記排蒸気の圧力を低下させるステップは、前記熱需要設備における熱需要に基づいて、前記排蒸気の圧力低下量を調節する。
 本開示の熱利用システムによれば、第1蒸気タービンを駆動した後の蒸気である排蒸気だけでなく、熱回収装置から供給される第2蒸気も熱需要設備の熱源として利用可能であるため、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
 また、本開示の熱利用システム及び熱利用方法によれば、排蒸気の圧力低下量を増大することで、圧力低下部材の入口、すなわち、第1蒸気タービンの出口の圧力が上昇し、第1蒸気タービンの圧力膨張比が低下して、第1蒸気タービンの出力が低下する。これにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
本開示の実施形態1に係る熱利用システムの構成模式図である。 本開示の実施形態1に係る熱利用システムの熱回収装置の構成模式図である。 本開示の実施形態1に係る熱利用システムの熱回収装置が図2の構成を有する場合の低圧蒸発器における復水及び排ガスのTQ線図である。 本開示の実施形態1に係る熱利用システムにおいて圧力調整弁の開度又は流路面積を制御するための構成模式図である。 本開示の実施形態1に係る熱利用システムにおいて排蒸気供給量調節部材を制御するための構成模式図である。 本開示の実施形態1に係る熱利用システムで使用可能な圧力低下部材の一例である。 本開示の実施形態1に係る熱利用システムで使用可能な圧力低下部材の一例である。 本開示の実施形態1に係る熱利用システムで使用可能な圧力低下部材の一例である。 本開示の実施形態1に係る熱利用システムで使用可能な圧力低下部材の一例である。 本開示の実施形態1に係る熱利用システムで使用可能な圧力低下部材の一例である。 図10のXI-XI線に沿った断面図である。 本開示の実施形態2に係る熱利用システムの構成模式図である。 本開示の実施形態2に係る熱利用システムの変形例の構成図である。 本開示の実施形態3に係る熱利用システムの構成模式図である。
 以下、本開示の実施形態による熱利用システム及び熱利用方法について、図面に基づいて説明する。以下で説明する実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
(実施形態1)
<本開示の実施形態1に係る熱利用システムの構成>
 図1に示されるように、本開示の実施形態1に係る熱利用システム1は、加熱流体と水(液体の水だけでなく蒸気も含む)とが熱交換することにより水から第1蒸気及び第1蒸気よりも圧力の低い第2蒸気を生成する熱回収装置30と、加熱流体を排出する排出源であるガスタービン20と、蒸気タービン40と、蒸気タービン40を駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させる圧力低下部材50である圧力調整弁50aと、排蒸気の少なくとも一部又は第2蒸気の少なくとも一方の熱を利用する熱需要設備60と、蒸気タービン40と熱需要設備60とを連通する排蒸気ライン51と、熱回収装置30から第2蒸気が流出する第2蒸気ライン32とを備えている。第2蒸気ライン32は圧力低下部材50の下流で排蒸気ライン51に接続されている。
 排蒸気ライン51には熱需要設備入口弁52が設けられている。熱需要設備入口弁52を開閉することにより、排蒸気の少なくとも一部又は第2蒸気の少なくとも一方の熱需要設備60への供給を行ったり停止したりすることができる。熱需要設備入口弁52は開閉弁に限定するものではなく、排蒸気の少なくとも一部又は第2蒸気の少なくとも一方の流量を調節可能な流量調節弁であってもよい。排蒸気ライン51には、圧力調整弁50aと熱需要設備入口弁52との間に開閉弁53を設けてもよい。開閉弁53を設けることにより、排蒸気の熱需要設備60への供給が停止されるので、第2蒸気のみを熱需要設備60に供給することが可能になる。
 熱需要設備60の構成は特に限定するものではなく、排蒸気の少なくとも一部又は第2蒸気の少なくとも一方の熱で、固体状、液体状、又はガス状の被加熱体を加熱する熱交換機構を含むものであってもよいし、排蒸気を化学反応の原料とする化学装置(例えば、スチームリフォーミング装置)であってもよい。実施形態1では、熱需要設備60が地域給湯・暖房設備60aであることを例にして説明を行う。
 本開示において蒸気タービン40の構成は特に限定するものではないが、実施形態1では蒸気タービン40は、高圧タービン40aと中圧タービン40bと低圧タービン40cとを備えている。高圧タービン40aと中圧タービン40bとはそれぞれの回転軸が連結されており、その回転軸の回転により駆動される発電装置41が設けられている。低圧タービン40cは、高圧タービン40a及び中圧タービン40bとは独立に設けられており、圧力調整弁50aの下流で排蒸気ライン51から分岐した排蒸気分岐ライン54を介して中圧タービン40bと低圧タービン40cとが連通されている。すなわち、低圧タービン40cは、中圧タービン40bから排出される排蒸気の少なくとも一部によって駆動されるように構成されている。排蒸気分岐ライン54には、流量調整弁である低圧タービン入口弁55が設けられている。低圧タービン40cには、低圧タービン40cにより駆動される発電装置42が設けられている。
 本開示において、熱需要設備60に供給される排蒸気を排出する蒸気タービンを第1蒸気タービンと定義し、第1蒸気タービンの排蒸気で駆動される蒸気タービンを第2蒸気タービンと定義する。また、第1蒸気タービンを駆動する蒸気を第1蒸気と定義する。従って、実施形態1では、中圧タービン40bが第1蒸気タービンに相当し、低圧タービン40cが第2蒸気タービンに相当する。実施形態1の第1蒸気タービンである中圧タービン40bを駆動する第1蒸気の詳細については後述する。
 低圧タービン40cから排出される排蒸気が流通する排蒸気ライン70は復水器71に接続されている。復水器71において生成した復水を熱回収装置30に供給するために、復水器71と熱回収装置30とが復水ライン72によって連通されている。復水ライン72には、復水を熱回収装置30に供給するために復水ポンプ73が設けられている。地域給湯・暖房設備60aにおいて使用された蒸気の排出ライン61は、復水ポンプ73の下流で排蒸気ライン70に接続されている。排出ライン61には、圧力調整弁62と、圧力調整弁62の下流に位置するポンプ63とが設けられている。
 ガスタービン20は、空気を圧縮する圧縮機21と、圧縮機21で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器22と、燃焼器22において燃料を燃焼させることにより発生した燃焼ガスで駆動されるタービン23とを備えている。燃焼器22には、燃料を供給するための燃料供給ライン12が接続されている。また、ガスタービン20によって駆動される発電装置26が設けられている。
 タービン23から排出された排ガスを熱回収装置30に供給するために、タービン23と熱回収装置30とが排ガスライン28を介して連通されている。熱回収装置30は、復水ライン72を介して熱回収装置30に供給される復水と、排ガスライン28を介して熱回収装置30に供給される排ガスとが熱交換することにより復水が加熱されて、圧力の異なる2つの蒸気が生成されるように構成されている。ここで、排ガスは、復水と熱交換する加熱流体であり、ガスタービン20は、加熱流体である排ガスを排出する排出源である。熱回収装置30において生成された圧力の高い蒸気を高圧タービン40aに供給するために、熱回収装置30と高圧タービン40aとが蒸気供給ライン31を介して連通されている。熱回収装置30において生成された圧力の低い蒸気が前述した第2蒸気に相当する。第2蒸気が熱回収装置30から流出するために、第2蒸気ライン32の上流端が熱回収装置30に接続されている。
 高圧タービン40aの排蒸気を熱回収装置30に供給するために、高圧タービン40aと熱回収装置30とが排蒸気ライン43を介して連通されている。熱回収装置30は、排蒸気ライン43を介して熱回収装置30に供給される排蒸気と、排ガスライン28を介して熱回収装置30に供給される排ガスとが熱交換することにより排蒸気を加熱して再熱蒸気を生成するようにも構成されている。再熱蒸気を中圧タービン40bに供給するために、熱回収装置30と中圧タービン40bとが再熱蒸気供給ライン33を介して連通されている。実施形態1において、第1蒸気タービンである中圧タービン40bを駆動する再熱蒸気が第1蒸気に相当する。
 熱回収装置30における上述の熱交換によって第1蒸気及び第2蒸気が生成可能となる熱回収装置30の構成の一例を、図2を参照しながら説明する。熱回収装置30は、排ガスライン28を介して熱回収装置30に供給された排気ガスが流れる排気ガス流路200を備えている。排気ガス流路200内には、第2蒸気を生成するための構成として、低圧節炭器201と低圧蒸発器202と低圧過熱器203とが設けられている。低圧節炭器201には復水ライン72が接続され、低圧節炭器201と低圧蒸発器202とが接続され、低圧蒸発器202と低圧過熱器203とが接続され、低圧過熱器203には第2蒸気ライン32が接続されている。この構成により、復水ライン72を介して熱回収装置30に供給された復水が低圧節炭器201と低圧蒸発器202と低圧過熱器203とにおいて順次排ガスと熱交換することにより加熱されて第2蒸気となり、熱回収装置30から流出し、第2蒸気ライン32を流通する。
 また、排気ガス流路200内には、第1蒸気を生成するための構成として、互いに接続された第1再熱器204及び第2再熱器205が設けられている。第1再熱器204には排蒸気ライン43が接続され、第2再熱器205には再熱蒸気供給ライン33が接続されている。この構成により、排蒸気ライン43を介して熱回収装置30に供給された排蒸気が第1再熱器204及び第2再熱器205において順次排ガスと熱交換することにより加熱されて第1蒸気(再熱蒸気)となり、熱回収装置30から流出し、再熱蒸気供給ライン33を流通する。
 熱回収装置30は、復水ライン72を介して熱回収装置30に供給された復水の一部を使用して第1蒸気を生成する構成を有することもできる。この構成として、排気ガス流路200内には、中圧節炭器206と中圧蒸発器207と中圧過熱器208とが設けられている。中圧節炭器206はライン209を介して低圧節炭器201と接続され、ライン209には中圧給水ポンプ210が設けられている。中圧節炭器206と中圧蒸発器207とが接続され、中圧蒸発器207と中圧過熱器208とが接続されている。一端が中圧過熱器208に接続される蒸気ライン211の他端が排蒸気ライン43に接続されている。この構成により、低圧節炭器201で加熱された復水の一部が中圧給水ポンプ210によって中圧節炭器206と中圧蒸発器207と中圧過熱器208とを順次流通する際に排ガスと熱交換することにより蒸気となり、蒸気ライン211を介して、排蒸気ライン43を流通する排蒸気と混合されて再び熱回収装置30に供給されて、第1蒸気となる。
 また、排気ガス流路200内には、高圧タービン40aに供給される蒸気を生成するための構成として、第1高圧節炭器212と第2高圧節炭器213と高圧蒸発器214と第1高圧過熱器215と第2高圧過熱器216とが設けられている。第1高圧節炭器212はライン217を介して低圧節炭器201と接続され、ライン217には高圧給水ポンプ218が設けられている。第1高圧節炭器212と第2高圧節炭器213とが接続され、第2高圧節炭器213と高圧蒸発器214とが接続され、高圧蒸発器214と第1高圧過熱器215とが接続され、第1高圧過熱器215と第2高圧過熱器216とが接続されている。第2高圧過熱器216には蒸気供給ライン31が接続されている。この構成により、低圧節炭器201で加熱された復水の一部が高圧給水ポンプ218によって第1高圧節炭器212と第2高圧節炭器213と高圧蒸発器214と第1高圧過熱器215と第2高圧過熱器216とを順次流通する際に排ガスと熱交換することにより蒸気となり、熱回収装置30から流出し、蒸気供給ライン31を流通する。
 以上において、熱回収装置30の加熱流体流路(排気ガス流路200)に加熱流体(排ガス)が供給され、加熱流体流路(排気ガス流路200)内には、加熱流体(排ガス)の流れの上流から下流に向かって、順に、第2高圧過熱器216(並行して第2再熱器205)、第1再熱器204、第1高圧過熱器215、高圧蒸発器214、第2高圧節炭器213、中圧過熱器208、中圧蒸発器207、中圧節炭器206(並行して第1高圧節炭器212)、低圧過熱器203、低圧蒸発器202、低圧節炭器201が配置される。熱回収装置30の加熱流体流路(排気ガス流路200)内を流れる加熱流体(排ガス)は、上記の順で過熱器、再熱器、蒸発器、または、節炭器内を流れる蒸気、または、水と熱交換して、蒸気、または、水を加熱する。熱回収装置30の加熱流体流路(排気ガス流路200)には複数の蒸発器(高圧蒸発器214、中圧蒸発器207、低圧蒸発器202)が設置される。低圧蒸発器202は熱回収装置30の加熱流体流路(排気ガス流路200)に設置される複数の蒸発器の中で、加熱流体(排ガス)の流れから見て最も下流に設置される。また、低圧蒸発器202は熱回収装置30の加熱流体流路(排気ガス流路200)に設置される複数の蒸発器の中で、蒸発する蒸気の圧力が最も低い。
 なお、本実施形態の熱利用システムでは、高圧蒸発器214、中圧蒸発器207、低圧蒸発器202の3つの圧力の蒸発器を備えているが、高圧蒸発器214よりも更に圧力が高い蒸発器を備え、合計4つの蒸発器を備えることや、3つの蒸発器を備える代わりに、高圧蒸発器214と低圧蒸発器202、中圧蒸発器207と低圧蒸発器202のように2つのみの蒸発器を備えることもできる。また、実施形態1の熱利用システム1では、高圧タービン40aを駆動した後の蒸気を再熱器に送り、再熱しているが、再熱器を備えずに、高圧タービン40aの出口と中圧タービン40bの入口を直結してもよい。またこの場合、高圧タービン40aの出口と中圧タービン40bの入口を直結する蒸気流路に蒸気ライン211を接続して、中圧タービン40bの入口に中圧蒸発器207で蒸発した蒸気を、高圧タービン40aを駆動した後の蒸気と共に供給してもよい。更にこの場合、高圧タービン40aと中圧タービン40bは一体となっていてもよく、タービン中間段に蒸気ライン211が接続され、中圧蒸発器207で蒸発した蒸気が供給されていてもよい。以上のように、熱回収装置30及び蒸気タービン40は、本発明の趣旨に反しない範囲で様々な構成を採用することができる。
 熱回収装置30において復水及び高圧タービン40aの排蒸気と熱交換した排ガスが熱回収装置30から流出するために、熱回収装置30には排ガスライン29の一端が接続されている。排ガスライン29の他端は煙突10に接続されている。
<本開示の実施形態1に係る熱利用システムの動作(熱利用方法)>
 次に、本開示の実施形態1に係る熱利用システムの動作について説明する。燃料供給ライン12を介してガスタービン20の燃焼器22に燃料が供給される。燃焼器22には、燃料と、圧縮機21によって圧縮された圧縮空気とが供給され、圧縮空気を用いて燃料が燃焼される。燃焼器22において燃料が燃焼することにより生成した燃焼ガスがタービン23を駆動する。圧縮機21及びタービン23の回転によって発電装置26が駆動されて、発電が行われる。
 タービン23から排出された排ガスは、排ガスライン28を介して熱回収装置30に流入する。熱回収装置30では、排ガスは水と熱交換することにより冷却される。また、後述するように高圧タービン40aから排出された排蒸気と排ガスとが熱交換することによっても排ガスは冷却される。熱回収装置30において冷却された排ガスは、排ガスライン29を流通し、煙突10を介して大気中に放出される。
 一方、熱回収装置30において排ガスと熱交換することにより加熱された水は、圧力の異なる2つの蒸気として熱回収装置30から流出する。圧力の高い蒸気は、蒸気供給ライン31を介して高圧タービン40aに供給され、高圧タービン40aを駆動する。一方、圧力の低い蒸気は第2蒸気として第2蒸気ライン32を流通する。高圧タービン40aを駆動した後に高圧タービン40aから排出された排蒸気は、排蒸気ライン43を流通して熱回収装置30に再び流入する。熱回収装置30において、高圧タービン40aから排出された排蒸気は排ガスと熱交換することにより加熱されて再熱蒸気(第1蒸気)となる。再熱蒸気は、再熱蒸気供給ライン33を介して中圧タービン40bに供給され、中圧タービン40bを駆動する。高圧タービン40a及び中圧タービン40bによって発電装置41が駆動されて、発電が行われる。
 中圧タービン40bを駆動した後に中圧タービン40bから排出された排蒸気は、排蒸気ライン51を流通する。熱需要設備入口弁52、開閉弁53、及び低圧タービン入口弁55の操作により、排蒸気は、低圧タービン40c又は地域給湯・暖房設備60aのいずれか一方、若しくは、低圧タービン40c及び地域給湯・暖房設備60aの両方に流入する。排蒸気分岐ライン54を介して低圧タービン40cに供給された排蒸気は、低圧タービン40cを駆動し、低圧タービン40cによって発電装置42が駆動されて、発電が行われる。
 低圧タービン40cを駆動した後に低圧タービン40cから排出された排蒸気は、排蒸気ライン70を流通して復水器71に流入する。復水器71に流入した排蒸気は凝縮して復水となり、復水ポンプ73によって復水ライン72を流通し、熱回収装置30に供給されて、前述の排ガスと熱交換する。
 中圧タービン40bから排出された排蒸気の少なくとも一部が地域給湯・暖房設備60aに供給される場合は、排蒸気が排蒸気ライン51を流通する間に、第2蒸気ライン32を流通する第2蒸気と混合されて地域給湯・暖房設備60aに流入する。前述したように、開閉弁53を全閉にすれば、第2蒸気のみを地域給湯・暖房設備60aに供給することができる。地域給湯・暖房設備60aに流入した第2蒸気(及び排蒸気)は、給湯・暖房の熱源として使用される。地域給湯・暖房設備60aにおける第2蒸気(及び排蒸気)の圧力は圧力調整弁62により調整することができる。これにより、地域給湯・暖房設備60a内の圧力を十分に高く保つことで、十分な蒸気密度及び十分な熱伝達率が得られることにより、必要な熱量を提供することができ、さらに、地域給湯・暖房設備60aで必要とされる温度で蒸気を凝縮させることができる。地域給湯・暖房設備60aにおいて熱源として使用された第2蒸気(及び排蒸気)は凝縮して水となり、ポンプ63によって排出ライン61を流通した後、復水ライン72に流入して復水とともに熱回収装置30に供給される。
 このように、熱利用システム1では、中圧タービン40bを駆動した後の蒸気である排蒸気だけでなく、熱回収装置30から供給される第2蒸気も地域給湯・暖房設備60aの熱源として利用可能であるため、地域給湯・暖房設備60aに十分な熱量を供給可能である。
<熱需要設備における熱需要に基づく制御>
 次に、中圧タービン40bから排出された排蒸気の少なくとも一部を地域給湯・暖房設備60aに供給する場合において、地域給湯・暖房設備60aにおける熱需要に基づいて地域給湯・暖房設備60aに供給される熱量を制御する方法を説明する。例えば、圧力調整弁50aの開度を変更することで、地域給湯・暖房設備60aに供給される熱量を制御することができる。圧力調整弁50aの開度を小さくする、すなわち、圧力調整弁50aの流路面積を小さくすると、圧力調整弁50aによる排蒸気の圧力低下量(圧損)が大きくなる。そうすると、圧力調整弁50aの入口、即ち、中圧タービン40b(第1蒸気タービン)の出口の圧力が上昇して、中圧タービン40b(第1蒸気タービン)の膨張比が低下し、中圧タービン40b(第1蒸気タービン)の出力が低下するので、中圧タービン40b(第1蒸気タービン)から排出される排蒸気の温度が上昇する。従って、地域給湯・暖房設備60aに供給される熱量が増大する。一方、地域給湯・暖房設備60aの熱需要が低い場合は、圧力調整弁50aの開度すなわち流路面積を最大にしておく。地域給湯・暖房設備60aの熱需要が高まるに従い、圧力調整弁50aの開度すなわち流路面積を小さくしていけば、中圧タービン40b(第1蒸気タービン)から排出される排蒸気の温度が上昇するので、地域給湯・暖房設備60aの熱需要に応じた熱量を地域給湯・暖房設備60aに供給することができる。
 熱回収装置30が図2の構成を有する場合の作用効果を説明する。図3に示されるTQ線図は、熱回収装置30の低圧蒸発器202における復水の熱回収量と温度との関係を示す線(低圧蒸発器202における飽和蒸気圧が高い場合と低い場合の線)と、排ガスの熱量と温度との関係を示す線とを示す図である。低圧蒸発器202における飽和蒸気圧及び飽和蒸気温度を下げると、すなわち、図3において低圧蒸発器202における飽和蒸気圧が高い場合の実線で描かれた線から低圧蒸発器202における飽和蒸気圧が低い場合の破線で描かれた線にすると、前者に比べて後者の熱回収量を増大することができる。本実施形態では、圧力調整弁50a(圧力低下部材)を備えて、圧力低下量(圧損)を増大することにより、圧力調整弁50a(圧力低下部材)よりも下流の排蒸気ライン51の圧力を低く保つことにより、圧力調整弁50a(圧力低下部材)よりも下流の排蒸気ライン51に接続された第2蒸気ライン32、及び、第2蒸気ライン32に蒸気を供給する熱回収装置30の低圧蒸発器202における飽和蒸気圧も低く保つことができる。従って、図3に示されている通り、熱回収装置30の低圧蒸発器202における復水の熱回収量を増大することができる。これと同時に、上述の動作で中圧タービン40b(第1蒸気タービン)から排出される排蒸気の温度を上昇させることにより、地域給湯・暖房設備60aに供給可能な熱量をさらに増大することができる。本実施形態では、圧力調整弁50a(圧力低下部材)を備えて、圧力低下量(圧損)を増大することにより、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の下流の圧力を低く保ちつつ、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の上流の圧力を増大することができる。従って、熱回収装置30の低圧蒸発器202における飽和蒸気圧を低く保つと同時に、中圧タービン40b(第1蒸気タービン)から排出される排蒸気の温度上昇、熱量増大を実現することができ、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への熱供給量を増大することができる。
 次に、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が変化した場合にその熱需要を満たすようにするための圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積についての上述の制御について説明する。図4に示されるように、熱利用システム1には熱供給量制御装置501が設けられている。熱供給量制御装置501は、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要に関する信号である熱需要信号を地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)から受信する受信部511と、熱需要信号を用いて、圧力調整弁50aの開度又は流路面積を制御するための信号である制御信号を生成する制御信号生成部512と、制御信号を圧力調整弁50aに送信する制御信号送信部513とを含んでいる。受信部511は制御信号生成部512と電気的に接続されており、制御信号生成部512は制御信号送信部513と電気的に接続されている。
 受信部511は、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)から熱需要信号を受信できるように、熱需要信号ライン502を介して地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)、例えば地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の動作を制御する制御装置60a1と電気的に接続されている。制御信号送信部513は、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積を制御するための図示しない駆動部へ制御信号を送信するために、制御信号ライン503を介して圧力調整弁50a(圧力低下部材)の駆動部と電気的に接続されている。尚、受信部511と地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)との間の熱需要信号の送受信と、制御信号送信部513と圧力調整弁50a(圧力低下部材)との間の制御信号の送受信とのそれぞれ又はいずれか一方を無線通信で行う場合には、熱需要信号ライン502及び制御信号ライン503のそれぞれ又はいずれか一方を省略することができる。
 熱供給量制御装置501は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。尚、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
 熱供給量制御装置501が設けられている場合、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が熱需要信号として連続的に又は間欠的に送信され、熱供給量制御装置501の受信部511が熱需要信号を受信する。制御信号生成部512は、受信部511が受信した熱需要信号を用いて、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積を制御するための信号である制御信号を生成する。例えば、制御信号生成部512に予め、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積と排蒸気温度との関係を表すマップ、並びに、排蒸気の流量及び温度の変化量と地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要の変化量との関係を表すマップ等を組み込んでおき、これらのマップに基づいて圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積を決定し、制御信号を生成することができる。制御信号送信部513は、制御信号生成部512が生成した制御信号を圧力調整弁50aの駆動部に送信する。圧力調整弁50aの駆動部は、制御信号に基づいて圧力調整弁50aの開度又は流路面積を調整することで、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要に応じた圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積とすることができる。
 地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が低い場合は、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積を最大にさせるための制御信号、すなわち圧力低下量を最小とするための制御信号が生成され、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が増加した場合には、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積を小さくするための制御信号、すなわち圧力低下量を増大させるための制御信号が生成され、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が減少した場合は、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積を大きくするための制御信号、すなわち圧力低下量を減少させるための制御信号が生成される。
 次に説明するように、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度調整だけではなく、流量調整弁である熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の開度調整を行うことで、地域給湯・暖房設備60aの広範囲の熱需要に応じた熱量を地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)に供給することができる。図1に示されるように、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が低い場合は、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度すなわち流路面積を最大にしておく。地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要と地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への熱供給量とを比較し、熱需要の方が大きい場合は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の開度を小さくする。そうすると、低圧タービン40cへの排蒸気の供給量が減少することにより、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への排蒸気の供給量が増加するので、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への熱供給量が増加し、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要を満たすことができる。逆に、上記比較において熱需要の方が小さい場合は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の開度を大きくする。そうすると、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)への排蒸気の供給量が増加することにより、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への排蒸気の供給量が減少するので、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への熱供給量が減少し、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要を満たすことができる。この場合、圧力調整弁50a(圧力低下部材)による排蒸気の圧力低下量が最小となるので、中圧タービン40b(第1蒸気タービン)の出力を低下させずに地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要を満たすことができる。以上のように、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が低く、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度すなわち流路面積を最大にして、圧力低下量(圧損)を最小としても、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要を満たすことができる場合は、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度すなわち流路面積が最大、圧力低下量(圧損)が最小の状態を保つことが好ましい。圧力調整弁50a(圧力低下部材)における圧力低下量(圧損)が小さい方が中圧タービン40b(第1蒸気タービン)の出力が大きく、プラントの効率も高めることができるからである。
 低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)が全閉となり、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)への排蒸気の供給が停止された状態になっても、上記比較において熱需要の方が大きい場合は、上述した圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度調整によって排蒸気の圧力及び温度を調節することにより、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要を満たすことができる。
 尚、上記制御では、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度は全開である状態から開始しているが、この形態に限定するものではない。高圧タービン40a及び中圧タービン40bの任意の出力を維持するために調整された圧力調整弁50a(圧力低下部材)の任意の開度から開始してもよい。その状態で低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)による制御を行い、低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)が全閉となっても地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)へ熱需要を満たせない場合には、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度調整によって、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への熱供給を増加してもよい。
 上記制御では、低圧タービン入口弁55の開度調整によって地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への熱供給を調節しているが、この形態に限定するものではない。熱需要設備入口弁52の開度調整によって地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への熱供給を調節してもよい。この場合には、低圧タービン入口弁55の開度を変更する方向とは逆方向に熱需要設備入口弁52の開度を変更する。具体的には、上記制御において、低圧タービン入口弁55の開度を小さくする状況下では、熱需要設備入口弁52の開度を大きくする操作を行う。これは、中圧タービン40b(第1蒸気タービン)から排出された排蒸気は、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)又は地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)のいずれかに流入するため、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への排蒸気の供給量を増加させれば、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)への排蒸気の供給量は減少し、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への排蒸気の供給量を減少させれば、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)への排蒸気の供給量は増加するからである。従って、熱需要設備入口弁52及び低圧タービン入口弁55はそれぞれ、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)に供給される排蒸気の供給量を調節するための排蒸気供給量調節部材を構成する。
 次に、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が変化した場合にその熱需要を満たすようにするための排蒸気供給量調節部材についての上述の制御について説明する。図5に示されるように、熱供給量制御装置501は、熱需要信号を用いて、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)に供給される排蒸気の供給量を調節するための調節信号を生成する調節信号生成部522と、調節信号を排蒸気供給量調節部材(熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55)に送信する調節信号送信部523とをさらに含んでいる。調節信号生成部522は受信部511と電気的に接続されており、調節信号生成部522は調節信号送信部523と電気的に接続されている。
 調節信号送信部523は、熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の開度を制御するための図示しない駆動部へ調節信号を送信するために、調節信号ライン504a又は504bを介して熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の駆動部と電気的に接続されている。また、調節信号送信部523は、開閉弁53を開閉させるための開閉制御信号を開閉弁53の図示しない駆動部へ開閉制御信号を送信するために、開閉制御信号ライン505を介して、開閉弁53の駆動部と電気的に接続されている。尚、調節信号送信部523と熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)との間の調節信号の送受信と、調節信号送信部523と開閉弁53との間の開閉制御信号の送受信とのそれぞれ又はいずれか一方を無線通信で行う場合には、調節信号ライン504a又は504b及び開閉制御信号ライン505のそれぞれ又はいずれか一方を省略することができる。
 上述したように、熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の開度調整を行うことで、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の広範囲の熱需要に応じた熱量を地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)に供給する場合には、調節信号生成部522は、受信部511が受信した熱需要信号を用いて、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)に供給される排蒸気の供給量を調節するための調節信号を生成する。例えば、調節信号生成部522に予め、熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の開度と低圧タービン40c(第2蒸気タービン)に供給される排蒸気の供給量との関係を表すマップ、並びに、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への排蒸気の供給量の変化量と地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要の変化量との関係を表すマップ等を組み込んでおき、これらのマップに基づいて熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の開度を決定し、調節信号を生成することができる。調節信号送信部523は、調節信号生成部522が生成した調節制御信号を熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の駆動部に送信する。熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の駆動部は、熱需要設備入口弁52又は低圧タービン入口弁55(排蒸気供給量調節部材)の開度を調節信号に基づく開度に調節することで、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)に供給される排蒸気の供給量が変化し、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)に地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要に応じた量の排蒸気を供給することができる。
 地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が低い場合は、熱需要設備入口弁52の開度を最小にさせるための調節信号又は低圧タービン入口弁55の開度を最大にするための調節信号が生成される。または、調節信号生成部522は、開閉弁53を閉じるための開閉制御信号を生成し、調節信号送信部523がこの開閉制御信号を開閉弁53に送信することにより、開閉制御信号に従って開閉弁53を閉じさせてもよい。地域給湯・暖房設備60aの熱需要が増加した場合には、熱需要設備入口弁52の開度を増大させるための調節信号又は低圧タービン入口弁55の開度を低減するための調節信号が生成される。これにより、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への排蒸気の供給量が増加するので、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要の増加に対応できる。地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要によっては、低圧タービン入口弁55の開度をゼロ、すなわち低圧タービン入口弁55を全閉にするための調節信号を生成する。これにより、排蒸気の全量が地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)へ供給されるが、それでも地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要に対応できない場合は、上述した制御によって圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積の調節を行う。地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要が減少した場合には、熱需要設備入口弁52の開度を低減させるための調節信号又は低圧タービン入口弁55の開度を増大するための調節信号が生成される。これにより、地域給湯・暖房設備60aへの排蒸気の供給量が減少するので、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要の減少に対応できる。
 尚、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)の熱需要に基づく上述の制御については、第2蒸気を地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)に供給しない構成についても適用可能である。この構成は、例えば、熱回収装置30から第2蒸気を生成するための構成(低圧節炭器201、低圧蒸発器202、低圧過熱器203(図2参照))を取り除くか、又は、排蒸気ライン51に設けられた開閉弁53を第2蒸気ライン32に移設して、開閉弁53を閉じること等により実現可能である。この構成においても、圧力調整弁50a(圧力低下部材)の開度又は流路面積を調整することにより、排蒸気の圧力を低下することで中圧タービン40b(第1蒸気タービン)の圧力膨張比が低下して、中圧タービン40b(第1蒸気タービン)の出力が低下する。これにより、排蒸気の温度が上昇するので、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)に供給する熱量を増大することができ、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)に十分な熱量を供給可能である。また、この構成においても、低圧タービン40c(第2蒸気タービン)に供給される排蒸気の供給量を調節することにより、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)への排蒸気の供給量が調節されるので、地域給湯・暖房設備60a(熱需要設備)に十分な熱量を供給可能である。
<圧力低下部材の変形例>
 実施形態1では、圧力低下部材50は圧力調整弁50aであったが、この形態に限定するものではない。以下に、圧力低下部材50の幾つかの変形例を例示する。尚、以下に示す変形例はあくまでも例示に過ぎず、圧力低下部材50の形態をそれらに限定する意図はない。
 図6に示されるように、圧力低下部材50は、互いに並列に設けられた複数の分岐ライン56と、各分岐ライン56に設けられた開閉弁57とを備える構成のものであってもよい。各開閉弁57を開閉することにより、排蒸気が流れる分岐ライン56の本数を変更することで、圧力低下部材50による排蒸気の圧損が変化するので、排蒸気の圧力低下量を調節できる。具体的には、圧力低下量を最小とするために全部の開閉弁57を開き、排蒸気の圧力低下量を大きくするために、閉じる開閉弁57の個数を増加する。閉じる開閉弁57の個数が多くなると、排蒸気が流通する分岐ライン56の本数が少なくなり、すなわち、圧力低下部材50の流路面積が小さくなり、圧力低下部材50による排蒸気の圧損が大きくなるので、排蒸気の圧力低下量を大きくすることができる。尚、分岐ライン56の本数は任意に変更可能である。
 図7に示されるように、圧力低下部材50は、排蒸気ライン51から分岐して複数の折り返し部を有する第1ライン64と、第1ライン64よりも下流側で排蒸気ライン51から分岐する第2ライン65と、一端が第1ライン64に接続されるとともに他端が第2ライン65に接続され互いに並列に設けられる複数の連結ライン66と、各連結ライン66に設けられた開閉弁67とを備える構成のものであってもよい。各連結ライン66に設けられたいずれか1つの開閉弁67を開けることで、排蒸気が第1ライン64、いずれかの連結ライン66、第2ライン65を順次流通する距離が変化して、圧力低下部材50による排蒸気の圧損が変化するので、排蒸気の圧力低下量を調節できる。具体的には、圧力低下量を最小とするためには、排蒸気ライン51から第1ライン64及び第2ライン65が分岐する分岐点間を連結する連結ライン66aに設けられた開閉弁67aを開く。排蒸気の圧力低下量を最大とするためには、連結ライン66aから最も離れた連結ライン66bに設けられた開閉弁67bを開く。尚、連結ライン66の本数は任意に変更可能である。また、第2ライン65が複数の折り返し部を有してもよいし、第1ライン64及び第2ライン65の両方が複数の折り返し部を有してもよい。折り返し部の数が多いほど、又は、各折り返し部が長いほど、開く開閉弁67を変更することによる圧損の違いが大きくなるので、圧力低下部材50によって調節可能な圧力低下量の範囲を広げることができる。
 図8に示されるように、圧力低下部材50は、排蒸気ライン51に直列に設けられるオリフィス75の個数を変更可能な構成のものであってもよい。オリフィス75が挿入される部分として、オリフィス75を収容可能なケース76を排蒸気ライン51に設けてもよい。また、圧力低下部材50は、オリフィス75の追加又は抜き取りを手作業で行う構成のものであってもよいし、油圧シリンダ等でオリフィス75の追加又は抜き取りを行う構成のものであってもよい。この圧力低下部材50では、圧力低下量を最小とするためには、オリフィス75の個数をゼロとし、圧力低下量を増加するためにはオリフィス75を追加し、圧力低下量を減少するためにはオリフィス75を抜き取る。
 図6~8に示される構成の圧力低下部材50は、排蒸気ライン51に設けられ、中圧タービン40bから排出された排蒸気の圧力を低下するものである。しかしながら、圧力低下部材50はこのような構成に限定するものではなく、中圧タービン40bを駆動した後で中圧タービン40bから排出される前の排蒸気の圧力を低下するものであってもよい。以下ではこの構成を有する二例の圧力低下部材50を説明する。
 図9に示されるように、圧力低下部材50は、中圧タービン40bのケーシング44内において最後段の静翼45及び動翼46よりも下流側に設けられたルーバー50bであってもよい。ルーバー50bは、軸部47に羽板状の部材48を平行に複数設けた構成を有し、羽板状の部材48の角度を変更することで、中圧タービン40bを駆動した後の排蒸気がルーバー50bを通過する際の流路面積を増減するように構成されている。ルーバー50bは、羽板状の部材48の角度を変更することで、排蒸気の圧力低下量を調節することができる。
 図10に示されるように、圧力低下部材50は、中圧タービン40bのケーシング44内において最後段の静翼45及び動翼46よりも下流側に設けられた2つの円板58,59を備える構成のものであってもよい。図11に示されるように、円板58,59は同じ構成を有しており、中圧タービン40bの回転軸が挿入される孔58a,59aの周りに、同じ形状の孔58b,59bが孔58a,59aの周方向に沿って同じ間隔を空けて設けられている。円板58,59のいずれか一方を回転させることにより、孔58aと孔59aとが重なる面積が変化する。孔58aと孔59aとが重なる部分が、中圧タービン40bを駆動した後の排蒸気の流路となるため、円板58,59のいずれか一方を回転させることにより、排蒸気の流路面積を変化させて、排蒸気の圧力低下量を調節することができる。
<本開示の実施形態1に係る熱利用システムの変形例>
 実施形態1では、圧力調整弁62は1つの弁として説明したが、この形態に限定するものではない。圧力調整弁62も圧力低下部材50と同様に、圧力低下部材50の変形例である図2~4のいずれかの構成と同じ構成を有してもよい。
 実施形態1では、加熱流体を排出する排出源はガスタービン20であったが、この形態に限定するものではない。熱回収装置30において水と熱交換することにより水を蒸発させて蒸気とすることができる温度を有する流体を排出するものであれば、どのような構成のものであっても排出源とすることができる。例えば、ボイラー、ガスエンジン、固体酸化物型燃料電池等を排出源として用い、これらの排ガスを加熱流体としてもよい。さらに、その他の排出源及び加熱流体の組み合わせの例として、化学プラントの反応器及び発熱反応後の生成物質、廃棄物焼却炉及び燃焼ガス、太陽熱を利用した加熱装置及び熱媒体ガス、地熱を利用した加熱装置及び熱媒体ガス、原子炉及び熱媒体ガス等を挙げることができる。尚、熱媒体ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素、窒素等を用いることができる。
(実施形態2)
 次に、実施形態2に係る熱利用システムについて説明する。実施形態2に係る熱利用システムは、実施形態1に対して、熱需要設備60を、ガスタービン20の排ガスから二酸化炭素を回収する設備(二酸化炭素回収装置)に変更したものである。尚、実施形態2において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
<本開示の実施形態2に係る熱利用システムの構成>
 図12に示されるように、本開示の実施形態2に係る熱利用システム1では、ガスタービン20の燃焼器22において燃焼される燃料として、製鉄設備2から排出される排ガスが用いられる。製鉄設備2は溶融ガス化炉3を有し、溶融ガス化炉3において石炭及び鉄鉱石を原料として製鉄を行うため、溶融ガス化炉3から排出される排ガスには、可燃成分(例えば一酸化炭素)及び二酸化炭素が含まれている。溶融ガス化炉3には燃料供給ライン12が接続され、燃料供給ライン12には、溶融ガス化炉3から排出される排ガスを昇圧するための圧縮機25を設けてもよい。また、燃料供給ライン12には、窒素供給ライン24が接続されていてもよい。燃料供給ライン12を流れる燃料に、窒素供給ライン24から供給される窒素を混合することにより、燃焼器22における燃料の発熱量を調整することができる。
 その他の構成を実施形態1と同じにして実施形態2を構成してもよいが、以下に説明するように実施形態1の構成の一部を変更して、実施形態2を構成する。本開示の実施形態2に係る熱利用システム1では、蒸気タービン40は高圧タービン40aのみを有している。このため、実施形態2では高圧タービン40aが第1蒸気タービンを構成し、第2蒸気タービンは存在しない。排蒸気ライン51は、高圧タービン40aと熱需要設備60とを連通するように設けられている。また、熱回収装置30では、水と排ガスとが熱交換することにより水が蒸発して圧力の異なる2つの蒸気が生成するが、後述するように圧力の高い蒸気が高圧タービン40aに供給されて高圧タービン40aを駆動するので、圧力の高い蒸気が第1蒸気に相当する。実施形態1と同様に、圧力の低い蒸気が第2蒸気に相当する。
 熱需要設備60は、ガスタービン20から排出された排ガス、詳細には、熱回収装置30において水と熱交換した後の排ガスから二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収装置60bである。二酸化炭素回収装置60bは、熱回収装置30から流出した排ガスを冷却する冷却塔100と、冷却塔100において冷却された排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔101と、吸収塔101において二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱することにより二酸化炭素を放散させる再生塔102と、再生塔102内の吸収液を加熱するためのリボイラ103とを備えている。排ガスライン29は冷却塔100に接続されている。尚、二酸化炭素回収装置60bにおいて冷却塔100は必須の構成ではなく、熱回収装置30から流出する排ガスの温度が十分に低く、さらに排ガスに含まれる硫黄酸化物や塵のような固形成分等の濃度が十分に低い場合には、冷却塔100はなくてもよい。二酸化炭素回収装置60bが冷却塔100を含まない場合、熱回収装置30と吸収塔101とが排ガスライン29を介して連通される。
 一端が高圧タービン40aに接続される排蒸気ライン51の他端はリボイラ103に接続されており、これにより、高圧タービン40aとリボイラ103とが連通されている。また、熱回収装置30とリボイラ103とは、水供給ライン104を介して連通されている。水供給ライン104には、圧力調整弁62と、圧力調整弁62よりも下流側に設けられた給水ポンプ105が設けられている。
 吸収塔101と再生塔102とは、吸収塔101の塔底と再生塔102の塔底よりも上方の位置とに接続するリッチ吸収液ライン110と、再生塔102の塔底と吸収塔101の塔底よりも上方の位置とに接続するリーン吸収液ライン111とによって連通されている。後述するようにリッチ吸収液ライン110には、二酸化炭素を多く含んだ吸収液であるリッチ吸収液が流通し、リーン吸収液ライン111には、リッチ吸収液から二酸化炭素を放散し二酸化炭素含有率がリッチ吸収液よりも相対的に低い吸収液であるリーン吸収液が流通する。リッチ吸収液ライン110を流通するリッチ吸収液とリーン吸収液ライン111を流通するリーン吸収液とが熱交換する熱交換器112が設けられている。リッチ吸収液ライン110には、吸収塔101と熱交換器112との間にリッチ吸収液ポンプ113が設けられている。リーン吸収液ライン111には、再生塔102と熱交換器112との間にリーン吸収液ポンプ114が設けられている。
 吸収塔101の塔頂には、吸収塔101内のガスを大気中に放出するための排気ライン122が接続されている。再生塔102は、再生塔102内の吸収液を塔底から抜き出して再生塔102内に再び戻すように吸収液が循環する循環ライン115が設けられている。循環ライン115は、リボイラ103を通過するように設けられている。再生塔102の塔頂には、再生塔102内のガス、すなわち吸収液から放散された二酸化炭素を含むガスが再生塔102から流出するための流出ライン120が接続されている。流出ライン120にはガスを昇圧するための昇圧機121を設けてもよい。
 詳細は後述するが、実施形態2では、熱需要設備60である二酸化炭素回収装置60bのリボイラ103において、高圧タービン40aから排出された排蒸気及び第2蒸気の混合蒸気と吸収液とが熱交換されて吸収液が加熱される。従って、リボイラ103は、被加熱体である吸収液が加熱される熱交換機構に相当する。
<本開示の実施形態2に係る熱利用システムの動作(熱利用方法)>
 次に、本開示の実施形態2に係る熱利用システム1の動作について説明する。製鉄設備2における製鉄動作によって、溶融ガス化炉3から排ガスが排気される。溶融ガス化炉3から排気された排ガスは、燃料供給ライン12を介してガスタービン20の燃焼器22に燃料として供給される。燃料供給ライン12に圧縮機25が設けられている場合には、排ガスは圧縮機25によって昇圧されることにより燃焼器22に供給される。ガスタービン20及び発電装置26の動作については実施形態1と同じである。
 熱回収装置30では、実施形態1と同様に、ガスタービン20の排ガスは水と熱交換することにより冷却される。冷却された排ガスは、排ガスライン29を流通して二酸化炭素回収装置60bの冷却塔100に流入する。二酸化炭素回収装置60bに冷却塔100が存在しない場合は、排ガスは吸収塔101に流入する。
 熱回収装置30において排ガスと熱交換することにより加熱された水は、圧力の異なる第1蒸気及び第2蒸気として熱回収装置30からそれぞれ流出する。第1蒸気は、蒸気供給ライン31を介して高圧タービン40aに供給され、高圧タービン40aを駆動する。高圧タービン40aによって発電装置41が駆動されて、発電が行われる。一方、第2蒸気は第2蒸気ライン32を流通する。高圧タービン40aを駆動した後に高圧タービン40aから排出された排蒸気は、排蒸気ライン51を流通する際に、第2蒸気ライン32を流通した第2蒸気と混合して、二酸化炭素回収装置60bのリボイラ103に流入する。
 後述するように、リボイラ103に流入した排蒸気及び第2蒸気の混合蒸気は、循環ライン115を流通するリーン吸収液と熱交換することにより冷却される。この際、圧力調整弁62により、リボイラ103における混合流体の圧力を調整することができる。これにより、リボイラ103内の圧力を十分に高く保つことで、十分な蒸気密度及び十分な熱伝達率が得られることにより、必要な熱量を提供することができ、さらに、リボイラ103で必要とされる温度で蒸気を凝縮させることができる。リボイラ103においてリーン吸収液と熱交換した混合蒸気は凝縮して水となり、給水ポンプ105によって水供給ライン104を流通した後、熱回収装置30に供給され、排ガスと熱交換する。
 上述したように、冷却塔100に流入した排ガスは、冷却塔100内を上昇する際に、冷却塔100内を落下する冷却水と気液接触することにより冷却される。排ガスに硫黄酸化物や固形成分等が含まれている場合は、排ガスと冷却水との気液接触により、冷却水に硫黄酸化物や固形成分等が捕捉されて、排ガスから硫黄酸化物や固形成分等が除去される。
 冷却塔100から流出した排ガスは吸収塔101に流入する。吸収塔101内では、排ガスが上昇するとともにリーン吸収液が落下することにより、排ガスとリーン吸収液とが気液接触して、排ガスに含まれる二酸化炭素がリーン吸収液に吸収される。二酸化炭素を吸収することによりリーン吸収液はリッチ吸収液となり、吸収塔101の底部に滞留する。このような動作により、排ガスから二酸化炭素の少なくとも一部が除去されて、二酸化炭素の濃度が低下した排ガスが吸収塔101の塔頂から流出し、排気ライン122を介して大気中へ放出される。尚、排気ライン122を他の設備、例えば煙突に接続させて、煙突を経由して二酸化炭素の濃度が低下した排ガスを放出してもよい。
 リッチ吸収液ポンプ113によって吸収塔101内のリッチ吸収液が吸収塔101の塔底から抜き出され、リッチ吸収液ライン110を流通する。リッチ吸収液ライン110を流通するリッチ吸収液は、後述するようにリーン吸収液ライン111を流通するリーン吸収液と熱交換器112において熱交換することによって加熱された後、再生塔102に流入する。再生塔102に流入したリッチ吸収液は再生塔102内を落下する。リッチ吸収液は、再生塔102内を落下する際に、後述する動作で生成して再生塔102内を上昇する飽和蒸気と接触することにより加熱される。これにより、リッチ吸収液から二酸化炭素の少なくとも一部が放散され、リッチ吸収液はリーン吸収液となって、再生塔102の塔底に滞留する。再生塔102内のリーン吸収液が再生塔102の塔底から抜き出され、循環ライン115を流通して再生塔102内に再び戻される。リーン吸収液が循環ライン115を流通する際に、リボイラ103においてリーン吸収液と混合蒸気とが熱交換することにより、リーン吸収液が加熱される。これにより、再生塔102のリーン吸収液の温度が上昇するので、リーン吸収液から二酸化炭素が放散されるとともに水が蒸発し、主に二酸化炭素及び水蒸気を含む飽和蒸気が再生塔102内を上昇する。尚、循環ライン115を介してのリーン吸収液の循環は、循環ライン115に設けられた図示しないポンプを用いて行ってもよいし、ポンプを設けずに吸収液の密度差により行ってもよい。
 再生塔102内のリーン吸収液は、リーン吸収液ポンプ114によっても再生塔102の塔底から抜き出され、リーン吸収液ライン111を流通する。リーン吸収液ライン111を流通するリーン吸収液は、リッチ吸収液ライン110を流通するリッチ吸収液と熱交換器112において熱交換することにより冷却される。熱交換器112において冷却されたリーン吸収液は、上述したように吸収塔101内に流入し、吸収塔101内を落下する。
 再生塔102内においてリッチ吸収液及びリーン吸収液から放散された二酸化炭素を含むガスは、再生塔102の塔頂から流出し、流出ライン120を流通する。流出ライン120を流通するガスは、昇圧機121によって昇圧されることにより、二酸化炭素を消費する設備又は二酸化炭素を貯蔵する設備(いずれも図示せず)に供給される。
 このように、実施形態1と同様に実施形態2においても、高圧タービン40aを駆動した後の蒸気である排蒸気だけでなく、熱回収装置30から供給される第2蒸気も二酸化炭素回収装置60bのリボイラ103における熱源として利用可能であるため、リボイラ103に十分な熱量を供給可能である。
 二酸化炭素回収装置60bでは、二酸化炭素の回収量に応じて、リボイラ103で必要とされる熱量が変化する。これに対し、実施形態2では実施形態1と同様に、圧力調整弁50aの開度を変更することで、リボイラ103に供給される熱量を制御することができる。具体的な制御方法は、実施形態1で説明した制御方法と同じである。これにより、二酸化炭素回収装置60bにおける熱需要に基づいて二酸化炭素回収装置60bに供給される熱量を制御することができる。
 実施形態2では、二酸化炭素回収装置60bはガスタービン20から排出された排ガスから二酸化炭素を回収するので、製鉄設備2から排出される排ガスをガスタービン20の燃料に使用しても、製鉄設備2及びガスタービン20において発生した二酸化炭素を回収可能である。製鉄設備2から排出される排ガスには、石炭を用いて鉄鉱石を還元する際に発生する二酸化炭素が含まれることに加え、製鉄設備2から排出される排ガスに含まれる一酸化炭素等をガスタービン20の燃焼器22で燃焼させる際に、更に二酸化炭素が発生する。従って、製鉄設備2から排出される排ガスを燃料して利用するガスタービン20から排出される排ガスには、天然ガス等の燃料を用いる一般的なガスタービンから排出される排ガスよりも高濃度の二酸化炭素が含まれる。このため、製鉄設備2から排出される排ガスを燃料として利用するガスタービン20から排出される排ガスから二酸化炭素を回収するためには、一般的なガスタービンから排出される排ガスから二酸化炭素を回収するよりも大量の熱が必要となる。これに対し、本開示の発明を用いると、二酸化炭素回収装置60bに供給する熱量を増大することができ、製鉄設備2から排出される排ガスを燃料して利用するガスタービン20においても、排ガス中の二酸化炭素を十分に回収することができる。
<本開示の実施形態2に係る熱利用システムの変形例>
 実施形態2では、リボイラ103においてリーン吸収液を加熱するための熱は、熱回収装置30においてガスタービン20の排ガスから回収した熱であったが、この熱に限定するものではない。図13に示されるように、ガスタービン20では通常、圧縮空気の一部を冷却した冷却空気が、燃焼器22の内部、タービン23の静翼130、タービンローター131、タービンローター131の動翼132等を冷却するために用いられる。このため、ガスタービン20は、圧縮空気を冷却するための空気クーラー133を備えている。空気クーラー133は、圧縮空気とリボイラ103から供給される水とを熱交換する熱交換器であり、この熱交換により、圧縮空気は冷却され、水は加熱される。空気クーラー133は、例えば、燃焼器22の内部を冷却するための冷却空気を調製するためのクーラー133aと、タービン23の静翼130を冷却するための冷却空気を調製するためのクーラー133bと、タービンローター131及びタービンローター131の動翼132を冷却するための冷却空気を調製するためのクーラー133cとを備える構成であってもよい。空気クーラー133において加熱された水(又は水蒸気)は、リボイラ103に供給されてもよいし、熱回収装置30(図12参照)で排ガスと熱交換する水に混合されて加熱された上でリボイラ103に供給されてもよい。
 実施形態2では上述したように、実施形態1と同様に、蒸気タービン40が高圧タービン40aの他に中圧タービン40b(図1参照)及び低圧タービン40c(図1参照)を含む構成でもよいが、蒸気タービン40が高圧タービン40a及び中圧タービン40bを含む構成でもよい。これらの構成のいずれにおいても、実施形態1と同様に中圧タービン40bが第1蒸気タービンとなる。
 実施形態2では、ガスタービン20の燃焼器22において燃焼される燃料として、製鉄設備2から排出される排ガスを用いていたが、この形態に限定するものではない。ガスタービン20の燃焼器22へ燃料を供給する供給源として、可燃成分(一酸化炭素又は炭化水素等)及び二酸化炭素を含むガスを排ガス又は製品として生成する任意の燃料生成設備を設けることができる。実施形態2の製鉄設備2は燃料生成設備の一例である。燃料生成設備として、他に、石炭やバイオマス燃料をガス化し、水素と一酸化炭素を含むガスを得るガス化炉や、炭化水素に水蒸気を加えて加熱し、水素と一酸化炭素を含むガスを得る改質反応装置等を用いることができる。
(実施形態3)
 次に、実施形態3に係る熱利用システムについて説明する。実施形態3に係る熱利用システムは、実施形態1に対して、熱需要設備60を、化学プラント等で使用される気化設備に変更したものである。尚、実施形態3において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
<本開示の実施形態3に係る熱利用システムの構成>
 図14に示されるように、本開示の実施形態3に係る熱利用システム1では、熱需要設備60は、化学プラント等において使用される原料である液体物質(例えば、アンモニアやメタノール等)を気化させるための気化設備60cである。気化設備60cは、被加熱体である液体物質と、第1蒸気及び第2蒸気とを熱交換する熱交換機構60c1を含んでいる。気化設備60cは、液体物質を貯蔵するタンク60c2と、タンク60c2内の液体物質を熱交換機構60c1に供給するポンプ60c3とを含んでもよい。
 その他の構成を実施形態1と同じにして実施形態3を構成してもよいが、以下に説明するように実施形態1の構成を変更して、実施形態3を構成する。本開示の実施形態3に係る熱利用システム1では、蒸気タービン40は高圧タービン40a及び中圧タービン40bのみを有している。その他の構成は、実施形態1の構成である低圧タービン40c(図1参照)と、復水器71(図1参照)とが存在しないので、それらの周辺の構成要件と熱需要設備入口弁52(図1参照)と開閉弁(図1参照)とが存在しないことと、排出ライン61が気化設備60cと熱回収装置30とを連通していることとを除き、実施形態1と同じである。実施形態3では、実施形態1と同様に中圧タービン40bが第1蒸気タービンに相当するが、実施形態1と異なり第2蒸気タービンは存在しない。
<本開示の実施形態3に係る熱利用システムの動作(熱利用方法)>
 次に、本開示の実施形態3に係る熱利用システム1の動作について説明する。気化設備60cにおいて第1蒸気及び第2蒸気の熱が利用される動作以外については、実施形態1及び3のそれぞれの動作は同じなので、以下では実施形態1及び3のそれぞれの動作において異なる動作についてのみ説明する。
 中圧タービン40bから排出された排蒸気(第1蒸気)と、熱回収装置30からの第2蒸気との混合蒸気が気化設備60cに供給される。気化設備60cに供給された混合蒸気は熱交換機構60c1に流入し、ポンプ60c3によってタンク60c2から供給された液体物質と熱交換する。熱交換機構60c1における熱交換により、液体物質は加熱されて気化し、図示しない反応設備に供給される。一方、混合蒸気は冷却される。この熱交換の際、圧力調整弁62により、熱交換機構60c1における混合流体の圧力を調整することができる。これにより、熱交換機構60c1内の圧力を十分に高く保つことで、十分な蒸気密度及び十分な熱伝達率が得られることにより、必要な熱量を提供することができ、さらに、熱交換機構60c1で必要とされる温度で蒸気を凝縮させることができる。混合蒸気が凝縮した水は、ポンプ63によって排出ライン61を流通して熱回収装置30に供給される。
 このように、実施形態1と同様に実施形態3においても、中圧タービン40bを駆動した後の蒸気である排蒸気だけでなく、熱回収装置30から供給される第2蒸気も気化設備60cの熱交換機構60c1における熱源として利用可能であるため、熱交換機構60c1に十分な熱量を供給可能である。
 気化設備60cでは、液体物質の気化量に応じて、熱交換機構60c1で必要とされる熱量が変化する。これに対し、実施形態3では実施形態1と同様に、圧力調整弁50aの開度を変更することで、熱交換機構60c1に供給される熱量を制御することができる。具体的な制御方法は、実施形態1で説明した制御方法と同じである。これにより、気化設備60cにおける熱需要に基づいて気化設備60cに供給される熱量を制御することができる。
 上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
[1]一の態様に係る熱利用システムは、
 加熱流体と水とが熱交換することにより前記水から第1蒸気及び該第1蒸気よりも圧力の低い第2蒸気を生成する熱回収装置(30)と、
 前記加熱流体を排出する排出源(ガスタービン20)と、
 前記第1蒸気で駆動される第1蒸気タービン(高圧タービン40a又は中圧タービン40b)と、
 前記第1蒸気タービン(40a又は40b)を駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させる圧力低下部材(50)と、
 前記排蒸気の少なくとも一部又は前記第2蒸気の少なくとも一方の熱を利用する熱需要設備(60)と、
 前記第1蒸気タービン(40a又は40b)と前記熱需要設備(60)とを連通する排蒸気ライン(51)と、
 前記熱回収装置(30)から前記第2蒸気が流出する第2蒸気ライン(32)と
を備え、
 前記第2蒸気ライン(32)は前記圧力低下部材(50)の下流で前記排蒸気ライン(51)に接続されている。
 本開示の熱利用システムによれば、第1蒸気タービンを駆動した後の蒸気である排蒸気だけでなく、熱回収装置から供給される第2蒸気も熱需要設備の熱源として利用可能であるため、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
[2]別の態様に係る熱利用システムは、[1]の熱利用システムであって、
 前記熱需要設備(60)は、前記排蒸気又は前記第2蒸気の少なくとも一方と被加熱体とが熱交換することにより前記被加熱体が加熱される熱交換機構(リボイラ103/熱交換機構60c1)を含む。
 このような構成によれば、熱需要設備において被加熱体を加熱することができる。
[3]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[2]の熱利用システムであって、
 前記熱需要設備(60)は、前記被加熱体である液体物質を気化させるための気化設備(60c)である。
 このような構成によれば、熱需要設備において液体物質を気化させることができる。
[4]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[1]~[3]のいずれかの熱利用システムであって、
 前記排蒸気の少なくとも一部によって駆動される第2蒸気タービン(低圧タービン40c)を備える。
 このような構成によれば、熱需要設備における熱需要が小さい場合、第2蒸気タービンを駆動するために、熱需要設備で使用する必要のない排蒸気を使用できるので、熱利用システム内での発電量を増大することができる。
[5]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[1]~[4]のいずれかの熱利用システムであって、
 前記熱需要設備(60)における熱需要に基づいて、前記圧力低下部材(50)が前記排蒸気の圧力の低下量を調節する。
 このような構成によれば、圧力低下部材によって排蒸気の圧力を低下させると第1蒸気タービンの出力が低下するので、排蒸気の温度が上昇する。このため、熱需要設備における熱需要が大きくなった場合、圧力低下部材によって排蒸気の圧力の低下量を調節することにより、温度を上昇させた排蒸気を熱需要設備に供給することができるようになるので、熱需要設備における熱需要に基づく十分な熱量を熱需要設備に供給することができる。
[6]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[4]の熱利用システムであって、
 前記第2蒸気タービン(40c)に供給される前記排蒸気の供給量を調節するための排蒸気供給量調節部材(熱需要設備入口弁52/低圧タービン入口弁55)を備え、
 前記熱需要設備(60)における熱需要に基づいて、前記排蒸気供給量調節部材(52/55)が前記第2蒸気タービンへ(40c)の前記排蒸気の供給量を調節することにより、前記熱需要設備(60)への前記排蒸気の供給量が調節される。
 このような構成によれば、第2蒸気タービンに供給される排蒸気の供給量を減らして熱需要設備に供給される排蒸気の供給量を増やすことで、熱需要設備における熱需要に基づく十分な熱量を熱需要設備に供給することができる。また、熱需要設備における熱需要が小さい場合、第2蒸気タービンに供給される排蒸気の供給量を増加することで、熱需要設備で使用する必要のない排蒸気を第2蒸気タービンを駆動するために使用できるので、熱利用システム内での発電量を増大することができる。
[7]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[4]の熱利用システムであって、
 前記第2蒸気タービン(40c)に供給される前記排蒸気の供給量を調節するための排蒸気供給量調節部材(52/55)を備え、
 前記熱需要設備(60)における熱需要に基づいて、前記排蒸気供給量調節部材(52/55)が前記第2蒸気タービン(40c)への前記排蒸気の供給を停止するとともに前記圧力低下部材(50)が前記排蒸気の圧力の低下量を調節する。
 このような構成によれば、排蒸気を第2蒸気タービンに供給しなくても熱需要設備における熱需要に相当する熱量を熱需要設備に供給できない場合、圧力低下部材によって排蒸気の圧力の低下量を調節することにより、温度を上昇させた排蒸気を熱需要設備に供給することができるようになるので、熱需要設備における熱需要に基づく十分な熱量を熱需要設備に供給することができる。
[8]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[2]の熱利用システムであって、
 前記熱需要設備(60)は、前記加熱流体に含まれる二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収装置(60b)であり、
 前記二酸化炭素回収装置(60b)は、
 前記熱回収装置(30)において前記水と熱交換した後の前記加熱流体と吸収液とを接触させることによって二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる吸収塔(101)と、
 前記吸収塔(101)において二酸化炭素を吸収した前記吸収液を加熱して前記吸収液から二酸化炭素を放散させる再生塔(102)と
を含み、
 前記熱交換機構は、前記被加熱体としての前記再生塔(102)内の前記吸収液を加熱するためのリボイラ(103)である。
 このような構成によれば、二酸化炭素回収装置において再生塔内の吸収液を加熱して吸収塔から二酸化炭素を放散させることにより、加熱流体に含まれる二酸化炭素を回収することができる。
[9]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[8]の熱利用システムであって、
 前記排出源はガスタービン(20)であり、
 前記ガスタービン(20)は、
 空気を圧縮する圧縮機(21)と、
 前記圧縮機(21)で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器(22)と、
 前記燃焼器(22)において前記燃料を燃焼させることにより発生した燃焼ガスによって駆動されるタービン(23)と、
 前記圧縮空気の一部と前記水の一部とを熱交換することにより前記圧縮空気の一部を冷却する空気クーラー(133)と
を備える。
 このような構成によれば、ガスタービンの燃焼器及びタービンを冷却する冷却空気の温度を調節するために圧縮空気から除去した熱を吸収液の加熱に使用するので、二酸化炭素回収装置における利用可能な熱量を増大することができる。
[10]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[8]の熱利用システムであって、
 前記排出源はガスタービン(20)であり、
 前記ガスタービン(20)は、
 空気を圧縮する圧縮機(21)と、
 前記圧縮機(21)で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器(22)と、
 前記燃焼器(22)において前記燃料を燃焼させることにより発生した燃焼ガスによって駆動されるタービン(23)と
を備え、
 前記熱利用システム(1)は、可燃成分及び二酸化炭素を含むガスを排ガス又は製品として生成する燃料生成設備(製鉄設備2)を備え、
 前記燃料生成設備(2)が前記ガスを前記燃料として前記燃焼器(22)に供給するように構成されている。
 このような構成によれば、二酸化炭素回収装置はガスタービンから排出されたガスから二酸化炭素を回収するので、燃料生成設備から供給されるガスをガスタービンの燃料に使用しても、燃料生成設備及びガスタービンにおいて発生した二酸化炭素を回収可能である。
[11]一の態様に係る熱利用システムは、
 加熱流体と水とが熱交換することにより前記水から第1蒸気を生成する熱回収装置(30)と、
 前記加熱流体を排出する排出源(ガスタービン20)と、
 前記第1蒸気で駆動される第1蒸気タービン(高圧タービン40a又は中圧タービン40b)と、
 前記第1蒸気タービン(40a又は40b)を駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させる圧力低下部材(50)と、
 前記圧力低下部材(50)の下流の排蒸気の少なくとも一部の熱を利用する熱需要設備(60)と
を備え、
 前記熱需要設備(60)における熱需要に基づいて、前記圧力低下部材(50)が前記排蒸気の圧力低下量を調節する。
 本開示の熱利用システムによれば、排蒸気の圧力低下量を増大することで、圧力低下部材の入口、すなわち、第1蒸気タービンの出口の圧力が上昇し、第1蒸気タービンの圧力膨張比が低下して、第1蒸気タービンの出力が低下する。これにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
[12]別の態様に係る熱利用システムは、[11]の熱利用システムであって、
 前記熱需要設備(60)における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材(50)による圧力低下量を増大させる。
 このような構成によれば、熱需要設備における熱需要が増加した場合、圧力低下部材によって排蒸気の圧力低下量を増大させることにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
[13]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[11]または[12]の熱利用システムであって、
 前記熱需要設備(60)における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材(50)における前記排蒸気の流路面積を減少させる。
 このような構成によれば、熱需要設備における熱需要が増加した場合、圧力低下部材における排蒸気の流路面積を減少させることにより排蒸気の圧力低下量が増大し、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
[14]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[11]~[13]のいずれかの熱利用システムであって、
 前記排蒸気の少なくとも一部によって駆動される第2蒸気タービン(低圧タービン40c)と、
 前記第2蒸気タービン(40c)に供給される前記排蒸気の供給量を調節するための排蒸気供給量調節部材(熱需要設備入口弁52/低圧タービン入口弁55)と
を備え、
 前記熱需要設備(60)における熱需要に基づいて前記排蒸気供給量調節部材(52/55)が前記第2蒸気タービン(40c)への前記排蒸気の供給量を調節することにより、前記熱需要設備(60)への前記排蒸気の供給量が調節される。
 このような構成によれば、第2蒸気タービンに供給される排蒸気の供給量を減らして熱需要設備に供給される排蒸気の供給量を増やすことで、熱需要設備における熱需要に基づく十分な熱量を熱需要設備に供給することができる。また、熱需要設備における熱需要が小さい場合、第2蒸気タービンに供給される排蒸気の供給量を増加することで、熱需要設備で使用する必要のない排蒸気を第2蒸気タービンを駆動するために使用できるので、熱利用システム内での発電量を増大することができる。
[15]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[14]の熱利用システムであって、
 前記圧力低下部材(50)における圧力低下量を最小にした状態で、前記熱需要設備(60)への前記排蒸気の供給量が調節される。
 このような構成によれば、第1蒸気タービンの出力を低下させずに熱需要設備における熱需要を満たすことができる。
[16]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[14]の熱利用システムであって、
 前記熱需要設備(60)における熱需要に基づいて、前記排蒸気供給量調節部材(52/55)が前記第2蒸気タービン(40c)への前記排蒸気の供給を停止するとともに前記圧力低下部材(50)が前記排蒸気の圧力低下量を調節する。
 このような構成によれば、排蒸気の全量を熱需要設備に供給しても熱需要設備における熱需要を満たせない場合、圧力低下部材によって排蒸気の圧力低下量を増大させることにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備の熱需要を満たすことができる。
[17]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[16]の熱利用システムであって、
 前記熱需要設備(60)における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材(50)による圧力低下量を増大させる。
 このような構成によれば、排蒸気の全量を熱需要設備に供給している状態で熱需要設備における熱需要の増加した場合、圧力低下部材によって排蒸気の圧力低下量を増大させることにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備における熱需要を満たすことができる。
[18]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[14]の熱利用システムであって、
 前記熱需要設備(60)における熱需要に基づいて、前記排蒸気供給量調節部材(52/55)が前記第2蒸気タービン(40c)への前記排蒸気の供給を停止するとともに前記圧力低下部材(50)における前記排蒸気の流路面積を調節する。
 このような構成によれば、排蒸気の全量を熱需要設備に供給しても熱需要設備における熱需要を満たせない場合、圧力低下部材における排蒸気の流路面積を減少させて排蒸気の圧力低下量を増大させることにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備における熱需要を満たすことができる。
[19]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[18]の熱利用システムであって、
 前記熱需要設備における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材における前記排蒸気の流路面積を減少させる。
 このような構成によれば、排蒸気の全量を熱需要設備に供給している状態で熱需要設備における熱需要が増加した場合、圧力低下部材における排蒸気の流路面積を減少させて排蒸気の圧力低下量を増大させることにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備における熱需要を満たすことができる。
[20]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[11]の熱利用システムであって、
 熱供給量制御装置(501)を備え、
 前記熱供給量制御装置(501)は、
 前記熱需要設備(60)における熱需要に関する信号である熱需要信号を前記熱需要設備から受信する受信部(511)と、
 前記熱需要信号を用いて、前記圧力低下部材(50)による圧力低下量を制御するための信号である制御信号を生成する制御信号生成部(512)と、
 前記制御信号を前記圧力低下部材(50)に送信する制御信号送信部(513)と
を備える。
 このような構成によれば、熱供給量制御装置が熱需要設備における熱需要に基づいて圧力低下部材による圧力低下量を調節するので、熱需要設備にその熱需要に応じた熱量の供給を適切に行うことができる。
[21]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[20]の熱利用システムであって、
 前記制御信号生成部(512)は、前記熱需要信号に基づいて前記熱需要設備(60)における熱需要の増加を検知したら、前記圧力低下部材(50)による圧力低下量を増大する前記制御信号を生成する。
 このような構成によれば、熱需要設備における熱需要が増加した場合、圧力低下部材によって排蒸気の圧力低下量を増大させることにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
[22]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[20]または[21]の熱利用システムであって、
 前記制御信号生成部(512)は、前記熱需要信号に基づいて前記熱需要設備(60)における熱需要の増加を検知したら、前記圧力低下部材(50)における前記排蒸気の流路面積を減少させる前記制御信号を生成する。
 このような構成によれば、熱需要設備における熱需要が増加した場合、圧力低下部材における排蒸気の流路面積を減少させることにより排蒸気の圧力低下量が増大し、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
[23]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[20]~[22]のいずれかの熱利用システムであって、
 前記排蒸気の少なくとも一部によって駆動される第2蒸気タービン(40c)と、
 前記第2蒸気タービン(40c)に供給される前記排蒸気の供給量を調節するための排蒸気供給量調節部材(52/55)と
を備え、
 前記熱供給量制御装置(501)は、
 前記熱需要信号を用いて、前記第2蒸気タービン(40c)に供給される前記排蒸気の供給量を調節するための調節信号を生成する調節信号生成部(522)と、
 前記調節信号を前記排蒸気供給量調節部材(52/55)に送信する調節信号送信部(523)と
を備え、
 前記排蒸気供給量調節部材(52/55)は、前記調節信号に基づいて、前記第2蒸気タービン(40c)への前記排蒸気の供給量を調節する。
 このような構成によれば、第2蒸気タービンに供給される排蒸気の供給量を減らして熱需要設備に供給される排蒸気の供給量を増やすことで、熱需要設備における熱需要に基づく十分な熱量を熱需要設備に供給することができる。また、熱需要設備における熱需要が小さい場合、第2蒸気タービンに供給される排蒸気の供給量を増加することで、熱需要設備で使用する必要のない排蒸気を第2蒸気タービンを駆動するために使用できるので、熱利用システム内での発電量を増大することができる。
[24]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[23]の熱利用システムであって、
 前記制御信号生成部(522)は、前記圧力低下部材(50)による圧力低下量を最小とする前記制御信号を生成する。
 このような構成によれば、第1蒸気タービンの出力を低下させずに熱需要設備における熱需要を満たすことができる。
[25]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[23]の熱利用システムであって、
 前記調節信号生成部(522)は、前記第2蒸気タービン(40c)への前記排蒸気の供給を停止する前記調節信号を生成する。
 このような構成によれば、熱利用システムにおける発電量よりも熱需要設備への熱供給の優先度が高い場合には、第2蒸気タービンを停止して、排蒸気の全量を熱需要設備へ供給することにより、優先度の高い熱需要設備における熱需要を満たすことができる。
[26]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[25]の熱利用システムであって、
 前記制御信号生成部(522)は、前記熱需要信号に基づいて前記熱需要設備(60)における熱需要の増加を検知したら、前記圧力低下部材(50)による圧力低下量を増大する前記制御信号を生成する。
 このような構成によれば、排蒸気の全量を熱需要設備に供給しても熱需要設備における熱需要を満たせない場合、圧力低下部材によって排蒸気の圧力低下量を増大させることにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備の熱需要を満たすことができる。
[27]さらに別の態様に係る熱利用システムは、[25]の熱利用システムであって、
 前記制御信号生成部(522)は、前記熱需要信号に基づいて前記熱需要設備(60)における熱需要の増加を検知したら、前記圧力低下部材(50)における前記排蒸気の流路面積を減少させる前記制御信号を生成する。
 このような構成によれば、排蒸気の全量を熱需要設備に供給しても熱需要設備における熱需要を満たせない場合、圧力低下部材における排蒸気の流路面積を減少させて排蒸気の圧力低下量を増大させることにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備における熱需要を満たすことができる。
[28]一の態様に係る熱利用方法は、
 排出源(ガスタービン20)から加熱流体を排出するステップと、
 前記加熱流体と水とを熱交換することにより、前記水から第1蒸気を生成するステップと、
 前記第1蒸気で第1蒸気タービン(高圧タービン40a又は中圧タービン40b)を駆動するステップと、
 前記第1蒸気タービン(40a又は40b)を駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させるステップと、
 圧力が低下した前記排蒸気を熱需要設備(60)に供給するステップと
を備え、
 前記排蒸気の圧力を低下させるステップは、前記熱需要設備(60)における熱需要に基づいて、前記排蒸気の圧力低下量を調節する。
 本開示の熱利用方法によれば、排蒸気の圧力低下量を増大することで、圧力低下部材の入口、すなわち、第1蒸気タービンの出口の圧力が上昇し、第1蒸気タービンの圧力膨張比が低下して、第1蒸気タービンの出力が低下する。これにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
[29]別の態様に係る熱利用方法は、[28]の熱利用方法であって、
 前記排蒸気の圧力を低下させるステップは、前記熱需要設備(60)における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下量を増大させる。
 このような方法によれば、熱需要設備における熱需要が増加した場合、排蒸気の圧力低下量を増大させることにより、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
[30]さらに別の態様に係る熱利用方法は、[28]または[29]の熱利用方法であって、
 前記排蒸気の圧力を低下させるステップは、圧力低下部材(50)を用いて前記排蒸気の圧力を低下させ、
 前記排蒸気の圧力を低下させるステップは、前記熱需要設備(60)における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材(50)における前記排蒸気の流路面積を減少させる。
 このような方法によれば、熱需要設備における熱需要が増加した場合、圧力低下部材における排蒸気の流路面積を減少させることにより排蒸気の圧力低下量が増大し、排蒸気の温度が上昇するので、熱需要設備に供給する熱量を増大することができ、熱需要設備に十分な熱量を供給可能である。
[31]さらに別の態様に係る熱利用方法は、[28]~[30]のいずれかの熱利用方法であって、
 前記排蒸気によって駆動される第2蒸気タービン(40c)に前記排蒸気の一部を供給するステップと、
 前記熱需要設備(60)における熱需要に応じて前記第2蒸気タービン(40c)への前記排蒸気の供給量を調節するステップと
を備える。
 このような方法によれば、第2蒸気タービンに供給される排蒸気の供給量を減らして熱需要設備に供給される排蒸気の供給量を増やすことで、熱需要設備における熱需要に基づく十分な熱量を熱需要設備に供給することができる。また、熱需要設備における熱需要が小さい場合、第2蒸気タービンに供給される排蒸気の供給量を増加することで、熱需要設備で使用する必要のない排蒸気を第2蒸気タービンを駆動するために使用できるので、熱利用システム内での発電量を増大することができる。
1 熱利用システム
2 製鉄設備(燃料生成設備)
20 ガスタービン(排出源)
21 圧縮機
22 燃焼器
23 タービン
30 熱回収装置
32 第2蒸気ライン
40a 高圧タービン(第1蒸気タービン)
40b 中圧タービン(第1蒸気タービン)
40c 低圧タービン(第2蒸気タービン)
50 圧力低下部材
51 排蒸気ライン
52 熱需要設備入口弁(排蒸気供給量調節部材)
55 低圧タービン入口弁(排蒸気供給量調節部材)
60 熱需要設備
60b 二酸化炭素回収装置
60c 気化設備
60c1 熱交換機構
101 吸収塔
102 再生塔
103 リボイラ(熱交換機構)
133 空気クーラー
501 熱供給量制御装置
511 受信部
512 制御信号生成部
513 制御信号送信部
522 調節信号生成部
523 調節信号送信部

Claims (31)

  1.  加熱流体と水とが熱交換することにより前記水から第1蒸気及び該第1蒸気よりも圧力の低い第2蒸気を生成する熱回収装置と、
     前記加熱流体を排出する排出源と、
     前記第1蒸気で駆動される第1蒸気タービンと、
     前記第1蒸気タービンを駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させる圧力低下部材と、
     前記排蒸気の少なくとも一部又は前記第2蒸気の少なくとも一方の熱を利用する熱需要設備と、
     前記第1蒸気タービンと前記熱需要設備とを連通する排蒸気ラインと、
     前記熱回収装置から前記第2蒸気が流出する第2蒸気ラインと
    を備え、
     前記第2蒸気ラインは前記圧力低下部材の下流で前記排蒸気ラインに接続されている熱利用システム。
  2.  前記熱需要設備は、前記排蒸気又は前記第2蒸気の少なくとも一方と被加熱体とが熱交換することにより前記被加熱体が加熱される熱交換機構を含む、請求項1に記載の熱利用システム。
  3.  前記熱需要設備は、前記被加熱体である液体物質を気化させるための気化設備である、請求項2に記載の熱利用システム。
  4.  前記排蒸気の少なくとも一部によって駆動される第2蒸気タービンを備える、請求項1または2に記載の熱利用システム。
  5.  前記熱需要設備における熱需要に基づいて、前記圧力低下部材が前記排蒸気の圧力の低下量を調節する、請求項1または2に記載の熱利用システム。
  6.  前記第2蒸気タービンに供給される前記排蒸気の供給量を調節するための排蒸気供給量調節部材を備え、
     前記熱需要設備における熱需要に基づいて、前記排蒸気供給量調節部材が前記第2蒸気タービンへの前記排蒸気の供給量を調節することにより、前記熱需要設備への前記排蒸気の供給量が調節される、請求項4に記載の熱利用システム。
  7.  前記第2蒸気タービンに供給される前記排蒸気の供給量を調節するための排蒸気供給量調節部材を備え、
     前記熱需要設備における熱需要に基づいて、前記排蒸気供給量調節部材が前記第2蒸気タービンへの前記排蒸気の供給を停止するとともに前記圧力低下部材が前記排蒸気の圧力の低下量を調節する、請求項4に記載の熱利用システム。
  8.  前記熱需要設備は、前記加熱流体に含まれる二酸化炭素を回収するための二酸化炭素回収装置であり、
     前記二酸化炭素回収装置は、
     前記熱回収装置において前記水と熱交換した後の前記加熱流体と吸収液とを接触させることによって二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる吸収塔と、
     前記吸収塔において二酸化炭素を吸収した前記吸収液を加熱して前記吸収液から二酸化炭素を放散させる再生塔と
    を含み、
     前記熱交換機構は、前記被加熱体としての前記再生塔内の前記吸収液を加熱するためのリボイラである、請求項2に記載の熱利用システム。
  9.  前記排出源はガスタービンであり、
     前記ガスタービンは、
     空気を圧縮する圧縮機と、
     前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器と、
     前記燃焼器において前記燃料を燃焼させることにより発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
     前記圧縮空気の一部と前記水の一部とを熱交換することにより前記圧縮空気の一部を冷却する空気クーラーと
    を備える、請求項8に記載の熱利用システム。
  10.  前記排出源はガスタービンであり、
     前記ガスタービンは、
     空気を圧縮する圧縮機と、
     前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器と、
     前記燃焼器において前記燃料を燃焼させることにより発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと
    を備え、
     前記熱利用システムは、可燃成分及び二酸化炭素を含むガスを排ガス又は製品として生成する燃料生成設備を備え、
     前記燃料生成設備が前記ガスを前記燃料として前記燃焼器に供給するように構成されている、請求項8に記載の熱利用システム。
  11.  加熱流体と水とが熱交換することにより前記水から第1蒸気を生成する熱回収装置と、
     前記加熱流体を排出する排出源と、
     前記第1蒸気で駆動される第1蒸気タービンと、
     前記第1蒸気タービンを駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させる圧力低下部材と、
     前記圧力低下部材の下流の排蒸気の少なくとも一部の熱を利用する熱需要設備と
    を備え、
     前記熱需要設備における熱需要に基づいて、前記圧力低下部材が前記排蒸気の圧力低下量を調節する熱利用システム。
  12.  前記熱需要設備における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材による圧力低下量を増大させる、請求項11に記載の熱利用システム。
  13.  前記熱需要設備における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材における前記排蒸気の流路面積を減少させる、請求項11に記載の熱利用システム。
  14.  前記排蒸気の少なくとも一部によって駆動される第2蒸気タービンと、
     前記第2蒸気タービンに供給される前記排蒸気の供給量を調節するための排蒸気供給量調節部材と
    を備え、
     前記熱需要設備における熱需要に基づいて前記排蒸気供給量調節部材が前記第2蒸気タービンへの前記排蒸気の供給量を調節することにより、前記熱需要設備への前記排蒸気の供給量が調節される、請求項11~13のいずれか一項に記載の熱利用システム。
  15.  前記圧力低下部材における圧力低下量を最小にした状態で、前記熱需要設備への前記排蒸気の供給量が調節される、請求項14に記載の熱利用システム。
  16.  前記熱需要設備における熱需要に基づいて、前記排蒸気供給量調節部材が前記第2蒸気タービンへの前記排蒸気の供給を停止するとともに前記圧力低下部材が前記排蒸気の圧力低下量を調節する、請求項14に記載の熱利用システム。
  17.  前記熱需要設備における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材による圧力低下量を増大させる、請求項16に記載の熱利用システム。
  18.  前記熱需要設備における熱需要に基づいて、前記排蒸気供給量調節部材が前記第2蒸気タービンへの前記排蒸気の供給を停止するとともに前記圧力低下部材における前記排蒸気の流路面積を調節する、請求項14に記載の熱利用システム。
  19.  前記熱需要設備における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材における前記排蒸気の流路面積を減少させる、請求項18に記載の熱利用システム。
  20.  熱供給量制御装置を備え、
     前記熱供給量制御装置は、
     前記熱需要設備における熱需要に関する信号である熱需要信号を前記熱需要設備から受信する受信部と、
     前記熱需要信号を用いて、前記圧力低下部材による圧力低下量を制御するための信号である制御信号を生成する制御信号生成部と、
     前記制御信号を前記圧力低下部材に送信する制御信号送信部と
    を備える、請求項11に記載の熱利用システム。
  21.  前記制御信号生成部は、前記熱需要信号に基づいて前記熱需要設備における熱需要の増加を検知したら、前記圧力低下部材による圧力低下量を増大する前記制御信号を生成する、請求項20に記載の熱利用システム。
  22.  前記制御信号生成部は、前記熱需要信号に基づいて前記熱需要設備における熱需要の増加を検知したら、前記圧力低下部材における前記排蒸気の流路面積を減少させる前記制御信号を生成する、請求項20に記載の熱利用システム。
  23.  前記排蒸気の少なくとも一部によって駆動される第2蒸気タービンと、
     前記第2蒸気タービンに供給される前記排蒸気の供給量を調節するための排蒸気供給量調節部材と
    を備え、
     前記熱供給量制御装置は、
     前記熱需要信号を用いて、前記第2蒸気タービンに供給される前記排蒸気の供給量を調節するための調節信号を生成する調節信号生成部と、
     前記調節信号を前記排蒸気供給量調節部材に送信する調節信号送信部と
    を備え、
     前記排蒸気供給量調節部材は、前記調節信号に基づいて、前記第2蒸気タービンへの前記排蒸気の供給量を調節する、請求項20~22のいずれか一項に記載の熱利用システム。
  24.  前記制御信号生成部は、前記圧力低下部材による圧力低下量を最小とする前記制御信号を生成する、請求項23に記載の熱利用システム。
  25.  前記調節信号生成部は、前記第2蒸気タービンへの前記排蒸気の供給を停止する前記調節信号を生成する、請求項23に記載の熱利用システム。
  26.  前記制御信号生成部は、前記熱需要信号に基づいて前記熱需要設備における熱需要の増加を検知したら、前記圧力低下部材による圧力低下量を増大する前記制御信号を生成する、請求項25に記載の熱利用システム。
  27.  前記制御信号生成部は、前記熱需要信号に基づいて前記熱需要設備における熱需要の増加を検知したら、前記圧力低下部材における前記排蒸気の流路面積を減少させる前記制御信号を生成する、請求項25に記載の熱利用システム。
  28.  排出源から加熱流体を排出するステップと、
     前記加熱流体と水とを熱交換することにより、前記水から第1蒸気を生成するステップと、
     前記第1蒸気で第1蒸気タービンを駆動するステップと、
     前記第1蒸気タービンを駆動した後の蒸気である排蒸気の圧力を低下させるステップと、
     圧力が低下した前記排蒸気を熱需要設備に供給するステップと
    を備え、
     前記排蒸気の圧力を低下させるステップは、前記熱需要設備における熱需要に基づいて、前記排蒸気の圧力低下量を調節する熱利用方法。
  29.  前記排蒸気の圧力を低下させるステップは、前記熱需要設備における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下量を増大させる、請求項28に記載の熱利用方法。
  30.  前記排蒸気の圧力を低下させるステップは、圧力低下部材を用いて前記排蒸気の圧力を低下させ、
     前記排蒸気の圧力を低下させるステップは、前記熱需要設備における熱需要の増加に伴い、前記圧力低下部材における前記排蒸気の流路面積を減少させる、請求項28に記載の熱利用方法。
  31.  前記排蒸気によって駆動される第2蒸気タービンに前記排蒸気の一部を供給するステップと、
     前記熱需要設備における熱需要に応じて前記第2蒸気タービンへの前記排蒸気の供給量を調節するステップと
    を備える、請求項28~30のいずれか一項に記載の熱利用方法。
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