特許 6891090 発電プラント及びその運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6891090

(24)【登録日】2021年5月28日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】発電プラント及びその運転方法

(51)【国際特許分類】

   F01K 7/38 20060101AFI20210607BHJP

【ＦＩ】

   F01K7/38 102G

【請求項の数】11

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2017-194168(P2017-194168)

(22)【出願日】2017年10月4日

(65)【公開番号】特開2019-65811(P2019-65811A)

(43)【公開日】2019年4月25日

【審査請求日】2020年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱パワー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】小澤 雄太

(72)【発明者】

【氏名】吉田 章人

(72)【発明者】

【氏名】大丸 卓一郎

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２７２６４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−１７２９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５１９５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０１０６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−２４５９０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８９２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２２９２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１５５４４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｋ １／００−２１／０６

Ｆ０１Ｄ １７／００−２１／２０

Ｆ２２Ｄ １／００−１１／０６

Ｆ２２Ｇ １／００− ７／１４

Ｆ２２Ｂ ３７／００−２７／７８

Ｆ２２Ｂ ５／００−３３／１８

Ｆ２２Ｂ １／００− ３／０８

Ｆ０１Ｋ ２３／００−２７／０２

Ｈ０２Ｋ ７／００− ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エコノマイザ及び過熱器を備えるボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記ボイラから排出された排ガスを処理する排ガス処理装置と、
前記ボイラに供給される給水を加熱する給水加熱用ボイラと、
該給水加熱用ボイラによる前記給水の加熱量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記エコノマイザの出口水温度が飽和温度未満でかつ、前記排ガス処理装置に供給される前記排ガスが該排ガス処理装置の触媒反応温度から決まる運転温度の上限温度未満となるように前記加熱量を制御する前記加熱量を制御することを特徴とする発電プラント。

【請求項2】

前記蒸気タービンから蒸気を抽気して前記給水を加熱する給水加熱器を備え、
前記制御部は、前記給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。

【請求項3】

前記制御部は、前記エコノマイザの給水入口温度がエコノマイザ入口給水設定温度よりも所定値以上高い場合、前記給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする請求項２に記載の発電プラント。

【請求項4】

前記蒸気タービンの異なる位置から各蒸気を抽気して供給する少なくとも２つの給水加熱器を備え、
前記制御部は、前記ボイラの負荷と前記給水加熱用ボイラによる前記給水の加熱量とに基づき、前記各蒸気が各前記給水加熱器に供給される抽気量を変化させるタイミングを異ならせることを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。

【請求項5】

前記制御部は、前記蒸気タービンのタービン翼の強度に基づいて、前記蒸気の抽気量を制御することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の発電プラント。

【請求項6】

前記制御部は、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気により前記給水の加熱量を制御し、
前記給水加熱用ボイラは、蒸気ダンプ弁を備え、
前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気の圧力が所定の圧力より大きな場合は、前記蒸気ダンプ弁によって余剰の蒸気を排出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の発電プラント。

【請求項7】

前記過熱器から供給される過熱蒸気の温度を制御する過熱器スプレイを備え、
前記制御部は、前記加熱量の変化量に基づいて前記過熱器スプレイのスプレイ量を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の発電プラント。

【請求項8】

前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気と前記ボイラへ供給される前記給水を熱交換する給水加熱用熱交換器と、
前記給水加熱用熱交換器をバイパスする給水バイパス配管と、
前記給水バイパス配管に設けた給水バイパス弁と、
を備え、
前記制御部は、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気の温度が前記給水加熱用熱交換器の入口における前記給水の温度よりも所定値以上高い場合、前記給水バイパス弁を閉とし、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気で前記給水を加熱することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の発電プラント。

【請求項9】

前記給水加熱用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の発電プラント。

【請求項10】

エコノマイザ及び過熱器を有するボイラと、
該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
該蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記ボイラから排出された排ガスを処理する排ガス処理装置と、
前記ボイラに供給される給水を加熱する給水加熱用ボイラと、
を備えた発電プラントの運転方法であって、
前記エコノマイザの出口水温度が飽和温度未満でかつ、前記排ガス処理装置に供給される排ガスが該排ガス処理装置の触媒反応温度から決まる運転温度の上限温度未満となるように加熱量を制御することを特徴とする発電プラントの運転方法。

【請求項11】

前記蒸気タービンから蒸気を抽気して前記給水を加熱する給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする請求項１０に記載の発電プラントの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボイラ給水を加熱する給水加熱用ボイラを備えた発電プラント及びその運転方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

石炭や油等の化石燃料を用いたボイラにより発生させた水蒸気を蒸気タービンに供給して蒸気タービンを回転駆動させ、この回転駆動により発電機により発電を行う発電プラントでは、発電効率の向上・化石燃料消費量の低減や、環境影響の更なる低減が求められている。環境影響の更なる低減とは、世界的に取り組みが行われている二酸化炭素排出量の削減などである。例えば、特許文献１には、大型焼却場で得られた蒸気や温水を用いてボイラ給水を加熱することで発電効率を向上させることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３６１１３２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１では、大型焼却場で得られた蒸気や温水によってボイラ給水を加熱して発電効率の向上を行っているが、発電プラントの各機器仕様に伴う運転の制約があることや、発電プラント全体の熱の有効利用までは行われておらず、さらなる発電効率向上技術が望まれる。

【0005】

一方、木質系や農業系・汚泥系などのバイオマス由来のバイオマス燃料は、バイオマスの成育過程において二酸化炭素を取り込むことから、地球温暖化ガスとなる二酸化炭素を排出しないカーボンニュートラルとされるため、その利用が種々検討されている。例えば、化石燃料とバイオマス燃料とを用いてボイラで混焼を行う発電プラントが検討されている。

【0006】

しかし、バイオマス燃料の良質なものは高価であり、化石燃料に対してコスト競争力の点で課題がある。また、バイオマス燃料の廉価なものは腐食成分を多く含むため実際にはボイラでは少量しか混焼ができない。さらに、ボイラの燃料供給設備や環境装置の技術的制約から混焼率には上限があり、ボイラの出力が低いときには一層にバイオマス燃料の投入量も少なくならざるを得ない。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発電効率を向上させることができるボイラ給水加熱用ボイラを備えた発電プラント及びその運転方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、環境影響の低減からカーボンニュートラルなバイオマス燃料を用いる場合には、バイオマス燃料の使用比率を高めて化石燃料の消費量を削減し、二酸化炭素の排出量を削減させることができる発電プラント及びその運転方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の発電プラント及びその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる発電プラントは、エコノマイザ及び過熱器を有するボイラと、該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記ボイラから排出された排ガスを処理する排ガス処理装置と、前記ボイラに供給される給水を加熱する給水加熱用ボイラと、該給水加熱用ボイラによる前記給水の加熱量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記エコノマイザの出口水温度が飽和温度未満でかつ、前記排ガス処理装置に供給される前記排ガスが該排ガス処理装置の触媒反応温度から決まる運転温度の上限温度未満となるように前記加熱量を制御することを特徴とする。

【0009】

ボイラに供給される給水を給水加熱用ボイラによって加熱することで、ボイラに供給される給水のエンタルピ（単位流量あたりの熱量）を増大させて、タービン効率を向上して化石燃料エネルギに対する発電効率（以下、単に「発電効率」という。）を向上させることができる。さらに、エコノマイザの出口水温度が、蒸気化しない飽和温度未満となるように給水加熱用ボイラの加熱量を制御することとしたので、給水を可能な限り加熱することができる。ここで、エコノマイザの出口水温度は、飽和温度に近い温度すなわち飽和温度よりも数℃（例えば２℃）から１０℃程度低い温度とすることが好ましい。これにより、給水のエンタルピをエコノマイザの出口水温度が蒸気化しないよう可能な限り増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができ、ボイラに投入する化石燃料を削減することができ、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の発生量を削減することができる。

【0010】

さらに、本発明の発電プラントでは、前記ボイラから排出される排ガスを処理する排ガス処理装置を備え、前記制御部は、前記排ガス処理装置に供給される排ガスの上限温度未満でかつ該上限温度に近い温度となるように前記加熱量を制御することを特徴とする。

【0011】

脱硝装置等の排ガス処理装置には、供給される排ガスの上限温度が規定されている。この上限温度未満でかつ上限温度に近い排ガス温度となるように給水加熱用ボイラの加熱量を増加させるよう制御することができる。ここで、上限温度未満でかつ上限温度に近い排ガス温度とは、例えば脱硝装置の触媒温度など排ガス流れ下流側に設置した機器の運転温度の上限温度よりも数℃（例えば２℃）から数１０℃程度低い温度である。排ガスの上限温度未満としたので、給水を可能な限り加熱することができる。これにより、給水のエンタルピを増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができる。

【0012】

さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンから蒸気を抽気して前記給水を加熱する給水加熱器を備え、前記制御部は、前記給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする。

【0013】

給水加熱用ボイラによって給水を加熱しているので、蒸気タービンからの蒸気の抽気量を減少させて、蒸気タービンの蒸気流量を蒸気タービンの機械的限度の規定範囲内で増大させてタービン出力が増大する。また、蒸気の抽気量を減少させる前と後とを比較するにあたり、同じタービン出力となるようにボイラから蒸気タービンへ供給される総蒸気量を調整した場合は、抽気量を減少することによって、総蒸気流量を減少させることができるので、タービン効率を向上させることができる。
特に、ボイラが部分負荷とされている場合には、蒸気タービンへ流通する蒸気量を増加しても十分に蒸気タービンの機械的強度の規定値範囲内にあるので、抽気量をゼロとすることで、さらにタービン効率を向上させることができる。

【0014】

さらに、本発明の発電プラントでは、前記制御部は、前記エコノマイザの給水入口温度がエコノマイザ入口給水設定温度よりも所定値以上高い場合、前記給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする。

【0015】

さらに、本発明の発電プラントでは、前記蒸気タービンの異なる位置から各蒸気を抽気して供給する少なくとも２つの前記給水加熱器を備え、前記制御部は、前記ボイラの負荷と前記給水加熱用ボイラによる前記給水の加熱量とに基づき、前記各蒸気が各前記給水加熱器に供給される抽気量を変化させるタイミングを異ならせることを特徴とする。

【0016】

さらに、本発明の発電プラントでは、前記制御部は、前記蒸気タービンのタービン翼の強度に基づいて、前記蒸気の抽気量を制御することを特徴とする。

【0017】

蒸気タービンの機械的強度の規定値範囲としてタービン翼の強度がある。タービン翼の強度は、タービン翼の前後にかかる差圧に対して耐久性を有するように設計されていて、この差圧は蒸気タービンの内部を流通する蒸気の流量および圧力バランスによって決まり、この差圧は、蒸気の抽気量に応じて変化する。そこで、タービン翼の強度を考慮して蒸気の抽気量を制御することとした。これにより、タービン翼の強度を考慮して抽気量を可能な限り減少させて蒸気タービンに流れる総蒸気流量を減少させることができ、タービン効率をさらに向上させることができる。

【0018】

さらに、本発明の発電プラントでは、前記制御部は、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気により前記給水の加熱量を制御し、前記給水加熱用ボイラは、蒸気ダンプ弁を備え、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気の圧力が所定の圧力より大きな場合は、前記蒸気ダンプ弁によって余剰の蒸気を排出することを特徴とする。

【0019】

さらに、本発明の発電プラントでは、前記過熱器から供給される過熱蒸気の温度を制御する過熱器スプレイを備え、前記制御部は、前記加熱量の変化量に基づいて前記過熱器スプレイのスプレイ量を制御することを特徴とする。

【0020】

給水加熱用ボイラの加熱量や抽気量の変化によって過熱器から供給される過熱蒸気の温度が変動するおそれがある。過熱蒸気の温度は、高温高圧下で使用される金属材料（蒸気配管やタービン翼など）の設計温度以下となる規定値以内に設定される。この過熱蒸気の温度変動を過熱器スプレイによって素早く抑制することで、蒸気配管やタービン翼の劣化や損傷を抑制することができる。
なお、ボイラが再熱器を備えている場合には、再熱器から供給される再熱蒸気の温度を制御する再熱器スプレイの流量も併せて制御することが好ましい。

【0021】

さらに、本発明の発電プラントでは、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気と前記ボイラへ供給される前記給水を熱交換する給水加熱用熱交換器と、前記給水加熱用熱交換器をバイパスする給水バイパス配管と、記給水バイパス配管に設けた給水バイパス弁と、を備え、前記制御部は、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気の温度が前記給水加熱用熱交換器の入口における前記給水の温度よりも所定値以上高い場合、前記給水バイパス弁を閉とし、前記給水加熱用ボイラで発生した蒸気で前記給水を加熱することを特徴とする。

【0022】

さらに、本発明の発電プラントでは、前記給水加熱用ボイラは、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとされていることを特徴とする。

【0023】

給水加熱用ボイラを、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラとすることで、ボイラにてバイオマス燃料を混焼させずに給水加熱用ボイラでバイオマス燃料を専焼させることができる。したがって、ボイラで燃焼させる化石燃料に対するバイオマス燃料の使用比率を高めることができる。また、腐食成分を含む廉価なバイオマス燃料をボイラ本体での燃焼に影響を及ぼすことなく用いることができ、化石燃料使用量を低減し、高効率な発電を行うことができる。

【0024】

また、本発明の発電プラントの運転方法は、エコノマイザ及び過熱器を有するボイラと、該ボイラにて生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記ボイラから排出された排ガスを処理する排ガス処理装置と、前記ボイラに供給される給水を加熱する給水加熱用ボイラと、を備えた発電プラントの運転方法であって、前記エコノマイザの出口水温度が飽和温度未満でかつ、前記排ガス処理装置に供給される排ガスが該排ガス処理装置の触媒反応温度から決まる運転温度の上限温度未満となるように加熱量を制御することを特徴とする。

【0025】

さらに、前記蒸気タービンから蒸気を抽気して前記給水を加熱する給水加熱器に供給される蒸気の抽気量を減少させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0026】

給水加熱用ボイラを用いて給水を可及的に高い温度まで加熱することとしたので、タービン効率を向上し、化石燃料を投入するボイラへの化石燃料の投入量を低減することができ、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の発生量を低減することができる。
また、給水加熱用ボイラをバイオマスボイラとすることで、ボイラにてバイオマス燃料を混焼させずに給水加熱用ボイラでバイオマス燃料を専焼させることとしたので、バイオマス燃料の使用比率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係る発電プラントを示した概略構成図である。

【図2】過熱器スプレイによる温度変化を示した図である。

【図3】高圧抽気弁の開度を示した図である。

【図4】バイオマスボイラの起動制御を示したフローチャートである。

【図5】バイオマスボイラの切離制御を示したフローチャートである。

【図6】バイオマスボイラを適用する前後での加熱量を示したグラフである。

【図7】バイオマスボイラを適用する前後での化石燃料エネルギに対する発電効率を示したグラフである。

【図8】バイオマスボイラを適用する前後でのエネルギーの内訳を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、一実施形態に係る発電プラント１が示されている。発電プラント１は、ボイラ３と、蒸気タービン５と、バイオマスボイラ（給水加熱用ボイラ）７とを備えている。

【0029】

ボイラ３は、ボイラ本体３ａの火炉１０内に石炭や油等の化石燃料を用いて火炎を形成するバーナ１１を備えている。火炉１０を形成する炉壁は伝熱管とフィンによって構成された水冷壁１２とされており、水冷壁１２で加熱された水は蒸気ドラム１５へと導かれる。水冷壁１２の鉛直下方側には水ドラム１４が設けられている。水ドラム１４へは、循環ポンプ２０によって蒸気ドラム１５内の水が導かれるとともに、水冷壁１２へ水を供給するようになっている。なお、本実施形態では、ドラムを有する亜臨界圧ボイラを例としているが、ドラムを有さない超臨界圧ボイラにも適用することができる。

【0030】

バーナ１１の火炎によって発生する燃焼排ガスは、火炉１０の鉛直上方側へと流れ、過熱器１３へと導かれる。過熱器１３の燃焼排ガス流れ下流側には、再熱器１７とエコノマイザ１８とがこの順番で設けられている。

【0031】

エコノマイザ１８と蒸気ドラム１５との間には、エコノマイザ１８にて加熱された後の水が流通するエコノマイザ出口配管２２が接続されている。エコノマイザ出口配管２２には、エコノマイザ出口温度センサ２２Ｔと、エコノマイザ出口圧力センサ２２Ｐとが設けられている。これらセンサ２２Ｔ，２２Ｐの計測値は、制御部３０へ送られるようになっている。

【0032】

エコノマイザ１８には、給水（水）を供給するための給水配管２４が接続されている。給水配管２４を通る給水は、後述するように、バイオマスボイラ７で発生した蒸気によって加熱された後にエコノマイザ１８へと供給される。エコノマイザ１８の入口側の給水配管２４には、温度センサ５８Ｔが設けられている。この温度センサ５８Ｔの計測値は、制御部３０へと送られる。

【0033】

エコノマイザ１８を通過した燃焼排ガス流れ下流側には、エコノマイザ１８を通過した後の燃焼排ガスの温度を計測する燃焼排ガス温度センサ２５Ｔが設けられている。燃焼排ガス温度センサ２５Ｔの計測値は、制御部３０へと送られる。燃焼排ガス温度センサ２５Ｔを通過した後の燃焼排ガスは、ボイラ本体３ａに接続された排ガスダクトの途中位置に燃焼ガス中のＮＯｘを除去するために設けられた脱硝装置（図示せず）へと導かれる。

【0034】

脱硝装置は、アンモニアを用いた選択触媒還元脱硝装置とされており、触媒反応温度の関係で上限温度（例えば４００℃〜４２０℃程度）が定められている。したがって、燃焼排ガス温度センサ２５Ｔの温度に基づいて、例えば、脱硝装置の上限温度を超えないように制御部３０によってボイラ３内の熱交換量を調整して燃焼排ガス温度が制御される。脱硝装置を通過した燃焼排ガスは、例えば、燃焼ガス中のＳＯｘを除去するために脱硫装置（図示せず）にてＳＯｘ等を除去された後に、更に下流側では図示しない煤塵処理装置、誘引送風機などが必要に応じて設けられており、排ガスダクトの下流端部の煙突から大気へと排出される。

【0035】

過熱器１３には、過熱器スプレイ２７が設けられている。過熱器スプレイ２７から水や蒸気を噴射することで過熱器１３内を流れる過熱蒸気を素早く冷却して所定範囲の温度へと制御する。過熱器スプレイ２７で用いる水は、例えばエコノマイザ１８の出口水の一部が用いられる。過熱器スプレイ２７の水噴射量や噴射タイミングは、制御部３０によって制御される。

【0036】

図１では過熱器スプレイ２７の設置位置が模式的に示されているが、より具体的な設置位置について図２を用いて説明する。図２に示されたものは、過熱器１３は、例えば１次過熱器１３ａと２次過熱器１３ｂと３次過熱器１３ｃとを備えている。過熱器スプレイ２７は、１次過熱器１３ａと２次過熱器１３ｂとの間と、２次過熱器１３ｂと３次過熱器１３ｃとの間とにそれぞれ設けられており、これらの位置で水を噴射して過熱蒸気温度を段階的に低下させる。すなわち、１次過熱器出口設定温度となるように１次過熱器１３ａの出口に水スプレイを行い、２次過熱器出口設定温度となるように２次過熱器１３ｂの出口に水スプレイを行う。このように水スプレイを行って蒸気温度を制御することにより、各過熱器出口設定温度が調整され、蒸気タービン５へ供給される主蒸気の温度が所定範囲の温度になるよう制御される。

【0037】

また、図示しないが、再熱器１７に対しても再熱器スプレイが設けられていてもよい。再熱器スプレイの水噴射量や噴射タイミングについても、制御部３０によって制御される。

【0038】

過熱器１３を出た過熱蒸気は、図１に示すように、主蒸気配管３２を通り蒸気タービン５へと導かれる。蒸気タービン５は、本実施形態では、例えば、高圧タービン３４と中圧タービン３５と低圧タービン３６とを備えている。これらタービン３４，３５，３６にて発生した回転動力によって発電機３７が回転駆動され、発電が行われる。

【0039】

主蒸気配管３２は、高圧タービン３４の入口に接続されている。高圧タービン３４の排気側には、高圧タービン出口配管３８が接続されている。高圧タービン出口配管３８の下流端は再熱器１７に接続されており、高圧タービン３４で所定の膨張を行ってタービンを回転駆動させる仕事を終えた蒸気が再熱器１７へと導かれるようになっている。

【0040】

再熱器１７の蒸気出口側と中圧タービン３５との間には、再熱蒸気を中圧タービン３５に供給する再熱蒸気供給配管４０が設けられている。

【0041】

中圧タービン３５の排気側には、中圧タービン出口配管４２が接続されている。中圧タービン出口配管４２の下流端は低圧タービン３６の入口に接続されており、中圧タービン３５で所定の膨張を行ってタービンを回転駆動させる仕事を終えた蒸気が低圧タービン３６へと導かれるようになっている。

【0042】

低圧タービン３６の排気側には、低圧タービン出口配管４４が接続されている。低圧タービン出口配管４４の下流端は復水器４６に接続されている。復水器４６では、図示しない冷却水によって蒸気が真空下へと冷却され凝縮液化する。復水器４６にて液化した復水は給水となって、復水ポンプ４８によって低圧給水加熱器５０へと導かれる。

【0043】

本実施形態では、例えば、低圧給水加熱器５０では、低圧タービン３６から導かれた低圧蒸気によって復水からの給水が加熱される。低圧給水加熱器５０にて加熱された給水は、給水ポンプ５１を通り第１中圧給水加熱器５２ａ及び第２中圧給水加熱器５２ｂへ導かれて、中圧タービン３５から抽気された中圧蒸気によって加熱される。各中圧給水加熱器５２ａ，５２ｂによって加熱された給水は、第１高圧給水加熱器５４ａ及び第２高圧給水加熱器５４ｂへと導かれる。

【0044】

第１高圧給水加熱器５４ａに導かれる高圧蒸気は、第１高圧抽気配管５５ａを介して導かれる。第１高圧抽気配管５５ａには、制御部３０によって開度が制御される第１高圧抽気弁５６ａが設けられている。
第２高圧給水加熱器５４ｂに導かれる高圧蒸気は、第２高圧抽気配管５５ｂを介して導かれる。第２高圧抽気配管５５ｂには、制御部３０によって開度が制御される第２高圧抽気弁５６ｂが設けられている。
なお、本実施形態では、一例として第１高圧抽気配管５５ａは、第２高圧抽気配管５５ｂよりも高圧タービン３４の上流側（高圧側）に接続されているので、第１高圧抽気配管５５ａによって導かれる高圧蒸気の圧力は、第２高圧抽気配管５５ｂによって導かれる高圧蒸気の圧力よりも高くされている。

【0045】

図３には、本実施形態の一例としてボイラ３の負荷に対する各高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度が示されている。図３に示されたマップ（ロードプログラム）は、制御部３０の記憶部に格納されていて、負荷に応じて事前に設定された弁開度とする。同図に示すように、ボイラ３の負荷が１００％となる場合には、両高圧抽気弁５６ａ，５６ｂが全閉となる。負荷が所定値よりも小さくなる場合には、両高圧抽気弁５６ａ，５６ｂが全開となる。ただし、本実施形態では、全閉と全開とを切り替える負荷域を第１高圧抽気弁５６ａと第２高圧抽気弁５６ｂとで異なるように設定することで、給水の加熱の制御性を向上している。具体的には、第１高圧抽気弁５６ａの方が第２高圧抽気弁５６ｂよりも高負荷側で動作するようになっている。これにより、高圧蒸気の抽気流量を第１高圧抽気弁５６ａで変更し、その不足分を第２高圧抽気弁５６ｂで変更することで、広い範囲で任意に制御することができる。なお、後述するように、バイオマスボイラ７を投入する場合には、図３に示したマップに代えて、ボイラ３の負荷に関わらず高圧抽気弁５６ａ，５６ｂが閉じる方向に制御される。

【0046】

各給水加熱器５０，５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂにて給水を加熱した後の蒸気は、図１にて破線矢印で示すように、順次低圧段の給水加熱器５０，５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂへと送られ、最終的には復水器４６にて回収される。

【0047】

高圧給水加熱器５４ａ，５４ｂにて加熱された後の給水は、給水配管２４を通り、給水加熱用熱交換器６０へと導かれる。給水加熱用熱交換器６０では、バイオマスボイラ７から加熱用伝熱管６１に導かれた蒸気によって給水が加熱されるようになっている。バイオマスボイラ７と給水加熱用熱交換器６０との間には、加熱用伝熱管６１へ蒸気を供給する加熱用蒸気供給配管６２と、加熱用伝熱管６１を通過し熱交換した後にドレン化したドレン水をバイオマスボイラ７へと返送する返送配管６４と返送ポンプ６５が設けられている。

【0048】

加熱用蒸気供給配管６２には、加熱用蒸気の温度を計測する加熱用蒸気温度センサ６２Ｔと、加熱用蒸気の圧力を計測する加熱用蒸気圧力センサ６２Ｐと、加熱用蒸気の流量を計測する加熱用蒸気流量センサ６２Ｆとが設けられている。各センサ６２Ｔ，６２Ｐ，６２Ｆの計測値は、制御部３０へと送られる。

【0049】

返送配管６４の途中には、返送ポンプ６５が設けられており、返送ポンプ６５によってドレン水がバイオマスボイラ７へと送られ、バイオマスボイラ７と給水加熱用熱交換器６０との間で循環するようになっている。

【0050】

給水加熱用熱交換器６０をバイパスするように、給水バイパス配管６７が設けられている。給水バイパス配管６７には、制御部３０によって開閉が制御される給水バイパス弁６８が設けられている。給水バイパス弁６８は、給水加熱用熱交換器６０を利用する場合は全閉とされ、給水加熱用熱交換器６０を利用しない場合は全開とされる。給水バイパス配管６７の上流側の給水配管２４には、給水加熱用熱交換器入口温度を計測する温度センサ５７Ｔが設けられている。この温度センサ５７Ｔの計測値は、制御部３０へと送られる。

【0051】

バイオマスボイラ７は、バイオマス燃料を燃焼させて蒸気を発生する。バイオマスボイラ７の出力は、制御部３０によって制御される。具体的には、バイオマスボイラ７に投入するバイオマス燃料の供給量、燃焼用空気の流量、発生した蒸気の供給量等が制御部３０によって制御される。このように、制御部３０によってバイオマスボイラ７の出力を制御することで、給水加熱用熱交換器６０における給水の加熱量が制御される。

【0052】

バイオマスボイラ７には、制御部３０によって開度制御される蒸気ダンプ弁７２が設けられている。バイオマスボイラ７で生成した蒸気の圧力が過大となった場合等に、蒸気ダンプ弁７２を介して余剰の蒸気が復水器４６へと排出される。ただし、蒸気の排出先は、復水器４６に限定されるものではなく、例えば別の冷却装置や大気放出でもよい。また、バイオマスボイラ７を循環する蒸気やドレン水が不足した場合は、返送配管６４の返送ポンプ６５より上流側へ図示しない給水ラインにより、復水器４６の復水の一部を給水しても良い。

【0053】

制御部３０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。なお、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。

【0054】

上記構成の発電プラント１は、以下のように動作する。
ボイラ３の過熱器１３にて生成された過熱蒸気は、蒸気タービン５の高圧タービン３４へと導かれ、高圧タービン３４を回転駆動させた後に、再熱器１７へと導かれる。再熱器１７へと導かれた蒸気はボイラ３によって再加熱され、再熱蒸気として中圧タービン３５へと導かれる。再熱蒸気は、中圧タービン３５を回転駆動させた後に、低圧タービン３６へと導かれて低圧タービン３６を回転駆動させる。このように得た回転動力によって発電機３７が回転駆動され、発電が行われる。

【0055】

低圧タービン３６にて所定の膨張を行ってタービンを回転駆動させる仕事を終えた蒸気は復水器４６にて復水となり、給水として各給水加熱器５０，５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂを順次通過することによって加熱される。その後、給水は、給水加熱用熱交換器６０によってさらに加熱され、ボイラ３のエコノマイザ１８に供給される。

【0056】

給水加熱用熱交換器６０における給水の加熱量は、バイオマスボイラ７の出力を制御部３０によって制御することで調整される。具体的には以下の通りである。

【0057】

＜エコノマイザ出口温度に基づく制御＞
エコノマイザ１８で加熱した後の水の出口温度が飽和温度を超えて蒸気化しないように制御する。これにより、エコノマイザ１８出口の水が蒸気となるのを防止しつつ、可能な限り高い給水温度を実現する。
制御部３０は、エコノマイザ出口用圧力センサ２２Ｐの計測圧力、温度センサ２２Ｔの計測温度から飽和温度Ｔ１を得る。そして、この飽和温度Ｔ１を所定値（例えば２℃〜１０℃）の範囲で下回る温度をエコノマイザ出口温度設定値Ｔ１ｓｅｔとし、このエコノマイザ出口温度設定値Ｔ１ｓｅｔとなるように、制御部３０はバイオマスボイラ７の出力をフィードバック制御する。これにより、エコノマイザ１８の出口水温度が蒸気化しないよう、給水の温度を可能な限り高くして、給水のエンタルピを可能な限り増大させる。

【0058】

＜燃焼排ガス温度に基づく制御＞
燃焼排ガス下流側に設置した機器の上限温度を考慮するにあたり、本実施形態では、脱硝装置の触媒反応温度から決まる上限温度Ｔ２を超えないように制御する。これにより、脱硝装置の触媒反応を維持しつつ、可能な限り高い給水温度を実現する。
制御部３０は、燃焼排ガス温度センサ２５Ｔの計測温度を得て上限温度Ｔ２を所定値（例えば５℃〜数１０℃（例えば５０℃））の範囲で下回る温度を燃焼排ガス温度設定値Ｔ２ｓｅｔとし、この燃焼排ガス温度設定値Ｔ２ｓｅｔとなるように、制御部３０はバイオマスボイラ７の出力をフィードバック制御する。これにより、エコノマイザ１８を通過した燃焼排ガスが上限温度を超えないように、給水の温度を可能な限り高くして、給水のエンタルピを可能な限り増大させる。

【0059】

制御部３０は、上述のエコノマイザ出口温度に基づく制御と燃焼排ガス温度に基づく制御の両方を満たすようにバイオマスボイラ７からの加熱量（例えば、蒸気量・圧力・温度および出熱量）を制御する。

【0060】

＜高圧抽気弁の制御＞
上述のようにバイオマスボイラ７の加熱量を制御しつつ、さらに高圧抽気弁５６ａ，５６ｂを制御して、高圧蒸気の抽気量の制御を行う。具体的には、制御部３０は、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの制御を以下のように行う。
バイオマスボイラ７を投入していない場合、すなわち給水加熱用熱交換器６０によって給水を加熱していない場合は、図３に示したマップにあるロードプログラムに従い、ボイラ３の負荷に応じて高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度を制御する。

【0061】

バイオマスボイラ７を投入する場合は、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度が閉となるように、すなわち高圧蒸気の抽気量を減じるように制御する。具体的には、バイオマスボイラ７によって給水加熱用熱交換器６０で給水を加熱すると、加熱量に相当する熱量に応じた高圧蒸気の抽気量を減じる。バイオマスボイラ７からの加熱量は、加熱用蒸気温度センサ６２Ｔと、加熱用蒸気圧力センサ６２Ｐと、加熱用蒸気流量センサ６２Ｆとから、上述のエコノマイザ出口温度に基づく制御と燃焼排ガス温度に基づく制御の両方を満たすように制御部３０にて演算される。

【0062】

バイオマスボイラ７による加熱量が高圧蒸気の抽気量を上回る場合には、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂを全閉として、高圧蒸気の抽気量をゼロとする。このときの高圧抽気弁５６ａ，５６ｂを全閉とするタイミングは、バイオマスボイラ７からの加熱量との関係を予め定めた制御マップに基づいて行うのが好ましい。

【0063】

高圧タービン３４からの高圧蒸気の抽気量を減少させることによって、高圧タービン３４に流れる蒸気流量を機械的強度の規定値範囲内で増大させてタービン効率を向上させることができる。ここで第１高圧給水加熱器５４ａ，第２高圧給水加熱器５４ｂへ供給する高圧蒸気の抽気量を高圧抽気弁５６ａ，５６ｂを閉方向に制御する際には、機械的強度の規定値範囲として高圧タービン３４のタービン翼の強度が考慮される。すなわち、タービン翼の強度は、タービン翼の前後にかかる差圧に対して耐久性を有するように設計されている。この差圧は高圧タービン３４内部を通過する高圧蒸気の流量・圧力バランスによって決まるので、差圧がタービン翼の強度上の許容値を超えないようにボイラ３の負荷を考慮して高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度すなわち高圧蒸気の抽気量の減少量が決定される。例えば、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂを全閉とする際には、ＭＣＲ点（ボイラー最大連続蒸発量）のときのタービン強度が考慮される。ＭＣＲ点において高圧抽気弁５６ａ，５６ｂを全閉としてもタービン強度に余裕がある場合には、負荷１００％のときでも高圧抽気弁５６ａ，５６ｂを全閉とすることができる。またタービン強度に余裕がない場合には、負荷１００％のときのタービン強度を考慮して高圧蒸気の抽気量の減少量が決定され、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度が設定される。

【0064】

＜過熱器スプレイの制御＞
制御部３０は、バイオマスボイラ７の加熱量が変化した際や高圧抽気弁５６ａ，５６ｂによる高圧蒸気の抽気量が変化した際に、過熱器スプレイ２７を制御する。バイオマスボイラ７の加熱量が変化すると（例えばバイオマスボイラ７の緊急停止やバイオマス燃料の発熱量変化など）、過熱器１３を出た主蒸気の温度が変化するおそれがあるので、過熱器スプレイ２７によって主蒸気温度を適正値の範囲に素早く制御する。また、第１高圧給水加熱器５４ａ，第２高圧給水加熱器５４ｂへ供給する高圧蒸気の抽気量が変化すると、過熱器１３と再熱器１７のバランスが変化するおそれがあるので、過熱器スプレイ２７によって主蒸気温度や再熱蒸気温度を適正値の範囲に素早く制御する。再熱器スプレイが設けられている場合には、過熱器スプレイ２７と協働して制御することが好ましい。したがって、バイオマスボイラ７で給水を加熱する場合には、バイオマスボイラ７で給水を加熱しない場合に比べて、冷却熱量が多く必要になり、過熱器スプレイ２７及び再熱器スプレイの噴射量の制御範囲が大きくなるので、これに対応する噴射量の制御範囲を備える過熱器スプレイ２７や再熱器スプレイが採用されると更に好ましい。

【0065】

＜バイオマスボイラ起動制御＞
次に、図４を用いて、バイオマスボイラ７の起動制御について説明する。
先ず、ステップＳ１に示すように、ボイラ３の負荷が一定以上で、バイオマスボイラ７が停止しており、第１高圧給水加熱器５４ａ，第２高圧給水加熱器５４ｂへ高圧蒸気を供給する高圧抽気弁５６ａ，５６ｂが開とされており、給水バイパス弁６８が開とされているときに、ステップＳ２に示すようにバイオマスボイラ７を起動する。これにより、バイオマスボイラ７にバイオマス燃料が投入され、蒸気の生成が行われる。

【0066】

そして、ステップＳ３にて、加熱用蒸気供給配管６２に設けられた加熱用蒸気温度センサ６２Ｔによって計測されたバイオマスボイラ出口蒸気温度が、温度センサ５７Ｔで計測された給水加熱用熱交換器６０に流入する給水温度よりも所定値α以上であるかを判断する。このステップＳ３の条件を満たした場合には、ステップＳ４へ進み、満たしていない場合はステップＳ３を繰り返しバイオマスボイラ７の起動を継続する。所定値αは、給水加熱用熱交換器６０の伝熱特性から決まり、所定値αを小さくするには給水加熱用熱交換器６０の伝熱面積を大きくする必要があり、熱交換器が大型化する。例えば、所定値αは２℃〜１０℃、さらに好ましくは２℃〜５℃で設定される。

【0067】

ステップＳ４では、給水バイパス弁６８を閉として、給水を給水加熱用熱交換器６０へと導く。このとき、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂは開とされたままである。

【0068】

給水配管２４には、エコノマイザ１８の給水入口温度を計測する温度センサ５８Ｔが設けられている。この温度センサ５８Ｔの計測値は、制御部３０へと送られる。ステップＳ５では、温度センサ５８Ｔで計測したエコノマイザ１８の給水入口温度が設定温度よりも所定値β以上であるかを判断する。このステップＳ５の条件を満たした場合には、ステップＳ６へ進み、満たしていない場合はステップＳ５を繰り返してエコノマイザ１８の給水入口温度が上昇するのを待機する。所定値βは、エコノマイザ１８の給水入口温度が設定温度を超えたことで、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度を閉へと調整可能とするもので、所定値βを小さくすると給水加熱用熱交換器６０の熱交換量に不安定な変動が発生した際に高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度制御へ影響する。例えば、所定値βは２℃〜５℃で設定される。

【0069】

ステップＳ６に進むと、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度を閉じる方向へ制御する。これにより、高圧蒸気の抽気量を減少させて、蒸気タービンの蒸気流量を機械的限度の規定範囲内で増大させてタービン出力が増大する。また、蒸気の抽気量を減少させる前と後とを比較するにあたり、同じタービン出力となるようにボイラから蒸気タービンへ供給される総蒸気量を調整した場合は、抽気量を減少することによって、総蒸気流量を減少させることができるので、タービン効率を向上させることができる。タービン効率が向上することによりボイラ３の負荷に対する発電効率が向上する。バイオマスボイラ７による給水への加熱後の発電出力が変わらない条件では、ボイラ３に投入する化石燃料量を低減できることになり、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減できる。以上により、バイオマスボイラ７の投入が完了し起動制御が終了する（ステップＳ７）。

【0070】

起動制御が終了すると、前述のように、バイオマスボイラ７の加熱量と、第１高圧給水加熱器５４ａ，第２高圧給水加熱器５４ｂへ供給する高圧蒸気の抽気量と、過熱器スプレイ２７による主蒸気の温度とを制御して、発電プラント１の負荷に応じた適正なボイラ３とバイオマスボイタラ７と蒸気タービン５の運転を行う。
バイオマスボイラ７の加熱量は、加熱用蒸気温度センサ６２Ｔと、加熱用蒸気圧力センサ６２Ｐと、加熱用蒸気流量センサ６２Ｆとから、エコノマイザ出口温度２２Ｔに基づく制御と燃焼排ガス温度２５Ｔに基づく制御の両方を満たすように制御部３０により制御される。
また、第１高圧給水加熱器５４ａ，第２高圧給水加熱器５４ｂへ供給する高圧蒸気の抽気は、タービン翼の前後にかかる差圧がタービン翼の強度上の許容値を超えないように、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂを閉方向に開度を設定し制御される。
さらに、バイオマスボイラ７の加熱量や、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂによる高圧蒸気の抽気量が変化した際に、主蒸気の温度は、過熱器スプレイ２７によりを適正値の範囲に素早く制御される。

【0071】

＜バイオマスボイラ切離制御＞
次に、図５を用いて、バイオマスボイラ７による給水加熱を切り離す切離制御について説明する。
先ず、ステップＳ１１に示すように、ボイラ３の負荷が一定以上で、バイオマスボイラ７が起動しており、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂが閉とされており、給水バイパス弁６８が閉とされているときに、ステップＳ１２に示すようにバイオマスボイラ７を停止する。

【0072】

そして、ステップＳ１３にて、温度センサ５８Ｔで計測されたエコノマイザ１８の給水入口温度が設定温度に所定値βを加えた値よりも低いかを判断する。このステップＳ１３の条件を満たした場合には、ステップＳ１４へ進み、満たしていない場合はステップＳ１３を繰り返す。所定値βは、エコノマイザ１８の給水入口温度が設定温度を超えたことで、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度を開へと調整可能とするもので、所定値βを小さくすると給水加熱用熱交換器６０の熱交換量に不安定な変動が発生した際に高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度制御へ影響する。例えば、所定値βは２℃〜５℃で設定される。

【0073】

ステップＳ１４では、給水バイパス弁６８を閉としたままで、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂは開とする。

【0074】

ステップＳ１５では、加熱用蒸気供給配管６２に設けられた加熱用蒸気温度センサ６２Ｔによって計測されたバイオマスボイラ出口蒸気温度が、温度センサ５７Ｔで計測された給水加熱用熱交換器６０に流入する給水温度に所定値αを加えた値よりも低いかを判断する。このステップＳ１５の条件を満たした場合には、ステップＳ１６へ進み、満たしていない場合はステップＳ１５を繰り返す。所定値αは、給水加熱用熱交換器６０の伝熱特性から決まり、所定値αを小さくするには給水加熱用熱交換器６０の伝熱面積を大きくする必要があり、熱交換器が大型化する。例えば、所定値αは２℃〜１０℃、さらに好ましくは２℃〜５℃で設定される。

【0075】

ステップＳ１６に進むと、高圧抽気弁５６ａ，５６ｂの開度を開としたままで、給水バイパス弁６８を開とする。これにより、給水は給水加熱用熱交換器６０をバイパスして、バイオマスボイラ７による給水加熱を停止する。以上により、バイオマスボイラ７の切離制御が完了する（ステップＳ１７）。

【0076】

図６及び図７には、本実施形態のようにバイオマスボイラ７による給水加熱を行う場合（バイオマスボイラ追設後）と、比較例としてバイオマスボイラ７による給水加熱を行わない場合（バイオマスボイラ追設前）との効果の一例について説明する。

【0077】

図６において、横軸はボイラ３の負荷、縦軸はバイオマスボイラ７から給水に与えられた加熱量を示す。図６に示すように、バイオマスボイラ７による給水加熱によって、熱量は給水へ与えられる。同図では、ボイラ負荷１００％のときに給水に与えられる熱量を１．０として相対値として表している。

【0078】

図７において、横軸は発電プラントの出力、縦軸である発電効率は、発電プラントへ投入する化石燃料エネルギに対する発電効率を示している。同図において、出力１００％のときのバイオマスボイラ追設前の発電効率を１．０として相対値として表している。同図から分かるように、ボイラ負荷が変化しても、バイオマスボイラ追設後はバイオマスボイラ追設前よりも発電効率が高くなることが分かる。特に、ボイラ負荷が低い場合には、発電効率の上昇割合が大きい。これば、発電出力が小さいときは蒸気タービンのタービン効率が低下するが、給水加熱による効果と高圧蒸気の抽気量を減少させた効果は、発電出力が低負荷となるほどタービン効率の向上に大きく寄与するからである。
なお図７における発電効率とは、（得られる電気エネルギ）÷（投入する化石燃料のエネルギ）と定義している。また、タービン効率とは、（得られる電気エネルギ）÷［（タービンへ流入する蒸気のエネルギ）−（タービンから流出する蒸気のエネルギ）］と定義している。

【0079】

図８は、発電プラント１の発電により得られる電気エネルギと発電プラント１（ボイラ３およびバイオマスボイラ７）へ投入する燃料エネルギの関係と内訳を示している。ここでは、負荷を例えば中間の５０％とした場合を比較している。なお、図８（ａ）はバイオマスボイラ７の追設前、図８（ｂ）がバイオマスボイラ７の追設後を示している。バイオマスボイラ７の追設前と追設後の発電により得られる電気エネルギを同量とした場合、図８（ｂ）（バイオマスボイラ７の追設後）に示されるように、バイオマスボイラ追設後の燃料エネルギは化石燃料の投入量が低減され、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減できる。

【0080】

具体的には、バイオマスボイラ７で発生した蒸気をボイラ３へ供給する給水の加熱に利用し、蒸気タービン５からの蒸気の抽気量を減少（抽気量低減）させ、更にボイラ３へ供給される給水を飽和温度より所定範囲で低い温度となるように加熱する（給水エンタルピ増加させる）ことによるエネルギ変化分に相応して、ボイラ３に投入する化石燃料を更に低減でき、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量をより削減できる。

【0081】

上述した実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ボイラ３に供給される給水をバイオマスボイラ７によって加熱することで、ボイラ３に供給される給水のエンタルピを増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができる。さらに、エコノマイザ１８の出口水温度が蒸気化しないように飽和温度未満でかつ飽和温度に近い温度となるようにバイオマスボイラ７の加熱量を制御することとしたので、給水を可能な限り加熱することができる。これにより、給水のエンタルピを増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができる。これにより、発電効率が向上する前の発電量と同等の発電する場合、ボイラ３に投入する化石燃料を減少でき、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の排出量が削減できる。

【0082】

脱硝装置の上限温度未満でかつ上限温度に近い排ガス温度となるようにバイオマスボイラ７の加熱量を制御することとしたので、給水を可能な限り加熱することができる。これにより、給水のエンタルピを増大させて、タービン効率を向上して発電効率を向上させることができる。

【0083】

バイオマスボイラ７によって給水を加熱しているので、蒸気タービン５からの蒸気の抽気量を減少させることができる。抽気量を減少させる前と後を同じ発電出力として比較した場合、抽気量を減少することによって、蒸気タービン５に流通させる総蒸気流量を機械的強度の規定値範囲内で減少させ、タービン効率を向上させることができる。特に、ボイラ３が部分負荷とされている場合には、蒸気タービンへ流通する蒸気量を増加しても十分に機械的強度の規定値範囲内にあるので、高圧蒸気の抽気量をゼロとすることで、さらにタービン効率を向上させることができる。

【0084】

蒸気タービン５の機械的強度の規定値範囲としてのタービン翼の強度は、タービン翼の前後にかかる差圧に対して耐久性を有するように設計されていて、この差圧は蒸気タービン５へ流通する蒸気の流量および圧力バランスによって決まり、この差圧は抽気量に応じて変化する。そこで、タービン翼の強度を考慮して蒸気の抽気量を制御することとした。これにより、タービン翼の強度を考慮して抽気量を可能な限り減少させて蒸気タービン５に流れる総蒸気流量を減少させることができ、タービン効率をさらに向上させることができる。

【0085】

バイオマスボイラ７の加熱量や蒸気タービン５の蒸気の抽気量の変化によって過熱器１３から供給される過熱蒸気の温度が変動するおそれがある。この過熱蒸気の温度変動を過熱器スプレイ２７によって抑制することで、高温高圧下で使用される蒸気配管やタービン翼の温度を規定値以内に素早く設定することができ、劣化や損傷を抑制することができる。また、再熱器１７から供給される再熱蒸気の温度を制御する再熱器スプレイの流量も併せて制御することとしたので、再熱蒸気の温度を所望値に容易に制御することができる。

【0086】

給水を加熱する追加的なボイラとして、バイオマス燃料を主燃料として用いるバイオマスボイラ７とすることで、ボイラ３にてバイオマス燃料を混焼させずにバイオマスボイラ７でバイオマス燃料を専焼させることができる。したがって、ボイラ３で燃焼させる化石燃料に対するバイオマス燃料の使用比率を高めることができ、カーボンニュートラルとならない二酸化炭素の発生量を削減できる。また、腐食成分を含む廉価なバイオマス燃料をボイラ３本体の燃焼に影響を及ぼすことなく用いることができ、低い燃料コストで高効率な発電を行うことができる。

【0087】

なお、上述した実施形態では、エコノマイザ１８の出口温度２２Ｔに基づいてバイオマスボイラ７の加熱量を制御することとしたが、エコノマイザ１８の出口温度２２Ｔに代えてエコノマイザ１８の入口温度５８Ｔを用いることとしても良い。
また、給水を加熱する追加的な蒸気発生装置としてバイオマスボイラ７を用いることとしたが、必ずしも燃料にバイオマスを用いなくともよい。燃料としては例えばゴミや燃焼可能な廃棄物などを用いることができる。
また、給水加熱用熱交換器６０は、給水加熱器５０，５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂに対して直列に配置することとしたが、給水加熱器５０，５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂの少なくともいずれかに対して並列に配置することとしても良い。

【符号の説明】

【0088】

１ 発電プラント
３ ボイラ
３ａ ボイラ本体
５ 蒸気タービン
７ バイオマスボイラ（給水加熱用ボイラ）
１０ 火炉
１１ バーナ
１２ 水冷壁
１３ 過熱器
１５ 蒸気ドラム
１７ 再熱器
１８ エコノマイザ
２０ 循環ポンプ
２２ エコノマイザ出口配管
２２Ｔ エコノマイザ出口温度センサ
２２Ｐ エコノマイザ出口圧力センサ
２４ 給水配管
２５Ｔ 燃焼排ガス温度センサ
２７ 過熱器スプレイ
３０ 制御部
３２ 主蒸気配管
３４ 高圧タービン
３５ 中圧タービン
３６ 低圧タービン
３７ 発電機
３８ 高圧タービン出口配管
４０ 再熱蒸気供給配管
４２ 中圧タービン出口配管
４４ 低圧タービン出口配管
４６ 復水器
４８ 復水ポンプ
５０ 低圧給水加熱器
５１ 給水ポンプ
５２ａ 第１中圧給水加熱器
５２ｂ 第２中圧給水加熱器
５４ａ 第１高圧給水加熱器
５４ｂ 第２高圧給水加熱器
５５ａ 第１高圧抽気配管
５５ｂ 第２高圧抽気配管
５６ａ 第１高圧抽気弁
５６ｂ 第２高圧抽気弁
５７Ｔ 温度センサ
５８Ｔ 温度センサ
６０ 給水加熱用熱交換器
６１ 加熱用伝熱管
６２ 加熱用蒸気供給配管
６２Ｔ 加熱用蒸気温度センサ
６２Ｐ 加熱用蒸気圧力センサ
６２Ｆ 加熱用蒸気流量センサ
６４ 返送配管
６５ 返送ポンプ
６７ 給水バイパス配管
６８ 給水バイパス弁
７２ 蒸気ダンプ弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】