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公開番号2025023728
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-17
出願番号2023128114
出願日2023-08-04
発明の名称蒸気タービンシステム及び地熱発電プラント並びに蒸気タービンシステムの運転方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F03G 4/00 20060101AFI20250207BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】複数の空間へ蒸気を導く場合であっても、ノズルの閉塞状況の推定の正確性を向上させることを目的とする。
【解決手段】蒸気タービンシステム20は、坑井から噴出した蒸気が流通する蒸気管7と、蒸気管7を流通した蒸気が導かれるノズルを有する蒸気タービン8と、蒸気管7から分岐し、第1蒸気室S1へ蒸気を導く第1蒸気管21と、蒸気管7から分岐し、第1蒸気室S1よりも容量が少ない第2蒸気室S2へ蒸気を導く第2蒸気管22と、第2蒸気管22を流通する蒸気の流量を調節する蒸気室連絡弁23と、蒸気管7を流通する蒸気の流量を検出する流量計18と、第1蒸気室S1へ導かれた蒸気の圧力を検出する圧力計と、流量計18が検出した流量と圧力計が検出した圧力と蒸気室連絡弁23の開度とに基づいて、ノズルの閉塞状況を推定する閉塞状況推定部と、を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
坑井から噴出した地熱流体から分離した蒸気が流通する蒸気管と、
前記蒸気管を流通した蒸気が導かれ、第１ノズル部及び第２ノズル部を有するノズルを有する蒸気タービンと、
前記蒸気管から分岐し、前記第１ノズル部へ蒸気を導く第１蒸気管と、
前記蒸気管から分岐し、前記第２ノズル部へ蒸気を導く第２蒸気管と、
前記第２蒸気管を流通する蒸気の流量を調節する流量調節弁と、
前記蒸気管を流通する蒸気の流量を検出する流量検出部と、
前記第１ノズル部へ導かれる蒸気の圧力を検出する圧力検出部と、
前記流量検出部が検出した流量と前記圧力検出部が検出した圧力と前記流量調節弁の開度とに基づいて、前記ノズルの閉塞状況を推定する閉塞状況推定部と、を備える蒸気タービンシステム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記閉塞状況推定部は、前記流量検出部が検出した流量と前記圧力検出部が検出した圧力とに基づいて得られたデータを前記流量調節弁の開度に基づいて補正することで前記ノズルの閉塞状況を推定する請求項１に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項３】
前記蒸気タービンは、前記第１ノズル部へ蒸気を導く第１蒸気室及び前記第２ノズル部へ蒸気を導く第２蒸気室を有し、
前記第１蒸気室と前記第２蒸気室とは、前記蒸気タービンの中心軸線を中心とした周方向に並んで配置されている請求項１に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項４】
前記閉塞状況推定部は、前記第２蒸気管が蒸気を前記第２ノズル部へ導いている場合に、前記ノズルの閉塞状況を推定する請求項１に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項５】
前記閉塞状況推定部が推定した閉塞状況に基づいて、前記ノズルを洗浄するか否かを決定する洗浄要否決定部を備える請求項１に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項６】
前記閉塞状況推定部は、前記ノズルの開口率を推定し、開口率に基づいて閉塞状況を推定し、
前記洗浄要否決定部は、前記閉塞状況推定部が推定する前記ノズルの開口率が所定の閾値以下となった場合に前記ノズルを洗浄することを決定する請求項５に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の蒸気タービンシステムと、
前記蒸気タービンシステムへ導く蒸気が噴出する抗井と、
前記蒸気タービンシステムの駆動力で発電する発電機と、を備える地熱発電プラント。
【請求項８】
蒸気タービンシステムの運転方法であって、
前記蒸気タービンシステムは、
坑井から噴出した地熱流体から分離した蒸気が流通する蒸気管と、
前記蒸気管を流通した蒸気が導かれ、第１ノズル部及び第２ノズル部を有するノズルを有する蒸気タービンと、
前記蒸気管から分岐し、前記第１ノズル部へ蒸気を導く第１蒸気管と、
前記蒸気管から分岐し、前記第２ノズル部へ蒸気を導く第２蒸気管と、
前記第２蒸気管を流通する蒸気の流量を調節する流量調節弁と、を備え、
前記蒸気管を流通する蒸気の流量を検出する流量検出工程と、
前記第１ノズル部へ導かれる蒸気又は前記第１ノズル部へ導かれた蒸気の圧力を検出する圧力検出工程と、
前記流量検出工程で検出した流量と前記圧力検出工程で検出した圧力と前記流量調節弁の開度とに基づいて、前記ノズルの閉塞状況を推定する閉塞状況推定工程と、を備える蒸気タービンシステムの運転方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、蒸気タービンシステム及び地熱発電プラント並びに蒸気タービンシステムの運転方法に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
地熱発電プラントでは、坑井（生産井）から噴出する地熱流体（主として蒸気及び熱水の混合流体）から分離した蒸気を蒸気タービンに導入して発電を行っている。地熱発電プラントは、蒸気量に応じて蒸気タービンの導入面積を調整できるように、複数の蒸気室を設ける場合がある（例えば、特許文献１）。特許文献１には、メイン蒸気室とサブ蒸気室とを有するタービンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－７５１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
抗井から噴出する地熱流体から分離した蒸気にはシリカ等の不純物が含まれている。このため、地熱発電プラントに設けられる蒸気タービンの上流部に設けられたノズル部に不純物が析出する。これにより、ノズルの開口面積が狭まることで、蒸気タービンに蒸気が導入され難くなる可能性がある。また、スケールによる気流の乱れが生じるので、タービン効率が低下する可能性がある。このため、ノズルの開口面積から閉塞状況を把握することが考えられる。
【０００５】
ノズルの開口面積（Ａ
１
）は、蒸気タービンへ導かれる蒸気流量（Ｇ）、蒸気室の圧力（Ｐ
１
）及び蒸気室温度（Ｔ
１
）から算出することができる。
【０００６】
特許文献１のように、メイン蒸気室とサブ蒸気室とを有する装置では、サブ蒸気室には圧力計等の検出装置を設けていない場合がある。このような場合には、メイン蒸気室の圧力を用いてノズルの開口面積を導出すると、正確にノズルの閉塞状況を把握することができない場合がある。
【０００７】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数の空間へ蒸気を導く場合であっても、ノズルの閉塞状況の推定の正確性を向上させることができる蒸気タービンシステム及び地熱発電プラント並びに蒸気タービンシステム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、本開示の蒸気タービンシステム及び地熱発電プラント並びに蒸気タービンシステムの運転方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る蒸気タービンシステムは、坑井から噴出した地熱流体から分離した蒸気が流通する蒸気管と、前記蒸気管を流通した蒸気が導かれ、第１ノズル部及び第２ノズル部を有するノズルを有する蒸気タービンと、前記蒸気管から分岐し、前記第１ノズル部へ蒸気を導く第１蒸気管と、前記蒸気管から分岐し、前記第２ノズル部へ蒸気を導く第２蒸気管と、前記第２蒸気管を流通する蒸気の流量を調節する流量調節弁と、前記蒸気管を流通する蒸気の流量を検出する流量検出部と、前記第１ノズル部へ導かれる蒸気の圧力を検出する圧力検出部と、前記流量検出部が検出した流量と前記圧力検出部が検出した圧力と前記流量調節弁の開度とに基づいて、前記ノズルの閉塞状況を推定する閉塞状況推定部と、を備える。
【０００９】
本開示の一態様に係る蒸気タービンシステムの運転方法は、前記蒸気タービンシステムは、坑井から噴出した地熱流体から分離した蒸気が流通する蒸気管と、前記蒸気管を流通した蒸気が導かれ、第１ノズル部及び第２ノズル部を有するノズルを有する蒸気タービンと、前記蒸気管から分岐し、前記第１ノズル部へ蒸気を導く第１蒸気管と、前記蒸気管から分岐し、前記第２ノズル部へ蒸気を導く第２蒸気管と、前記第２蒸気管を流通する蒸気の流量を調節する流量調節弁と、を備え、前記蒸気管を流通する蒸気の流量を検出する流量検出工程と、前記第１ノズル部へ導かれる蒸気又は前記第１ノズル部へ導かれた蒸気の圧力を検出する圧力検出工程と、前記流量検出工程で検出した流量と前記圧力検出工程で検出した圧力と前記流量調節弁の開度とに基づいて、前記ノズルの閉塞状況を推定する閉塞状況推定工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、複数の空間へ蒸気を導く場合であっても、ノズルの閉塞状況の推定の正確性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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