《電力》〈火力〉[R2:問2]汽力発電所の復水器の機能及び特徴,損失に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

次の文章は,汽力発電所の復水器の機能に関する記述である。

汽力発電所の復水器は蒸気タービン内で仕事を取り出した後の\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)蒸気を冷却して凝縮させる装置である。復水器内部の真空度を\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)保持してタービンの\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)圧力を\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)させることにより,\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)の向上を図ることができる。なお,復水器によるエネルギー損失は熱サイクルの中で最も\( \ \fbox {  (オ)  } \ \)。

上記の記述中の空白箇所(ア)~(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

\[
\begin{array}{cccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) & (オ) \\
\hline
(1) &  抽気  &  低く  &  上昇  &  熱効率  &  大きい  \\
\hline
(2) &  排気  &  高く  &  上昇  &  利用率  &  小さい  \\
\hline
(3) &  排気  &  高く  &  低下  &  熱効率  &  大きい  \\
\hline
(4) &  抽気  &  高く  &  低下  &  熱効率  &  小さい  \\
\hline
(5) &  排気  &  低く  &  停止  &  利用率  &  大きい  \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

汽力発電所の復水器の機能及び損失に関する問題です。
近年はコンバインドサイクルの出題が増えている傾向にありますが,コンバインドサイクルの基本は一般的な汽力発電所なので,汽力発電設備はどちらにしても理解しておく必要があります。

1.汽力発電所のフローと主な損失
①汽力発電設備の概要
 汽力発電所の概略フローは図1のようなフローとなります。
 ボイラ  :燃料を燃焼して水を蒸気にして,タービンを蒸気に送ります。
 タービン :ボイラで発生した蒸気のエネルギーを回転(機械的)エネルギーに
       変えます。
 発電機  :回転エネルギーを電気のエネルギーに変えます。
 復水器  :タービンで仕事をした蒸気を水に凝縮し,再び復水として給水ポンプ
       へ送ります。
 給水ポンプ:給水を高圧にして,ボイラに送ります。

②汽力発電の主な損失
・復水器による熱交換
 蒸気を水にするために放出するエネルギーで,規模にもよりますが全体の約半分の損失が発生します。
・排ガスによる損失
 ボイラ排ガスは最終的に煙突から放出し,熱を大幅にロスします。

【解答】

解答:(3)
(ア)
復水器は蒸気タービンで仕事をした排気蒸気を冷却するものです。抽気はタービン中段から取り出し,再生サイクルで給水加熱器等に供給される蒸気です。

(イ)
汽力発電設備の熱効率を上げるためには,復水器内部の真空度は高く保持する必要があります。真空度が高いとは圧力が非常に低い状態のことを言います。

(ウ)
復水器の真空度を上げると引っ張る力が強くなり,排気蒸気の圧力は低下します。

(エ)
復水器の真空度を上げると熱効率が向上します。熱効率とは熱量換算で,燃料の入熱に対して発電機がどれだけ発電したかを示す指標です。利用率は定格出力で最大時間運転した際の発電量に対する実際の発電量を表すもので,どれだけ効率よく設備を利用したかを示す指標です。

(オ)
ワンポイント解説「1.汽力発電所のフローと主な損失」の通り,復水器の損失は汽力発電設備の熱サイクルの中で最も大きいです。