DE112013006467T5 - Energieerzeugungssystem - Google Patents

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Abstract

Ein Energieerzeugungssystem ist mit Folgendem bereitgestellt: Einer Gasturbine (11) mit einem Verdichter (21) und einer Brennkammer (22); einer SOFC (13); einer ersten Druckluftzufuhrleitung (26), die Druckluft (A1), die von dem Verdichter (21) verdichtet wird, zu der Brennkammer (22) führt; einer zweiten Druckluftzufuhrleitung (31), die einen Teil (A2) der Druckluft, die von dem Verdichter (22) verdichtet wird, zu der SOFC (13) führt; einer Abluftzufuhrleitung (36), die Abluft (A3), die von der SOFC (13) ausgelassen wird, zu der Brennkammer (22) führt; einer ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung (27), die ein Brennstoffgas (L1) zu der Brennkammer (22) führt; einer zweiten Brennstoffgas-Zufuhrleitung (41), die ein Brennstoffgas (L2) zu der SOFC (13) führt; einer Brennstoffabgas-Zufuhrleitung (45), die Brennstoffabgas (13), das aus der SOFC (13) ausgelassen wird, zu der Brennkammer (22) führt; und einem Wärmetauscher (61), der als eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Brennstoffgases (L1) dient, das durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung (27) zu der Brennkammer (22) geführt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieerzeugungssystem, das eine Brennstoffzelle, eine Gasturbine und eine Dampfturbine kombiniert, und das Starten einer Brennstoffzelle in einem Energieerzeugungssystem.
  • Stand der Technik
  • Eine Festoxid-Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell, nachstehend SOFC) als Brennstoffzelle ist als eine hocheffiziente und häufig verwendete Brennstoffzelle bekannt. Eine solche SOFC hat eine hohe Betriebstemperatur, um eine ionische Leitfähigkeit zu erhöhen. Somit wird Druckluft, die von einem Verdichter einer Gasturbine ausgelassen wurde, als die Luft nutzbar, die einer Luftelektrode (als ein Oxidationsmittel) zugeführt wird. Darüber hinaus ermöglicht die SOFC die Verwendung von ausgestoßenem Hochtemperatur-Brennstoffabgas als Brennstoff für eine Brennkammer der Gasturbine.
  • Dementsprechend wurden zum Beispiel, wie in Patentliteratur 1 nachstehend beschrieben, verschiedene Kombinationen einer SOFC, einer Gasturbine und einer Dampfturbine als ein Energieerzeugungssystem vorgeschlagen, das eine hohe Energieerzeugungseffizienz erreichen kann. in dem kombinierten System, das in Patentliteratur 1 offenbart ist, weist die Gasturbine einen Verdichter, der Luft verdichtet und die Druckluft zu der SOFC führt, und eine Brennkammer auf, die Verbrennungsgas aus dem Brennstoffabgas erzeugt, das aus der SOFC und der Druckluft ausgestoßen wird,
  • Liste der Entgegenhaltungen Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnr. 2009-205930A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wie oben beschrieben, erzeugt die Brennkammer in herkömmlichen Energieerzeugungssystemen Verbrennungsgas aus dem Brennstoffabgas, das aus der SOFC ausgestoßen wird, und separat zugeführtes Brennstoffgas. in einem solchen Fall weist das Brennstoffabgas, das aus der SOFC ausgestoßen wird, eine Temperatur von ungefähr 400°C auf und das separat zugeführte Brennstoffgas weist eine Raumtemperatur (zum Beispiel ungefähr 15°C) auf; somit besteht ein großer Temperaturunterschied zwischen den beiden. Daher müssen Wärmeausdehnungsmessungen für die Rohrleitungen und dergleichen vorgenommen werden, die das Brennstoffabgas oder Brennstoffgas zuführen. in einem Fall wird ein Mischer in der Rohrleitung der Brennkammer vorgeschaltet bereitgestellt, um das Brennstoffabgas und das Brennstoffgas gleichmäßig zu mischen. Die Bereitstellung des Mischers ermöglicht eine gleichmäßige Mischung von kalorienarmem Brennstoffabgas und kalorienreichem Brennstoffgas. Da jedoch ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas und dem Brennstoffgas besteht, müssen Wärmeausdehnungsmessungen für den Mischer, seine umgebenden Rohrleitungen wie die Rohrleitungen, die das Brennstoffabgas oder das Brennstoffgas zu dem Mischer führen, und dergleichen durchgeführt werden.
  • Zwecks Lösung des oben beschriebenen Problems ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Energieerzeugungssystem bereitzustellen, in dem Wärmeausdehnungsmessungen für einen Mischer, seine umgebenden Rohrleitungen und dergleichen unnötig sind, selbst wenn ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas und dem Brennstoffgas besteht.
  • Lösung für das Problem
  • Ein Energieerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung zur Erfüllung der oben beschrieben Aufgabe weist Folgendes auf: eine Brennstoffzelle; eine Gasturbine mit einem Verdichter und einer Brennkammer; eine erste Druckluftzufuhrleitung, die Druckluft von dem Verdichter zu der Brennkammer führt; eine zweite Druckluftzufuhrleitung, die Druckluft von dem Verdichter zu der Brennstoffzelle führt; eine Abluftzufuhrleitung, die Abluft, die aus der Brennstoffzelle ausgelassen wird, zu der Brennkammer führt; eine erste Brennstoffgaszufuhrleitung, die erstes Brennstoffgas zu der Brennkammer führt; eine zweite Brennstoffgas-Zufuhrleitung, die zweites Brennstoffgas zu der Brennstoffzelle führt; eine Brennstoffabgas-Zufuhrleitung, die Brennstoffabgas, das aus der Brennstoffzelle ausgelassen wird, zu der Brennkammer führt; und eine Heizvorrichtung, die das erste Brennstoffgas, das durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung zu der Brennkammer geführt wird, erwärmt.
  • Dementsprechend wird das erste Brennstoffgas von der Heizvorrichtung erwärmt, wenn es durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung geht, wobei der Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas und dem ersten Brennstoffgas verringert wird und das erste Brennstoffgas und das Brennstoffabgas, die ähnliche Temperaturen aufweisen, zu der Brennkammer geführt werden. Auf diese Weise kann die Gasturbinenbrennkammer das Brennstoffabgas und das erste Brennstoffgas gleichzeitig effizient verbrennen, um ein optimales Verbrennungsgas zu erzeugen, und die Energieerzeugungseffizienz kann durch Gewährleisten einer stabilen Verbrennung in der Gasturbinenbrennkammer verbessert werden.
  • In dem Energieerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung ist die Heizvorrichtung ein Wärmetauscher.
  • Dementsprechend wird die Wärme unter Verwendung eines Wärmetauschers als Heizvorrichtung effizient genutzt, eine separate Brennkammer oder dergleichen ist nicht erforderlich und Kostenerhöhungen können vermieden werden.
  • In dem Energieerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung führt der Wärmetauscher einen Wärmetausch zwischen Abluft, die in der Abluftzufuhrleitung strömt, und dem ersten Brennstoffgas, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung strömt, durch.
  • Dementsprechend wird das erste Brennstoffgas durch Ausführen eines Wärmetauschs zwischen der Abluft und dem ersten Brennstoffgas ausgeführt, wobei das erste Brennstoffgas effizient erwärmt werden kann, um die Temperatur der Hochtemperaturabluft zu senken und die Fertigungskosten durch Vereinfachen der Zufuhrausrüstung der Abluft zu senken.
  • In dem Energieerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung führt der Wärmetauscher einen Wärmetausch zwischen dem Brennstoffabgas, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung strömt, und dem ersten Brennstoffgas, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung strömt, durch.
  • Dementsprechend wird das erste Brennstoffgas durch Ausführen eines Wärmetauschs zwischen dem Brennstoffabgas und dem ersten Brennstoffgas erwärmt und kann so das erste Brennstoffgas effizient erwärmen. Es ist darüber hinaus möglich, den Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas und dem ersten Brennstoffgas durch Senken der Temperatur des Brennstoffabgases zu verringern.
  • In dem Energieerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung weist die Heizvorrichtung einen ersten Wärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen der Abluft, die in der Abluftzufuhrleitung strömt, und einem Wärmetauschmedium ausführt, und einen zweiten Wärmetauscher auf, der einen Wärmetausch zwischen dem Wärmetauschmedium, das einem Wärmetausch in dem ersten Wärmetauscher unterzogen wurde, und dem ersten Brennstoffgas, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung strömt, ausführt.
  • Dementsprechend wird das erste Brennstoffgas durch Aufnehmen von Wärme aus dem Wärmetauschmedium erwärmt, das durch die Abluft erwärmt wird, wobei die Sicherheit durch Verhindern eines Wärmetauschs zwischen den Brennstoffgasen gesichert ist
  • In dem Energieerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung ist ein Mischer bereitgestellt, der das Brennstoffabgas, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung strömt, und das erste Brennstoffgas, das von der Heizvorrichtung erwärmt wird, mischt.
  • Dementsprechend werden das Brennstoffabgas und das erwärmte erste Brennstoffgas in dem Mischer gemischt und dann zu der Brennkammer geführt, wobei der Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas und dem ersten Brennstoffgas verringert wird, sodass die zwei angemessen gemischt werden können und die Verbrennungseffizienz in der Brennkammer verbessert werden kann.
  • Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
  • Gemäß dem Energieerzeugungssystem der vorliegenden Erfindung wird eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des ersten Brennstoffgases, das durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung zu der Brennkammer geführt wird, bereitgestellt, wobei das Brennstoffabgas und das erste Brennstoffgas effizient verbrennen können, um ein optimales Verbrennungsgas zu erzeugen, und die Energieerzeugungseffizienz durch Gewährleisten einer stabilen Verbrennung in der Gasturbinenbrennkammer verbessert werden kann.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Zufuhrleitung von Brennstoffgas in einem Energieerzeugungssystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist eine schematische graphische Darstellung einer Konfiguration, die das Energieerzeugungssystem gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
  • 3 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Zufuhrleitung von Brennstoffgas in einem Energieerzeugungssystem gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 4 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Zufuhrleitung von Brennstoffgas in einem Energieerzeugungssystem gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Bevorzugte Ausführungsformen des Energieerzeugungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen geschrieben. Es sei daraufhingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt ist und die Erfindung, wenn mehrere Ausführungsformen vorhanden sind, eine Konfiguration einschließen soll, die diese Ausführungsformen kombiniert.
  • Ausführungsform 1
  • Das Energieerzeugungssystem aus Ausführungsform 1 ist ein „Triple Combined Cycle” (eingetragene Marke), in dem eine Festoxid-Brennstoffzelle (nachstehend als SOFC bezeichnet), eine Gasturbine und eine Dampfturbine kombiniert sind. Dieser „Triple Combined Cycle” kann Energie in den drei Stufen der SOFC, der Gasturbine und der Dampfturbine durch Anordnen der SOFC auf einer vorgeschalteten Seite der Gas-Dampf-Kombi-Energieerzeugung (GTCC) erzeugen und kann somit eine überaus hohe Energieerzeugungseffizienz erzielen. Es sei darauf hingewiesen, dass die folgende Beschreibung mit einer Festoxid-Brennstoffzelle als die verwendete Brennstoffzelle der vorliegenden Erfindung erfolgt; allerdings ist keine Einschränkung auf diesen Typ von Brennstoffzelle beabsichtigt.
  • 1 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Zufuhrleitung von Brennstoffgas in einem Energieerzeugungssystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ist eine schematische graphische Darstellung einer Konfiguration, die das Energieerzeugungssystem aus Ausführungsform 1 darstellt.
  • In Ausführungsform 1, wie in 2 dargestellt, weist ein Energieerzeugungssystem 10 eine Gasturbine 11 und einen Energiegenerator 12, eine SOFC 13 und eine Dampfturbine 14 und einen Energiegenerator 15 auf. Das Energieerzeugungssystem 10 kombiniert die Energieerzeugung durch die Gasturbine 11, die Energieerzeugung durch die SOFC 13 und die Energieerzeugung durch die Dampfturbine 14 und ist so konfiguriert, dass eine hohe Energieerzeugungseffizienz erzielt wird.
  • Die Gasturbine 11 weist einen Verdichter 21, eine Brennkammer 22 und eine Turbine 23 auf. Der Verdichter 21 und die Turbine 23 sind einstückig und drehbar um eine Drehwelle 24 gekoppelt. Der Verdichter 21 verdichtet Luft A, die durch eine Luftansaugleitung 25 angesaugt wird. Die Brennkammer 22 mischt und verbrennt Druckluft A1, die von dem Verdichter 21 durch eine erste Druckluftzufuhrleitung 26 zugeführt wird, und Brennstoffgas L1, das aus einer ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 zugeführt wird. Die Turbine 23 wird durch Verbrennungsgas G1 gedreht, das von dem Verdichter 22 durch eine Abgaszufuhrleitung 28 zugeführt wird. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, wird die Turbine 23 mit der Druckluft A1 versorgt, die von dem Verdichter 21 durch ein Gehäuse verdichtet wird, und kühlt Schaufeln und dergleichen unter Verwendung dieser Druckluft A1 als Kühlluft. Der Energiegenerator 12 ist koaxial mit der Turbine 23 bereitgestellt und kann Energie erzeugen, während sich die Turbine 23 dreht. Es sei darauf hingewiesen, dass zum Beispiel verflüssigtes Erdgas (ING) als das Brennstoffgas L1 verwendet wird, das der Brennkammer 22 zugeführt werden soll.
  • Die SOFC 13 wird mit einem Hochtemperatur-Brennstoffgas als ein Reduktionsmittel und mit einer Hochtemperaturluft (oxidierendes Gas) als Oxidationsmittel versorgt, die bei einer vorbestimmten Betriebstemperatur reagieren, um Energie zu erzeugen. Diese SQFC 13 ist aus einer Luftelektrode, einem Festelektrolyt und einer Brennstoffelektrode zusammengesetzt, die in einem Druckbehälter untergebracht sind. Ein Teil der Druckluft A2, die von dem Verdichter 21 verdichtet wurde, wird der Luftelektrode zugeführt, und Brennstoffgas 12 wird der Brennstoffelektrode zugeführt, sodass Energie erzeugt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass als das Brennstoffgas 12, das der SOFC 13 zugeführt wird, zum Beispiel ein verflüssigtes Erdgas (LNG), Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffmonoxid (CO), ein Kohlenwasserstoffgas wie Methan (CH4) oder Gas verwendet wird, das in einer Vergasungsanlage für kohlenstoffhaltige Materialien wie Kohle verwendet wird. Das oxidierende Gas, das der SOFC 13 zugeführt wird, ist ein Gas, das ungefähr 15% bis 30% Sauerstoff enthält. Typischerweise ist Luft geeignet. Allerdings können neben Luft ein Mischgas aus Verbrennungsabgas und Luft, ein Mischgas aus Sauerstoff und Luft oder dergleichen verwendet werden (nachstehend wird das oxidierende Gas, das der SOFC 13 zugeführt wird, als Luft bezeichnet).
  • Diese SOFC 13 ist mit einer zweiten Druckluftzufuhrleitung 31 verbunden, die von der ersten Druckluftzufuhrleitung 26 abzweigt, um den Teil der Druckluft A2, die von dem Verdichter 21 verdichtet wird, einem Einleitungsteil der Luftelektrode zuführen zu können. Diese zweite Druckluftzufuhrleitung 21 ist mit einem Steuerventil 32, das das Luftvolumen, das zugeführt werden soll, einstellen kann, und einem Gebläse (Verstärker) 33 versehen, der den Druck der Druckluft A2 entlang der Luftströmungsrichtung der Druckluft A2 verstärken kann. Das Steuerventil 32 ist auf der vorgeschalteten Seite in der Strömungsrichtung der Druckluft A2 in der zweiten Druckluftzufuhrleitung 31 bereitgestellt und das Gebläse 33 Ist auf der nachgeschalteten Seite des Steuerventils 32 bereitgestellt. Die SOFC 13 ist mit einer Abluftleitung 34 verbunden, die Druckluft A3 (Abluft) abgibt, die von der Luftelektrode verwendet wurde. Diese Abluftleitung 34 zweigt in eine Auslassleitung 35 ab, die die Druckluft A3, die von der Luftelektrode verwendet wird, nach außen abgibt, und eine Druckluftumwälzleitung 36, die mit der Brennkammer 22 verbunden it. Die Auslassleitung 35 ist mit einem Steuerventil 37 versehen, das das Luftvolumen, das ausgelassen werden soll, einstellen kann. Die Druckluftumwälzleitung 36 ist mit einem Steuerventil 38 versehen, das das Luftvolumen, das umgewälzt werden soll, einstellen kann.
  • Die SOFC 13 ist darüber hinaus mit einer zweiten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 41 versehen, die das Brennstoffgas L2 dem Einleitungsteil der Brennstoffelektrode zuführt. Die zweite Brennstoffgas-Zufuhrleitung 41 ist mit einem Steuerventil 42 versehen, das das Brennstoffgasvolumen, das zugeführt werden soll, einstellen kann. Die SOFC 13 ist mit einer Brennstoffabgasleitung 43 versehen, die Brennstoffabgas L3 abgibt, das von der Brennstoffelektrode verwendet wurde. Die Brennstoffabgasleitung 43 zweigt in eine Auslassleitung 44, die das Brennstoffabgas L3 nach außen abgibt, und eine Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 ab, die mit der Brennkammer 22 verbunden ist. Die Auslassleitung 44 ist mit einem Steuerventil 46 versehen, das das Brennstoffgasvolumen, das ausgelassen werden soll, einstellen kann. Die Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 ist mit einem Steuerventil 47, das das Brennstoffgasvolumen, das zugeführt werden soll, einstellen kann, und mit einem Gebläse 48 versehen, das den Druck des Brennstoffabgases L3 entlang der Strömungsrichtung des Brennstoffabgases L3 verstärken kann. Das Steuerventil 47 ist auf der vorgeschalteten Seite in der Strömungsrichtung des Brennstoffabgases L3 in der Brennstoffabgaszufuhrleitung 45 bereitgestellt, Das Gebläse 48 ist auf der nachgeschalteten Seite des Steuerventils 47 bereitgestellt.
  • Die SOFC 13 ist darüber hinaus mit einer Brennstoffgas-Rückführleitung 49 versehen, die die Brennstoffabgasleitung 43 und die zweite Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 41 verbindet. Die Brennstoffgas Rückführleitung 49 ist mit einem Rückführgebläse 50 versehen, das das Brennstoffabgas L3 von der Brennstoffabgasleitung 43 in die zweite Brennstoffgas-Zufuhrleitung 41 zurückführt.
  • Die Dampfturbine 14 dreht eine Turbine 52 mit Dampf, der von einem Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerator (HRSG) 51 erzeugt wird. Die Dampfturbine 14 (Turbine 52) ist mit einer Dampfzufuhrleitung 4 und einer Wasserzufuhrleitung 55 zwischen der Turbine und dem Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerator 51 versehen, Die Wasserzufuhrleitung 55 ist mit einem Kondensator 56 und einer Wasserzufuhrpumpe 57 versehen. Der Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerator 51 ist mit einer Abgasleitung 53 von der Gasturbine 11 (Turbine 23) verbunden und erzeugt Dampf S durch Wärmetausch zwischen dem Hochtemperaturabgas G2, das von der Abgasleitung 53 zugeführt wird, und Wasser, das von der Wasserzufuhrleitung 55 zugeführt wird. Der Energiegenerator 15 ist koaxial mit der Turbine 52 bereitgestellt und kann Energie erzeugen, während sich die Turbine 52 dreht. Es sei darauf hingewiesen, dass das Abgas G2, dessen Wärme von dem Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerator 51 wiedergewonnen wurde, nach Entfernung von toxischen Materialien in die Atmosphäre ausgelassen wird.
  • Der Betrieb des Energieerzeugungssystems 10 aus Ausführungsform 1 wird als Nächstes beschrieben. Beim Starten des Energieerzeugungssystems 10 werden die Gasturbine 11, die Dampfturbine 14 und die SOFC 13 in der genannten Reihenfolge gestartet.
  • Zuerst verdichtet der Verdichter 21 in der Gasturbine 11 die Luft A, die Brennkammer 22 mischt die Druckluft A1 mit dem Brennstoffgas L1 und verbrennt das Mischgas und die Turbine 23 dreht sich durch das Verbrennungsgas G1. Somit beginnt der Energiegenerator 12 mit der Erzeugung von Energie. Als Nächstes dreht sich die Turbine 52 in der Dampfturbine 14 durch den Dampf S, der von dem Wärmerückgewinnungs-Dampfgenerators 51 erzeugt wird. Dementsprechend beginnt der Energiegenerator 15 mit der Erzeugung von Energie.
  • Anschließend wird zum Starten der SOFC 13 die Druckluft A2 von dem Verdichter 21 zu der SOFC 13 geführt, um die Druckbeaufschlagung und Aufheizung der SOFC 13 zu starten. Das Steuerventil 32 wird auf einen vorbestimmten Hub geöffnet, während das Steuerventil 37 der Auslassleitung 35 und das Steuerventil 38 der Druckluftumwälzleitung 36 geschlossen sind und das Gebläse 33 der zweiten Druckluftzufuhrleitung 31 gestoppt wird, Danach wird der Teil der Druckluft A2, der von dem Verdichter 21 verdichtet wird, von der zweiten Druckluftzufuhrleitung 31 zu der SOFC 13 geführt. Dementsprechend wird der Druck auf der Luftelektrodenseite der SOFC 13 erhöht, während die Druckluft A2 dorthin geführt wird.
  • Zwischenzeitlich wird das Brennstoffgas 12 auf der Brennstoffelektrodenseite der SOFC 13 dorthin geführt, um mit der Druckerhöhung zu beginnen. Wenn das Steuerventil 46 der Auslassleitung 44 und das Steuerventil 47 der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 geschlossen sind und das Gebläse 48 gestoppt ist, wird das Steuerventil 42 der zweiten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 41 geöffnet und das Rückführgebläse 50 der Brennstoffgasrückführleitung 49 wird angetrieben. Danach wird das Brennstoffgas 12 von der zweiten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 41 zu der SOFC 13 geführt und das Brennstoffabgas L3 wird von der Brennstoffgas Rückführleitung 49 zurückgeführt. Dementsprechend wird der Druck auf der Brennstoffelektrodenseite der SOFC 13 erhöht, während das Brennstoffgas 12 dorthin geführt wird.
  • Danach öffnet sich, sobald der Druck auf der Luftelektrodenseite der SOFC 13 einen Auslassdruck des Verdichters 21 erreicht, das Steuerventil 32 vollständig und das Gebläse 33 wird angetrieben. Das Steuerventil 37 wird gleichzeitig geöffnet und die Druckluft A3 aus der SOFC 13 wird aus der Auslassleitung 35 ausgelassen. Danach wird die Druckluft von dem Gebläse 33 zu der SOFC 13 geführt. Das Steuerventil 46 wird gleichzeitig geöffnet und das Brennstoffabgas L3 aus der SOFC 13 wird aus der Auslassleitung 44 ausgelassen. Danach endet die Druckbeaufschlagung der SOFC 13, sobald der Druck auf der Luftelektrodenseite und der Druck auf der Brennstoffelektrodenseite der SOFC 13 einen Zieldruck erreichen.
  • Danach und sobald sich die Reaktion (Energieerzeugung) in der SOFC 13 stabilisiert und sich die Komponenten der Druckluft A3 und des Brennstoffabgas L3 stabilisieren, wird das Steuerventil 37 geschlossen, während das Steuerventil 38 geöffnet ist. Danach wird die Druckluft A3 aus der SOFC 13 durch die Druckluftumwälzleitung 36 zu der Brennkammer 22 geführt. Während das Steuerventil 46 geschlossen ist, wird das Steuerventil 47 geöffnet und das Gebläse 48 wird angetrieben. Danach wird das Brennstoffabgas L3 durch die Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 von der SOFC 13 zu der Brennkammer 22 geführt. An diesem Punkt wird das Brennstoffabgas L1, das durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 zu der Brennkammer 22 geführt wird, reduziert.
  • Hier sind die Energieerzeugung durch den Energiegenerator 12 durch Antreiben der Gasturbine 11, die Energieerzeugung durch die SOFC 13 und die Energieerzeugung durch den Energiegenerator 15 durch Antreiben der Dampfturbine 14 alle aktiv, sodass sich das Energieerzeugungssystem 10 in einem stationären Betriebszustand befindet.
  • Hier verbrennt die Brennkammer 22 in der Gasturbine 11 ein Mischgas des Brennstoffabgases L3, das aus der SOFC 13 ausgelassen wird, und des Brennstoffgases L1, das separat zugeführt wird, und sendet das erzeugte Verbrennungsgas an die Turbine 23. In einem solchen Fall weist das Brennstoffabgas L3, das aus der SOFC 13 ausgelassen wird, eine Temperatur von ungefähr 400°C auf und das Brennstoffgas L1 weist eine Raumtemperatur (zum Beispiel ungefähr 15°C) auf, sodass ein großer Temperaturunterschied zwischen den beiden besteht. Aus diesem Grund ist es schwierig, das Hochtemperatur-Brennstoffabgas L3 und des Niedertemperatur-Brennstoffgas L1 in der Brennkammer 22 ausreichend zu mischen.
  • Daher ist in dem Energieerzeugungssystem 10 aus Ausführungsform 1, wie in 1 dargestellt, ein Wärmetauscher 61 als eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Brennstoffgases (erstes Brennstoffgas) L1 bereitgestellt, das durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 zu der Brennkammer 22 geführt wird. Der Wärmetauscher 61 führt einen Wärmetausch zwischen der Abluft A3, die in der Abluftzufuhrleitung 36 strömt, und dem Brennstoffgas L1 aus, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 strömt.
  • Zwecks einer ausführlicheren Erläuterung wird die Druckluft A1, die von dem Verdichter 21 verdichtet wird, von einer ersten Druckluftzufuhrleitung 26 zu der Brennkammer 22 geführt und die Druckluft A3, die aus der SOFC 13 ausgestoßen wird, wird von der Druckluftumwälzleitung 36 über den Wärmetauscher 61 zugeführt. Die Druckluft A3 weist eine hohe Temperatur von ungefähr 600°C auf. Auf diese Weise führt der Wärmetauscher 61 einen Wärmetausch zwischen der Hochtemperatur-Druckluft A3 und dem Raumtemperatur-Brennstoffgas L1 aus und das erwärmte Brennstoffgas L1 wird zu der Brennkammer 22 geführt.
  • Dementsprechend erreicht das Brennstoffgas L1 durch Erwärmen durch die Druckluft A3 eine Temperatur, die derjenigen des Brennstoffabgases L3 nahe kommt, und das Brennstoffgas L1 und das Brennstoffabgas L3 werden in der Brennkammer 22 angemessen gemischt. Darüber hinaus wird die Temperatur der Druckluft A3 durch Erwärmen des Brennstoffgases L1 gesenkt und die Druckluft A1 und die Druckluft A3 werden in der Brennkammer 22 angemessen gemischt. infolgedessen kann die Brennkammer 22 das Brennstoffgas L1, das Brennstoffabgas L3, die Druckluft A1 und die Druckluft A3 effizient mischen und verbrennen.
  • Dementsprechend ist das Energieerzeugungssystem von Ausführungsform 1 mit Folgendem versehen: Der Gasturbine 11, die den Verdichter 21 und die Brennkammer 22 aufweist; der SOFC 13; der ersten Druckluftzufuhrleitung 26, die Druckluft A1, die von dem Verdichter 21 verdichtet wird, zu der Brennkammer 22 führt; der zweiten Druckluftzufuhrleitung 31, die den Teil der Druckluft A2, der von dem Verdichter 21 verdichtet wird, zu der SOFC 13 führt; der Abluftzufuhrleitung 36, die die Abluft A3, die aus der SOFC 13 ausgelassen wird, zu der Brennkammer 22 führt; der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27, die das Brennstoffgas L1 zu der Brennkammer 22 führt; der zweiten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 41, die das Brennstoffgas 12 zu der SOFC 13 führt; der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45, die das Brennstoffabgas L3, das aus der SOFC 13 ausgelassen wird, zu der Brennkammer 22 führt; und dem Wärmetauscher 61, der als die Heizvorrichtung zum Erwärmen des Brennstoffgases 1 dient, das durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 zu der Brennkammer 22 geführt wird.
  • Dementsprechend wird das Brennstoffgas L1 von dem Wärmetauscher 61 erwärmt, wenn es durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 geht, wobei der Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas L3 und dem Brennstoffgas L1 verringert wird und Wärmeausdehnungsmessungen für die Rohrleitungen, die die Brennkammer 22 umgeben, unnötig sind. Darüber hinaus werden der Brennkammer 22 das Brennstoffgas L1 und das Brennstoffabgas L3 zugeführt, die ähnliche Temperaturen aufweisen, wobei das Verbrennungsgas G1 durch Mischen und Verbrennen des Brennstoffgases L1 und des Brennstoffabgases L3 erzeugt und eine stabile Verbrennung in der Brennkammer 22 sichergestellt werden kann.
  • In diesem Fall wird das Brennstoffabgas L1 von dem Wärmetauscher 61 erwärmt; somit wird die Wärme effizient genutzt, eine separate Brennkammer ist nicht erforderlich und Kostenerhöhungen können vermieden werden.
  • In dem Energieerzeugungssystem aus Ausführungsform 1 führt der Wärmetauscher 61 einen Wärmeaustausch zwischen der Druckluft A3, die in der Abluftzufuhrleitung 36 strömt, und dem Brennstoffgas L1 aus, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 strömt. Dementsprechend wird das Brennstoffgas L1 von der Druckluft A3 erwärmt, sodass das Brennstoffgas L1 auf effiziente Weise erwärmt werden kann. Darüber hinaus kann die Temperatur der Hochtemperatur-Druckluft A3 gesenkt werden und die Verwendung eines speziellen Materials als Material der Zufuhreinrichtung wie Rohrleitungen, die für die Abluftzufuhrleitung 36 verwendet werden, ist nicht notwendig; auf diese Weise können Fertigungskosten durch Vereinfachen der Struktur gesenkt werden. Darüber hinaus wird die Brennstofftemperatur in dem Einlassabschnitt in der Brennkammer 22 erhöht, die Verbrennungseffizienz wird verbessert und die Leistung der Gasturbine 11 kann verbessert werden.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde eine Beschreibung des Wärmetauschers 61 gegeben, der einen Wärmetausch zwischen der Druckluft A3 und dem Brennstoffgas L1 ausführt; allerdings kann eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher der Wärmetausch zwischen dem Brennstoffabgas L3, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 strömt, und dem Brennstoffgas L1 erfolgt.
  • Ausführungsform 2
  • 3 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Zufuhrleitung von Brennstoffgas in einem Energieerzeugungssystem gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt. Es sei darauf hingewiesen, dass Elemente mit den gleichen Funktionen wie in der oben beschriebenen Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und von einer ausführlichen Beschreibung dieser abgesehen wird,
  • In dem Energieerzeugungssystem aus Ausführungsform 1, wie in 3 dargestellt, ist genau wie in Ausführungsform 1 ein Wärmetauscher 61 als die Heizvorrichtung zum Erwärmen von Brennstoffgas (erstes Brennstoffgas) L1 bereitgestellt, das durch eine erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 zu einer Brennkammer 22 geführt wird. Der Wärmetauscher 61 führt einen Wärmetausch zwischen Druckluft A3, die in einer Abluftzufuhrleitung 36 strömt, und dem Brennstoffgas L1 aus, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 strömt. Darüber hinaus ist in dem Energieerzeugungssystem aus Ausführungsform 2 ein Mischer 62 bereitgestellt, der Brennstoffabgas L3, das in einer Brennstoffabgas, Zufuhrleitung 45 strömt, und das Brennstoffgas L1 mischt, das von dem Wärmetauscher 61 erwärmt wird.
  • Zwecks einer ausführlicheren Erläuterung wird die Druckluft A1, die von einem Verdichter 21 verdichtet wird, von einer ersten Druckluftzufuhrleitung 26 zu der Brennkammer 22 geführt und die Druckluft A3, die aus einer SOFC 13 ausgestoßen wird, wird von einer Druckluftumwälzleitung 36 über den Wärmetauscher 61 zugeführt. Da die Druckluft A3 eine hohe Temperatur von etwa 600°C aufweist, führt der Wärmetauscher 61 einen Wärmetausch zwischen der Hochtemperatur-Druckluft A3 und dem Raumtemperatur-Brennstoffgas L1 aus, wobei das erwärmte Brennstoffgas L1 zu dem Mischer 62 geführt wird. Nachdem der Mischer 62 das erwärmte Brennstoffgas L1 und das Brennstoffabgas L3 aus der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung mischt, wird das Brennstoffmischgas von einer Brennstoffmischgas-Zufuhrleitung 63 zu der Brennkammer 22 geführt.
  • Dementsprechend weist das Brennstoffgas L1 eine Temperatur auf, die nahe bei derjenigen des Brennstoffabgases L3 liegt, indem es von der Druckluft A3 erwärmt wird, wobei das Brennstoffgas L1 und das Brennstoffabgas L3 in dem Mischer 62 angemessen gemischt werden. Danach wird das Brennstoffmischgas zu der Brennkammer 22 geführt. Die Temperatur der Druckluft A3 wird durch Erwärmen des Brennstoffgases L1 gesenkt und die Druckluft A1 und die Druckluft A3 werden in der Brennkammer 22 angemessen gemischt. Infolgedessen kann die Brennkammer 22 das Brennstoffgas L1, das Brennstoffabgas L3, die Druckluft A1 und die Druckluft A3 effizient mischen und verbrennen.
  • Dementsprechend ist das Energieerzeugungssystem aus Ausführungsform 2 mit Folgendem versehen: Dem Wärmetauscher 61 als Heizvorrichtung zum Erwärmen des Brennstoffgases 12, das durch die erste Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 27 zu der Brennkammer 22 geführt wird; und dem Mischer 62, der das Brennstoffabgas L3, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 strömt, und das Brennstoffgas L1 mischt, das von dem Wärmetauscher 61 erwärmt wird.
  • Dementsprechend wird das Brennstoffgas L1 von dem Wärmetauscher 61 erwärmt, wenn es durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 geführt wird, wobei der Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas L3 und dem Brennstoffgas L1 verringert wird und das Brennstoffgas L1 und das Brennstoffabgas L3, die ähnliche Temperaturen haben, zu dem Mischer 62 geführt werden. Aus diesem Grund sind Wärmeausdehnungsmessungen für den Mischer 62, die Rohrleitungen, die den Mischer 62 umgeben, und dergleichen unnötig. In dem Mischer 62 werden das erwärmte Brennstoffgas L1 und das Hochtemperatur-Brennstoffabgas L3 gemischt und danach zu der Brennkammer 22 geführt, wobei der Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas L3 und dem Brennstoffgas 12 verringert wird und die zwei angemessen gemischt werden können. In der Brennkammer 22 kann das Verbrennungsgas G1 durch Verbrennen des Brennstoffmischgases des Brennstoffgases L1 und des Brennstoffabgases L3 erzeugt werden und die Verbrennungseffizienz kann durch Gewährleisten einer stabilen Verbrennung in der Brennkammer 22 verbessert werden. Darüber hinaus kann die Temperatur der Hochtemperatur-Druckluft A3 gesenkt werden und die Verwendung eines speziellen Materials als Material der Zufuhreinrichtung wie Rohrleitungen, die für diese Abluftzufuhrleitung verwendet werden, ist nicht notwendig; auf diese Weise können Fertigungskosten durch Vereinfachen der Struktur gesenkt werden, Darüber hinaus wird die Brennstofftemperatur in dem Einlassabschnitt in der Brennkammer 22 erhöht, sodass die Verbrennungseffizienz verbessert wird und die Leistung der Gasturbine 11 verbessert werden kann.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform 2 wurde eine Beschreibung des Wärmetauschers 61 gegeben, der einen Wärmetausch zwischen der Druckluft A3 und dem Brennstoffgas L1 ausführt; allerdings kann eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher der Wärmetausch zwischen dem Brennstoffabgas L3, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 strömt, und dem Brennstoffgas L1 erfolgt.
  • Ausführungsform 3
  • 4 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Zufuhrleitung von Brennstoffgas in einem Energieerzeugungssystem gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt. Es sei darauf hingewiesen, dass Elemente mit den gleichen Funktionen wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und von einer ausführlichen Beschreibung dieser abgesehen wird.
  • Das Energieerzeugungssystem aus Ausführungsform 3, wie in 4 dargestellt, ist mit einem Wärmetauscher versehen, der einen Wärmetausch zwischen Druckluft A3, die in einer Abluftzufuhrleitung 36 strömt, und Brennstoffgas (erstem Brennstoffgas) L1 ausführt, das in einer ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 strömt, und zwar als eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Brennstoffgases L1, das durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 zu einer Brennkammer 22 geführt wird. Der Wärmetauscher weist einen ersten Wärmetauscher 72 auf, der einen Wärmetausch zwischen der Druckluft A3, die in der Abluftzufuhrleitung 36 strömt, und Dampf (Wärmetauschmedium), der in einer Dampfförderleitung 71 strömt, durchführt, sowie einen zweiten Wärmetauscher 73 auf, der einen Wärmetausch zwischen dem Dampf, der in dem ersten Wärmetauscher 72 einem Wärmetausch unterzogen wurde, und dem Brennstoffgas L1, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 strömt, durchführt. Es sei darauf hingewiesen, dass für den Dampf als Wärmetauschmedium zum Beispiel Dampf verwendet werden kann, der von einem Wärmewiedergewinnungs-Dampfgenerator 51 erzeugt wird.
  • Genauer wird der Brennkammer 22 Druckluft A1 zugeführt, die von einem Verdichter 21 aus einer ersten Druckluftzufuhrleitung 26 verdichtet wird. Die Druckluft A3, die aus der SOFC 13 ausgestoßen wird weist eine hohe Temperatur von ungefähr 600°C auf und wird von der Druckluftumwälzleitung 36 zu dem Wärmetauscher 72 geführt. Das Brennstoffabgas L3, das aus der SOFC 13 ausgestoßen wird, weist eine Temperatur von ungefähr 400°C auf und wird von der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 zu der Brennkammer 22 geführt. Der erste Wärmetauscher 72 erwärmt den Dampf durch Ausführen eines Wärmetauschs zwischen der Druckluft A3, die in der Abluftzufuhrleitung 36 strömt, und dem Dampf, der in der Dampfförderleitung 71 strömt. Anschließend erwärmt der zweite Wärmetauscher 73 das Brennstoffgas L1 durch Ausführen eines Wärmetauschs zwischen dem erwärmten Dampf und dem Brennstoffgas L1, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 strömt. Die Druckluft A3, deren Temperatur bei der Erwärmung gesenkt wurde, wird zu der Brennkammer 22 geführt, und das Brennstoffgas L1, dessen Temperatur erhöht wurde, wird zu der Brennkammer 22 geführt.
  • Demzufolge wird die Temperatur des Brennstoffgases L1 durch Erwärmen durch die Druckluft A3 mittels des Dampfes erhöht. Dementsprechend weisen das Brennstoffgas L1 und das Brennstoffabgas L3 ähnliche Temperaturen auf und werden in der Brennkammer 22 angemessen gemischt. Infolgedessen kann die Brennkammer 22 das Brennstoffgas L1, das Brennstoffabgas L3, die Druckluft A1 und die Druckluft A3 effizient mischen und verbrennen.
  • Dementsprechend ist das Energieerzeugungssystem aus Ausführungsform 3 mit Folgendem versehen; dem Wärmetauscher 72 und dem zweiten Wärmetauscher 73, die einen Wärmetausch zwischen dem Brennstoffabgas L3, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 strömt, und dem Brennstoffgas L1, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 strömt, durchführen.
  • Dementsprechend wird das Brennstoffgas L1 von dem zweiten Wärmetauscher 73 erwärmt, wenn es durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 geleitet wird, wobei der Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas L3 und dem Brennstoffabgas L1 verringert wird und Wärmeausdehnungsmessungen für die Rohrleitungen, die die Brennkammer 22 umgeben, unnötig sind. Darüber hinaus werden der Brennkammer 22 das Brennstoffgas L1 und das Brennstoffabgas L3 zugeführt, die ähnliche Temperaturen aufweisen, wobei das Verbrennungsgas G1 durch effizientes Verbrennen des Brennstoffgases L1 und des Brennstoffabgases L3 erzeugt und eine stabile Verbrennung in der Brennkammer 22 sichergestellt werden kann.
  • In diesem Fall wird das Brennstoffgas L1 durch die Druckluft A3 erwärmt, wobei das Brennstoffgas L1 effizient erwärmt und der Temperaturunterschied zwischen dem Brennstoffabgas L3 und dem Brennstoffgas L1 weitestgehend verringert werden kann. Darüber hinaus senkt der Wärmetausch die Temperatur der Druckluft A3, wobei die Verwendung eines speziellen Materials als Material der Zufuhreinrichtung wie Rohrleitungen, die für die Abluftzufuhrleitung 36 verwendet werden, nicht notwendig ist; auf diese Weise können Fertigungskosten durch Vereinfachen der Struktur verringert werden. Darüber hinaus wird die Brennstofftemperatur in dem Einlassabschnitt in der Brennkammer 22 erhöht, die Verbrennungseffizienz wird verbessert und die Leistung der Gasturbine 11 kann verbessert werden,
  • Das Energieerzeugungssystem aus Ausführungsform 3 ist mit dem ersten Wärmetauscher 72, der einen Wärmetausch zwischen dem Brennstoffabgas L3, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 strömt, und Dampf ausführt, und dem zweiten Wärmetauscher 73, der einen Wärmetausch zwischen dem Dampf, der einem Wärmetausch in dem ersten Wärmetauscher 72 unterzogen wurde, und dem Brennstoffgas L1 ausführt, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung 27 strömt, versehen. Dementsprechend wird das Brennstoffgas L1 durch Aufnehmen von Wärme aus dem Dampf erwärmt, der von dem Brennstoffabgas L3 erwärmt wird, sodass die Sicherheit durch Verhindern eines Wärmetauschs zwischen den Brennstoffgasen L1 und L3 gewährleistet wird.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform 3 wurde eine Beschreibung des Wärmetauschers 72 gegeben, der einen Wärmetausch zwischen der Druckluft A3 und dem Brennstoffgas L1 ausführt; allerdings kann eine Konfiguration angewendet werden, bei welcher der Wärmetausch zwischen dem Brennstoffabgas L3, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 strömt, und dem Dampf erfolgt. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl in Ausführungsform 3 als auch in Ausführungsform 2 ein Mischer bereitgestellt sein kann, der das Brennstoffabgas L3, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung 45 strömt, und das Brennstoffgas L1 mischt, das von dem Wärmetauscher 61 erwärmt wird.
  • In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Heizvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Wärmetauscher; allerdings kann eine Heizvorrichtung wie eine Brennkammer verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Energieerzeugungssystem
    11
    Gasturbine
    12
    Energiegenerator
    13
    Festoxid-Brennstoffzelle (SOFC)
    14
    Dampfturbine
    15
    Energiegenerator
    10
    Verdichter
    22
    Brennkammer
    23
    Turbine
    26
    Erste Druckluft-Zufuhrleitung
    27
    Erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung
    31
    Zweite Druckluft-Zufuhrleitung
    32
    Steuerventil (Öffnungs- und Schließventil)
    33
    Gebläse
    34
    Abluftleitung
    36
    Druckluftumwälzleitung (Abluftzufuhrleitung)
    41
    Zweite Brennstoffgas-Zufuhrleitung
    42
    Steuerventil
    43
    Brennstoffabgasleitung
    45
    Brennstoffabgas-Zufuhrleitung
    49
    Brennstoffgas-Rückführleitung
    61
    Wärmetauscher (Heizvorrichtung)
    62
    Mischer
    63
    Brennstoffmischgas-Zufuhrleitung
    71
    Dampfförderleitung
    72
    Erster Wärmetauscher (Heizvorrichtung)
    73
    Zweiter Wärmetauscher (Heizvorrichtung)

Claims (6)

  1. Energieerzeugungssystem, umfassend: eine Brennstoffzelle; eine Gasturbine mit einem Verdichter und einer Brennkammer; eine erste Druckluftzufuhrleitung, die Druckluft von dem Verdichter zu der Brennkammer führt; eine zweite Druckluftzufuhrleitung, die Druckluft von dem Verdichter zu der Brennstoffzelle führt; eine Abluftzufuhrleitung, die Abluft, die aus der Brennstoffzelle ausgelassen wird, zu der Brennkammer führt; eine erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung, die erstes Brennstoffgas zu der Brennkammer führt; eine zweite Brennstoffgas-Zufuhrleitung, die zweites Brennstoffgas zu der Brennstoffzelle führt; eine Brennstoffabgas-Zufuhrleitung, die Brennstoffabgas, das aus der Brennstoffzelle ausgelassen wird, zu der Brennkammer führt; und eine Heizvorrichtung, die das erste Brennstoffgas erwärmt, das durch die erste Brennstoffgas-Zufuhrleitung zu der Brennkammer geführt wird,
  2. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung ein Wärmetauscher ist.
  3. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 2, wobei der Wärmetauscher einen Wärmetausch zwischen der Abluft, die in der Abluftzufuhrleitung strömt, und dem ersten Brennstoffgas ausführt, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung strömt.
  4. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 2, wobei der Wärmetauscher einen Wärmetausch zwischen dem Brennstoffabgas, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung strömt, und dem ersten Brennstoffgas ausführt, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung strömt.
  5. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung einen ersten Wärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen der Abluft, die in der Abluftzufuhrleitung strömt, und einem Wärmetauschmedium ausführt, und einen zweiten Wärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen dem Wärmetauschmedium, das einem Wärmetausch in dem ersten Wärmetauscher unterzogen wurde, und dem ersten Brennstoffgas, das in der ersten Brennstoffgas-Zufuhrleitung strömt, ausführt, aufweist.
  6. Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend einen Mischer, der das Brennstoffabgas, das in der Brennstoffabgas-Zufuhrleitung strömt, und das erste Brennstoffgas, das von der Heizvorrichtung erwärmt wird, mischt.
DE112013006467.7T 2013-01-21 2013-11-26 Energieerzeugungssystem Withdrawn DE112013006467T5 (de)

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