JP2001173457A - ガスタービン発電システム - Google Patents
ガスタービン発電システムInfo
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- JP2001173457A JP2001173457A JP36036599A JP36036599A JP2001173457A JP 2001173457 A JP2001173457 A JP 2001173457A JP 36036599 A JP36036599 A JP 36036599A JP 36036599 A JP36036599 A JP 36036599A JP 2001173457 A JP2001173457 A JP 2001173457A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- turbine
- gas turbine
- fuel cell
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】ガスタービンと燃料電池との複合発電に関して
は、既に報告例がある。該報告では、ガスタービン燃焼
器を燃料電池としており、膨張タービン入口温度を、燃
料電池の動作温度としているため、シンプルサイクルガ
スタービンでの膨張タービン入口温度より低温となると
いう課題があった。 【解決手段】膨張タービンを分割し、該分割したタービ
ンの前段側入口には直接燃料を燃焼する燃焼器を設け、
後段側入口には燃料電池を設けた。また、前記燃料電池
からの排出ガス中の燃料未燃分を燃焼させる手段を設け
た。更に、再生器では、前記後段側タービンからの排ガ
スの持つ熱量を用い、ガスタービン圧縮機吐出空気と燃
料とを同時に加熱する手段と、加熱された燃料を、前記
燃焼器と前記燃料電池とに分岐供給する手段を設けた。
は、既に報告例がある。該報告では、ガスタービン燃焼
器を燃料電池としており、膨張タービン入口温度を、燃
料電池の動作温度としているため、シンプルサイクルガ
スタービンでの膨張タービン入口温度より低温となると
いう課題があった。 【解決手段】膨張タービンを分割し、該分割したタービ
ンの前段側入口には直接燃料を燃焼する燃焼器を設け、
後段側入口には燃料電池を設けた。また、前記燃料電池
からの排出ガス中の燃料未燃分を燃焼させる手段を設け
た。更に、再生器では、前記後段側タービンからの排ガ
スの持つ熱量を用い、ガスタービン圧縮機吐出空気と燃
料とを同時に加熱する手段と、加熱された燃料を、前記
燃焼器と前記燃料電池とに分岐供給する手段を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンと燃
料電池との複合発電に関し、特に、ガスタービンの膨張
タービンを分割し、各分割タービン入口に、一方は直接
燃料を燃焼する燃焼器を、他方は燃料電池を設け、燃焼
器での燃焼温度を高温とし、燃料電池の作動温度を任意
の温度とすることによって、該燃料電池の寿命を延長す
るシステム構成に係る。従って、ガスタービンを原動機
とする発電プラント、及びコージェネレーションプラン
ト等に有効である。
料電池との複合発電に関し、特に、ガスタービンの膨張
タービンを分割し、各分割タービン入口に、一方は直接
燃料を燃焼する燃焼器を、他方は燃料電池を設け、燃焼
器での燃焼温度を高温とし、燃料電池の作動温度を任意
の温度とすることによって、該燃料電池の寿命を延長す
るシステム構成に係る。従って、ガスタービンを原動機
とする発電プラント、及びコージェネレーションプラン
ト等に有効である。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンと燃料電池との複合サイク
ルに関する技術は、例えばCampanariが、再生サイクル
型マイクロガスタービンの燃焼器部分を燃料電池とする
システムを提案している（ASME,TURBO EXPO 1999）。
又、DOEレポートでは、ガスタービンの後段に燃料電池
を設置したアドバンスト型MCFCシステムを提案している
（DOE／METC,Fuel Cell '95 Contractor Review Meetin
g,1995）。
ルに関する技術は、例えばCampanariが、再生サイクル
型マイクロガスタービンの燃焼器部分を燃料電池とする
システムを提案している（ASME,TURBO EXPO 1999）。
又、DOEレポートでは、ガスタービンの後段に燃料電池
を設置したアドバンスト型MCFCシステムを提案している
（DOE／METC,Fuel Cell '95 Contractor Review Meetin
g,1995）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記報告では、燃料電
池からの排ガス（温度９００℃程度）を膨張タービンに
供給し、発電する構成となっている。次世代ガスタービ
ンは、膨張タービン入口温度の高温化（次世代では、15
00℃以上）による熱効率向上を目指している。前記報告
では、燃料電池の動作温度（SOFCでは約1000℃）とする
ため、膨張タービン入口温度を900℃程度としたサイク
ル構成となっており、膨張タービン入口温度が、直接燃
料を燃焼する方式に比べて低くなるという課題があっ
た。
池からの排ガス（温度９００℃程度）を膨張タービンに
供給し、発電する構成となっている。次世代ガスタービ
ンは、膨張タービン入口温度の高温化（次世代では、15
00℃以上）による熱効率向上を目指している。前記報告
では、燃料電池の動作温度（SOFCでは約1000℃）とする
ため、膨張タービン入口温度を900℃程度としたサイク
ル構成となっており、膨張タービン入口温度が、直接燃
料を燃焼する方式に比べて低くなるという課題があっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、膨張タービンを分割し、該分割したタービンの前段
側入口には直接燃料を燃焼する燃焼器を設け、後段側入
口には燃料電池を設けた。また、前記燃料電池からの排
出ガス中の燃料未燃分を燃焼させる手段を設けた。更
に、再生器では、前記後段側タービンからの排ガスの持
つ熱量を用い、ガスタービン圧縮機吐出空気と燃料とを
同時に加熱する手段と、加熱された燃料を、前記燃焼器
と前記燃料電池とに分岐供給する手段を設けた。
に、膨張タービンを分割し、該分割したタービンの前段
側入口には直接燃料を燃焼する燃焼器を設け、後段側入
口には燃料電池を設けた。また、前記燃料電池からの排
出ガス中の燃料未燃分を燃焼させる手段を設けた。更
に、再生器では、前記後段側タービンからの排ガスの持
つ熱量を用い、ガスタービン圧縮機吐出空気と燃料とを
同時に加熱する手段と、加熱された燃料を、前記燃焼器
と前記燃料電池とに分岐供給する手段を設けた。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【０００６】図１に、本発明の再生サイクルガスタービ
ン発電設備への適用例を示す。
ン発電設備への適用例を示す。
【０００７】空気は、圧縮機１により約10数気圧、300
℃程度の高圧・高温空気となり、再生器６へ供給され
る。該再生器６では、後段側膨張タービン３からの排ガ
スの持つ熱量によって、燃料と前記圧縮機吐出空気とを
熱交換により、空気は約600℃程度・燃料は約400℃程度
に加熱され、該加熱された燃料の一部と空気は、燃焼器
４へ各々供給される。該燃焼器４内にて燃焼反応により
1000℃以上の高温となった燃焼ガスは、前段膨張タービ
ン２にて動力を回収された後、約600℃程度の排気ガス
として、燃料電池８に内包されたカソード９へと供給さ
れる。前述の燃焼器４へ供給されなかった残りの加熱燃
料は、前記燃料電池８に内包されたアノード１０へと供
給される。該燃料電池８内で、燃焼・発電後のガスは、
更に燃焼器７にて、該ガス中の燃料未燃分を燃焼させ、
再度1000℃程度の高温ガスとなった後、前記後段膨張タ
ービン３に供給され、動力を回収後、約600℃程度の排
気ガスとして前記再生器６へ供給される。前記膨張ター
ビン２及び３にて回収された動力は、前記圧縮機１の動
力との差分で発電機５を駆動し、電力を発生する。
℃程度の高圧・高温空気となり、再生器６へ供給され
る。該再生器６では、後段側膨張タービン３からの排ガ
スの持つ熱量によって、燃料と前記圧縮機吐出空気とを
熱交換により、空気は約600℃程度・燃料は約400℃程度
に加熱され、該加熱された燃料の一部と空気は、燃焼器
４へ各々供給される。該燃焼器４内にて燃焼反応により
1000℃以上の高温となった燃焼ガスは、前段膨張タービ
ン２にて動力を回収された後、約600℃程度の排気ガス
として、燃料電池８に内包されたカソード９へと供給さ
れる。前述の燃焼器４へ供給されなかった残りの加熱燃
料は、前記燃料電池８に内包されたアノード１０へと供
給される。該燃料電池８内で、燃焼・発電後のガスは、
更に燃焼器７にて、該ガス中の燃料未燃分を燃焼させ、
再度1000℃程度の高温ガスとなった後、前記後段膨張タ
ービン３に供給され、動力を回収後、約600℃程度の排
気ガスとして前記再生器６へ供給される。前記膨張ター
ビン２及び３にて回収された動力は、前記圧縮機１の動
力との差分で発電機５を駆動し、電力を発生する。
【０００８】前記燃焼器７では、前記再生器６での各作
動流体出口温度と設定値との偏差が大きくなった場合
に、システム全体の熱バランスを保持する様に、別途燃
料を投入・助燃する機能を有する。
動流体出口温度と設定値との偏差が大きくなった場合
に、システム全体の熱バランスを保持する様に、別途燃
料を投入・助燃する機能を有する。
【０００９】
【発明の効果】以上により、本発明によれば膨張タービ
ン入口ガス温度を、1000℃以上とすることが出来る。ま
た、燃料電池の動作温度を、任意に調整することによ
り、燃料電池の寿命を延長することが出来る。更に、燃
料電池出口に設けた燃料器により、燃料電池排ガス中の
燃料未燃分を燃焼・動力回収することにより、一次エネ
ルギ利用効率の向上と、環境に対する影響を抑えること
が出来る。
ン入口ガス温度を、1000℃以上とすることが出来る。ま
た、燃料電池の動作温度を、任意に調整することによ
り、燃料電池の寿命を延長することが出来る。更に、燃
料電池出口に設けた燃料器により、燃料電池排ガス中の
燃料未燃分を燃焼・動力回収することにより、一次エネ
ルギ利用効率の向上と、環境に対する影響を抑えること
が出来る。
【図１】本発明の再生サイクルガスタービン発電プラン
トへの適用例を示す図。
トへの適用例を示す図。
１…圧縮機、２…前段側膨張タービン、３…後段側膨張
タービン、４…燃焼器、５…発電機、６…再生器、７…
燃焼器、８…燃料電池、９…カソード、１０…アノー
ド。
タービン、４…燃焼器、５…発電機、６…再生器、７…
燃焼器、８…燃料電池、９…カソード、１０…アノー
ド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲毛 真一 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 Ｆターム(参考） 5H027 AA05 AA06 DD02
Claims (3)
- 【請求項１】 ガスタービン発電システムにおいて、膨
張タービンを分割し、該分割した膨張タービンの前段側
入口に燃料を燃焼する燃焼器を設け、後段側入口に燃料
電池を設けるガスタービン発電システム。 - 【請求項２】 請求項１のシステムにおいて、前記燃料
電池からの排出ガス中の燃料未燃分を燃焼させる手段を
設け、前記後段側膨張タービンに供給する発電システ
ム。 - 【請求項３】 請求項１のガスタービン発電システムに
おいて、再生器を設置して再生サイクルとする発電シス
テム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36036599A JP2001173457A (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | ガスタービン発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36036599A JP2001173457A (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | ガスタービン発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001173457A true JP2001173457A (ja) | 2001-06-26 |
Family
ID=18469099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36036599A Pending JP2001173457A (ja) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | ガスタービン発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001173457A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003036872A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合発電システム |
| JP2006100197A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物形燃料電池を用いたコンバインド発電システム |
| JP2006520442A (ja) * | 2003-03-13 | 2006-09-07 | アンスティテュ フランセ デュ ペトロール | 後燃焼室を有するガスタービン用のコジェネレーション方法および装置 |
| WO2010112847A3 (en) * | 2009-03-30 | 2010-12-23 | Lotus Cars Limited | Reheated gas turbine system with fuel cell |
| JP2012504301A (ja) * | 2008-09-30 | 2012-02-16 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 燃料電池スタック用の空気供給装置、燃料電池システム、および空気供給装置の運転方法 |
-
1999
- 1999-12-20 JP JP36036599A patent/JP2001173457A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003036872A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合発電システム |
| JP2006520442A (ja) * | 2003-03-13 | 2006-09-07 | アンスティテュ フランセ デュ ペトロール | 後燃焼室を有するガスタービン用のコジェネレーション方法および装置 |
| JP4842801B2 (ja) * | 2003-03-13 | 2011-12-21 | イエフペ エネルジ ヌヴェル | 後燃焼室を有するガスタービン用のコジェネレーション方法および装置 |
| JP2006100197A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物形燃料電池を用いたコンバインド発電システム |
| JP2012504301A (ja) * | 2008-09-30 | 2012-02-16 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 燃料電池スタック用の空気供給装置、燃料電池システム、および空気供給装置の運転方法 |
| WO2010112847A3 (en) * | 2009-03-30 | 2010-12-23 | Lotus Cars Limited | Reheated gas turbine system with fuel cell |
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