JP2001216992A - Complex generation plant - Google Patents

Complex generation plant

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JP2001216992A
JP2001216992A JP2000023776A JP2000023776A JP2001216992A JP 2001216992 A JP2001216992 A JP 2001216992A JP 2000023776 A JP2000023776 A JP 2000023776A JP 2000023776 A JP2000023776 A JP 2000023776A JP 2001216992 A JP2001216992 A JP 2001216992A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a complex generation plant for generating power with fuel cells (FC generation parts), a gas turbine and a steam turbine, while saving the consumption of a fuel and improving plant efficiency. SOLUTION: Plurality of FC generation parts 21, 22 are installed in series and an exhaust gas from the front-stage generation part is supplied to the rear-stage generation part for generating power. One compressor 460 is required for supplying an air to the plural-stage FC generation parts, resulting in relatively small compressing power to be required. That is, compressing power per generation output can be reduced and a high-temperature air/fuel gas can be supplied to the next-stage FC generation part. As a result, the generation output of the FC generation parts is improved and, in addition, the consumption of a fuel in a combustor for additional combustion to maintain the operating temperature of a gas turbine can be saved because of a high-temperature exhaust gas to be supplied from the final-stage FC generation part to the combustor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池、ガスター
ビンおよび蒸気タービンを組み合わせて発電を行うよう
にした複合発電プラントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combined power plant that generates power by combining a fuel cell, a gas turbine, and a steam turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池(FC)は、供給される燃料ガ
スおよび空気から理論的には燃料ガスの保有する熱エネ
ルギーの80%にも達する高い発電効率で電気エネルギ
ー(実開上は約60%)を発生させることができると共
に、電池本体や排出ガスから回収利用できる熱エネルギ
ーをも発生させることもできる。従って、これらの熱エ
ネルギーをガスタービン(GT)のトッピングサイク
ル、蒸気タービン(ST)などのボトミングサイクルに
より回収して発電に利用すれば、システムから排出され
る熱(=システム損失)を小さくすることになり、結果
的に高い発電効率が得ることができる。このため、燃料
電池を設けたFC発電部、ガスタービンおよび蒸気ター
ビンを組み合わせた複合発電プラントは、省エネルギー
効果の高いものとして期待される。
2. Description of the Related Art A fuel cell (FC) has a high power generation efficiency of about 80% of the thermal energy held by the fuel gas theoretically from the supplied fuel gas and air, and the electric energy (actually, about 60%). %) As well as heat energy that can be recovered and used from the battery body and exhaust gas. Therefore, if these heat energies are recovered by a topping cycle of a gas turbine (GT) or a bottoming cycle of a steam turbine (ST) and used for power generation, heat discharged from the system (= system loss) can be reduced. As a result, high power generation efficiency can be obtained. For this reason, a combined cycle power plant combining a FC power generation unit provided with a fuel cell, a gas turbine, and a steam turbine is expected to have a high energy saving effect.

【0003】また、このような複合発電プラントのFC
発電部に使用される燃料電池としては、固体酸化物型
(SOFC)、溶融炭酸塩型(MCFC)、リン酸型
(PAFC)等があり、これらの中から所定の作動温度
の排ガスをガスタービンの作動ガスとして供給できるも
のが用いられるようにしている。さらに、燃料電池は反
応ガス、すなわち燃料電池で電気化学反応を起し、電力
を発生する燃料ガスおよび空気の供給圧力が高いほど高
い発電効率が得られることから、複合発電プラントに
は、反応ガスを加圧して運転する加圧式FC発電部が採
用される方向にある。
Further, the FC of such a combined cycle power plant
Fuel cells used in the power generation section include solid oxide fuel cells (SOFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), and phosphoric acid fuel cells (PAFC). A gas that can be supplied as a working gas is used. Further, a fuel cell generates an electrochemical reaction in a reaction gas, that is, a fuel cell, and the higher the supply pressure of the fuel gas and air for generating electric power, the higher the power generation efficiency is obtained. Pressurized FC power generation unit which operates by pressurizing is used.

【0004】特に、FC発電部内に設けられた空気極の
反応に必要な酸素は、大気中より空気を取り込むことに
より供給されるので酸素分圧を高める必要があるが、こ
れは取り込んだ空気を空気圧縮機により昇圧してFC発
電部の空気極へ供給することで可能である。そして、こ
の空気圧縮機の駆動動力源としては、FC発電部からの
排ガス中で燃料を燃焼させて、高温の排ガスを作動流体
として駆動させるガスタービンを装備し、このガスター
ビンに空気圧縮機を同軸接続して駆動する方式、あるい
は、このガスタービンで発電機を駆動して電力を発生さ
せ、この電力により駆動される電動機により空気圧縮機
を駆動する方式が考えられる。
[0004] In particular, oxygen required for the reaction of the air electrode provided in the FC power generation unit is supplied by taking in air from the atmosphere, so it is necessary to increase the oxygen partial pressure. This is possible by increasing the pressure by an air compressor and supplying it to the air electrode of the FC power generation unit. As a driving power source of the air compressor, a gas turbine that burns fuel in exhaust gas from the FC power generation unit and drives the high-temperature exhaust gas as a working fluid is equipped, and the air compressor is attached to the gas turbine. A method of driving by coaxial connection or a method of driving a generator by this gas turbine to generate electric power and driving an air compressor by an electric motor driven by the electric power are conceivable.

【0005】図10は、燃料としての天然ガス(以下燃
料ガスという)と空気とを使用する内部改質型SOFC
と、このSOFCを設けたFC発電部から排出される高
温の排ガスの熱をGT発電部で利用するとともに、GT
発電部から排出される排ガスの熱をGT排熱回収部で回
収するようにした、複合発電プラントの一例を示す概略
構成図である。
FIG. 10 shows an internal reforming SOFC using natural gas (hereinafter referred to as fuel gas) as fuel and air.
In addition to using the heat of the high-temperature exhaust gas discharged from the FC power generation unit provided with the SOFC in the GT power generation unit,
It is a schematic structure figure showing an example of a combined cycle power plant in which heat of exhaust gas discharged from a power generation unit is collected by a GT exhaust heat recovery unit.

【0006】図に示すように、この複合発電プラント1
000は、主として、燃料ガス供給部600と、空気供
給部700と、FC発電部100と、GT発電部400
と、GT排熱回収部500とから構成されている。この
うち、FC発電部100は、所定温度の燃料ガス300
と、同程度の温度で空気比5〜7の空気300とを内部
に配置した固定電解質で構成される燃料極および空気極
へ導入して電気化学反応を起こさせて発電を行い、GT
発電部400は、大気中から取入れた空気を圧縮してF
C発電部100に供給すると共に発電を行い、GT排熱
回収部500はGT発電部400から排出される排ガス
でFC発電部100に供給される燃料ガス、空気の予
熱、および燃料ガスを改質する改質蒸気を発生させると
共に、図示省略した蒸気タービンで発電を行う駆動蒸気
を発生させるようにしている。
As shown in FIG.
000 are mainly a fuel gas supply unit 600, an air supply unit 700, an FC power generation unit 100, and a GT power generation unit 400.
And a GT exhaust heat recovery unit 500. Among them, the FC power generation unit 100 is provided with a fuel gas 300 of a predetermined temperature.
And an air 300 having an air ratio of 5 to 7 at approximately the same temperature is introduced into a fuel electrode and an air electrode composed of a fixed electrolyte disposed therein to cause an electrochemical reaction to generate electric power.
The power generation unit 400 compresses air taken in from the atmosphere to generate F
The gas is supplied to the C power generation unit 100 and generates power, and the GT exhaust heat recovery unit 500 reforms the fuel gas, air preheating, and fuel gas supplied to the FC power generation unit 100 with the exhaust gas discharged from the GT power generation unit 400. In addition to generating reformed steam, drive steam for generating electric power by a steam turbine (not shown) is generated.

【0007】また、FC発電部100とGT発電部40
0との間には、燃焼部200と、反応ガス加熱部300
とが備えられ、燃焼部200では、FC発電部100に
供給され未燃となる燃料ガスおよび空気がFC発電部1
00の反応による排ガスG100として燃焼することに
より、さらに高温(例えば1200℃以上)の燃焼ガス
200 を生成し、反応ガス加熱部300において、FC
発電部100に供給する燃料ガスF540 及び空気A520
を、上述した所定温度まで加熱するようにしている。
The FC power generation unit 100 and the GT power generation unit 40
0, the combustion section 200 and the reaction gas heating section 300
In the combustion section 200, unburned fuel gas and air supplied to the FC power generation section 100 are supplied to the FC power generation section 1.
By burning a gas G100 by reaction of 00, further generates a combustion gas G 200 of high temperature (e.g. 1200 ° C. or higher), in the reaction gas heating unit 300, FC
Fuel gas F 540 and air A 520 supplied to the power generation unit 100
Is heated to the above-mentioned predetermined temperature.

【0008】すなわち、反応ガス加熱部300は、図に
示すように,後述する燃料予熱再生器520で中間温度
に加熱された燃料ガスF520 を、燃焼ガスG200 の熱を
利用してFC発電部100の入口温度である最終温度に
まで加熱する燃料ガス加熱器320と、同様に空気予熱
再生器540で中間温度に加熱された空気A520 を燃焼
ガスG200 の熱を利用して950℃にまで加熱する空気
加熱器340とから構成されている。
That is, as shown in the figure, the reaction gas heating section 300 converts the fuel gas F 520 heated to an intermediate temperature by a fuel preheating regenerator 520 described later into an FC power using the heat of the combustion gas G 200. The fuel gas heater 320 which heats to the final temperature which is the inlet temperature of the section 100, and the air A 520 which is also heated to the intermediate temperature by the air preheating regenerator 540 utilizing the heat of the combustion gas G 200 at 950 ° C. And an air heater 340 for heating up to.

【0009】一方、GT発電部400は、燃焼器420
と、ガスタービン(GT)440と、空気圧縮機460
と、発電機480とから構成されている。燃焼器420
は、燃料ガス供給部600と反応ガス加熱部300とに
接続されており、反応ガス加熱部300で燃料ガスF
540 および空気A520 を加熱することにより、冷却(例
えば880℃程度)された燃焼ガスG300 に燃料ガスの
一部F 400 を供給して混合させ、再燃焼させることによ
り所定のタービン入口温度の高温の燃焼ガスG420 にし
てガスタービン440に供給するようにしている。
On the other hand, the GT power generation section 400 includes a combustor 420
, A gas turbine (GT) 440 and an air compressor 460
And a generator 480. Combustor 420
Is connected to the fuel gas supply unit 600 and the reaction gas heating unit 300.
Is connected, and the fuel gas F
540And air A520Cooling by heating
For example, about 880 ° C.)300Of fuel gas
Part F 400To mix and reburn.
High temperature combustion gas G at a predetermined turbine inlet temperature420West
The gas is supplied to the gas turbine 440.

【0010】ガスタービン440は、この燃焼ガスG
420 を作動流体として駆動され動力を回収し、同軸に接
続されている圧縮機460を駆動する。この圧縮機46
0は、空気供給部700から空気A700 を吸込んで圧縮
してFC発電部100に供給するとともに、空気圧縮機
460は発電機480とも同軸に接続されており、ガス
タービン440の駆動により発電機480を作動させて
電力を発生させる。
The gas turbine 440 uses the combustion gas G
The power is recovered by being driven with the 420 as the working fluid, and the compressor 460 connected coaxially is driven. This compressor 46
0, the air A 700 is sucked from the air supply unit 700, compressed and supplied to the FC power generation unit 100, and the air compressor 460 is coaxially connected to the power generator 480. 480 is activated to generate power.

【0011】また、GT排熱回収系500は、前述した
空気予熱再生器520および燃料ガス予熱再生器540
からなる予熱再生部510と、蒸気発生器560と、煙
突580とから構成されている。GT発電部400のガ
スタービン440から排出される排ガスG440 は、GT
排熱回収部500の予熱再生部510に設けられた空気
予熱再生器520に送られ、空気予熱再生器520で
は、排ガスG440 の熱を利用して空気圧縮機460から
吐出された400℃程度の空気a460 を中間温度にまで
に予熱して空気加熱部340へ供給する。
The GT exhaust heat recovery system 500 includes the air preheating regenerator 520 and the fuel gas preheating regenerator 540 described above.
510, a steam generator 560, and a chimney 580. The exhaust gas G 440 discharged from the gas turbine 440 of the GT power generation unit 400 is GT
Sent to the air preheater regenerator 520 provided in the preheating reproducing unit 510 of the exhaust heat recovery unit 500, the air preheater regenerator 520, 400 ° C. approximately for utilizing the heat of exhaust gas G 440 discharged from the air compressor 460 the air a 460 supplies the preheated to an intermediate temperature to the air heating unit 340.

【0012】また、燃料ガス予熱再生器540は、予熱
再生部510に空気予熱再生器520と共に併設されて
おり、排ガスG440 の熱を利用して燃料ガス供給部60
0より供給される、約15℃の燃料ガスF500 を中間温
度にまで予熱して燃料ガス加熱部320に供給する。燃
料ガス予熱再生器540から排出される排ガスG
540は、水蒸気発生器560に送られ、ここで蒸気を発
生させ、発生した水蒸気は、内部改質用として燃料ガス
500 に混合させると共に、図示省略した外部の蒸気タ
ービンに供給され、発電を行うようにしている。また、
蒸気発生器560で蒸気を発生させた排ガスG560 (例
えば100℃程度)は煙突580から大気中に放出され
る。
Further, the fuel gas pre regenerator 540 is juxtaposed with the air preheater regenerator 520 for preheating the reproduction unit 510, the fuel gas supply unit 60 by utilizing the heat of the exhaust gas G 440
The fuel gas F 500 of about 15 ° C. supplied from 0 is preheated to an intermediate temperature and supplied to the fuel gas heating section 320. Exhaust gas G discharged from the fuel gas preheating regenerator 540
540 is sent to the steam generator 560, where steam is generated, the generated steam, as well is mixed with the fuel gas F 500 for internal reforming, is supplied to the outside of the steam turbine is not shown, the generator I'm trying to do it. Also,
Exhaust gas G 560 (for example, about 100 ° C.) generated by the steam generator 560 is released into the atmosphere from a chimney 580.

【0013】次に、SOFCの作動温度を電気化学反応
に最適な値に制御した場合における、上述の従来の複合
発電プラントの作動について説明する。
Next, the operation of the above-mentioned conventional combined cycle power generation plant when the operating temperature of the SOFC is controlled to an optimum value for the electrochemical reaction will be described.

【0014】まず、燃料ガス供給部600から供給され
る約15℃の天然ガス等からなる燃料ガスF600 は、二
手に分岐され、一方の燃料ガスF400 は燃焼器420に
導入され、排ガスG300 をガスタービン440の作動温
度に加熱し、他方の燃料ガスF500 は燃料ガス予熱再生
器540に導入されて中間温度にまで予熱される。燃料
ガス予熱再生器540を通過した燃料ガスF540 は、蒸
気発生器560から供給される蒸気(内部改質用蒸気)
560 と所定の蒸気/燃料ガス比のものに混合された
後、燃料ガス加熱器320に導入されてFC発電部10
0に導入される最適供給温度にまで加熱され、FC発電
部100の燃料極側へ導入される。
First, a fuel gas F 600 composed of natural gas or the like at about 15 ° C. supplied from a fuel gas supply unit 600 is branched into two parts, one fuel gas F 400 is introduced into a combustor 420 and the exhaust gas G 300 is heated to operating temperatures of the gas turbine 440, the other of the fuel gas F 500 is preheated to be introduced into the fuel gas pre-regenerator 540 to an intermediate temperature. Fuel gas F 540 that has passed through fuel gas preheating regenerator 540 is steam (internal reforming steam) supplied from steam generator 560.
After being mixed with S560 and having a predetermined steam / fuel gas ratio, the mixture is introduced into the fuel gas heater 320, and the FC power generation unit 10
The fuel is heated to the optimum supply temperature introduced to zero and introduced to the fuel electrode side of the FC power generation unit 100.

【0015】一方、空気供給部700から取り入れられ
た空気A700 は、空気圧縮機460に導入されて圧縮さ
れ、圧縮過程で約400℃にまで昇温する。空気圧縮機
460から吐出された空気A460 は、空気予熱再生器5
20に導入されて中間温度にまで予熱される。また、空
気予熱再生器520で予熱された圧縮空気A520 は、空
気加熱器340に導入されて、同様にFC発電部100
の最適作動温度にまで加熱され、FC発電部100の空
気極側へ導入される。
On the other hand, the air A 700 taken in from the air supply unit 700 is introduced into the air compressor 460 and compressed, and the temperature rises to about 400 ° C. during the compression process. The air A 460 discharged from the air compressor 460 is supplied to the air preheating regenerator 5.
20 and preheated to an intermediate temperature. Further, the compressed air A 520 preheated by the air preheat regenerator 520 is introduced into the air heater 340, and similarly, the FC power generator 100
And is introduced to the air electrode side of the FC power generation unit 100.

【0016】また、FC発電部100内において、燃料
極側へ導入された燃料ガスと蒸気との混合ガスF
300 は、燃料極の触媒上で反応して、水素H2 と一酸化
炭素COを生成する。この水素H2 、一酸化炭素COと
空気極側の圧縮空気A400 中の酸素O2 とは、FC発電
部100内を仕切るように配置された固体酸化物電解質
を介して電気化学反応を起こし、水と二酸化炭素とを生
成する。ここで、FC発電部100では、反応熱(エン
タルピー変化;ΔH)のうち、自由エネルギー変化(Δ
G)に相当する分から電池の内部抵抗に基づく分を差し
引いた分が電気エネルギー(直流電力)に変換され、こ
の電池の内部抵抗に基づく分とエントロピー変化に基づ
く(−T・ΔS)分とが主に熱として発生することとな
る。この際、水或いは二酸化炭素の生成は、発熱反応で
あることから、電池反応が進行するに伴いFC発電部1
00の温度は上昇する。
In the FC power generation unit 100, a mixed gas F of fuel gas and steam introduced to the fuel electrode side is used.
The 300 reacts on the anode catalyst to produce hydrogen H 2 and carbon monoxide CO. The hydrogen H 2 , the carbon monoxide CO, and the oxygen O 2 in the compressed air A 400 on the air electrode side cause an electrochemical reaction via a solid oxide electrolyte arranged to partition the inside of the FC power generation unit 100. Produces water and carbon dioxide. Here, in the FC power generation unit 100, of the reaction heat (enthalpy change; ΔH), the free energy change (Δ
The amount obtained by subtracting the amount based on the internal resistance of the battery from the amount corresponding to G) is converted into electric energy (DC power), and the amount based on the internal resistance of the battery and the amount (−T · ΔS) based on the entropy change are obtained. It is mainly generated as heat. At this time, since the generation of water or carbon dioxide is an exothermic reaction, as the battery reaction proceeds, the FC power generation unit 1
The temperature of 00 rises.

【0017】FC発電部100を通過した燃料極排ガス
及び空気極排ガスは混合され、約1050℃の排ガスG
100 として燃焼部200に導入される。この燃焼部20
0において、排ガスG100 中に残存する未反応の燃料ガ
ス成分と空気中の酸素とが燃焼反応を起こし、さらに高
温の燃焼ガスG200 となる。この燃焼部200を通過し
た高温の燃焼ガスG200 は、反応ガス加熱部300で二
手に分岐され、それぞれ燃料ガス予熱再生器540で予
熱済みの燃料ガスF54 0 及び改質蒸気s560 の混合ガス
540 と、空気予熱再生器520で予熱済みの空気A
520 とをSOFCの最適作動温度まで、熱交換により加
熱する。
The fuel electrode exhaust gas and the air electrode exhaust gas that have passed through the FC power generation unit 100 are mixed, and the exhaust gas G at about 1050 ° C.
100 is introduced into the combustion unit 200. This combustion section 20
At 0, cause oxygen and combustion reaction of the fuel gas components in the air remaining unreacted in the exhaust gas G 100, further comprising a combustion gas G 200 of high temperature. Hot combustion gases G 200 that has passed through the combustion section 200 is branched into two hands reactive gas heating unit 300, mixing of each fuel gas pre regenerator 540 in preheated fuel gas F 54 0 and reforming steam s 560 Gas F 540 and air A preheated by air preheat regenerator 520
520 are heated to the optimal operating temperature of the SOFC by heat exchange.

【0018】反応ガス加熱部300を通過した排ガスG
300 は、GT発電部400内の燃焼器420へ導入され
る。この排ガスG300 中には、未燃焼の酸素が存在して
おり、燃料ガス供給部600から燃焼器420に供給さ
れる燃料ガスF400 と混合させることによって再び燃焼
し、高温の排ガスG420 としてGT発電部400に供給
される。燃焼器420から排出された高温の排ガスG
420 は、GT発電部400のガスタービン440に導入
され、ガスタービン440を駆動する。これにより、ガ
スタービン440が駆動動力源となり、これと同軸に接
続された空気圧縮機460と発電機480とがそれぞれ
作動し、FC発電部100に最終的供給される空気A
460 および電力を発生させる。
Exhaust gas G that has passed through the reaction gas heating unit 300
300 is introduced into a combustor 420 in the GT power generation unit 400. During this exhaust gas G 300, is present oxygen unburned, again burned by mixed with fuel gas F 400 supplied from the fuel gas supply unit 600 to the combustor 420, as a high-temperature exhaust gas G 420 It is supplied to the GT power generation unit 400. High temperature exhaust gas G discharged from combustor 420
420 is introduced into the gas turbine 440 of the GT power generation unit 400 and drives the gas turbine 440. As a result, the gas turbine 440 becomes a driving power source, and the air compressor 460 and the generator 480 connected coaxially with the gas turbine 440 operate respectively, and the air A finally supplied to the FC power generation unit 100 is operated.
Generate 460 and power.

【0019】ガスタービン440から排出された排ガス
440 は、空気予熱再生器520及び燃料ガス予熱再生
器540に導入され、先に述べたように空気A460 と改
質蒸気s560 が混入された燃料ガスF500 を熱交換によ
り予熱する。これらの予熱器520,540から排出さ
れた排ガスG540 は、蒸気発生器560に導入され、蒸
気発生器560内に供給される水を蒸気に変換する。ま
た、蒸気発生器560で発生した蒸気の一部は、先に延
べたように改質蒸気s 560 として用いられ、残りの蒸気
は、図示しない蒸気タービン等に供給され、蒸気タービ
ンを駆動し、蒸気タービンに直結された発電機を駆動
し、電力を発生させる。さらに、蒸気発生器560から
排出される約100℃にまで低温化された排ガスG560
は、煙突580から大気中へ放出される。
Exhaust gas discharged from gas turbine 440
G440Is the air preheating regenerator 520 and the fuel gas preheating regeneration
Air 540 as described above.460And breaks
Quality steam560Mixed with fuel gas F500By heat exchange
Preheat. These preheaters 520 and 540 discharge
Exhaust gas G540Is introduced into the steam generator 560,
The water supplied into the gas generator 560 is converted into steam. Ma
Some of the steam generated by the steam generator 560 is
As reformed steam s 560Used as the remaining steam
Is supplied to a steam turbine (not shown)
And a generator directly connected to the steam turbine
And generate power. Further, from the steam generator 560
Exhaust gas G cooled down to about 100 ℃560
Is released from the chimney 580 into the atmosphere.

【0020】上述した複合発電プラント1000のよう
に、燃料電池として比較的に高温で作動するSOFC、
MCFCの他、PAFC等をFC発電部に用いる複合発
電プラントにおいては、燃料電池の電気化学反応が発熱
反応であることから、作動中にFC発電部100の温度
が上昇することに起因して、電池構成材料の劣化或いは
腐食が進行し、燃料電池の寿命が極端に短くなること、
および電気抵抗が増えて発電出力が低くなるという不適
合が出る。一方、FC発電部100を冷却し過ぎると、
燃料電池の電極反応の反応速度が低下すると共に、電解
質のイオン導電率も低下するため所望の出力が得られな
くなる。従って、作動中のFC発電部100を所望の作
動温度に保持することが極めて重要となる。
As in the combined power plant 1000 described above, an SOFC operating at a relatively high temperature as a fuel cell,
In a combined cycle power plant using a PAFC or the like for the FC power generation unit in addition to the MCFC, since the electrochemical reaction of the fuel cell is an exothermic reaction, the temperature of the FC power generation unit 100 increases during operation, Deterioration or corrosion of cell constituent materials progresses, and the life of the fuel cell becomes extremely short;
In addition, there arises an inconsistency in that the electric resistance increases and the power generation output decreases. On the other hand, if the FC power generation unit 100 is excessively cooled,
A desired output cannot be obtained because the reaction rate of the electrode reaction of the fuel cell decreases and the ionic conductivity of the electrolyte decreases. Therefore, it is extremely important to maintain the operating FC power generation unit 100 at a desired operating temperature.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の複合発電プ
ラント1000では、FC発電部100を冷却して所望
の作動温度に保持するために、最適作動温度(約950
℃)まで昇温させた空気を電池反応に必要とする分量よ
りも過剰に供給することにより、FC発電部の冷却を行
っている。しかしながら、多量の空気を加圧して供給し
ようとすれば、空気の供給源であるGT発電部400の
圧縮機460に極めて多大な駆動用動力が必要となって
しまう。例えば、複合発電プラント1000の場合、F
C発電部100に対して供給すべき冷却用の加圧空気
は、電池反応に必要とする理論当量比のおよそ5〜7倍
にも達している。このため、空気圧縮機460の規模が
大きくなり、空気消費量に対するFC発電量が低下して
しまうという問題があった。
In the above-mentioned conventional combined cycle power plant 1000, in order to cool the FC power generation unit 100 and maintain it at a desired operating temperature, an optimum operating temperature (about 950) is required.
The temperature of the FC power generation unit is cooled by supplying an excess amount of air heated to the temperature of (° C.) above the amount required for the battery reaction. However, if a large amount of air is to be supplied under pressure, an extremely large amount of driving power is required for the compressor 460 of the GT power generation unit 400, which is the air supply source. For example, in the case of the combined cycle power plant 1000, F
The pressurized air for cooling to be supplied to the C power generation unit 100 has reached about 5 to 7 times the theoretical equivalent ratio required for the battery reaction. For this reason, there is a problem that the scale of the air compressor 460 increases, and the amount of FC power generation with respect to the amount of air consumption decreases.

【0022】また、図10に示す複合発電プラント10
00では、反応ガス加熱部300、特に、空気加熱器3
40にて、前述したように多量の空気をFC発電部10
0の最適作動温度まで昇温させるため、ここで消費され
るFC発電部100の排熱量が大きくなってしまい、G
T発電部400の入口温度が低下して、GT発電部40
0の出力が低下してしまうという問題がある。さらに、
GT発電部400における出力を上げるべく、燃焼器4
20に燃料ガスF400 を供給すれば、余分な燃料ガスF
400 がFC発電部100以外においても消費されること
となり、過剰の空気が燃料電池の反応以外にも消費され
ることとあわせて、プラント全体の発電効率が低下して
しまうという。
The combined power plant 10 shown in FIG.
00, the reaction gas heating unit 300, particularly the air heater 3
At 40, a large amount of air is supplied to the FC power generation unit 10 as described above.
0, the amount of exhaust heat of the FC power generation unit 100 consumed here becomes large, and G
The temperature at the inlet of the T power generation unit 400 decreases, and the GT power generation unit 40
There is a problem that the output of 0 decreases. further,
In order to increase the output in the GT power generation unit 400, the combustor 4
If the fuel gas F 400 is supplied to the fuel cell 20, the excess fuel gas F
It is said that 400 is consumed also in places other than the FC power generation unit 100, and the power generation efficiency of the entire plant is reduced together with excess air being consumed in addition to the fuel cell reaction.

【0023】本発明は、以上の問題に鑑みてなされたも
のであり、燃料電池を所望の作動温度に保持するととも
に高い発電効率を達成することができ、さらに、FC発
電部100の発生熱を効率よく回収して利用することに
より、高いプラント効率の複合発電プラントを提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and can maintain a fuel cell at a desired operating temperature, achieve high power generation efficiency, and further reduce the heat generated by the FC power generation unit 100. An object of the present invention is to provide a combined cycle power plant with high plant efficiency by efficiently collecting and using the same.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】このため、第1番目の本
発明の複合発電プラントは次の手段とした。
For this reason, the first combined cycle power plant of the present invention has the following means.

【0025】(1)空気と燃料ガスとを電解質を介して
電気化学反応させて発電するFC発電部と、FC発電部
から排出される空気極排ガス及び燃料極排ガスとを燃焼
させて高温の駆動ガスを発生させる燃焼器を有し、供給
された空気をFC発電部の空気極に供給するために圧縮
する圧縮機及び電力を出力する発電機を駆動ガスにより
作動させるガスタービンからなるGT発電部と、ガスタ
ービンからGT排熱回収部に排出される排ガスにより発
生させた蒸気で駆動され、電力を出力する蒸気タービン
とからなる複合発電プラントにおいて、FC発電部が直
列に複数配置され、前段FC発電部から排出される排ガ
スを後段FC発電部に供給して発電するようにした。
(1) An FC power generation unit for generating power by electrochemically reacting air and fuel gas via an electrolyte, and a high-temperature drive by burning air cathode exhaust gas and fuel electrode exhaust gas discharged from the FC power generation unit A GT power generation section comprising a gas turbine having a combustor for generating gas, and a compressor for compressing the supplied air to be supplied to an air electrode of the FC power generation section, and a power generator for operating a power generator for outputting power. And a steam turbine driven by steam generated by exhaust gas discharged from the gas turbine to the GT exhaust heat recovery unit, and a steam turbine that outputs power, a plurality of FC power generation units are arranged in series, Exhaust gas discharged from the power generation unit was supplied to the subsequent FC power generation unit to generate power.

【0026】(a)これにより、各段のFC発電部に供
給される空気のすべては、1台の圧縮機で供給されるた
めに、FC発電部1基当たり圧縮動力はFC発電部の基
数で割った小さいものにでき、FC発電部出力当たりの
圧縮動力を小さくすることができ、プラント効率を向上
させることができる。また、前段FC発電部の排ガスを
次段のFC発電部に供給して、この排ガスを使用して発
電するので、次段のFC発電部に供給する空気/燃料ガ
スの高温供給、特に、燃料ガス供給に比較して供給流量
の大きい空気の高温供給が容易になり、FC発電部の発
電効率を向上させることができ、この点からもプラント
効率を向上させることができる。
(A) As a result, since all the air supplied to the FC power generation units in each stage is supplied by one compressor, the compression power per FC power generation unit is the radix of the FC power generation units. , The compression power per output of the FC power generation unit can be reduced, and the plant efficiency can be improved. In addition, since the exhaust gas of the first-stage FC power generation unit is supplied to the next-stage FC power generation unit and power is generated using this exhaust gas, high-temperature supply of air / fuel gas to be supplied to the next-stage FC power generation unit, particularly, fuel High-temperature supply of air having a larger supply flow rate than that of gas supply becomes easier, and the power generation efficiency of the FC power generation unit can be improved. In this respect, the plant efficiency can be improved.

【0027】さらに、FC発電部が直列に複数配置さ
れ、後段FC発電部には前段FC発電部で加熱された排
ガスが供給されるため、最終段FC発電部から燃焼器に
供給される排ガス温度は、空気/燃料ガスを加熱する反
応ガス加熱部を設けるようにした場合でも高くすること
ができ、ガスタービンを効率の良い稼働状態にするため
の燃焼器の追い焚きに供給される燃料ガスの量を低減す
ることができ、これによっても、プラント効率を向上さ
せることができる。
Further, a plurality of FC power generation units are arranged in series, and the exhaust gas heated by the preceding FC power generation unit is supplied to the subsequent FC power generation unit. Can be increased even when a reaction gas heating section for heating the air / fuel gas is provided, and the fuel gas supplied to the reburning of the combustor to bring the gas turbine into an efficient operation state can be increased. The volume can be reduced, which can also increase plant efficiency.

【0028】また、第2番目の本発明の複合発電プラン
トは、上述(1)の手段に加え、次の手段とした。
The second combined cycle power plant of the present invention employs the following means in addition to the means (1) described above.

【0029】(2)ガスタービンとGT排熱回収部との
間に介装され、第1段FC発電部に供給される空気及び
燃料ガスを、ガスタービンから排出される排ガスで予熱
し、予熱後の排ガスで蒸気タービンを駆動する蒸気を発
生させる蒸気発生部に排出する予熱再生部をGT排熱回
収部に設けた。
(2) Air and fuel gas interposed between the gas turbine and the GT exhaust heat recovery section and supplied to the first-stage FC power generation section are preheated by exhaust gas discharged from the gas turbine, and preheated. The GT exhaust heat recovery unit is provided with a preheat regeneration unit that discharges to a steam generation unit that generates steam for driving a steam turbine by using the exhaust gas later.

【0030】(b)これにより、上述(a)に加え、F
C発電部が直列に複数配置され第1番目のFC発電部に
のみ、特に、燃料ガスよりも多量供給される空気の加熱
が予熱再生部でなされるので、上段FC発電部からの排
ガスで空気の加熱を行う反応ガス加熱部、特に、空気加
熱部の容量を小さくすることができるとともに、最終段
FC発電部から燃焼部に供給される排気ガス温度を高く
することができ、燃焼器の追い焚きのために供給される
燃焼ガスの量を、さらに低減することができ、プラント
効率をさらに向上させることができる。
(B) Thus, in addition to the above (a), F
Since a plurality of C power generation units are arranged in series and only the first FC power generation unit is heated by the preheating regeneration unit, particularly air supplied in a larger amount than the fuel gas, the exhaust gas from the upper FC power generation unit In addition to reducing the capacity of the reaction gas heating section that heats the air, especially the capacity of the air heating section, the temperature of the exhaust gas supplied to the combustion section from the final stage FC power generation section can be increased, and The amount of combustion gas supplied for firing can be further reduced, and plant efficiency can be further improved.

【0031】また、第3番目の本発明の複合発電プラン
トは、上述(1)の手段に加え、次の手段とした。
The third combined cycle power plant of the present invention employs the following means in addition to the means of the above (1).

【0032】(3)空気供給部及び燃料供給部から第1
段FC発電部に供給される空気、及び第1段FC発電部
若しくは各段のFC発電部に供給される燃料ガスを、所
要の温度に加熱できる反応ガス加熱部を設け予熱を行う
ことのできる段数、具体的には、3段以上の段数にした
FC発電部を設け、予熱再生部を省略できるものにし
た。
(3) First from the air supply unit and the fuel supply unit
A reaction gas heating unit capable of heating the air supplied to the stage FC power generation unit and the fuel gas supplied to the first stage FC power generation unit or the FC power generation unit of each stage to a required temperature can be provided to perform preheating. The number of stages, specifically, an FC power generation unit having three or more stages was provided, and the preheating regeneration unit could be omitted.

【0033】(c)これにより、上述(a)に加え、最
終段のFC発電部から燃焼器に供給される排気ガス温度
を高くすることができ、燃焼器の追い焚きのために供給
される燃料ガスの量を低減することができるとともに、
ガスタービンからGT排熱回収部に排出される排ガスに
より発生できる蒸気量を大きくすることができ、蒸気発
生器で発生させた蒸気で駆動され、電力を出力する蒸気
タービンの発電量を多くでき、複合発電プラントの発電
効率をさらに向上させることができる。
(C) Thus, in addition to the above (a), the temperature of the exhaust gas supplied to the combustor from the FC power generation unit at the final stage can be increased, and the exhaust gas is supplied for reheating the combustor. The amount of fuel gas can be reduced,
The amount of steam that can be generated by the exhaust gas discharged from the gas turbine to the GT exhaust heat recovery unit can be increased, and the amount of power generated by the steam turbine that is driven by the steam generated by the steam generator and outputs power can be increased. The power generation efficiency of the combined cycle power plant can be further improved.

【0034】また、第4番目の本発明の複合発電プラン
トは、上述(1)の手段に加え、次の手段とした。
The fourth combined cycle power plant of the present invention employs the following means in addition to the above-mentioned means (1).

【0035】(4)FC発電部のうちの少なくとも第1
段FC発電部が、従来のFC発電部より低温の空気及び
燃料ガスで作動させることのできる冷却方式の冷却FC
発電部にされたものにした。
(4) At least the first of the FC power generation units
Cooling FC with cooling system in which the stage FC power generation unit can be operated with lower temperature air and fuel gas than the conventional FC power generation unit
The power generation unit was used.

【0036】(d)これにより、上述(a)に加え、第
1段冷却FC発電部に供給される空気及び燃焼ガスの温
度は、従来の950℃から600〜700℃にすること
ができ、反応ガス加熱部は圧縮機から供給される空気を
加熱する第1段空気加熱部及び第2段以降のFC発電部
に供給される、燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱部の設
置のみでよくなるとともに、最終段のFC発電部から燃
焼器に供給される排気ガス温度を高くすることができ、
燃焼器の追い焚きのために供給される燃料ガスの量を低
減することができ、更には、燃料ガスを改質する改質蒸
気を、前段FC発電部からの排ガスで発生させることが
でき、GT排熱回収部に排出される排ガスにより発生で
きる蒸気量を大きくすることができ、蒸気発生器で発生
させた蒸気で駆動され、電力を出力する蒸気タービンの
発電量を多くできるようになり、複合発電プラントの発
電効率をさらに向上させることができる。
(D) As a result, in addition to the above (a), the temperature of the air and the combustion gas supplied to the first stage cooling FC power generation unit can be reduced from 950 ° C. to 600 to 700 ° C. The reaction gas heating unit only needs to be installed with the first stage air heating unit for heating the air supplied from the compressor and the fuel gas heating unit for heating the fuel gas supplied to the second and subsequent FC power generation units. , The temperature of exhaust gas supplied to the combustor from the final stage FC power generation unit can be increased,
It is possible to reduce the amount of fuel gas supplied for reheating of the combustor, and furthermore, it is possible to generate reformed steam for reforming the fuel gas from exhaust gas from the preceding FC power generation unit, The amount of steam that can be generated by the exhaust gas discharged to the GT exhaust heat recovery unit can be increased, and the amount of power generated by the steam turbine that is driven by the steam generated by the steam generator and outputs power can be increased. The power generation efficiency of the combined cycle power plant can be further improved.

【0037】また、第5番目の本発明の複合発電プラン
トは、上述(1)の手段に加え、次の手段とした。
The fifth combined cycle power plant of the present invention employs the following means in addition to the above-mentioned means (1).

【0038】(5)FC発電部若しくは冷却FC発電部
からなる発電部が直列に複数配置されるとともに、前段
発電部から後段発電部に排出される燃料極排ガスと空気
極排ガスとが、別々に後段発電部の燃料極及び空気極に
各々供給され、発電するようにしたことを特徴とする請
求項1ないし請求項4の複合発電プラント。なお、別々
に後段発電部の燃料極及び空気極に各々供給され発電し
て、最終段発電部から排出される燃料極排ガスと空気極
排ガスとは、最終段発電部の後流側に設けた燃焼部で燃
焼させた後、燃焼器に供給するようにしても良く、又は
燃焼器出口温度をコントロールするために、燃料ガス供
給部から燃焼器に供給される燃料ガスとともに、別々に
燃焼器に供給するようにしてもよい。
(5) A plurality of power generation units including an FC power generation unit or a cooled FC power generation unit are arranged in series, and the fuel electrode exhaust gas and the air electrode exhaust gas discharged from the former stage power generation unit to the latter stage power generation unit are separately separated. The combined power generation plant according to claim 1, wherein power is supplied to the fuel electrode and the air electrode of the subsequent power generation unit to generate power. The fuel electrode exhaust gas and the air electrode exhaust gas which are separately supplied to the fuel electrode and the air electrode of the latter-stage power generation unit to generate power, respectively, are provided on the downstream side of the last-stage power generation unit. After combustion in the combustion section, it may be supplied to the combustor, or separately to the combustor together with the fuel gas supplied from the fuel gas supply section to the combustor in order to control the combustor outlet temperature. You may make it supply.

【0039】(e)これにより、前段発電部から後段発
電部の空気極に排出される空気極排ガスが高温になり、
上述(a)〜(d)と同様の作用、効果に加え、前段発
電部から後段発電部の燃料極に排出される高温の燃料極
排ガスに、各段の発電部に供給される燃料ガスは、混合
されて加熱されるために、燃料ガス加熱部を小型にでき
るとともに、燃料極排ガスとともに排出される未反応の
燃料ガスは、後段発電部の燃料ガスとして使用されるた
め、後段発電部に供給される燃料ガスを低減することが
でき、さらには、後段発電部燃料極に供給される燃料極
排ガスには、発電時に発生する蒸気が含まれているため
に、この蒸気を後段発電部に供給される燃料ガスの改質
蒸気として使用できるため、第2段以降の発電部に供給
される燃料ガスを改質するための改質蒸気の量を、低減
若しくは0にすることができ、複合発電プラントの発電
効率をさらに向上させることができる。
(E) As a result, the temperature of the cathode exhaust gas discharged from the front-stage power generation unit to the air electrode of the rear-stage power generation unit becomes high,
In addition to the functions and effects similar to the above (a) to (d), the fuel gas supplied to the power generation units of each stage is added to the high temperature anode exhaust gas discharged from the former power generation unit to the fuel electrode of the latter power generation unit. Since the fuel gas heating section is mixed and heated, the size of the fuel gas heating section can be reduced, and the unreacted fuel gas discharged together with the fuel electrode exhaust gas is used as the fuel gas for the post-stage power generation section. The supplied fuel gas can be reduced.Furthermore, since the anode exhaust gas supplied to the post-stage power generation unit fuel electrode contains steam generated during power generation, this steam is supplied to the post-stage power generation unit. Since it can be used as reformed steam of the supplied fuel gas, the amount of reformed steam for reforming the fuel gas supplied to the second and subsequent stages of the power generation unit can be reduced or reduced to zero. Further improve power generation efficiency of power plants It can be.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の複合発
電プラントの実施の一形態を説明する。なお、以下の説
明では、図10に示したものと同一または類似部材には
同一符号を付し、説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a combined cycle power plant according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or similar members as those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0041】図1は本発明に係る複合発電プラントの実
施の第1形態を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention.

【0042】図に示すように、本実施の形態の複合発電
プラント10は、主として、第1段FC発電部21と第
2段FC発電部22とが直列に接続された2段のFC発
電部からなり、導入された燃料ガスfと空気a61a 中の
酸素との電気化学反応により発電を行うFC発電部2
0、各FC発電部20から排出される未反応の燃料ガス
f、空気a61a を含む排ガスg20を再燃焼させて、さら
に高温にする第1段燃焼部31、第2段燃焼部32とか
らなる燃焼部30、燃焼部30で高温にされ排出される
排ガスg31,g32で各FC発電部20に供給する燃料ガ
スfおよび第1段FC発電部21に供給する空気a61a
を加熱する第1段反応ガス加熱部61、第2段反応ガス
加熱部62とからなる反応ガス加熱部60、第2段反応
ガス加熱部62から排出される排ガスg62を追加された
燃料ガスfc を燃焼させることにより、加熱し、昇温さ
せた排ガスg420 で駆動され発電を行うとともに、導入
された空気aを圧縮して第1段FC発電部21に供給す
るGT発電部40、各FC発電部20およびGT発電部
40に燃料ガスfを供給する燃料ガス供給部80、GT
発電部40に空気a61a を供給する空気供給部700、
GT発電部40からの排ガスg40で燃料ガス供給部80
および空気供給部700から供給される燃料ガスfおよ
び空気a460 を予熱する予熱再生部50を設け、予熱再
生部50からの排ガスg50で燃料改質用の蒸気s1 ,s
2 等を発生させるとともに、蒸気タービン駆動用蒸気S
T を発生させるGT排熱回収部70とからなる。
As shown in the figure, the combined cycle power plant 10 of the present embodiment is mainly composed of a two-stage FC power generator in which a first-stage FC power generator 21 and a second-stage FC power generator 22 are connected in series. FC power generation unit 2 that generates power by an electrochemical reaction between the introduced fuel gas f and oxygen in the air a 61a
0, the fuel gas f unreacted discharged from the FC power generation portion 20, by re-burning the gas g 20 including air a 61a, first-stage combustion unit 31, further to a high temperature, the second stage combustion section 32 , A fuel gas f supplied to each FC power generation unit 20 with exhaust gas g 31 and g 32 discharged at a high temperature in the combustion unit 30 and air a 61a supplied to the first stage FC power generation unit 21
A reaction gas heating unit 60 including a first-stage reaction gas heating unit 61 and a second-stage reaction gas heating unit 62 for heating the fuel gas, and a fuel gas to which an exhaust gas g62 discharged from the second-stage reaction gas heating unit 62 is added by burning the f c, heating, performs power generation is driven by the exhaust gas g 420 which was raised, first stage FC power generation portion 21 to supply GT power generation portion 40 compresses the introduced air a, A fuel gas supply unit 80 that supplies a fuel gas f to each FC power generation unit 20 and GT power generation unit 40,
An air supply unit 700 that supplies the air a61a to the power generation unit 40,
Fuel gas supply unit 80 in the exhaust gas g 40 from GT power generation portion 40
And preheating reproducing unit 50 for preheating the fuel gas f and air a 460 supplied from the air supply unit 700 is provided, the vapor s 1 for fuel reforming in the exhaust gas g 50 from the preheating reproduction unit 50, s
2) and steam S for driving the steam turbine.
And a GT exhaust heat recovery unit 70 for generating T.

【0043】FC発電部20は、最前段には図10に示
すFC発電部100と同様の第1段FC発電部21が設
置されると共に、FC発電部21の後流側に直列に接続
され、第1段FC発電部21から排出される排ガスg21
を導入するようにした第2段FC発電部22を設けるよ
うにしている。なお、本実施の形態ではFC発電部20
は、2段からなるものを示しているが、第1段FC発電
部21に供給される空気量によっては、第n段FC発電
部(但しn3)を設け、最後段の反応ガス加熱部62
nから排出される排ガス中の酸素濃度が0%近くにする
第n段FC発電部20nを設けることができる。
The FC power generation unit 20 has a first-stage FC power generation unit 21 similar to the FC power generation unit 100 shown in FIG. 10 installed at the forefront, and is connected in series to the downstream side of the FC power generation unit 21. , Exhaust gas g 21 discharged from the first-stage FC power generation unit 21
The second-stage FC power generation unit 22 that introduces the above is provided. In the present embodiment, the FC power generation unit 20
Shows a two-stage structure, but depending on the amount of air supplied to the first-stage FC power generation unit 21, an n-th stage FC power generation unit (where n > 3) is provided, and the reaction gas heating at the last stage is performed. Part 62
An n-th stage FC power generation unit 20n that makes the oxygen concentration in the exhaust gas discharged from n close to 0% can be provided.

【0044】しかし、本実施の形態の以下の説明では説
明を簡単にするため、第2段FC発電部22より後流側
に、さらに第n段FC発電部2nが配置されるケースに
おいては、第2段FC発電部より後流側に配置されるF
C発電部20、nは第2段FC発電部27で代表させる
ものとし、また後述するFC発電部20を3段以上設け
ることに付随して第2段FC発電部22の後流側設置す
る燃焼部30n、反応ガス加熱部60nは第2段燃焼部
22、第2段反応ガス加熱部62で代表させるものとす
る。
However, in the following description of the present embodiment, in order to simplify the explanation, in the case where the n-th stage FC power generation unit 2n is further disposed downstream of the second-stage FC power generation unit 22, F arranged downstream of the second-stage FC power generation unit
The C power generation units 20 and n are represented by a second-stage FC power generation unit 27, and are installed downstream of the second-stage FC power generation unit 22 in conjunction with providing three or more stages of the FC power generation units 20 described later. The combustion unit 30n and the reaction gas heating unit 60n are represented by the second stage combustion unit 22 and the second stage reaction gas heating unit 62.

【0045】このように直列に複数段にわたって設ける
ようにしたFC発電部20の各々には、天然ガス等から
なる燃料ガスf1 と空気a61a 中の酸素とを固体酸化物
電解質を介して電気化学反応を起こさせて発電する内部
改質型SOFCのスタックを備えている。また、第1段
FC発電部21には燃料改質温度(例えば950℃)に
まで加熱された高圧の空気a61a と燃料供給部80から
供給される燃料ガスf1 に改質蒸気s1 が混合されて改
質され950℃にまで加熱された、改質燃料ガス(f1
+s 1 61f が導入されて、これらが電気化学反応を起
こして電力を発生する従来型のFC発電部を採用するよ
うにした。
As described above, a plurality of stages are provided in series.
Each of the FC power generation units 20 is provided with natural gas or the like.
Fuel gas f1And air a61aOxygen in the solid oxide
The inside that generates electricity by causing an electrochemical reaction through the electrolyte
It has a stack of reformed SOFC. Also, the first stage
The FC power generation unit 21 has a fuel reforming temperature (for example, 950 ° C.).
High-pressure air heated to61aAnd from the fuel supply unit 80
Supplied fuel gas f1To reformed steam1Are mixed
Reformed fuel gas (f1
+ S 1)61fAre introduced and these initiate an electrochemical reaction.
We will use a conventional FC power generation unit that generates power.
Caught.

【0046】さらに、第2段FC発電部22には第1段
FC発電部21からの排ガスg61と、燃料供給部80か
ら供給される燃料ガスf2 に改質蒸気s2 が混合され、
同様に950℃に加熱された改質燃料ガス(f2
2 62f が導入されて、同様に電力を発生する従来型
のFC発電部を採用している。また、第3段目以降にF
C発電部20nを設けるようにした場合においても同様
に、前段FC発電部30からの排ガスg30n-1 と改質蒸
気(f+s)60n-1fが導入されて、同様に電力を発生を
する第1段、第2段FC発電部21,22と同様のFC
発電部20nを設けるようにしている。また、電力を発
生させた各FC発電部20からの排ガスg20は、空気冷
却しながら電力発生したのちも高温にあるが各FC発電
部20から次の後流機器へ排出される。
[0046] Further, in the second stage FC power generation section 22 and the exhaust gas g 61 from the first stage FC power generation portion 21, reforming steam s 2 to the fuel gas f 2 supplied from the fuel supply unit 80 are mixed,
Similarly, the reformed fuel gas (f 2 +
s 2 ) A conventional FC power generation unit that also generates electric power by introducing 62f is adopted. In the third and subsequent stages, F
Similarly, in the case where the C power generation unit 20n is provided, similarly, the exhaust gas g 30n-1 and the reformed steam (f + s) 60n-1f from the preceding-stage FC power generation unit 30 are introduced to similarly generate electric power. FC similar to 1st and 2nd stage FC power generation units 21 and 22
A power generation unit 20n is provided. Further, the exhaust gas g 20 from the FC power generation portion 20 to generate power, but also to high temperatures After power generator with air cooling is discharged from the FC power generation portion 20 to the next wake equipment.

【0047】次に、燃焼部30は複数段にわたって設け
られた各FC発電部20の下流側にそれぞれ配置され、
各前段のFC発電部20から排出される排ガスg20中の
未反応の燃料ガスfと空気a61a 中の酸素とを燃焼させ
て高温の燃焼ガスg30(g31,g32……)を生成するた
めのものである。
Next, the combustion unit 30 is disposed downstream of each FC power generation unit 20 provided in a plurality of stages, respectively.
And oxygen in the fuel gas f and air a 61a unreacted in the exhaust gas g 20 discharged from the preceding FC power generation portion 20 by burning hot combustion gases g 30 a (g 31, g 32 ......) It is for generating.

【0048】また、反応ガス加熱部61,62の各々
は、燃料ガス加熱部61f,62fと空気加熱部61
a,62aとから構成され、燃料ガス加熱部61f,6
2fは、その内部において、各段のFC発電部20の燃
料極に供給される改質燃料ガス(f1 +s1 61f
(f2 +s2 62f を、前段のFC発電部20の発生熱
および燃焼部31,32の発生熱を利用して、改質燃料
ガス(f1 +s1 540 ,(f2 +s2 i をFC発生
部20に導入する所望の改質温度(例えば950℃)の
(f1 +s1 61f ,(f2 +s2 62f に昇温させ
る。
Each of the reaction gas heating units 61 and 62 includes a fuel gas heating unit 61f and a air heating unit 61f.
a, 62a, and the fuel gas heating units 61f, 6
2f is a reformed fuel gas (f 1 + s 1 ) 61f supplied to the fuel electrode of each stage of the FC power generation unit 20 therein.
(F 2 + s 2 ) 62f is converted into reformed fuel gas (f 1 + s 1 ) 540 , (f 2 + s 2 ) by utilizing the heat generated by the FC power generation unit 20 and the heat generated by the combustion units 31 and 32 in the preceding stage. The temperature of i is raised to (f 1 + s 1 ) 61 f and (f 2 + s 2 ) 62 f at desired reforming temperatures (for example, 950 ° C.) to be introduced into the FC generator 20.

【0049】但し、第1段FC発電部21の下流側に配
置される燃料ガス加熱部61fで加熱する改質燃料ガス
(f1 +s1 540 と第2段FC発電部22の下流側に
配置される燃料加熱部62fで加熱する改質燃料ガス
(f2 +s2 )とでは、仕上り温度は同じであるが各燃
料ガス加熱部61f,62fの入口部での温度条件およ
び流量が異ることから、燃料ガス加熱部61fと燃料ガ
ス加熱部62fとの仕様は異るものとなっている。一
方、空気加熱部61a,62aは、第1段FC発電部2
1の空気極に供給される空気a61a を各段の燃焼部3
1,32で加熱された排ガスで順次加熱するようにして
いる。
However, the reformed fuel gas (f 1 + s 1 ) 540 which is heated by the fuel gas heating unit 61f disposed downstream of the first stage FC power generation unit 21 and the downstream side of the second stage FC power generation unit 22 The finished temperature is the same as that of the reformed fuel gas (f 2 + s 2 ) heated by the disposed fuel heating section 62f, but the temperature conditions and flow rates at the inlets of the fuel gas heating sections 61f and 62f are different. Therefore, the specifications of the fuel gas heating unit 61f and the fuel gas heating unit 62f are different. On the other hand, the air heating units 61a and 62a
The air a 61a supplied to the air electrode 1 is supplied to the combustion section 3 of each stage.
The exhaust gas heated in steps 1 and 32 is sequentially heated.

【0050】この空気加熱部61a,62aに供給され
る空気流量は、第1段FC発電部21に供給される空気
流量で、前述したように、FC発電部21,22のそれ
ぞれ後流側に設けられる燃料ガス加熱部61f,62f
の仕様が異り、しかも各段のFC発電部21,22から
排出される排ガスg21,g22流量が異るにも拘わらず、
第2段FC発電部22に流入させる排ガス温度が950
℃をキープできるように、各段の空気加熱部62a,6
1aで順次昇温させるとともに、第1段空気加熱部61
aの出口温度が950℃になるような仕様のものにする
必要がある。
The air flow supplied to the air heating units 61a and 62a is the air flow supplied to the first-stage FC power generation unit 21 and, as described above, flows downstream of the FC power generation units 21 and 22, respectively. Fuel gas heating sections 61f, 62f provided
Of the exhaust gas g 21 , g 22 discharged from the FC power generation units 21, 22 in each stage,
The temperature of the exhaust gas flowing into the second-stage FC power generation unit 22 is 950
The air heating units 62a, 62
1a, the temperature of the first-stage air heating unit 61 is increased.
It is necessary to set the temperature so that the outlet temperature of “a” becomes 950 ° C.

【0051】次に、GT発電部40は最終段の反応ガス
加熱部62から排出される排ガスg 62に燃料供給部80
からの燃料fcを供給して、排ガスg62中に残存する酸
素と燃焼させて排ガスg62を所定のタービン入口温度に
まで昇温する燃焼器420およびその排気ガスg420
駆動されて空気供給部700から導入されて空気aを圧
縮して第1段FC発電部21に供給する空気圧縮機46
0、空気圧縮機460を駆動した余剰の動力で発電機4
80を駆動して電力を発生させるガスタービン440と
からなり、図10に示すGT発電部400の同様の構成
のものを設けるようにしている。
Next, the GT power generation section 40 is a reaction gas of the last stage.
Exhaust gas g discharged from the heating unit 62 62Fuel supply section 80
Fc from the exhaust gas g62Acid remaining in
Exhaust gas g62To the specified turbine inlet temperature
Combustor 420 and its exhaust gas g420so
It is driven and introduced from the air supply unit 700 to compress the air a.
Air compressor 46 that supplies the compressed air to the first-stage FC power generation section 21
0, the generator 4 with the surplus power that drives the air compressor 460
A gas turbine 440 that drives the motor 80 to generate electric power;
And a similar configuration of the GT power generation unit 400 shown in FIG.
Are provided.

【0052】次に、予熱再生部50は、後述する排熱回
収部70に併設され、ガスタービン440から排出され
る排ガスg440 で圧縮機460から吐出される空気a
440 を加熱する空気予熱再生部500と燃料供給部80
からの燃料ガスf1 および後述するGT排熱回収部70
に設けられた改質用蒸気発生用HRSG71からの改質
用蒸気s1 を混合し、第1段反応ガス加熱部61に供給
される改質燃料ガス(f 1 +s1 540 を中間温度に加
熱する燃料ガス予熱再熱部540とからなる。
Next, the preheating regeneration section 50 is provided with a heat recovery circuit (to be described later).
And is discharged from the gas turbine 440.
Exhaust gas g440The air a discharged from the compressor 460
440Preheating regeneration section 500 for heating the fuel and fuel supply section 80
Fuel gas from1And a GT exhaust heat recovery unit 70 to be described later.
From HRSG 71 for generating steam for reforming provided in the plant
Steam s1And supplied to the first-stage reaction gas heating unit 61
Reformed fuel gas (f 1+ S1)540To the intermediate temperature
And a fuel gas preheating reheating unit 540 to be heated.

【0053】また、GT排熱回収部70は、前述した予
熱再生部50、改質用蒸気s1 およびs2 を発生させる
改質用蒸気発生器71が設けられるとともに、改質用蒸
気発生器71と並列に配置された蒸気発生器(HRG
S)72で発生させ、図では省略した蒸気タービンを駆
動し電力を発生させる余剰蒸気を発生させるようにして
いる。
The GT exhaust heat recovery section 70 is provided with the preheating regeneration section 50 and the reforming steam generator 71 for generating the reforming steam s 1 and s 2 . Steam generator (HRG)
S) The steam is generated in 72, and a steam turbine not shown is driven to generate surplus steam for generating electric power.

【0054】本実施の形態の複合発電部プラント10は
上述のように構成され、燃料供給部80から第1段目の
FC発電部21の燃料極に供給される約15℃の燃料ガ
スf 1 は、改質用蒸気発生器71からの改質蒸気s1
混合され、改質燃料ガス(f 1 +s1 )となって燃料ガ
ス予熱再生器540および燃焼ガス加熱部61aによっ
て加熱され、950℃の改質燃料ガス(f1 +s1
61f となって供給される。さらに、空気供給部700か
ら圧縮機460に導入された空気aは、圧縮により約4
00℃にまで昇温された後、空気予熱再生器520、空
気加熱部62a、空気加熱部61aにより950℃にま
で昇温された加熱空気a61a となって第1段目のFC発
電部21の空気極に供給される。
The combined power generation plant 10 of the present embodiment
As described above, the first stage
The fuel gas of about 15 ° C. supplied to the fuel electrode of the FC power generation unit 21
F 1Is the reforming steam s from the reforming steam generator 71.1When
Mixed and reformed fuel gas (f 1+ S1) Becomes fuel gas
The preheating regenerator 540 and the combustion gas heating unit 61a
Heated to 950 ° C. reformed fuel gas (f1+ S1)
61fSupplied as Further, the air supply unit 700
A introduced into the compressor 460 from the compressor 460
After the temperature was raised to 00 ° C., the air preheat regenerator 520
The air heater 62a and the air heater 61a reduce the temperature to 950 ° C.
Heated air a raised in temperature61aAnd the first stage FC
It is supplied to the air electrode of the electric part 21.

【0055】改質燃料ガス(f1 +s1 61f および加
熱空気a61a がそれぞれ燃料極および空気極に供給され
た第1段FC発電部21では、燃料極へ導入された改質
燃料ガス(f1 +s1 61f は、燃料極の触媒上で反応
して、水素および酸化炭素を生成する。この反応は吸熱
反応であるため、この内部改質反応によっても第1段F
C発電部21の発生熱を吸熱することができる。また、
空気極へ導入された圧縮空気a61a 中の酸素は、O2-
オンとなり、固体酸化物電解質内を伝導して燃料極に移
動し、前述した水素及び一酸化炭素と電気化学反応を起
こし、水と二酸化炭素とを生成する。
In the first-stage FC power generation section 21 in which the reformed fuel gas (f 1 + s 1 ) 61f and the heated air a 61a are supplied to the fuel electrode and the air electrode, respectively, the reformed fuel gas (f. f 1 + s 1) 61f is reacted on a catalyst of the fuel electrode, to produce hydrogen and carbon oxides. Since this reaction is an endothermic reaction, the first-stage F
The heat generated by the C power generation unit 21 can be absorbed. Also,
Oxygen in the compressed air a 61a introduced into the air electrode becomes O 2− ions, conducts inside the solid oxide electrolyte, moves to the fuel electrode, and causes an electrochemical reaction with the above-described hydrogen and carbon monoxide, Produces water and carbon dioxide.

【0056】ここで、その反応熱のうち、自由エネルギ
ー変化に相当する分から電池の内部抵抗に基づく分を差
し引いた分が電気エネルギー(直流電力)に変換され、
残りの分が熱として発生することとなる。燃料極におけ
る水或いは二酸化炭素の生成は発熱反応であり、この発
熱を空気冷却してFC作動温度(例えば1050℃)に
保持される。
Here, of the reaction heat, the amount obtained by subtracting the amount based on the internal resistance of the battery from the amount corresponding to the change in free energy is converted into electric energy (DC power).
The remainder will be generated as heat. The generation of water or carbon dioxide at the fuel electrode is an exothermic reaction, and the generated heat is air-cooled and maintained at the FC operating temperature (for example, 1050 ° C.).

【0057】また、第1段目FC発電部21を通過した
燃料極排ガス及び空気極排ガスは混合され、排ガスg21
として燃焼部30を構成する第1段燃焼部31に導入さ
れる。この燃焼部31において、排ガス中に残存する未
反応の燃料ガスf1 と燃料極で発生した水素、一酸化炭
素と空気極から排出される余剰空気中の酸素O2 とは、
高温のもとで容易に燃焼反応を起こし、燃焼ガスg31
なり、第1段反応ガス加熱部61に導入され、反応ガス
加熱部61の燃焼ガス加熱部61fおよび空気加熱部6
1aを通過する燃料(f1 +s1 540 および空気a
62a と熱交換し、これらを共に第1段FC発電部21に
導入するFC作動温度の改質用燃料(f1+s1 61f
および空気a61a にしたのち、FC作動の高温の状態で
第2段FC発電部22の空気極に供給される。
The fuel electrode exhaust gas and the air electrode exhaust gas that have passed through the first-stage FC power generation unit 21 are mixed, and the exhaust gas g 21
Is introduced into the first stage combustion unit 31 constituting the combustion unit 30. In this combustion section 31, and the oxygen O 2 excess air discharged hydrogen generated in the fuel gas f 1 and the fuel electrode of the unreacted remaining in the exhaust gas, the carbon monoxide and the air electrode,
Readily undergo combustion reaction under a high temperature, combustion gas g 31 next, is introduced into the first stage reaction gas heating unit 61, the combustion gas heating unit 61f and the air heating unit 6 of the reaction gas heating section 61
Fuel (f 1 + s 1 ) 540 and air a passing through 1a
The fuel is exchanged with 62a, and these are both introduced into the first-stage FC power generation unit 21. The fuel for reforming at the FC operating temperature (f 1 + s 1 ) 61f
After being converted to the air a 61a , the air is supplied to the air electrode of the second-stage FC power generation unit 22 in a high-temperature state of the FC operation.

【0058】第1段反応ガス加熱部61から排出される
排ガスg61が導入される第2段FC発電部21には、燃
料供給部80から供給される約15℃の燃料ガスf2
改質用蒸発器71からの改質蒸気s2 が添加され、第2
段反応ガス加熱部62fで昇温された改質用燃料ガス
(f2 +s2 62f が導入され、第2段FC発電部22
部内の燃料極で反応して、水素および一酸化炭素を生成
する。また、空気極に供給され排ガスg61中の未反応の
酸素は、第1段FC発電部21と同様に、新たに導入さ
れた改質燃料ガス(f2 +s2 62f と電気化学反応を
起こし、電力を発生させるとともに、FC発電部22を
通過した燃料極排ガス及び空気極排ガスは混合され、排
ガスg22として第2段燃焼部32に導入される。
The second-stage FC power generation section 21 into which the exhaust gas g 61 discharged from the first-stage reaction gas heating section 61 is introduced is converted into a fuel gas f 2 of about 15 ° C. supplied from a fuel supply section 80. The reforming steam s 2 from the quality evaporator 71 is added, and the second
The reforming fuel gas (f 2 + s 2 ) 62f heated in the second-stage reaction gas heating section 62f is introduced, and the second-stage FC power generation section 22
It reacts at the anode in the unit to produce hydrogen and carbon monoxide. Further, unreacted oxygen in the exhaust gas g 61 is supplied to the air electrode, similarly to the first stage FC power generation portion 21, the newly introduced reformed fuel gas (f 2 + s 2) 62f and an electrochemical reaction raised, together with generating electric power, the fuel electrode exhaust gas and an air electrode exhaust gas passing through the FC power generation portion 22 are mixed, is introduced as an exhaust gas g 22 to the second stage combustion section 32.

【0059】この燃焼部32においても、排ガスg32
に残存する未反応の燃料ガスf2 成分と空気a61a 中の
未反応の酸素O2 とは、高温のもとで容易に燃焼反応を
起こして燃焼ガスg32となり、反応ガス加熱部62に導
入され、反応ガス加熱部62の燃焼ガス加熱部62fお
よび空気加熱部62aを通過する、改質燃料(f2 +s
2 )および空気a520 と熱交換し、改質用燃料ガス(f
2 +s2 )を第2段FC発電部32に導入するため高温
の改質燃料(f2 +s2 62f にするとともに、空気予
熱再生器420から供給された空気a520 を第1段空気
加熱部61aにて第1段FC発電部21の所望の温度に
まで加熱する。このように改質用燃料ガス(f2
2 )および空気a520 を加熱することにより、減温さ
れて、第2反応ガス加熱部62から排出される排ガスg
62は、GT発電部40の燃焼器420に供給される。
[0059] In this combustion section 32, the oxygen O 2 of the unreacted fuel gas f 2 component and air a 61a unreacted remaining in the exhaust gas g 32, readily combustion reaction at elevated temperature of the original next combustion gas g 32 undergoes, is introduced into the reaction gas heating unit 62, passes through the combustion gas heating unit 62f and the air heating portion 62a of the reaction gas heating unit 62, reforming fuel (f 2 + s
2 ) and heat exchange with the air a 520 to form the reforming fuel gas (f
2 + s 2 ) is introduced into the second-stage FC power generation unit 32 to make high-temperature reformed fuel (f 2 + s 2 ) 62f, and air a 520 supplied from the air preheat regenerator 420 is heated to the first-stage air. In the section 61a, the first-stage FC power generation section 21 is heated to a desired temperature. Thus, the reforming fuel gas (f 2 +
s 2 ) and the air a 520 are heated to reduce the temperature, and the exhaust gas g discharged from the second reaction gas heating unit 62
62 is supplied to the combustor 420 of the GT power generation unit 40.

【0060】また、この燃焼器420には燃料供給部8
0から燃料ガスfc が供給されるようになっており、燃
焼器420では、この燃料fc および排ガス中g62中に
残存している空気a61a 中の酸素とが燃焼して、所定温
度の燃焼ガスとしてガスタービン440に供給され、出
力を発生させて、圧縮機460を駆動させて第1段FC
発電部21に供給される空気aを圧縮するとともに、発
電機480を作動させて電力を発生させる。
The combustor 420 has a fuel supply section 8.
0 and so the fuel gas f c is supplied from the combustor 420, and the oxygen in the air a 61a remaining in the fuel f c and the exhaust gas in g 62 burns at a predetermined temperature Is supplied to the gas turbine 440 as the combustion gas of the first stage, the output is generated, and the compressor 460 is driven to drive the first stage FC
The air a supplied to the power generation unit 21 is compressed, and the generator 480 is operated to generate electric power.

【0061】ガスタービン420から排出される排ガス
440 は、GT排熱回収部70に併設された予熱再生部
50に供給されて、空気予熱再生器520で圧縮機46
0で圧縮され吐出された約400℃の空気a460 を、第
2段の空気加熱部62a入口温度にまで加熱された空気
520 にするとともに、燃料ガス予熱再生器540で燃
料供給部80から供給された、燃料ガスf1 と改質用蒸
気発生器71からの改質蒸気s1 とが混合された改質用
燃料ガス(f1 +s1 )を第1段燃料ガス加熱部61f
入口温度にまで加熱された改質用燃料ガス(f1
2 540 にする。
The exhaust gas g 440 discharged from the gas turbine 420 is supplied to a preheating regeneration unit 50 provided in the GT exhaust heat recovery unit 70, and is supplied to the compressor 46 by the air preheating regeneration unit 520.
The air a 460 of about 400 ° C. compressed and discharged at 0 is turned into air a 520 heated to the inlet temperature of the second-stage air heating section 62 a, and the fuel gas preheating regenerator 540 outputs the fuel from the fuel supply section 80. The supplied reforming fuel gas (f 1 + s 1 ) in which the supplied fuel gas f 1 and the reforming steam s 1 from the reforming steam generator 71 are mixed is supplied to the first-stage fuel gas heating section 61f.
Reforming fuel gas heated to the inlet temperature (f 1 +
s 2 ) Set to 540 .

【0062】さらに、予熱再生部50から排出される排
ガスg50(約500℃)は、GT排熱回収部70に設け
られた改質用蒸気発生器71で、第1段FC発電部21
に供給される燃料ガスf1 が燃料ガス予熱部540に供
給される前に混合され、燃料ガスf1 を改質燃料ガス
(f1 +s1 )にする改質蒸気s1 、および第2段のF
C発電部22に供給される燃料ガスf2 が第2段の燃焼
ガス加熱部a62f に供給される前に混合され、燃料ガス
2 を改質燃料ガス(f2 +s2 )にする改質蒸気s2
を発生させる。
Further, an exhaust gas g 50 (about 500 ° C.) discharged from the preheating regeneration section 50 is supplied to a first-stage FC power generation section 21 by a reforming steam generator 71 provided in a GT exhaust heat recovery section 70.
They are mixed before the fuel gas f 1 supplied to is supplied to the fuel gas preheating unit 540, the reforming steam s 1 to the fuel gas f 1 to the reforming fuel gas (f 1 + s 1), and a second stage F
They are mixed before the fuel gas f 2 supplied to the C power generation section 22 is supplied to the combustion gas heating unit a 62f of the second stage, reforming of the fuel gas f 2 to the reforming fuel gas (f 2 + s 2) Quality steam s 2
Generate.

【0063】また、GT排熱回収部70に供給されて改
質蒸気s1 ,s2 の発生に使用されない余剰の排ガスg
50は、改質用蒸気発生器71と並列に設置された蒸気発
生器(HRSG)72に供給され、図示省略した発電を
行う蒸気タービンを駆動するための蒸気sT を発生させ
る。このようにして改質蒸気s1 ,s2 および蒸気ター
ビン駆動蒸気sT を発生させ、約100℃にまで減温さ
れた排ガスg70は煙突580から外部へ排出される。
The surplus exhaust gas g supplied to the GT exhaust heat recovery section 70 and not used for generating the reformed steams s 1 and s 2.
50 is supplied to a steam generator (HRSG) 72 installed in parallel with the reforming steam generator 71, and generates steam s T for driving a steam turbine that performs power generation (not shown). In this way, the reformed steam s 1 , s 2 and the steam turbine driving steam s T are generated, and the exhaust gas g 70 whose temperature is reduced to about 100 ° C. is discharged from the chimney 580 to the outside.

【0064】本実施の形態の複合発電プラント10は、
従来の複合発電プラントが図10に示すように、FC発
電部100に空気Aを供給する圧縮機460がFC発電
部1基に対して1台を設けるようにしていたのに対し
て、FC発電部20を2台直列に設け、第2段FC発電
部22の空気極に供給する空気として第1段FC発電部
21の排ガスg21を利用するようにし、FC発電部2
1、FC発電部21に対して、1台の圧縮機460を共
通に用いるようにしたため、FC発電部1基当りの圧縮
動力が基数で割った約1/2に小さくでき、FC発電部
20出力当りの圧縮動力分の目減りを小さくできる。
The combined cycle power plant 10 of the present embodiment has
As shown in FIG. 10, a conventional combined cycle power plant has one compressor 460 for supplying air A to the FC power generation unit 100, whereas one compressor 460 is provided for one FC power generation unit. Two units 20 are provided in series, and the exhaust gas g 21 of the first-stage FC power generation unit 21 is used as air to be supplied to the air electrode of the second-stage FC power generation unit 22.
1. Since one compressor 460 is commonly used for the FC power generation unit 21, the compression power per FC power generation unit can be reduced to about 約 divided by the number of bases. Reduction in compression power per output can be reduced.

【0065】なお、FC発電部を2基とせずに、最終段
FC発電部20nからの排気中のO 2 を安定下限迄のn
基のFC発電部を多数直列に配置して、1基当りのFC
発電部20の圧縮動力は約1/nにもなり、さらに小さ
くすることもできる。排ガスgn 中のO2 を安定下限値
にした場合、最終段のFC発電部からの排気ガスgを加
熱する燃焼器420には、供給される燃料ガスfc の燃
焼に必要な空気を別途供給するか、又は燃焼器420を
設置せず、950℃の排ガスgn でガスタービン440
を駆動して低い効率でガスタービン効率を稼動させる必
要がある。
It is to be noted that the final stage is not provided with two FC power generation units.
O in exhaust gas from FC power generation unit 20n TwoTo the lower limit of stability
Many FC power generation units are arranged in series, and FC
The compression power of the power generation unit 20 is reduced to about 1 / n,
It can also be done. Exhaust gas gnO insideTwoThe lower limit of stability
In this case, the exhaust gas g from the final stage FC power generation section is added.
The heated combustor 420 receives the supplied fuel gas fcFire
Air required for baking is supplied separately or the combustor 420 is
Without installation, exhaust gas at 950 ℃nGas turbine 440
To operate gas turbine efficiency with low efficiency.
It is necessary.

【0066】さらに、上段のFC発電部20の排気ガス
を次段のFC発電部20の空気として空気極へ投入する
ようにしたので、第2段FC発電部へ供給する空気を加
熱するための第1段空気加熱部に相当する空気加熱部の
設置が不要になる。
Further, the exhaust gas of the upper stage FC power generation unit 20 is introduced into the air electrode as air of the next stage FC power generation unit 20, so that the air supplied to the second stage FC power generation unit is heated. There is no need to install an air heating unit corresponding to the first-stage air heating unit.

【0067】また、本実施の形態の複合発電プラント1
0では1段目のFC発電部21への投入空気950℃
は、約400℃の圧縮機吐出空気a520 を数回に分けて
予熱再生部50,2つの反応ガス加熱部61,62で昇
温し、例えば、+200℃×3の昇温をすれば良いの
で、1基当りのFC発電部20から排出される排気ガス
の冷却される程度を小さくし、排気温度を高くした後段
のFC発電部20の作動に好適な温度にして送気でき、
さらには、最終段のFC発電部からガスタービン440
に送気される排ガス温度を高温(1000℃以上)にで
きるため、GT燃料が少くなりこれによっても、複合発
電プラント効率ηccが向上する。
The combined cycle power plant 1 of the present embodiment
At 0, the air input to the first stage FC power generator 21 is 950 ° C.
In this case, the temperature of the compressor discharge air a 520 at about 400 ° C. is divided into several times, and the temperature is increased in the preheating regeneration section 50 and the two reaction gas heating sections 61 and 62. Therefore, it is possible to reduce the degree of cooling of the exhaust gas discharged from the FC power generation unit 20 per unit, increase the exhaust temperature, and supply air at a temperature suitable for operation of the subsequent FC power generation unit 20,
Furthermore, the gas turbine 440 from the final stage FC power generation unit
Since the temperature of the exhaust gas sent to the fuel cell can be raised to a high temperature (1000 ° C. or higher), the amount of GT fuel decreases, which also improves the efficiency η cc of the combined cycle power plant.

【0068】即ち、空気圧縮機460から吐出された空
気a520 (約550℃)を、図10に示す空気加熱部3
40だけで950℃にまで加熱するようにした場合に
は、空気加熱部340で+400℃(550→950
℃)の熱交換をすることから、空気加熱部340から排
出される排気が700〜800℃と低くなるために、燃
焼器420の追焚専用の燃料ガスfc が多くなるためη
ccが低くなるが、本実施の形態の複合発電プラント10
では、このような不適合を解消することができ、図10
に示す従来の複合発電プラントの効率ηccが50%程度
であったものを、本実施の形態のものでは、約55%あ
るいはそれ以上にまで向上させることができる。
That is, the air a 520 (about 550 ° C.) discharged from the air compressor 460 is supplied to the air heating unit 3 shown in FIG.
When heating to 950 ° C. with only 40, the air heating unit 340 increases the temperature to + 400 ° C. (550 → 950
Since the heat exchange ° C.), for exhaust gas discharged from the air heating unit 340 is as low as 700 to 800 ° C., since the fuel gas f c for add焚専combustor 420 increases η
Although the cc is low, the combined cycle power plant 10 of the present embodiment is
Then, such inconsistency can be resolved, and FIG.
Although the efficiency η cc of the conventional combined cycle power plant shown in FIG. 5 is about 50%, the present embodiment can improve the efficiency η cc to about 55% or more.

【0069】次に、図2は本発明の複合発電プラントの
実施の第2形態を示す図で、本実施の形態の複合発電プ
ラント11は、図1に示す実施の第1形態の複合発電プ
ラント10に比較して、第3段FC発電部23、第3段
燃焼部33および第3段反応ガス加熱部63を設けて、
実施の第1形態ではGT排熱回収部70に設けるように
していた予熱再生部50を削除するとともに、燃料供給
部80から第1段〜第3段発電部21,22,23に各
々供給される燃料ガスf1 ,f2 ,f3 には、燃料供給
部80出口側から供給される燃料ガスfに改質蒸気sを
一括して混合した後、改質燃料ガス(f1 +s1 ),
(f2 +s2 ),(f3 ,s3 )に分流するようにした
ものである。
Next, FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the combined cycle power plant of the present invention. The combined cycle power plant 11 of the present embodiment is different from the combined cycle power plant of the first embodiment shown in FIG. 10, a third-stage FC power generation unit 23, a third-stage combustion unit 33, and a third-stage reaction gas heating unit 63 are provided.
In the first embodiment, the preheating regeneration unit 50 provided in the GT exhaust heat recovery unit 70 is deleted, and the preheat regeneration unit 50 is supplied from the fuel supply unit 80 to the first to third power generation units 21, 22, 23, respectively. that the fuel gas f 1, f 2, f 3, after mixing together the reformed vapor s in the fuel gas f supplied from the fuel supply unit 80 outlet, reformed fuel gas (f 1 + s 1) ,
The flow is divided into (f 2 + s 2 ) and (f 3 , s 3 ).

【0070】すなわち、空気圧縮機460から第1段発
電部21に供給される空気量は、1基のFC発電部に必
要とする空気比の4〜5倍が供給されるが、第3段FC
発電部23を設けるようにしたことにより、第3段反応
ガス加熱部63が設置できるようになり、これにより、
圧縮機460から吐出される約400℃の圧縮空気a
460 は、3つの反応ガス加熱部60で+200℃×3=
600℃の昇温を行うことができ、実施の第1形態にお
いてGT排熱回収部700に設けるようにしていた、予
熱再生部50を設けなくても、第1段発電部21に必要
とする950℃にまで反応ガスを昇温できるとともに、
FC発電部1基当りのFC発電部20から排出される排
気ガスgの冷却される程度を小さくし、各反応ガス加熱
部30から排出される排気ガスgを高温に保持して、後
段FC発電部の空気極に供給することができるようにし
た。
That is, the first-stage air compressor 460
The amount of air supplied to the power generation unit 21 is required for one FC power generation unit.
4 to 5 times the required air ratio is supplied.
By providing the power generation unit 23, the third-stage reaction
The gas heating unit 63 can be installed, whereby
Compressed air a of about 400 ° C. discharged from the compressor 460
460Is + 200 ° C. × 3 =
A temperature rise of 600 ° C. can be performed.
To be provided in the GT exhaust heat recovery unit 700,
Necessary for the first-stage power generation unit 21 even if the heat regeneration unit 50 is not provided
The reaction gas can be heated up to 950 ° C.
Emissions from FC power generation unit 20 per FC power generation unit
Reduce the degree to which gas gas g is cooled, and heat each reaction gas.
The exhaust gas g discharged from the section 30 is maintained at a high temperature, and
So that it can be supplied to the air electrode of the FC
Was.

【0071】なお、本実施の形態の複合発電プラントで
は、第1段FC発電部21に供給される改質用燃料ガス
(f1 +s1 61f の温度を950℃にするために、第
1段空気加熱部61aの加熱容量を小さくすることによ
って、燃焼部31から排出される排気ガスg31を燃料ガ
ス加熱部61fにより多く供給するようにするととも
に、第1段空気加熱部61aの加熱容量の削減は、第2
段空気加熱部62a、第3段空気加熱部63aの加熱で
カバーする。第2段FC発電部21、第3段FC発電部
22にそれぞれ供給される改質燃料ガス(f2
2 ),(f3 ,s3 )と略同量の改質燃料ガス(f1
+s1 )を第1段FC発電部21に供給する。
In the combined cycle power plant of the present embodiment, the first reforming fuel gas (f 1 + s 1 ) 61f supplied to the first-stage FC power generation section 21 is heated to 950 ° C. by reducing the heating capacity of the stage air heating unit 61a, the exhaust gas g 31 discharged from the combustion unit 31 as well as to supply more to the fuel gas heating section 61f, the heating capacity of the first stage air heating unit 61a Reduction of the second
Cover by the heating of the stage air heating unit 62a and the third stage air heating unit 63a. The reformed fuel gas (f 2 +) supplied to the second-stage FC power generation unit 21 and the third-stage FC power generation unit 22, respectively.
s 2 ), (f 3 , s 3 ) and approximately the same amount of reformed fuel gas (f 1
+ S 1 ) is supplied to the first-stage FC power generation unit 21.

【0072】これにより、前述した実施の第1形態と同
様の作用、効果が得られることに加え、第3段FC発電
部23、第3段反応ガス加熱部63を設け、さらには予
熱再生部50を廃止したことにより、ガスタービン44
0からの排ガスg40を蒸気タービンによる発電に多量に
利用できることから、ηccを60%程度にまで向上させ
ることができる。
Thus, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. In addition, the third-stage FC power generation unit 23 and the third-stage reaction gas heating unit 63 are provided. By eliminating 50, the gas turbine 44
The exhaust gas g 40 because it can heavily used for power generation by the steam turbine from 0, the eta cc can be increased to about 60%.

【0073】次に、図3は本発明の複合発電プラントの
実施の第3形態を示すブロック図である。図に示すよう
に、本実施の複合発電プラントでは、実施の第1形態、
第2形態と同様にFC発電部を直列にして複数段連結し
て、後段のFC発電部の空気系は上段の排気系と連結さ
れ、上段FC発電部で発生した熱エネルギーを利用する
ようにすると共に、第1段FC発電部は、950℃より
低温の600〜700℃の燃料ガスおよび空気を供給
し、FC発電部20から熱回収する反応ガス熱交換部2
4で950℃まで加熱して燃料電池に供給して、発電さ
せることのできるようにした冷却投入型の冷却第1段F
C発電部21Aを設けるようにして、各段FC発電部2
0に950℃の空気を供給するための空気加熱部61a
は、第1段FC発電部である冷却第1段FC発電部21
Aの後流側にだけ設けるようにしている。
Next, FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention. As shown in the drawing, in the combined cycle power plant of the present embodiment, the first embodiment,
As in the second embodiment, the FC power generation units are connected in series in a plurality of stages, and the air system of the subsequent FC power generation unit is connected to the upper exhaust system, so that the thermal energy generated in the upper FC power generation unit is used. At the same time, the first-stage FC power generation section supplies a fuel gas and air at a temperature of 600 to 700 ° C. lower than 950 ° C. and recovers heat from the FC power generation section 20 to form a reaction gas heat exchange section 2.
4, a cooling-in type cooling first stage F which is heated to 950 ° C. and supplied to the fuel cell to generate electricity.
C power generation unit 21A, and each stage FC power generation unit 2
Air heating unit 61a for supplying air at 950 ° C.
Is a cooling first-stage FC power generation unit 21 that is a first-stage FC power generation unit.
A is provided only on the downstream side of A.

【0074】即ち、本実施の形態の複合発電プラント1
2では、第1段FC発電部として、低温状態(例えば6
00〜700℃程度)で供給された改質用燃料ガス(f
1 +s1 61f 、および同様の温度にされて第1段空気
加熱部61aから供給される空気a61a を、それぞれ燃
料極、空気極にそれぞれ供給するに好適な温度(950
℃)にまで加熱し、FC本体を冷却する、燃料ガス熱交
換部と空気熱交換部とからなる反応ガス熱交換部24を
設けた冷却第1段FC発電部21Aを採用した。
That is, the combined cycle power plant 1 of the present embodiment
In the second stage, the first stage FC power generation unit operates in a low temperature state (for example, 6
Reforming fuel gas (f
1 + s 1 ) 61f , and a temperature (950) suitable for supplying the air a 61a at the same temperature and supplied from the first-stage air heating section 61a to the fuel electrode and the air electrode, respectively.
° C), and a cooling first-stage FC power generation unit 21A provided with a reaction gas heat exchange unit 24 composed of a fuel gas heat exchange unit and an air heat exchange unit, which cools the FC body.

【0075】これにより、冷却第1段発電部21Aに圧
縮機460から供給される空気a46 0 は、実施の第1形
態および実施の第2形態のように空気加熱部62a,6
3a又は空気予熱再生部520により加熱することな
く、第1段空気加熱器61aにより空気圧縮機460か
ら吐出された約400℃の空気を、600〜700℃に
加熱した低温状態で冷却第1段発電部21Aに供給でき
るようになり、実施の第1形態および第2形態で設ける
ようにした第2段,第3段空気加熱部62a,63a又
は空気予熱再生部520の設置が不要になる。
[0075] Thus, the cooling air a 46 0 supplied from the compressor 460 to the first stage power generation unit 21A, an air heating unit 62a as in the first embodiment and the second embodiment of the implementation, 6
3a or the air of about 400 ° C. discharged from the air compressor 460 by the first-stage air heater 61a without being heated by the air preheating regeneration unit 520, is cooled to a low temperature of 600 to 700 ° C. The first stage Since the power can be supplied to the power generation unit 21A, the installation of the second-stage and third-stage air heating units 62a and 63a or the air preheating regeneration unit 520 provided in the first and second embodiments becomes unnecessary.

【0076】また、本実施の形態では第1段反応ガス加
熱部61の後流側、第2段燃料ガス加熱部62fおよび
第3段燃料ガス加熱部63fの後流側には、蒸気発生器
72から抽出された水を、反応ガス加熱部61,62
f,63fから排出される排ガスgで加熱し、改質蒸気
1 ,s2 ,s3 にするための改質用蒸気発生器71f
1 ,71f2 ,71f3 が設けられている。
In the present embodiment, the first-stage reaction gas
The downstream side of the heating section 61, the second-stage fuel gas heating section 62f and
A steam generator is provided downstream of the third-stage fuel gas heating section 63f.
The water extracted from 72 is supplied to the reaction gas heating units 61 and 62.
f, 63f, and heated with reformed steam
s1, STwo, SThreeReforming steam generator 71f
1, 71fTwo, 71fThreeIs provided.

【0077】このように、第2段反応ガス加熱部62,
第3段反応ガス加熱部63から空気加熱部62a,空気
加熱部63aを不要にできることにより、新たに改質用
蒸気発生器71f2 ,71f3 を設置するにも拘わら
ず、燃焼器420の供給される排ガスg71f3の温度は昇
温することができる。燃焼器420では、排ガスg71f3
から更に昇温する値が400℃(950→1350℃)
から150℃(1200→1350℃)にまで低減する
ことができ、これは燃焼器420に供給する燃料ガスf
c の量を6割以上低減することに相当する。
As described above, the second-stage reaction gas heating section 62,
The third stage reaction gas heating unit 63 from the air heating portion 62a, by the air heating portion 63a can be eliminated, newly despite placing the steam reforming generator 71f 2, 71f 3, the supply of the combustor 420 The temperature of the exhaust gas g 71f3 to be discharged can be increased. In the combustor 420, the exhaust gas g 71f3
From 400 ° C (950 → 1350 ° C)
To 150 ° C. (1200 → 1350 ° C.), which corresponds to the fuel gas f supplied to the combustor 420.
This corresponds to reducing the amount of c by 60% or more.

【0078】また、ガスタービン440からの排気ガス
440 は、実施の第2形態と同様にGT排熱回収部70
にそのまま供給され、しかも、改質用蒸気発生器71に
よる改質蒸気s1 ,s2 ,s3 が第1段反応ガス加熱部
61,第2段燃料ガス加熱部62f,第3段燃料ガス加
熱部63fからの排ガスg61,g62f ,g63f によって
発生させるようにしたことにより、蒸気発生器72によ
り発生できる蒸気エネルギーを増大させることができ、
図示省略した蒸気タービンで駆動される発電機による発
電量を大きくすることができる。
[0078] The exhaust gas g 440 from the gas turbine 440, as in the second embodiment GT exhaust heat recovery unit 70
And the reforming steam s 1 , s 2 , and s 3 by the reforming steam generator 71 are supplied to the first-stage reaction gas heating unit 61, the second-stage fuel gas heating unit 62 f, and the third-stage fuel gas exhaust g 61, g 62f from the heating portion 63f, by which is adapted to generate the g 63f, it is possible to increase the steam energy that can be generated by the steam generator 72,
The amount of power generated by a generator driven by a steam turbine (not shown) can be increased.

【0079】このように、本実施の形態の複合発電プラ
ント12では、実施の第1形態と同様の作用、効果が得
られることに加え、第1段FC発電部を冷却第1段FC
発電部21Aにしたことにより、冷却第1段部FC発電
部21Aに供給される空気a 61a および改質燃料ガス
(s1 +f1 61f は、低温状態で供給できるようにな
り、第2段、第3段空気加熱部62a,63a又は空気
予熱再生部520の設置が不要になる。
As described above, the combined power generation plug of this embodiment
In operation 12, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained.
In addition to the above, the first-stage FC
By using the power generation unit 21A, the first stage cooling FC power generation
Air a supplied to the section 21A 61aAnd reformed fuel gas
(S1+ F1)61fCan be supplied at low temperatures.
And the second and third stage air heaters 62a, 63a or air
The installation of the preheating regeneration unit 520 becomes unnecessary.

【0080】また、空気加熱部62a、空気加熱部63
aが不要にできることから、燃焼器420に供給される
排ガスg71f3の温度は、数百℃昇温でき、燃焼器420
で与えるべき温度上昇を小さくすることができ、つまり
燃焼器420に供給する燃料ガスfc の量をさらに低減
できる。また、第1段反応ガス加熱部61の後流側と、
第2段燃料ガス加熱部62fおよび第3段燃料ガス加熱
部63fの後流側に改質蒸気s1 ,s2 ,s3 に発生さ
せる改質用蒸気発生器71f1 71f2 ,71f3 が設
けているので、ガスタービン440からの排気ガスg40
は、GT排熱回収部70にそのまま供給され、蒸気発生
器72により発生させ、蒸気タービンで使用できる蒸気
エネルギーを増大させることができ、蒸気タービンで駆
動される発電機による発電量を大きくすることができる
ので、複合発電プラント効率を実施の第2形態のものに
比較して、さらに向上させることができる。
The air heating section 62a and the air heating section 63
a can be eliminated, the temperature of the exhaust gas g 71f3 supplied to the combustor 420 can be raised by several hundred degrees Celsius,
Temperature rise can be reduced to give in, that further reduces the amount of fuel gas f c supplied to the combustor 420. Further, a downstream side of the first-stage reaction gas heating unit 61,
Reforming steam s 1 on the downstream side of the second stage fuel gas heating section 62f and the third-stage fuel gas heating unit 63f, s 2, s reforming steam generator to generate the 3 71f 1 71f 2, 71f 3 is The exhaust gas g 40 from the gas turbine 440
Is directly supplied to the GT exhaust heat recovery unit 70, is generated by the steam generator 72, and can increase the steam energy that can be used by the steam turbine, thereby increasing the amount of power generated by the generator driven by the steam turbine. Therefore, the efficiency of the combined cycle power plant can be further improved as compared with that of the second embodiment.

【0081】次に、図4は本発明の複合発電プラントの
実施の第4形態を示すブロック図である。図に示すよう
に、本実施の形態では実施の第1形態〜第3形態で示さ
れたもののように、第1段FC発電部21〜第3段FC
発電部23は直列に連結されているが、各FC発電部2
1〜23からそれぞれ排出される空気系の排ガスと燃料
系の排ガスは混合されず、下段FC発電部の空気系を上
流段FC発電部の空気排出系と連結するとともに、上流
段FC発電部の燃料系を上流段FC発電部の燃料排出系
と連結し、空気排出系から排出される排ガス中の酸素と
燃料排出系から排出される排ガス中の燃料ガスは、第3
段FC発電部23の後流側で混合され、燃焼部30Aで
燃焼させて燃焼器420へ供給するようにした。
Next, FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention. As shown in the figure, in the present embodiment, as shown in the first to third embodiments, the first-stage FC power generation unit 21 to the third-stage FC
Although the power generation units 23 are connected in series, each FC power generation unit 2
The exhaust gas of the air system and the exhaust gas of the fuel system respectively discharged from 1 to 23 are not mixed, and the air system of the lower-stage FC power generation unit is connected to the air discharge system of the upstream-stage FC power generation unit. The fuel system is connected to the fuel discharge system of the upstream stage FC power generation unit, and the oxygen in the exhaust gas discharged from the air discharge system and the fuel gas in the exhaust gas discharged from the fuel discharge system become the third.
The mixture was mixed on the downstream side of the stage FC power generation unit 23, burned in the combustion unit 30A, and supplied to the combustor 420.

【0082】通常、FC発電部に供給される燃料ガス
は、当該FC発電部における燃料極における反応に必要
な燃料ガス量より、余剰(例えば10%)に投入するよ
うにしているため、これらの余剰燃料を後段FC発電部
の燃料ガスとして利用することを可能にしたものであ
る。図に示すように、空気供給部700から圧縮機46
0に導入された空気aは、圧縮されて約400℃にまで
昇温された後、空気予熱再生器20、空気加熱部62
a、空気加熱部61aにより改質温度(950℃)にま
で昇温された加熱空気a 61a となって第1段目のFC発
電部21の空気極に供給される。
Normally, fuel gas supplied to the FC power generation unit
Is necessary for the reaction at the fuel electrode in the FC power generation unit
The surplus (for example, 10%) will be injected in
Therefore, these surplus fuels are transferred to the post-FC power generation section.
That can be used as fuel gas for
You. As shown in FIG.
The air “a” introduced at 0 is compressed to about 400 ° C.
After the temperature is raised, the air preheating regenerator 20 and the air heating unit 62
a, the temperature is raised to the reforming temperature (950 ° C) by the air heater 61a.
Heated air a raised in temperature 61aAnd the first stage FC
It is supplied to the air electrode of the electric part 21.

【0083】また、燃料供給部から第1段目のFC発電
部21の燃料極に供給される燃料ガスf1 は、燃料ガス
予熱再生器540によって加熱された後、改質用蒸気発
生器71からの改質蒸気s1 と混合され、改質用燃料ガ
ス(f1 +s1 )となって第1段FC発電部21燃焼ガ
ス加熱部61fによって加熱された後、950℃の改質
用燃料ガス(f1 +s1 61f となって供給される。改
質用燃料ガス(f1 +s1 61f および加熱空気a61a
がそれぞれ燃料極および空気極に供給された第1段FC
発電部21では、燃料極へ導入された改質用燃料ガス
(f1 +s1 61f は、燃料極の触媒上で反応して、水
素および一酸化炭素を生成する。
The fuel gas f 1 supplied from the fuel supply unit to the fuel electrode of the first-stage FC power generation unit 21 is heated by the fuel gas preheating regenerator 540, and then the reforming steam generator 71. After being mixed with the reforming steam s 1 from the fuel gas and becoming the reforming fuel gas (f 1 + s 1 ) and heated by the first-stage FC power generation unit 21 and the combustion gas heating unit 61f, the 950 ° C. reforming fuel The gas (f 1 + s 1 ) is supplied as 61f . Reforming fuel gas (f 1 + s 1 ) 61f and heated air a 61a
First stage FC supplied to fuel electrode and air electrode respectively
In the power generation unit 21, the reforming fuel gas (f 1 + s 1 ) 61f introduced into the fuel electrode reacts on the catalyst of the fuel electrode to generate hydrogen and carbon monoxide.

【0084】この反応は吸熱反応であるため、この内部
改質反応によってもFC発電部21の発生熱を吸熱する
ことができる。また、空気極へ導入された圧縮空気a
61a 中の酸素は、O2-イオンとなり、固体酸化物電解質
を伝導して、これらの水素及び一酸化炭素と電気化学反
応を起こし、水と二酸化炭素とを生成する。ここで、そ
の反応熱のうち、自由エネルギー変化に相当する分から
電池の内部抵抗に基づく分を差し引いた分が電気エネル
ギー(直流電力)に変換され、残りの分が熱として発生
することとなる。水或いは二酸化炭素の生成は発熱反応
であるため空気で冷却するがその結果、第1段FC発電
部21の温度は所望の作動温度(例えば1050℃)に
保持される。
Since this reaction is an endothermic reaction, the heat generated by the FC power generation unit 21 can be absorbed by the internal reforming reaction. Also, the compressed air a introduced into the air electrode a
Oxygen in 61a becomes O 2− ions and conducts through the solid oxide electrolyte to cause an electrochemical reaction with these hydrogen and carbon monoxide to generate water and carbon dioxide. Here, of the heat of reaction, the amount obtained by subtracting the amount based on the internal resistance of the battery from the amount corresponding to the change in free energy is converted into electric energy (DC power), and the remaining amount is generated as heat. Since the generation of water or carbon dioxide is an exothermic reaction, it is cooled by air. As a result, the temperature of the first-stage FC power generation unit 21 is maintained at a desired operating temperature (for example, 1050 ° C.).

【0085】また、第1段FC発電部21を通過した燃
料極排ガスg1 及び空気極排ガスa 1 は、第1段反応ガ
ス加熱部61に導入され、反応ガス加熱部61の燃焼ガ
ス加熱部61fおよび空気加熱部61aを通過する改質
用燃料(f1 +s1 540 および空気a62a に熱交換さ
れ、改質用燃料(f1 +s1 540 および空気a62a
1段目のFC発電部21に導入する改質用燃料(f1
1 61f および空気a61a にするとともに、第2段F
C発電部22に必要とされる高温の状態で第1段反応ガ
ス加熱部61から排出され、第2段FC発電部22の燃
料極および空気極に供給されることとなる。
The fuel passing through the first-stage FC power generation unit 21
Charge exhaust gas g1And air electrode exhaust gas a 1Is the first stage reaction gas.
The combustion gas of the reaction gas heating unit 61
Reforming passing through the heating section 61f and the air heating section 61a
Fuel (f1+ S1)540And air a62aHeat exchanged
And the reforming fuel (f1+ S1)540And air a62aTo
Reforming fuel (f) introduced into the first-stage FC power generation section 211+
s1)61fAnd air a61aAnd the second stage F
In the high temperature state required for the C
Exhausted from the heating unit 61,
It will be supplied to the cathode and air electrode.

【0086】第2段FC発電部22では、第1段燃料ガ
ス加熱部61fからの排ガスg1 に、第2段燃料ガス加
熱部で燃料供給部80から供給された燃料ガスf2 に改
質蒸気s2 が混合されて加熱された改質燃料ガス(f2
+s2 )が加えられて改質燃料ガスが燃料極に供給さ
れ、さらに第1段空気加熱部62aからの排ガスa1
空気極に供給されて第1段FC発電部21内と同様な電
気化学反応を起し、燃料極排ガスg2 及び空気極排ガス
2 を別々に排出する。
[0086] In the second stage FC power generation portion 22, the exhaust gas g 1 from the first stage fuel gas heating unit 61f, reformed fuel gas f 2 supplied from the fuel supply unit 80 in the second stage fuel gas heating unit reformed fuel gas vapors s 2 is heated and mixed (f 2
+ S 2 ) is supplied, the reformed fuel gas is supplied to the fuel electrode, and the exhaust gas a 1 from the first-stage air heating unit 62a is supplied to the air electrode, and the same electricity as in the first-stage FC power generation unit 21 is supplied. A chemical reaction occurs, and the fuel electrode exhaust gas g 2 and the air electrode exhaust gas a 2 are separately discharged.

【0087】燃料極排ガスg2 は、燃料供給部80から
の燃料ガスf2 に改質蒸気s2 が混合された改質用燃料
ガス(f2 +s2 )を第2段燃料ガス部62fで所定値
に加熱した後、第3段FC発電部23の燃料極に供給さ
れ、また空気極排ガスa2 は空気予熱再生部520から
の空気a520 を第1段空気加熱部61aの入口温度にま
で昇温させた後、第3段FC発電部23の空気極に供給
されて第1段FC発電部21内と同様な電気化学反応を
起し、燃料極排ガスg3 及び空気極排ガスa3を排出す
る。
The fuel electrode exhaust gas g 2 is obtained by mixing a reforming fuel gas (f 2 + s 2 ) obtained by mixing the reforming steam s 2 with the fuel gas f 2 from the fuel supply section 80 in the second-stage fuel gas section 62f. after heating to a predetermined value, is supplied to the fuel electrode of the third stage FC power generation unit 23, also the cathode exhaust gas a 2 is the air a 520 from the air preheater reproducing unit 520 to the inlet temperature of the first stage air heating unit 61a After the temperature is raised to the maximum value, the air is supplied to the air electrode of the third-stage FC power generation unit 23 to cause the same electrochemical reaction as in the first-stage FC power generation unit 21, and the fuel electrode exhaust gas g 3 and the air electrode exhaust gas a 3 To discharge.

【0088】燃料極排ガスg3 中には、第1段FC発電
部21〜第3段発電部23には、前述したように若干余
剰の燃料ガスが供給されるようにしているため、燃料ガ
スfが残存しており、また空気極排ガスa3 中には、第
1段FC発電部21に、第1段FC発電部21〜第3段
発電部23での電気化学反応に必要とする空気量以上の
余剰空気が供給されているため空気aが残存しており、
これらが供給され混合された燃焼部30Aでは燃焼が生
じ、燃焼器420に供給されることになる。
[0088] During the fuel electrode exhaust gas g 3, Because the first stage FC power generation portion 21 to the third stage generator section 23, so that a slight excess of the fuel gas as described above is supplied, the fuel gas f has remained, also in the air electrode gas a 3, the first stage FC power generation portion 21, the air required for the electrochemical reaction in the first stage FC power generation portion 21 to the third stage generator section 23 Air a is remaining because excess air over the amount is supplied,
Combustion occurs in the combustion section 30 </ b> A where these are supplied and mixed, and supplied to the combustor 420.

【0089】これにより、燃料供給部80から供給され
る燃料ガスfc を大幅に減少させることができ、複合発
電プラントの効率を向上させることができる。また、本
実施の形態の複合発電プラントは、上述の構成にしたこ
とにより上述したように、FC発電部に供給される燃料
は、余剰投入するようにしているが、この余剰燃料は、
後段FC発電部の燃料ガスとして利用することを可能に
なるほか、排気ガスg中にH2 Oが含まれるため、第2
段FC発電部22に供給する改質燃料ガス(f2
2 )にするために燃料ガスf2 に混入する改質用のs
2 蒸気量を小さくすることができる。
[0089] Thus, the fuel gas f c supplied from the fuel supply unit 80 can be greatly reduced, thereby improving the efficiency of the combined cycle power plant. Further, in the combined cycle power plant of the present embodiment, as described above, the fuel to be supplied to the FC power generation unit is put in surplus as a result of the above-described configuration.
In addition to being able to use it as a fuel gas for the subsequent FC power generation unit, and because the exhaust gas g contains H 2 O,
Fuel gas (f 2 +) supplied to the stage FC power generation unit 22
s 2 ) for reforming mixed with the fuel gas f 2 to obtain s 2 )
(2) The amount of steam can be reduced.

【0090】さらに、余剰蒸気も後段のFC発電部に流
れ、さらに、燃焼によるH2 Oも付加されるので、バラ
ンスによっては第2段FC発電部22の後流側に設けら
れる第3段目以降のFC発電部には、改質蒸気の投入が
不要になり熱の利用率が、さらに向上することが期待で
きる。即ち、第1〜第3実施の形態のように各FC発電
部21,22,23の後流側に設けるようにした燃焼部
31〜33で熱に変換させることなく前段FC発電部か
ら排出される燃料を後段FC発電部の原料として活用で
きるようになる。
Further, since excess steam also flows to the FC power generation unit at the subsequent stage, and H 2 O due to combustion is also added, the third stage provided on the downstream side of the second stage FC power generation unit 22 depending on the balance. The subsequent FC power generation unit does not need to supply reformed steam, and the heat utilization rate can be expected to be further improved. That is, as described in the first to third embodiments, the fuel is discharged from the preceding FC power generation unit without being converted into heat in the combustion units 31 to 33 provided on the downstream side of the FC power generation units 21, 22, 23. Fuel can be used as a raw material for the subsequent FC power generation unit.

【0091】また、第1段燃料ガス加熱部61fと第2
段発電部22入口との間における改質用燃料ガス(f2
+s2 )の混合で、第2段発電部22への送給燃料ガス
温度を維持することができるようにすることも可能にな
り、前述した第2段燃料ガス加熱部62fを省略できる
とともに、第3段発電部23に供給する燃料ガスf3
加熱する第3段燃料ガス加熱部63fも同様の理由で省
略することも可能になる。
The first-stage fuel gas heating section 61f and the second
Reforming fuel gas (f 2
+ S 2 ), the temperature of the fuel gas supplied to the second-stage power generation unit 22 can be maintained, and the second-stage fuel gas heating unit 62f described above can be omitted. it becomes possible to omit the third stage fuel gas heating section 63f same reason to heat the fuel gas f 3 is supplied to the third stage generator section 23.

【0092】なお、上記実施の形態では第3段発電部2
3から排出される排ガスg3 ,a3を燃焼部31Aで燃
焼させて燃焼器420へ送気するようにしているが、燃
焼部30Aを省略して、燃焼器420へ直接第3段発電
部23からの空気極排ガスa 3 、燃料極排ガスg3 およ
び燃料供給部80からの燃料ガスfc をそれぞれ投入す
るようにすることもできる。これは、従来のリサイクル
技術(燃料系のアノードリサイクル、空気系のカソード
リサイクル)に相当する流体条件を2段発電部22以降
に実現していると考えて良く、従来のFC発電部で必要
とされたリサイクル循環ファンが不要であるとともに、
燃焼生成物のH2 Oを後段FC発電部の改質用蒸気(後
段)に活用でき特に3段目以降のFC発電部20では別
途蒸気の生成が不要になる。
In the above embodiment, the third stage power generation unit 2
Exhaust gas g discharged from 3Three, AThreeIn the combustion section 31A
It is burned and sent to the combustor 420.
Third stage power generation directly to combustor 420, omitting firing part 30A
Air electrode exhaust gas a from the part 23 Three, Fuel electrode exhaust gas gThreeAnd
And fuel gas f from the fuel supply unit 80cEach
You can also make it. This is a traditional recycling
Technology (fuel-based anode recycling, air-based cathode
The fluid conditions equivalent to (recycling) are changed to the two-stage power generation unit 22 and later.
It can be considered that it is realized in the conventional FC power generation unit
Is not required, and
H of combustion productsTwoO for reforming steam (after
And especially in the third and subsequent FC power generation units 20
The generation of intermediate steam becomes unnecessary.

【0093】次に、図5は本発明の複合発電プラントの
実施の第5形態を示すブロック図である。図に示すよう
に、本実施の形態では実施の第4形態と同様に、下流段
FC発電部の空気系を上流段FC発電部の空気排出系と
連結するとともに、上流段FC発電部の燃料系を上流段
FC発電部の燃料排出系と連結し、空気排出系から排出
される排ガス中a3 の酸素と燃焼排出系から排出される
排ガス中の燃料ガスは、別々に第3段FC発電部23か
ら燃焼器420へ供給するようにした。また、第3段F
C発電部23から燃焼器420へ供給される燃料ガスg
3 の一部は、リサイクルガスgr として、熱交換器92
とリサイクル循環ファン96とからなるリサイクル循環
部90へ供給するようにした。
Next, FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention. As shown in the figure, in the present embodiment, as in the fourth embodiment, the air system of the downstream FC power generation unit is connected to the air discharge system of the upstream FC power generation unit, and the fuel of the upstream FC power generation unit is connected. the system was connected to the upstream stage FC power generation unit fuel exhaust system, the fuel gas in an exhaust gas discharged from the air discharge based oxygen and combustion exhaust system of exhaust gases in a 3 discharged from the third stage separately FC power generation The fuel was supplied from the section 23 to the combustor 420. Also, the third stage F
Fuel gas g supplied from C power generation unit 23 to combustor 420
Some of the 3 as a recycle gas g r, the heat exchanger 92
And a recycle circulating fan 96.

【0094】また、第1段FC発電部には、実施の第3
形態で採用した低温で作動させることのできる冷却第1
段発電部21Aを設けるようにして、リサイクル循環部
90からのリサイクルガスgr に改質用蒸気発生器で発
生させた改質蒸気s1 を混合した混合ガス(gr
1 )に燃料供給部80から供給される燃料ガスf1
混合して燃料ガス予熱再生部540および燃料ガス加熱
部61f,62fを通すことなく、リサイクル循環ガス
r の排熱で加熱した低温の改質用燃料ガス(f1+g
r +s1 )を供給するようにした。
The first-stage FC power generation unit has the third embodiment.
The first cooling that can be operated at low temperature adopted in the form
It is provided with a stepped power generation portion 21A, mixed gas of the reforming steam s 1 that the recycle gas g r generated in reforming steam generator from the recycling circulation section 90 (g r +
s 1) to a mixture of fuel gas f 1 supplied from the fuel supply unit 80 fuel gas pre-reproduction unit 540 and the fuel gas heating section 61f, without passing 62f, heated exhaust heat recycling circulating gas g r Low-temperature reforming fuel gas (f 1 + g
r + s 1 ).

【0095】すなわち、発電部に供給するために反応ガ
スを加熱する反応ガス加熱器は、実施の第3形態と同様
の圧縮機460からの空気a460 を加熱(200℃程
度)した低温空気a61a を、冷却第1段発電部21Aに
供給するようにした第1段空気加熱部61aだけにし
て、実施の第4形態における空気予熱再生部570およ
び第2段空気加熱部62aを省略できるようにした。
That is, the reaction gas heater for heating the reaction gas to supply it to the power generation unit is a low-temperature air a that heats the air a 460 from the compressor 460 (about 200 ° C.) as in the third embodiment. Only the first-stage air heating unit 61a configured to supply the first-stage cooling unit 21A with 61a is used, and the air preheating regeneration unit 570 and the second-stage air heating unit 62a in the fourth embodiment can be omitted. I made it.

【0096】また、リサイクル循環ファン90入口に熱
交換器92を設け、熱交換器92で生成する蒸気と燃料
極ガスg3 から分岐させたリサイクルガスgr 中の蒸気
で冷却第1段FC発電部21Aに供給する改質蒸気をま
かなうとともに、燃焼器420には燃料極排ガスgr
空気極排ガスa3 は燃焼部30Aで燃焼させることな
く、燃料供給部80からの燃料ガスfc と共に直接別々
に投入するようにした。なお、改質用蒸気発生器92で
発生させた蒸気のうち改質蒸気s1 として使用されない
蒸気は、蒸気発生器72からの蒸気とともに蒸気タービ
ンに供給され電力を発生させるようにしている。
[0096] Further, a heat exchanger 92 provided in the recycling circulation fan 90 inlet, steam cooling first stage FC power generation in the recycled gas g r branched from the steam and the fuel electrode gas g 3 produced in the heat exchanger 92 together we cover the reforming steam supplied to the part 21A, the anode exhaust gas g r in the combustor 420,
Cathode exhaust gas a 3 without burning in the combustion section 30A, and to be directly separately introduced together with the fuel gas f c from the fuel supply unit 80. Incidentally, the steam that is not used as the modifying vapor s 1 of the steam generated in the reforming steam generator 92 is supplied to the steam turbine with the steam from the steam generator 72 so that to generate electrical power.

【0097】これにより、実施の第4形態と同様の作
用、効果が得られる他に、第1段発電部として冷却第1
段発電部21Aとしたために予熱再生部50、第2段蒸
気加熱部62および第1段、第2段燃焼ガス加熱部61
f,62fが省略でき、これにより空気および燃料ガス
供給系の圧力損失がさらに少なくなり、各FC発電部2
1,22,23は、より高圧で作動させ発電出力を高く
できるので、複合発電プラント効率ηccが向上し、発電
量を増大させることができると共に、燃焼部30A等機
器の省略と相俟って製造コストを低減することができ
る。
Thus, the same operation and effect as those of the fourth embodiment can be obtained.
Because of the stage power generation unit 21A, the preheating regeneration unit 50, the second stage steam heating unit 62, and the first and second stage combustion gas heating units 61
f, 62f can be omitted, whereby the pressure loss of the air and fuel gas supply system is further reduced, and each FC power generation unit 2
1, 2, 23 can be operated at a higher pressure to increase the power generation output, so that the combined power plant efficiency η cc can be improved, the power generation amount can be increased, and the omission of devices such as the combustion unit 30A is combined. Thus, the manufacturing cost can be reduced.

【0098】また、冷却第1段発電部21Aに供給する
改質用燃料ガス(f1 +gr +s1)は低温で供給でき
るため、これを加熱する熱交換器92は、小型化又は省
略でき、リサイクル循環ファン91入口温度を減温して
動力節減し、リサイクルガスgr の加熱により発生する
水蒸気が十分なときは、余剰に発生する蒸気sは蒸気発
生器72で発生する蒸気系統へ供給し、蒸気タービンへ
投入することにより蒸気タービンの発電により複合発電
プラント効率ηccを、さらに向上させることもできる。
なお、リサイクルガスgr 中の水分は、数1に示すよう
に最大75mol%(余剰分ゼロで)となる。
[0098] Further, since the fuel gas reforming supplied to the cooling first stage power generation portion 21A (f 1 + g r + s 1) can be supplied at low temperatures, the heat exchanger 92 for heating it, can be miniaturized or omitted , and was raised reduced recycling circulation fan 91 inlet temperature and power savings, when steam generated by the heating of the recycle gas g r is sufficient, steam s generated in surplus supply to the steam system generated by the steam generator 72 However, the efficiency of the combined cycle power plant η cc can be further improved by charging the steam turbine to generate electricity from the steam turbine.
The water in the recycled gas g r is a number up to 75 mol% as shown in 1 (in excess zero).

【0099】[0099]

【数1】 (Equation 1)

【0100】次に、図6は本発明の複合発電プラントの
実施の第6形態を示すブロック図である。図に示すよう
に、FC発電部30は実施の第2形態と同様に従来の第
1段FC発電部31、第2段FC発電部32、第3段F
C発電部33からなるものとし、FC発電部30への燃
料ガスf1 ,f2 ,f3 の供給は、実施の第5形態と同
様にして、各FC発電部31,32,33から排出され
る排ガスgは、燃料極排ガスg1 ,g2 ,g3 と空気極
排ガスa1 ,a2 ,a3 とに分離して後段のFC発電部
32,33および燃焼器420へ供給するようにした。
FIG. 6 is a block diagram showing a sixth embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention. As shown in the figure, similarly to the second embodiment, the FC power generator 30 includes a conventional first-stage FC power generator 31, a second-stage FC power generator 32, and a third-stage F power generator.
The fuel gas f 1 , f 2 , and f 3 are supplied to the FC power generation unit 30 from the FC power generation units 31, 32, and 33 in the same manner as in the fifth embodiment. The exhaust gas g to be separated is separated into fuel electrode exhaust gas g 1 , g 2 , g 3 and air electrode exhaust gas a 1 , a 2 , a 3 and supplied to the FC power generation units 32, 33 and the combustor 420 at the subsequent stage. I made it.

【0101】また、第1段発電部31への空気の供給
は、実施の第2形態と同様に各段のFC発電部31,3
2,33の後流側に設けた空気加熱器63a,62a,
61aで、空気圧縮機460から吐出された約400℃
の空気を200℃ずつ順次加熱して、第1段発電部31
へは950℃の空気を供給するようにしている。さら
に、実施の第5形態と同様に第3段FC発電部23から
排出される高温の排ガスg3 は一部抽気して、この抽気
したリサイクルガスgr を第1段熱交換器92Aおよび
第2段熱交換器92Bに供給することにより、第1段F
C発電部31、第2段FC発電部32および第3段FC
発電部33に供給される燃料ガスf1,f2 ,f3 を加
熱するようにした。
The supply of air to the first-stage power generation unit 31 is performed in the same manner as in the second embodiment.
The air heaters 63a, 62a,
61a, about 400 ° C. discharged from the air compressor 460
Is sequentially heated by 200 ° C., and the first-stage power generation unit 31 is heated.
Is supplied with 950 ° C. air. Further, the extracted part is hot exhaust gas g 3 discharged from the fifth embodiment similarly to the third stage FC power generation portion 23 of the embodiment, the recycle gas g r that the extraction first stage heat exchanger 92A and the By supplying the heat to the two-stage heat exchanger 92B, the first stage F
C power generation unit 31, second stage FC power generation unit 32, and third stage FC
The fuel gases f 1 , f 2 , and f 3 supplied to the power generation unit 33 are heated.

【0102】なお、第1段熱交換器91による冷却は、
図に示すように、第1段FC発電部21に供給する燃料
ガスf1 で行うが、又は実施の第5形態で示したように
蒸気タービン蒸気系統に供給する蒸気を発生させるとき
の水の加熱によって行うようにしても良い。これによ
り、図5に示す実施の第5形態の複合発電プラントと同
様の作用、効果が得られることに加え、燃料ガスf1
第1段熱交換92Aの冷却媒体として使用した場合は、
燃料ガスf1 を第1段発電部21に供給するために、燃
料ガスf 1 を供給温度にする第1段燃料ガス加熱部61
fの入口温度が高くなり、第1段燃料加熱部61fを小
型化でき、若しくは省略することができるようになる。
The cooling by the first-stage heat exchanger 91 is as follows.
As shown in the figure, fuel supplied to the first-stage FC power generation unit 21
Gas f1Or as shown in the fifth embodiment.
When generating steam to be supplied to the steam turbine steam system
May be performed by heating the water. This
And the same as the combined power plant of the fifth embodiment shown in FIG.
In addition to the same functions and effects, the fuel gas f1To
When used as a cooling medium for the first stage heat exchange 92A,
Fuel gas f1To supply the fuel to the first-stage power generation unit 21,
Gas f 1-Stage fuel gas heating unit 61 for adjusting the temperature to the supply temperature
f, the first stage fuel heating section 61f becomes smaller.
It can be modeled or omitted.

【0103】また、第2段FC発電部22および第3段
FC発電部23への燃料ガスf2 ,f3 を第2段熱交換
器92Bの冷却媒体として使用するようにしたことによ
り、第1段熱交換器92Aを省略することが可能にな
り、これによって燃料ガスf1,f2 ,f3 の全てはリ
サイクルガスgr 系で予熱されることになりin−li
ne混合で生じる冷却を防止できる。
Further, by using the fuel gas f 2 , f 3 to the second-stage FC power generation unit 22 and the third-stage FC power generation unit 23 as a cooling medium for the second-stage heat exchanger 92B, it is possible to omit the first step heat exchanger 92A, which all of the fuel gas f 1, f 2, f 3 by the would be preheated recycle gas g r based in-li
Cooling caused by ne mixing can be prevented.

【0104】また、燃焼器420にはガスタービン44
0入口温度を最適温度にするために燃料ガスfc を供給
するようにしているが、リサイクルガスgr の抽気量を
0とするときは燃焼器420に供給される第3段FC発
電部23の排ガスg3 の殆んどが排ガスg4 として供給
され、条件によってはfc=0とすることも可能にな
り、複合発電プラント15の発電効率をより高めること
ができる。
Further, the gas turbine 44 is installed in the combustor 420.
0 although the inlet temperature to the optimum temperature so as to supply the fuel gas f c, the third stage FC power generation portion 23 when a zero bleed amount of the recycle gas g r is supplied to the combustor 420 of most of the exhaust gas g 3 is supplied as an exhaust gas g 4, also becomes possible to fc = 0 depending on the conditions, it is possible to enhance the power generation efficiency of the combined cycle power plant 15.

【0105】次に、図7は本発明の複合発電プラントの
実施の第7形態を示すブロック図である。図に示すよう
に、本実施の形態の複合発電プラント16では、第1段
FC発電部21へ供給する燃料ガスf1 は、後段FC発
電部22,23で使用される燃料ガスf2 ,f3 を含め
て供給する。すなわち、図4に示す実施の第4形態で各
段のFC発電部20に供給される燃料ガスfの10%以
上、本実施の形態の如く3段からなるFC発電部20を
有するものでは、300%が最大値となる燃料ガスf1
を第1段発電部21に投入し、前段FC発電部における
残余の燃料ガスf1 で、次段発電部20の発電を行うよ
うにした。
Next, FIG. 7 is a block diagram showing a seventh embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention. As shown in the figure, in the combined cycle power plant 16 of the present embodiment, the fuel gas f 1 supplied to the first-stage FC power generation unit 21 is the fuel gas f 2 , f used in the second-stage FC power generation units 22 and 23. Supply including 3 That is, in the fourth embodiment shown in FIG. 4, the fuel gas f supplied to each stage of the FC power generation unit 20 at 10% or more, and the three-stage FC power generation unit 20 as in the present embodiment, Fuel gas f 1 at which 300% is the maximum value
Is supplied to the first-stage power generation unit 21 so that the next-stage power generation unit 20 generates power using the remaining fuel gas f 1 in the first- stage FC power generation unit.

【0106】これにより、実施の第4形態で必要として
いた2段目以降のFC発電部22,23へ供給する燃料
ガスf2 ,f3 を加熱する燃料ガス加熱部61f,62
fの設置が不要になると共に、実施の第6形態における
前段FC発電部20から排出される排ガスg1 ,g2
に燃料ガスf2 ,f3 が混入されないので、混入に伴
う、次段FC発電部22,23へ供給される排ガスgの
減温が防止され、より高温の排ガスの供給により、第2
段,第3段FC発電部22,23の発電効率が向上し、
複合発電プラント効率を向上させることができる。
Thus, the fuel gas heating units 61f and 62 heating the fuel gases f 2 and f 3 supplied to the second and subsequent FC power generation units 22 and 23 required in the fourth embodiment.
Since the installation of the fuel gas f becomes unnecessary, and the fuel gas f 2 , f 3 is not mixed into the exhaust gas g 1 , g 2 discharged from the pre-stage FC power generation unit 20 in the sixth embodiment, The temperature reduction of the exhaust gas g supplied to the FC power generation units 22 and 23 is prevented, and the supply of the higher temperature exhaust gas makes the second
, The power generation efficiency of the third-stage FC power generation units 22 and 23 is improved,
Combined cycle power plant efficiency can be improved.

【0107】なお、後段のFC発電部22,23で燃料
ガスfが不足するときは、実施の第4形態、第6形態に
おける技術適宜使用して燃料ガスfをin line混
合投入するようにすれば良い。
When the fuel gas f is insufficient in the subsequent FC power generation units 22 and 23, the fuel gas f is mixed and introduced in-line by appropriately using the techniques in the fourth and sixth embodiments. Good.

【0108】次に、図8は本発明の複合発電プラントの
実施の第8形態を示すブロック図である。図に示すよう
に、本実施の形態の複合発電プラント17では、第1段
FC発電部に供給する燃料ガスf1 は、実施の第5形態
と同様に第3FC発電部23から排出される排ガスg3
を抽気したリサイクルガスgr を冷却する第1段熱交換
92Aおよび第1段燃焼ガス加熱部61fで加熱すると
ともに、第2段FC発電部22,第3段FC発電部23
に供給する燃料ガスf2 ,f3 は、空気極排ガスライン
に設けるようにした第1段燃料ガス加熱部61fおよび
第2段燃料ガス加熱62fで加熱して、前段FC発電部
20から排出される燃料極排ガスg1 ,g2 中に供給す
るようにした。
Next, FIG. 8 is a block diagram showing an eighth embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention. As shown in the figure, in the combined cycle power plant 17 of the present embodiment, the fuel gas f 1 supplied to the first-stage FC power generation unit is exhaust gas discharged from the third FC power generation unit 23 as in the fifth embodiment. g 3
With heating in the first stage heat exchanger 92A and the first-stage combustion gas heating unit 61f for cooling the recycle gas g r bled a second stage FC power generation portion 22, the third stage FC power generation portion 23
The fuel gas f 2, f 3 and supplies the heats in the first stage fuel gas heating unit 61f and the second stage fuel gas heating 62f which was provided to the air Gokuhai gas line, is discharged from the first-stage FC power generation portion 20 The fuel electrode exhaust gas g 1 and g 2 are supplied.

【0109】このように、第2段,第3段FC発電部2
2,23に供給する燃料ガスf2 ,f3 は、空気極排ガ
スa1 ,a2 で加熱することを特徴としているが、第2
段熱交換部92Bの冷却媒体としても使用して加熱する
ようにしても良い。さらに、燃料ガスf1 を加熱してリ
サイクルガスgr を冷却するようにした第1段熱交換器
92Aは、蒸気タービンに供給される蒸気を発生させる
復水wを流して冷却することもできる。
As described above, the second-stage and third-stage FC power generation units 2
The fuel gas f 2, f 3 is supplied to 2,23, although characterized by heating in the air electrode gas a 1, a 2, a second
The heating may also be performed by using as a cooling medium of the step heat exchange unit 92B. Further, the first stage heat exchanger 92A which is adapted to cool the recycled gas g r by heating the fuel gas f 1 may also be cooled by flowing condensate w that generates steam supplied to the steam turbine .

【0110】このように、次段FC発電部20に燃料ガ
スfを個々を混合するようにした場合、燃料極排ガスg
が所定温度以下に減温してしまうときは、熱バランスを
取る(加熱する)必要がある不利な点があるが、本実施
の形態では燃料f2 ,f3 の熱源を空気極排ガスa1
2 としているので、次段FC発電部20へ供給される
燃料極排ガスgは所定温度に制御しやすく、上述の不利
な点は解消することができる。また、燃料ガスf1 を第
1段熱交換器92Aで加熱するようにしたことにより、
図6に示す実施の第6形態と同様に、燃焼ガスf1 を第
1段発電部21供給するために供給温度とする第1段燃
料ガス加熱部61fの入口温度の入口温度が高くなり、
第1段燃料加熱部61fを小型化でき、若しくは省略す
ることができる。
As described above, when the fuel gas f is individually mixed into the next-stage FC power generation section 20, the fuel electrode exhaust gas g
When the temperature decreases below a predetermined temperature, there is a disadvantage that it is necessary to balance (heat) the heat. However, in the present embodiment, the heat sources of the fuels f 2 and f 3 are changed to the air electrode exhaust gas a 1. ,
Since the a 2, the next stage FC anode exhaust gas g supplied to the power generation portion 20 is easily controlled to a predetermined temperature, the disadvantage described above can be eliminated. Further, by heating the fuel gas f 1 in the first-stage heat exchanger 92A,
Similar to the sixth embodiment shown in FIG. 6, the inlet temperature of the inlet temperature of the first stage fuel gas heating unit 61f to supply temperature combustion gas f 1 to the first stage power generation unit 21 supply increases,
The first-stage fuel heating section 61f can be reduced in size or can be omitted.

【0111】また、燃料ガスf2 ,f3 を第2段熱交換
器92Bの冷却媒体として使用するようにすれば、燃料
極排ガスgへの燃料ガスf2 ,f3 の混合で生じる冷却
を防止できる温度にまで高めることができる。
If the fuel gases f 2 and f 3 are used as a cooling medium for the second-stage heat exchanger 92B, the cooling caused by mixing the fuel gases f 2 and f 3 into the fuel electrode exhaust gas g can be reduced. It can be raised to a temperature that can be prevented.

【0112】次に、図9は本発明の複合発電プラントの
実施の第9形態を示すブロック図である。図に示すよう
に本実施の形態の複合発電プラント18は、冷却投入方
式である冷却FC発電部21A,21B………を直列に
2段以上配置するとともに、冷却FC発電部21A,2
1B……からの燃料極排ガスgおよび空気極排ガスaを
分離した状態で、次段冷却FC発電部22B,……に供
給するとともに、最終段冷却FC発電部20nから排出
される排ガスan 、gn も分離した状態で燃焼器420
へ供給するようにした。
Next, FIG. 9 is a block diagram showing a ninth embodiment of the combined cycle power plant of the present invention. As shown in the figure, the combined cycle power plant 18 of the present embodiment has two or more cooling FC power generation units 21A, 21B...
1B at the fuel electrode exhaust gas g and conditions the air electrode gas a separated from ..., the next stage cooling FC power generation portion 22B, and supplies a ..., exhaust a n discharged from the last stage cooling FC power generation portion 20n, g n is also separated from the combustor 420
To be supplied to

【0113】さらに、冷却第1段FC発電部22aから
排出される空気極排ガスa1 で圧縮機460から吐出さ
れた空気を加熱する、第1段空気加熱部61aおよび燃
料供給部80から供給される燃料ガスf1 を加熱する第
1段燃料ガス加熱部61fを設けると共に、冷却第2段
FC発電部22A以降の冷却FC発電部から排出される
空気極排ガスa1 ,a3 ……で次段の冷却FC発電部に
供給される燃料ガスf 2 ,f3 ……を加熱する燃料ガス
加熱部60を設けるようにした。
Further, from the first cooling stage FC power generation section 22a,
Air electrode exhaust gas a1Discharged from compressor 460
The first-stage air heating section 61a and the fuel
Gas f supplied from the fuel supply unit 801Heating the first
A first-stage fuel gas heating unit 61f is provided, and a second cooling stage is provided.
Emitted from the cooling FC power generation unit after the FC power generation unit 22A
Air electrode exhaust gas a1, AThree…… to the next stage cooling FC power generation unit
Supplied fuel gas f Two, FThreeFuel gas for heating…
The heating unit 60 was provided.

【0114】すなわち、FC冷却投入方式を用いること
で、冷却FC発電部21A,21B……2Nに投入する
空気aおよび燃料ガス9fの温度は、600〜700℃
の低温とすることができ、さらに冷却FC発電部21
A,21B……から排出される空気極排ガスa1 ,a2
……で空気aおよび燃料ガス9fの流体加熱を行うよう
にした。なお、燃料ガスfを空気極排ガスa1 ,a2
…で加熱するようにしたのは、空気極排ガスa1 ,a2
……an が燃料極排ガスg1 ……gn に比較して多量に
冷却FC発電部から排出されるためである。
That is, by using the FC cooling injection method, the temperature of the air a and the fuel gas 9f injected into the cooling FC power generation units 21A, 21B.
And the cooling FC power generation unit 21
A, 21B... Air electrode exhaust gases a 1 , a 2
The fluid heating of the air a and the fuel gas 9f is performed in. It is to be noted that the fuel gas f is converted to the air electrode exhaust gas a 1 , a 2 .
The heating in the air exhaust gas a 1 , a 2
...... it is because a n is discharged from the large amount of cooling FC power generation unit as compared to the fuel electrode exhaust gas g 1 ...... g n.

【0115】これにより、空気a,燃料ガスfを冷却F
C発電部に供給できる温度にする仕上り温度が低くて良
いので、複合発電プラント18での熱利用が高くとれ、
例えば蒸気タービンの出力向上により、より高いηcc
システムとすることができる。なお、燃料ガスf1 を改
質燃料ガスにする改質用蒸気の投入は、図3に示す実施
の第3形態における空気極排ガスa1 ,a2 ……an
加熱での水蒸気生成したもの、図1に示す実施の第1形
態におけるガスタービン排気での水蒸気生成したもの、
あるいは図5〜図8に示す実施の第5形態〜第8形態に
おける、最終段のFC発電部の燃料から排出される燃料
極排ガスから分岐されたリサイクルガスg r での水蒸気
生成したもののいずれも利用可能である。
Thus, the air a and the fuel gas f are cooled F
Good finish temperature is low enough to supply to C power generation unit
Therefore, the heat utilization in the combined cycle power plant 18 is high,
For example, higher η due to increased steam turbine outputccof
System. The fuel gas f1Break
Injection of reforming steam into high-quality fuel gas is performed as shown in FIG.
Cathode exhaust gas a in the third embodiment of the invention1, ATwo... anso
Steam produced by heating, first embodiment shown in FIG.
Generated in the gas turbine exhaust in the dry state,
Alternatively, the fifth to eighth embodiments shown in FIGS.
Discharged from fuel in the final stage FC power generation unit
Recycled gas g branched from pole exhaust gas rWater vapor at
Any of the generated ones can be used.

【0116】[0116]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の複合発電
プラントは、FC発電部、GT発電部、蒸気タービンか
らなる複合発電プラントにおいて、FC発電部が直列に
複数配置され、前段FC発電部から排出される排ガスを
後段FC発電部に供給して発電するようにした。
As described above, the combined cycle power plant of the present invention is a combined cycle power plant including an FC power generation unit, a GT power generation unit, and a steam turbine, in which a plurality of FC power generation units are arranged in series, Exhaust gas discharged from the fuel cell is supplied to a post-stage FC power generation unit to generate power.

【0117】これにより、各段のFC発電部に供給され
る空気のすべては1台の圧縮機で供給されるのでFC1
基当りの圧縮動力は小さいものにでき、FC発電部出力
当たりの圧縮動力の目減りを少なくできる。また、次段
のFC発電部に供給する空気/燃料ガスの高温供給、特
に供給流量の大きい空気の高温供給が容易になり、高温
にてFC排気を次段のGT−HRSG−ST系へ送給で
きるため(GT+ST)のCC側の発電効率を向上させ
ることができる。さらに、最終段FC発電部から燃焼器
に供給される排ガス温度を高くでき、ガスタービン入口
温度(所定温度)にする燃焼器追い焚き燃料量を低減で
きる。これらによりCC部分(GT+ST)のプラント
効率を従来の複合発電プラントに比較して、5〜10%
以上向上させることができる。
As a result, all of the air supplied to the FC power generation section of each stage is supplied by one compressor.
The compression power per unit can be reduced, and the loss of compression power per output of the FC power generation unit can be reduced. Further, high-temperature supply of air / fuel gas to be supplied to the next-stage FC power generation unit, particularly high-temperature supply of air having a large supply flow rate, is facilitated, and FC exhaust is sent to the next-stage GT-HRSG-ST system at a high temperature. Power generation efficiency on the CC side of (GT + ST) can be improved. Further, the temperature of the exhaust gas supplied to the combustor from the final-stage FC power generation unit can be increased, and the amount of fuel for reburning the combustor at the gas turbine inlet temperature (predetermined temperature) can be reduced. Thus, the plant efficiency of the CC part (GT + ST) is 5 to 10% as compared with the conventional combined cycle power plant.
The above can be improved.

【0118】また、本発明の複合発電プラントは、ガス
タービンとGT排熱回収部との間に介装され、第1段F
C発電部に供給される空気及び燃料ガスをガスタービン
から排出される排ガスで予熱し、予熱後の排ガスを蒸気
タービンを駆動する蒸気を発生させる蒸気発生部に排出
する予熱再生部をGT排熱回収部に設けた。
Further, the combined cycle power plant according to the present invention is interposed between the gas turbine and the GT exhaust heat recovery section,
A preheat regeneration unit that preheats air and fuel gas supplied to the C power generation unit with exhaust gas discharged from the gas turbine and discharges the preheated exhaust gas to a steam generation unit that generates steam for driving the steam turbine is a GT exhaust heat. Provided in the collection section.

【0119】これにより、FC発電部が直列に複数配置
された第1番目のFC発電部にのみ、特に、多量供給さ
れる空気の加熱が予熱再生部でなされ、上段FC発電部
からの排ガスで空気の加熱を行う反応ガス加熱部の容量
を小さくすることができ、最終段FC発電部から燃焼器
に供給される排気ガス温度を高く保持して追い焚きのた
めに供給される燃料ガスの量はさらに低減でき、プラン
ト効率をさらに向上させることができる。
As a result, only the first FC power generation unit in which a plurality of FC power generation units are arranged in series is heated by the preheating regeneration unit, particularly, the air supplied in a large amount. The capacity of the reaction gas heating unit that heats the air can be reduced, and the amount of fuel gas supplied for reheating by keeping the temperature of the exhaust gas supplied to the combustor high from the final stage FC power generation unit Can be further reduced, and the plant efficiency can be further improved.

【0120】また、本発明の複合発電プラントは、空気
供給部及び燃料供給部から第1段FC発電部に供給され
る空気、及び第1段FC発電部若しくは各段のFC発電
部に供給される燃料ガスを、所要の温度にする反応ガス
加熱部を設け予熱を行うことのできる3段以上の段数に
したFC発電部を設け、予熱再生部を省略した。
Further, in the combined cycle power plant of the present invention, the air supplied from the air supply unit and the fuel supply unit to the first-stage FC power generation unit and the air supplied to the first-stage FC power generation unit or the FC power generation units in each stage are provided. A reaction gas heating unit for raising the temperature of the fuel gas to a required temperature was provided, and an FC power generation unit having three or more stages capable of performing preheating was provided, and the preheating regeneration unit was omitted.

【0121】これにより、最終段のFC発電部から燃焼
器に供給される排気ガス温度を高くすることができ、追
い焚きのために供給される燃料ガスの量を低減でき、ガ
スタービンからGT排熱回収部に排出される排ガスによ
り発生できる蒸気量を多くでき、蒸気で駆動され電力を
出力する蒸気タービンの発電量を多くして、複合発電プ
ラントの発電効率をさらに向上させることができる。
As a result, the temperature of the exhaust gas supplied to the combustor from the final stage FC power generation unit can be increased, the amount of fuel gas supplied for reheating can be reduced, and the GT exhaust from the gas turbine can be reduced. The amount of steam that can be generated by the exhaust gas discharged to the heat recovery unit can be increased, and the amount of power generated by the steam turbine that is driven by the steam and outputs power can be increased, thereby further improving the power generation efficiency of the combined cycle power plant.

【0122】また、本発明の複合発電プラントは、FC
発電部のうちの少なくとも第1段FC発電部が、従来の
FC発電部より低温の空気及び燃料ガスで作動できる冷
却FC発電部にした。
Further, the combined cycle power plant according to the present invention has an FC
At least the first-stage FC power generation unit of the power generation unit is a cooled FC power generation unit that can be operated with lower-temperature air and fuel gas than the conventional FC power generation unit.

【0123】これにより、冷却FC発電部に供給する反
応ガスは、950℃から600〜700℃に逓減でき、
反応ガス加熱部は圧縮機から供給される空気を加熱する
第1段空気加熱部及び第2段以降のFC発電部に供給さ
れる燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱部の設置のみでよ
く、最終段FC発電部から燃焼器に供給される排気ガス
温度を高くでき、燃焼器の追い焚きのために供給される
燃料ガスの量を低減でき、更には改質蒸気を前段FC発
電部からの排ガスで発生でき、GT排熱回収部で発生で
きる蒸気量を多くでき、蒸気で駆動され電力を出力する
蒸気タービンの発電量を多くでき、複合発電プラントの
発電効率はさらに向上する。
As a result, the reaction gas supplied to the cooling FC power generation unit can be gradually reduced from 950 ° C. to 600 to 700 ° C.
The reaction gas heating section only needs to be provided with a first-stage air heating section for heating the air supplied from the compressor and a fuel gas heating section for heating the fuel gas supplied to the FC power generation section of the second and subsequent stages. The temperature of the exhaust gas supplied to the combustor from the stage FC power generation unit can be raised, the amount of fuel gas supplied for reburning the combustor can be reduced, and the reformed steam can be discharged from the pre-stage FC power generation unit. And the amount of steam that can be generated in the GT exhaust heat recovery unit can be increased, the amount of power generation of the steam turbine that is driven by steam and outputs power can be increased, and the power generation efficiency of the combined cycle power plant can be further improved.

【0124】また、本発明の複合発電プラントは、FC
発電部若しくは冷却FC発電部からなる発電部が直列に
複数配置され、前段発電部から後段発電部に排出される
燃料極排ガスと空気極排ガスとが、別々に後段発電部の
燃料極及び空気極に各々供給され発電するようにした。
The combined cycle power plant according to the present invention has
A plurality of power generation units including a power generation unit or a cooling FC power generation unit are arranged in series, and the fuel electrode exhaust gas and the air electrode exhaust gas discharged from the former power generation unit to the latter power generation unit are separately separated into the fuel electrode and the air electrode of the latter power generation unit And supplied to each of them to generate power.

【0125】これにより、前段発電部から後段発電部の
空気極に排出される空気極排ガス、および前段発電部か
ら後段発電部の燃料極に排出される燃料極排ガスを高温
に保持し、燃料極排ガスとともに排出される未反応の燃
料ガスは後段発電部の燃料ガスに使用することも加味さ
れるので、後段発電部に供給すべき燃料ガス量を削減す
ることができる。
As a result, the cathode exhaust gas discharged from the pre-stage power generation section to the cathode of the post-stage power generation section and the anode exhaust gas discharged from the pre-stage generation section to the fuel electrode of the post-stage generation section are maintained at high temperatures. Since the unreacted fuel gas discharged together with the exhaust gas is used in consideration of the use as the fuel gas of the post-stage power generation unit, the amount of fuel gas to be supplied to the post-stage power generation unit can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の複合発電プラントの実施の第1形態を
示すブロック図、
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a combined cycle power plant according to the present invention;

【図2】本発明の複合発電プラントの実施の第2形態を
示すブロック図、
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention;

【図3】本発明の複合発電プラントの実施の第3形態を
示すブロック図、
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention;

【図4】本発明の複合発電プラントの実施の第4形態を
示すブロック図、
FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention;

【図5】本発明の複合発電プラントの実施の第5形態を
示すブロック図、
FIG. 5 is a block diagram showing a fifth embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention;

【図6】本発明の複合発電プラントの実施の第6形態を
示すブロック図、
FIG. 6 is a block diagram showing a sixth embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention;

【図7】本発明の複合発電プラントの実施の第7形態を
示すブロック図、
FIG. 7 is a block diagram showing a seventh embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention;

【図8】本発明の複合発電プラントの実施の第8形態を
示すブロック図、
FIG. 8 is a block diagram showing an eighth embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention;

【図9】本発明の複合発電プラントの実施の第9形態を
示すブロック図、
FIG. 9 is a block diagram showing a ninth embodiment of the combined cycle power plant according to the present invention;

【図10】従来の複合発電プラントの1例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 10 is a block diagram showing an example of a conventional combined cycle power plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,11,12,13,14,15,16,17,1
8複合発電プラント 20 FC発電部 21 第1段FC発電
部 21A 冷却第1段FC
発電部 22 第2段FC発電
部 22A 冷却第2段FC
発電部 23 第3段FC発電
部 24 反応ガス熱交換
部 30,30A 燃焼部 31 第1段燃焼部 32 第2段燃焼部 33 第3段燃焼部 40 GT発電部 50 予熱再生部 60 反応ガス加熱部 61,61a,61b 第1段反応ガス
加熱部 62,62a,62b 第2段反応ガス
加熱部 63 第3段反応ガス
加熱部 70 GT排熱回収部 71,71f1 ,71f2 ,71f3 改質用蒸気発生
器 72 蒸気発生器 80 燃料ガス供給部 90 リサイクル循環
部 91 リサイクル循環
ファン 92 熱交換部 92A 第1段熱交換器 92B 第2段熱交換器 a 空気 f 燃料ガス g 排ガス s 蒸気 a1 ,a2 ,a3 空気極排ガス g1 ,g2 ,g3 燃料極排ガス 100 FC発電部 200 燃焼部 300 反応ガス加熱部 320 燃料ガス加熱部 340 空気加熱部 400 GT発電部 420 燃焼器 440 ガスタービン 460 空気圧縮機 480 発電機 500 GT排熱回収部 520 空気予熱再生器 540 燃料ガス予熱再
生器 560 蒸気発生器 580 煙突 600 燃料ガス供給部 700 空気供給部 1000 複合発電プラン
10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 1
8 Combined cycle power plant 20 FC power generation unit 21 First stage FC power generation unit 21A Cooling first stage FC
Power generation unit 22 Second stage FC power generation unit 22A Cooling second stage FC
Power generation unit 23 Third stage FC power generation unit 24 Reactive gas heat exchange unit 30, 30A Combustion unit 31 First stage combustion unit 32 Second stage combustion unit 33 Third stage combustion unit 40 GT power generation unit 50 Preheating regeneration unit 60 Reactive gas heating parts 61 and 61a, 61b first stage reaction gas heating unit 62, 62a, 62b second stage reaction gas heating unit 63 the third stage reaction gas heating unit 70 GT exhaust heat recovery unit 71,71f 1, 71f 2, 71f 3 Kai Steam generator 72 steam generator 80 fuel gas supply unit 90 recycling circulation unit 91 recycling circulation fan 92 heat exchange unit 92A first stage heat exchanger 92B second stage heat exchanger a air f fuel gas g exhaust gas s steam a 1, a 2, a 3 air electrode gas g 1, g 2, g 3 anode exhaust gas 100 FC power generation unit 200 a combustion section 300 reactive gas heating unit 320 the fuel gas heating unit 340 the air heating unit 400 GT power generation unit 420 Combustor 440 Gas turbine 460 Air compressor 480 Generator 500 GT exhaust heat recovery unit 520 Air preheat regenerator 540 Fuel gas preheat regenerator 560 Steam generator 580 Chimney 600 Fuel gas supply unit 700 Air supply unit 1000 Combined power plant

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/04 H01M 8/04 J ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 8/04 H01M 8/04 J

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空気と燃料ガスとを電解質を介して電気
化学反応させて発電するFC発電部と、前記FC発電部
から排出される空気極排ガス及び燃料極排ガスとを燃焼
させて高温の駆動ガスを発生させる燃焼器を有し、供給
された空気を前記空気極に供給する空気にするため圧縮
する圧縮機及び電力を出力する発電機を前記駆動ガスに
より作動させるガスタービンからなるGT発電部と、前
記ガスタービンからGT排熱回収部に排出される排ガス
により発生させた蒸気で駆動され、電力を出力する蒸気
タービンとからなる複合発電プラントにおいて、前記F
C発電部が直列に複数配置され、前段FC発電部から排
出される排ガスを後段FC発電部に供給して発電するこ
とを特徴とする複合発電プラント。
1. An FC power generation unit for generating power by performing an electrochemical reaction between air and a fuel gas via an electrolyte, and driving a high temperature by burning an air electrode exhaust gas and a fuel electrode exhaust gas discharged from the FC power generation unit. A GT power generation unit comprising a gas turbine having a combustor for generating gas, a compressor for compressing supplied air into air to be supplied to the air electrode, and a generator for operating a generator for outputting electric power by the driving gas. And a steam turbine that is driven by steam generated by exhaust gas discharged from the gas turbine to the GT exhaust heat recovery section and outputs electric power.
A combined power plant in which a plurality of C power generation units are arranged in series, and exhaust gas discharged from a front-stage FC power generation unit is supplied to a rear-stage FC power generation unit to generate power.
【請求項2】 前記ガスタービンと前記GT排熱回収部
との間に介装され、第1段FC発電部に供給される前記
空気及び燃料ガスを前記ガスタービンから排出される前
記排ガスで予熱し、予熱後の排ガスを前記GT排熱回収
部に排出する予熱再生部を設けたことを特徴とする請求
項1の複合発電プラント。
2. The method according to claim 1, wherein the air and fuel gas supplied to the first-stage FC power generation unit are interposed between the gas turbine and the GT exhaust heat recovery unit and preheated by the exhaust gas discharged from the gas turbine. 2. The combined cycle power plant according to claim 1, further comprising a preheating regeneration section for discharging the exhaust gas after preheating to the GT exhaust heat recovery section.
【請求項3】 空気供給部及び燃料供給部から前記第1
段FC発電部に供給される、前記空気及び燃料ガスを所
要の温度に加熱できる段数のFC発電部を設け、前記G
T排熱回収部に設ける予熱再生部を省略したことを特徴
とする請求項1の複合発電プラント。
3. An air supply unit and a fuel supply unit, wherein
The number of stages of FC power generation units provided to the stage FC power generation unit, which can heat the air and fuel gas to a required temperature, is provided.
2. The combined cycle power plant according to claim 1, wherein a preheating regeneration section provided in the T exhaust heat recovery section is omitted.
【請求項4】 前記FC発電部のうちの少なくとも第1
段FC発電部が、従来のFC発電部より低温の前記空気
及び燃料ガスで作動する冷却FC発電部にされているこ
とを特徴とする請求項1の複合発電プラント。
4. At least a first of the FC power generation units
2. The combined cycle power plant according to claim 1, wherein the stage FC power generation unit is a cooled FC power generation unit that operates with the air and the fuel gas at a lower temperature than the conventional FC power generation unit.
【請求項5】 前記FC発電部が直列に複数配置される
とともに、前段FC発電部から後段FC発電部に排出さ
れる前記燃料極排ガスと前記空気極排ガスとが別々に前
記後段FC発電部の燃料極及び空気極に各々供給され、
発電することを特徴とする請求項1の複合発電プラン
ト。
5. The fuel cell system according to claim 1, wherein a plurality of FC power generation units are arranged in series, and the fuel electrode exhaust gas and the air electrode exhaust gas discharged from the pre-stage FC power generation unit to the post-stage FC power generation unit are separately supplied to the post-stage FC power generation unit. Respectively supplied to the fuel electrode and the air electrode,
The combined cycle power plant according to claim 1, wherein power is generated.
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