JP2003100333A - 燃料電池発電設備及びタービン発電設備 - Google Patents
燃料電池発電設備及びタービン発電設備Info
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- JP2003100333A JP2003100333A JP2001289336A JP2001289336A JP2003100333A JP 2003100333 A JP2003100333 A JP 2003100333A JP 2001289336 A JP2001289336 A JP 2001289336A JP 2001289336 A JP2001289336 A JP 2001289336A JP 2003100333 A JP2003100333 A JP 2003100333A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料電池発電部１を直列に配置した設備であ
っても、燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要と
しない燃料電池発電設備とする。 【解決手段】 空気と燃料ガスｆとを電解質を介して電
気化学反応させて発電を行う燃料電池部１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄ，１ｅを直列に配置し、それぞれの燃料電池部
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに各燃料電池部で必要な
量の燃料ガスｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５をそれぞれ
導入し、最上流の燃料電池部１ａに導入される燃料ガス
ｆ１を改質するための蒸気Ｓｔを燃料ガスｆ１に供給す
るが、燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅではそ
れぞれ上流段燃料電池で電気化学反応により発生した水
分（蒸気）が加わることにより、それぞれの燃料電池に
改質用蒸気の導入なしで燃料ガスの改質を行うことがで
きるので、燃料電池発電部１を直列に配置した設備であ
っても、燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要と
しない燃料電池発電設備とする。
っても、燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要と
しない燃料電池発電設備とする。 【解決手段】 空気と燃料ガスｆとを電解質を介して電
気化学反応させて発電を行う燃料電池部１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄ，１ｅを直列に配置し、それぞれの燃料電池部
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに各燃料電池部で必要な
量の燃料ガスｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５をそれぞれ
導入し、最上流の燃料電池部１ａに導入される燃料ガス
ｆ１を改質するための蒸気Ｓｔを燃料ガスｆ１に供給す
るが、燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅではそ
れぞれ上流段燃料電池で電気化学反応により発生した水
分（蒸気）が加わることにより、それぞれの燃料電池に
改質用蒸気の導入なしで燃料ガスの改質を行うことがで
きるので、燃料電池発電部１を直列に配置した設備であ
っても、燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要と
しない燃料電池発電設備とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池発電設備
及び燃料電池発電設備とタービンとを組み合わせて発電
を行うタービン発電設備に関する。
及び燃料電池発電設備とタービンとを組み合わせて発電
を行うタービン発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池（ＦＣ）発電設備は、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を行
う装置で、高い発電効率で電気エネルギーを発生させる
ことができる。また、ＦＣ発電設備は、空気と燃料ガス
とを電気化学反応させて発電を行うＦＣ発電部や排出ガ
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。
料ガスとを電解質を介して電気化学反応させて発電を行
う装置で、高い発電効率で電気エネルギーを発生させる
ことができる。また、ＦＣ発電設備は、空気と燃料ガス
とを電気化学反応させて発電を行うＦＣ発電部や排出ガ
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。
【０００３】従って、熱エネルギーをガスタービンのト
ッピングサイクルや蒸気タービンのボトミングサイクル
により回収して発電に利用することが種々検討され、Ｆ
Ｃ発電設備、ガスタービン及び蒸気タービンを組み合わ
せた複合発電設備（タービン発電設備）が省エネルギー
効率の高い設備として期待されている。
ッピングサイクルや蒸気タービンのボトミングサイクル
により回収して発電に利用することが種々検討され、Ｆ
Ｃ発電設備、ガスタービン及び蒸気タービンを組み合わ
せた複合発電設備（タービン発電設備）が省エネルギー
効率の高い設備として期待されている。
【０００４】ＦＣ発電設備では、燃料ガスとしてメタン
等の天然ガスが使用され、燃料ガスは蒸気により改質さ
れて水素分が空気の酸素分と反応して発電が行われるよ
うになっている。
等の天然ガスが使用され、燃料ガスは蒸気により改質さ
れて水素分が空気の酸素分と反応して発電が行われるよ
うになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このようなタービン発
電設備では、複数のＦＣ発電部を直列に配置して前段Ｆ
Ｃ発電部から排出される排出ガスを後段ＦＣ発電部に供
給して発電することが考えられている。複数のＦＣ発電
部を直列に配置した場合、最上流側のＦＣ発電部に全て
のＦＣ発電部で必要な量の燃料ガスとこの燃料ガスの改
質に必要な量の蒸気を供給するようになっている。燃料
ガスの改質のためには、即ち、燃料ガス中の炭素を分離
して水素を得るためには、一般に、燃料ガス中の炭素分
のモル比の約３倍の蒸気量が必要となっている。このた
め、複数のＦＣ発電部を直列に配置した従来のタービン
発電設備では、多量の改質用の蒸気が必要となってい
た。
電設備では、複数のＦＣ発電部を直列に配置して前段Ｆ
Ｃ発電部から排出される排出ガスを後段ＦＣ発電部に供
給して発電することが考えられている。複数のＦＣ発電
部を直列に配置した場合、最上流側のＦＣ発電部に全て
のＦＣ発電部で必要な量の燃料ガスとこの燃料ガスの改
質に必要な量の蒸気を供給するようになっている。燃料
ガスの改質のためには、即ち、燃料ガス中の炭素を分離
して水素を得るためには、一般に、燃料ガス中の炭素分
のモル比の約３倍の蒸気量が必要となっている。このた
め、複数のＦＣ発電部を直列に配置した従来のタービン
発電設備では、多量の改質用の蒸気が必要となってい
た。
【０００６】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、燃料電池発電部を直列に配置した設備であっても、
燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要としない燃
料電池発電設備を提供することを目的とする。
で、燃料電池発電部を直列に配置した設備であっても、
燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要としない燃
料電池発電設備を提供することを目的とする。
【０００７】また、本発明は上記状況に鑑みてなされた
もので、燃料電池発電部を直列に配置した設備であって
も、燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要としな
い燃料電池発電設備を備えたタービン発電設備を提供す
ることを目的とする。
もので、燃料電池発電部を直列に配置した設備であって
も、燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要としな
い燃料電池発電設備を備えたタービン発電設備を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の燃料電池発電設備の構成は、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燃料電
池部を有する燃料電池設備において、複数の燃料電池部
を直列に配置し、それぞれの燃料電池部に各燃料電池部
で必要な量の燃料ガスをそれぞれ導入する燃料導入手段
を設け、最上流の燃料電池部に導入される燃料ガスを改
質するための蒸気を供給する蒸気供給手段を設け、下流
側の燃料電池部の燃料ガスには、隣接する上流側の燃料
電池部で燃料ガスを改質した蒸気及び電気化学反応によ
り生じた水分（蒸気）が供給され、燃料ガスが改質され
るようにしたことを特徴とする。
の本発明の燃料電池発電設備の構成は、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燃料電
池部を有する燃料電池設備において、複数の燃料電池部
を直列に配置し、それぞれの燃料電池部に各燃料電池部
で必要な量の燃料ガスをそれぞれ導入する燃料導入手段
を設け、最上流の燃料電池部に導入される燃料ガスを改
質するための蒸気を供給する蒸気供給手段を設け、下流
側の燃料電池部の燃料ガスには、隣接する上流側の燃料
電池部で燃料ガスを改質した蒸気及び電気化学反応によ
り生じた水分（蒸気）が供給され、燃料ガスが改質され
るようにしたことを特徴とする。
【０００９】そして、それぞれの燃料電池部における燃
料ガスの消費割合は、同一となっていることを特徴とす
る。また、それぞれの燃料電池部における燃料ガスの消
費割合は、隣接する上流側の燃料電池部で電気化学反応
により生じた水分（蒸気）量に応じて設定されることを
特徴とする。
料ガスの消費割合は、同一となっていることを特徴とす
る。また、それぞれの燃料電池部における燃料ガスの消
費割合は、隣接する上流側の燃料電池部で電気化学反応
により生じた水分（蒸気）量に応じて設定されることを
特徴とする。
【００１０】また、燃料電池部の間には空気極排気部と
燃料極排気部とが独立して備えられ、燃料極排気部には
燃料ガスを改質した後の蒸気及び電気化学反応により生
じた水分（蒸気）が送られ、最上流の燃料電池部以外の
燃料極排気部には燃料極排気部から燃料ガスが導入され
ることを特徴とする。また、燃料極排気部には燃料電池
部に導入される燃料ガスとの間で熱交換を行う燃料予熱
手段が備えられ、空気極排気部には最上流側の燃料電池
部に導入されるとの間で熱交換を行う空気予熱手段が備
えられていることを特徴とする。また、最上流側の燃料
電池部の燃料極排気部には最上流の燃料電池部の燃料ガ
スに供給される蒸気との間で熱交換を行う蒸気予熱手段
が備えられていることを特徴とする。
燃料極排気部とが独立して備えられ、燃料極排気部には
燃料ガスを改質した後の蒸気及び電気化学反応により生
じた水分（蒸気）が送られ、最上流の燃料電池部以外の
燃料極排気部には燃料極排気部から燃料ガスが導入され
ることを特徴とする。また、燃料極排気部には燃料電池
部に導入される燃料ガスとの間で熱交換を行う燃料予熱
手段が備えられ、空気極排気部には最上流側の燃料電池
部に導入されるとの間で熱交換を行う空気予熱手段が備
えられていることを特徴とする。また、最上流側の燃料
電池部の燃料極排気部には最上流の燃料電池部の燃料ガ
スに供給される蒸気との間で熱交換を行う蒸気予熱手段
が備えられていることを特徴とする。
【００１１】上記目的を達成するための本発明のタービ
ン発電設備の構成は、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燃料電池部と、吸入空気
を圧縮して燃料電池部に導入する圧縮機及び燃料電池部
の排気により作動されるガスタービンを有するタービン
発電部と、ガスタービンの排気ガスにより蒸気を発生さ
せる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラで発生した蒸気
により作動される蒸気タービンを有する蒸気タービン発
電部とからなるタービン発電設備において、複数の燃料
電池部を直列に配置し、それぞれの燃料電池部に各燃料
電池部で必要な量の燃料ガスをそれぞれ導入する燃料導
入手段を設け、最上流の燃料電池部に導入される燃料ガ
スを改質するための蒸気を排熱回収ボイラから供給する
蒸気供給手段を設け、下流側の燃料電池部の燃料ガスに
は、隣接する上流側の燃料電池部で燃料ガスを改質した
蒸気及び電気化学反応により生じた水分（蒸気）が供給
され、燃料ガスが改質されるようにしたことを特徴とす
る。
ン発電設備の構成は、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燃料電池部と、吸入空気
を圧縮して燃料電池部に導入する圧縮機及び燃料電池部
の排気により作動されるガスタービンを有するタービン
発電部と、ガスタービンの排気ガスにより蒸気を発生さ
せる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラで発生した蒸気
により作動される蒸気タービンを有する蒸気タービン発
電部とからなるタービン発電設備において、複数の燃料
電池部を直列に配置し、それぞれの燃料電池部に各燃料
電池部で必要な量の燃料ガスをそれぞれ導入する燃料導
入手段を設け、最上流の燃料電池部に導入される燃料ガ
スを改質するための蒸気を排熱回収ボイラから供給する
蒸気供給手段を設け、下流側の燃料電池部の燃料ガスに
は、隣接する上流側の燃料電池部で燃料ガスを改質した
蒸気及び電気化学反応により生じた水分（蒸気）が供給
され、燃料ガスが改質されるようにしたことを特徴とす
る。
【００１２】そして、蒸気供給手段は、排熱回収ボイラ
からの蒸気及び蒸気タービンからの抽気蒸気を供給する
ことを特徴とする。
からの蒸気及び蒸気タービンからの抽気蒸気を供給する
ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本願発明の燃料電池発電設備は、
図１に概略構成を示すように、空気と燃料ガスｆとを電
解質を介して電気化学反応させて発電を行う燃料電池部
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅが直列に配置されて構成
されている。それぞれの燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄ，１ｅには、各燃料電池部で必要な量の燃料ガスｆ
１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５がそれぞれ導入されるよう
になっている。最上流の燃料電池部１ａに導入される燃
料ガスｆ１を改質するための蒸気Ｓｔが燃料ガスｆ１に
供給される。
図１に概略構成を示すように、空気と燃料ガスｆとを電
解質を介して電気化学反応させて発電を行う燃料電池部
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅが直列に配置されて構成
されている。それぞれの燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄ，１ｅには、各燃料電池部で必要な量の燃料ガスｆ
１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５がそれぞれ導入されるよう
になっている。最上流の燃料電池部１ａに導入される燃
料ガスｆ１を改質するための蒸気Ｓｔが燃料ガスｆ１に
供給される。
【００１４】燃料電池部１における蒸気Ｓｔの供給の態
様としては、図２(a) に示すように、電解質５１を挟ん
で燃料通路５２及び空気通路５３を設け、燃料通路５２
の燃料ガスｆに蒸気Ｓｔを直接供給することが可能であ
る。また、図２(b) に示すように、電解質５１を挟んで
燃料通路５２及び空気通路５３を設けると共に、燃料通
路５２の内部に改質用通路５４を設け、改質用通路５４
に燃料ガスｆと蒸気Ｓｔを供給して燃料ガスｆの改質を
行い、改質された燃料を燃料通路５２に送給することが
可能である。
様としては、図２(a) に示すように、電解質５１を挟ん
で燃料通路５２及び空気通路５３を設け、燃料通路５２
の燃料ガスｆに蒸気Ｓｔを直接供給することが可能であ
る。また、図２(b) に示すように、電解質５１を挟んで
燃料通路５２及び空気通路５３を設けると共に、燃料通
路５２の内部に改質用通路５４を設け、改質用通路５４
に燃料ガスｆと蒸気Ｓｔを供給して燃料ガスｆの改質を
行い、改質された燃料を燃料通路５２に送給することが
可能である。
【００１５】下流側の燃料電池部１ｂ，１ｃ，１ｄ，１
ｅにそれぞれ導入される燃料ガスｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ
５には、隣接する上流側の燃料電池部で燃料ガスを改質
した蒸気（最上流の燃料電池部１ａに導入される燃料ガ
スｆ１を改質するための蒸気Ｓｔがそのまま送られる）
及び電気化学反応により生じた水分（蒸気）が供給さ
れ、燃料ガスｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５が改質される。こ
のため、燃料電池発電設備の全体に対して供給する蒸気
Ｓｔは、最上流の燃料電池部１ａに導入される燃料ガス
ｆ１の炭素分のモル比の３倍程度の量だけとなって、燃
料ガスｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５の総計の炭素分の
モル比の３倍量は必要としない。
ｅにそれぞれ導入される燃料ガスｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ
５には、隣接する上流側の燃料電池部で燃料ガスを改質
した蒸気（最上流の燃料電池部１ａに導入される燃料ガ
スｆ１を改質するための蒸気Ｓｔがそのまま送られる）
及び電気化学反応により生じた水分（蒸気）が供給さ
れ、燃料ガスｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５が改質される。こ
のため、燃料電池発電設備の全体に対して供給する蒸気
Ｓｔは、最上流の燃料電池部１ａに導入される燃料ガス
ｆ１の炭素分のモル比の３倍程度の量だけとなって、燃
料ガスｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５の総計の炭素分の
モル比の３倍量は必要としない。
【００１６】ここで、燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄ，１ｅの燃料利用率（燃料ガスの消費割合）が８０％
であると仮定すると、燃料ガスｆ１中の炭素分の重量を
２０と仮定して、燃料電池部１ａで発電のために消費さ
れる炭素分の重量は１６となり、残りの炭素分の重量の
４は燃料電池部１ｂに送られる。そして、燃料ガスｆ１
に供給される改質用の蒸気Ｓｔの量は６０となる。
ｄ，１ｅの燃料利用率（燃料ガスの消費割合）が８０％
であると仮定すると、燃料ガスｆ１中の炭素分の重量を
２０と仮定して、燃料電池部１ａで発電のために消費さ
れる炭素分の重量は１６となり、残りの炭素分の重量の
４は燃料電池部１ｂに送られる。そして、燃料ガスｆ１
に供給される改質用の蒸気Ｓｔの量は６０となる。
【００１７】下流側の燃料電池部１ｂには残りの炭素分
の重量の４と燃料ガスｆ２中の炭素分の重量１６とが合
わされて炭素分の重量が２０となる。炭素分の重量が２
０となった燃料は、燃料ガスｆ１を改質した蒸気Ｓｔ
（６０）及び燃料電池部１ａの電気化学反応で得られた
水分（蒸気）により改質されて下流側の燃料電池部１ｂ
に送られる。順次、燃料電池部１ｃ，１ｄ，１ｅでは燃
料中の炭素分の重量が２０となって、上流側からの蒸気
Ｓｔ（６０）及び上流側の燃料電池部の電気化学反応で
得られた水分が加えられて改質される。
の重量の４と燃料ガスｆ２中の炭素分の重量１６とが合
わされて炭素分の重量が２０となる。炭素分の重量が２
０となった燃料は、燃料ガスｆ１を改質した蒸気Ｓｔ
（６０）及び燃料電池部１ａの電気化学反応で得られた
水分（蒸気）により改質されて下流側の燃料電池部１ｂ
に送られる。順次、燃料電池部１ｃ，１ｄ，１ｅでは燃
料中の炭素分の重量が２０となって、上流側からの蒸気
Ｓｔ（６０）及び上流側の燃料電池部の電気化学反応で
得られた水分が加えられて改質される。
【００１８】最後流の燃料電池部１ｅからの炭素分の重
量の４は、別途設けられたタービン発電設備の燃焼器等
に回収される。燃料ガスｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５
の総計の炭素分が８４（２０＋１６＋１６＋１６＋１
６）となり、排出される炭素分が４となり、燃料利用率
は、８０／８４で９５％となる。
量の４は、別途設けられたタービン発電設備の燃焼器等
に回収される。燃料ガスｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５
の総計の炭素分が８４（２０＋１６＋１６＋１６＋１
６）となり、排出される炭素分が４となり、燃料利用率
は、８０／８４で９５％となる。
【００１９】従って、燃料電池発電設備には、燃料ガス
ｆ１だけの炭素分に応じた蒸気を供給すればよく、供給
する蒸気量を最小限（例えば、６０）にすることができ
る。また、各燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ
は、同一の燃料利用率のものを用いているので、同一構
成とすることができる。また、各燃料電池部１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅで燃料の改質がそれぞれ行われて
いるが、改質反応は吸熱反応であるため、燃料電池部１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅのそれぞれで冷却が行なわ
れ、機器の耐久性が向上し信頼性が高まる。また、改質
反応は吸熱反応であるため、消費される燃料がその分吸
熱されて実質燃料の発熱が増えることになり、燃料の熱
回収により発電効率が向上する。
ｆ１だけの炭素分に応じた蒸気を供給すればよく、供給
する蒸気量を最小限（例えば、６０）にすることができ
る。また、各燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ
は、同一の燃料利用率のものを用いているので、同一構
成とすることができる。また、各燃料電池部１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅで燃料の改質がそれぞれ行われて
いるが、改質反応は吸熱反応であるため、燃料電池部１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅのそれぞれで冷却が行なわ
れ、機器の耐久性が向上し信頼性が高まる。また、改質
反応は吸熱反応であるため、消費される燃料がその分吸
熱されて実質燃料の発熱が増えることになり、燃料の熱
回収により発電効率が向上する。
【００２０】尚、燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，
１ｅに導入する燃料量を全て同一にして説明したが、後
流側の燃料電池部には電気化学反応で得られた水分（蒸
気）が加えられていくため、加えられた水分（蒸気）に
応じて燃料量を増加させるようにすることも可能であ
る。これにより、燃料量と改質のための蒸気量の割合を
最適にすることが可能となる。この場合、燃料電池部の
燃料利用率により増加した燃料量に応じて最後流の燃料
電池部１ｅから排出される燃料量も増加するが、排出さ
れる燃料の温度をガスタービンの燃焼器に投入する温度
にマッチさせて燃焼器に回収する等することで、トータ
ルとしての燃料利用率を低下させずに蒸気量と燃料量と
の割合を最適にすることが可能である。
１ｅに導入する燃料量を全て同一にして説明したが、後
流側の燃料電池部には電気化学反応で得られた水分（蒸
気）が加えられていくため、加えられた水分（蒸気）に
応じて燃料量を増加させるようにすることも可能であ
る。これにより、燃料量と改質のための蒸気量の割合を
最適にすることが可能となる。この場合、燃料電池部の
燃料利用率により増加した燃料量に応じて最後流の燃料
電池部１ｅから排出される燃料量も増加するが、排出さ
れる燃料の温度をガスタービンの燃焼器に投入する温度
にマッチさせて燃焼器に回収する等することで、トータ
ルとしての燃料利用率を低下させずに蒸気量と燃料量と
の割合を最適にすることが可能である。
【００２１】因みに、燃料利用率が、８０／８４で９５
％となる条件で、各燃料電池部の燃料利用率を８０％と
した場合、最上流側の燃料電池部に全ての燃料電池部で
必要な量の燃料ガスを導入する従来のものでは、図３に
示すように、蒸気量は炭素分８４のモル比の３倍である
２５２が必要となる。このため、単純計算で、従来改質
のために２５２の蒸気量が必要であったのが、本願発明
では、６０の蒸気量で同等の効率を維持した燃料電池発
電設備となる。
％となる条件で、各燃料電池部の燃料利用率を８０％と
した場合、最上流側の燃料電池部に全ての燃料電池部で
必要な量の燃料ガスを導入する従来のものでは、図３に
示すように、蒸気量は炭素分８４のモル比の３倍である
２５２が必要となる。このため、単純計算で、従来改質
のために２５２の蒸気量が必要であったのが、本願発明
では、６０の蒸気量で同等の効率を維持した燃料電池発
電設備となる。
【００２２】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の燃料電池発電設
備を備えたタービン発電設備を説明する。図４には本発
明の第１実施例に係る燃料電池発電設備を備えたタービ
ン発電設備の概略系統を示してある。尚、図１に相当す
る部位には同一符号を付してある。
備を備えたタービン発電設備を説明する。図４には本発
明の第１実施例に係る燃料電池発電設備を備えたタービ
ン発電設備の概略系統を示してある。尚、図１に相当す
る部位には同一符号を付してある。
【００２３】図に示した第１実施例におけるタービン発
電設備２０は、圧縮機２１及び燃焼器２２及びタービン
２３を有する燃焼タービン（ガスタービン）２４と、燃
焼タービン２４の排気との間で蒸気を発生させる蒸気発
生手段（排熱回収ボイラ）２５と、排熱回収ボイラ２５
で発生した蒸気が作動流体となって導入される蒸気ター
ビン２６とで構成されている。
電設備２０は、圧縮機２１及び燃焼器２２及びタービン
２３を有する燃焼タービン（ガスタービン）２４と、燃
焼タービン２４の排気との間で蒸気を発生させる蒸気発
生手段（排熱回収ボイラ）２５と、排熱回収ボイラ２５
で発生した蒸気が作動流体となって導入される蒸気ター
ビン２６とで構成されている。
【００２４】そして、ガスタービン２４の圧縮機２１か
らの圧縮空気が燃料電池（ＦＣ）発電設備２７の作動空
気として供給され、ＦＣ発電設備２７の排出ガスが燃焼
器２２に導入されて回収される。圧縮機２１で圧縮され
た空気は任意の割合で燃焼器２２に導入される。燃焼器
２２には排出ガスと共に燃料fcが導入され、燃焼器２２
の燃焼ガスがタービン２３で膨張される。タービン２３
には発電機２８が連結され、タービン２３の作動により
発電が行われる。
らの圧縮空気が燃料電池（ＦＣ）発電設備２７の作動空
気として供給され、ＦＣ発電設備２７の排出ガスが燃焼
器２２に導入されて回収される。圧縮機２１で圧縮され
た空気は任意の割合で燃焼器２２に導入される。燃焼器
２２には排出ガスと共に燃料fcが導入され、燃焼器２２
の燃焼ガスがタービン２３で膨張される。タービン２３
には発電機２８が連結され、タービン２３の作動により
発電が行われる。
【００２５】タービン２３の排気は排熱回収ボイラ２５
に送られ、熱回収されて煙突STCKから大気に放出され
る。排熱回収ボイラ２５で発生した蒸気は蒸気タービン
２６に送られて仕事が行われる。蒸気タービン２６には
発電機３１が連結され、蒸気タービン２６の作動により
発電が行われる。蒸気タービン２６の排気蒸気は復水器
３２で復水され、排熱回収ボイラ２５に送られて発生蒸
気とされる。
に送られ、熱回収されて煙突STCKから大気に放出され
る。排熱回収ボイラ２５で発生した蒸気は蒸気タービン
２６に送られて仕事が行われる。蒸気タービン２６には
発電機３１が連結され、蒸気タービン２６の作動により
発電が行われる。蒸気タービン２６の排気蒸気は復水器
３２で復水され、排熱回収ボイラ２５に送られて発生蒸
気とされる。
【００２６】ＦＣ発電設備２７は、空気と燃料ガスｆと
を電解質を介して電気化学反応させて発電を行う燃料電
池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅが直列に配置されて
いる。そして、燃料電池部１ａと燃料電池部１ｂの空気
極と燃料極との間がそれぞれ空気極排気部２ａと燃料極
排気部３ａとで連通し、燃料電池部１ｂと燃料電池部１
ｃの空気極と燃料極との間がそれぞれ空気極排気部２ｂ
と燃料極排気部３ｂとで連通している。
を電解質を介して電気化学反応させて発電を行う燃料電
池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅが直列に配置されて
いる。そして、燃料電池部１ａと燃料電池部１ｂの空気
極と燃料極との間がそれぞれ空気極排気部２ａと燃料極
排気部３ａとで連通し、燃料電池部１ｂと燃料電池部１
ｃの空気極と燃料極との間がそれぞれ空気極排気部２ｂ
と燃料極排気部３ｂとで連通している。
【００２７】また、燃料電池部１ｃと燃料電池部１ｄの
空気極と燃料極との間がそれぞれ空気極排気部２ｃと燃
料極排気部３ｃとで連通し、更に、燃料電池部１ｄと燃
料電池部１ｅの空気極と燃料極との間がそれぞれ空気極
排気部２ｄと燃料極排気部３ｄとで連通している。燃料
電池部１ｅの空気極と燃料極とは排出ガス通路４，５に
より燃焼器２２につながっている。
空気極と燃料極との間がそれぞれ空気極排気部２ｃと燃
料極排気部３ｃとで連通し、更に、燃料電池部１ｄと燃
料電池部１ｅの空気極と燃料極との間がそれぞれ空気極
排気部２ｄと燃料極排気部３ｄとで連通している。燃料
電池部１ｅの空気極と燃料極とは排出ガス通路４，５に
より燃焼器２２につながっている。
【００２８】各燃料電池部１を空気極排気部２と燃料極
排気部３とで連通したので、燃料電池部１の内部の構
造、即ち、発電部や電解質の配置、流体通路の形状等の
制約が減少し、燃料電池部１の設計の自由度が増す。
排気部３とで連通したので、燃料電池部１の内部の構
造、即ち、発電部や電解質の配置、流体通路の形状等の
制約が減少し、燃料電池部１の設計の自由度が増す。
【００２９】尚、燃料電池部１は２つ乃至４つを直列に
配置したり６つ以上を直列に配置することが可能であ
る。また、排出ガス通路４，５の排出ガスを別途燃焼部
で燃焼させ、燃焼後の排出ガスを燃焼器２に供給するこ
とも可能である。
配置したり６つ以上を直列に配置することが可能であ
る。また、排出ガス通路４，５の排出ガスを別途燃焼部
で燃焼させ、燃焼後の排出ガスを燃焼器２に供給するこ
とも可能である。
【００３０】空気極排気部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには
空気予熱手段としての空気予熱器６ａ，６ｂ，６ｃ，６
ｄがそれぞれ備えられ、燃料極排気部３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄには燃料予熱手段としての燃料予熱器７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ備えられている。
空気予熱手段としての空気予熱器６ａ，６ｂ，６ｃ，６
ｄがそれぞれ備えられ、燃料極排気部３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄには燃料予熱手段としての燃料予熱器７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ備えられている。
【００３１】圧縮機２１で圧縮された空気は排熱回収ボ
イラ２５で予熱され、空気導入路８から最上流側の燃料
電池部１ａに導入される。空気導入路８は空気予熱器６
ｄ，６ｃ，６ｂ，６ａをそれぞれ経由し、空気予熱器６
ｄ，６ｃ，６ｂ，６ａでは、最上流側の燃料電池部１ａ
に導入される空気と作動を終えた排気との間で熱交換が
行われて空気が予熱される。このため、特別な熱源を設
けることなく圧縮機２１で圧縮された空気を予熱するこ
とができる。
イラ２５で予熱され、空気導入路８から最上流側の燃料
電池部１ａに導入される。空気導入路８は空気予熱器６
ｄ，６ｃ，６ｂ，６ａをそれぞれ経由し、空気予熱器６
ｄ，６ｃ，６ｂ，６ａでは、最上流側の燃料電池部１ａ
に導入される空気と作動を終えた排気との間で熱交換が
行われて空気が予熱される。このため、特別な熱源を設
けることなく圧縮機２１で圧縮された空気を予熱するこ
とができる。
【００３２】燃料ガスｆは排熱回収ボイラ２５で予熱さ
れ、燃料導入路９（燃料導入手段）から分配器１０（燃
料導入手段）に送られ、分配器１０で適宜割合に分配さ
れて分配路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅから路燃料電
池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅにそれぞれ必要な量
が導入される。燃料導入路９は燃料予熱器７ｄ，７ｃ，
７ｂ，７ａをそれぞれ経由し、分配器１０から燃料電池
部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに導入される燃料ガス
と作動を終えた排気との間で熱交換が行われて燃料ガス
ｆが予熱される。このため、特別な熱源を設けることな
く燃料ガスｆを予熱することができる。
れ、燃料導入路９（燃料導入手段）から分配器１０（燃
料導入手段）に送られ、分配器１０で適宜割合に分配さ
れて分配路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅから路燃料電
池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅにそれぞれ必要な量
が導入される。燃料導入路９は燃料予熱器７ｄ，７ｃ，
７ｂ，７ａをそれぞれ経由し、分配器１０から燃料電池
部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに導入される燃料ガス
と作動を終えた排気との間で熱交換が行われて燃料ガス
ｆが予熱される。このため、特別な熱源を設けることな
く燃料ガスｆを予熱することができる。
【００３３】排熱回収ボイラ２５の中圧系の高温部から
分岐して蒸気供給手段としての蒸気供給路１２が備ええ
られ、蒸気供給路１２は、分配器１０から最上流側の燃
料電池部１ａに燃料ガスｆを導入する分配路９ａにつな
がれている。分配路９ａに蒸気供給路１２から蒸気Ｓｔ
が供給されることで、最上流側の燃料電池部１ａに導入
される燃料ガスｆ（図１のｆ１に相当）が蒸気Ｓｔ（図
１のＳｔに相当）により改質される。蒸気供給路１２は
燃料予熱器７ａを経由し、分配路９ａに供給される蒸気
Ｓｔが燃料予熱器７ａで予熱される。このため、特別な
熱源を設けることなく蒸気Ｓｔを予熱することができ
る。
分岐して蒸気供給手段としての蒸気供給路１２が備ええ
られ、蒸気供給路１２は、分配器１０から最上流側の燃
料電池部１ａに燃料ガスｆを導入する分配路９ａにつな
がれている。分配路９ａに蒸気供給路１２から蒸気Ｓｔ
が供給されることで、最上流側の燃料電池部１ａに導入
される燃料ガスｆ（図１のｆ１に相当）が蒸気Ｓｔ（図
１のＳｔに相当）により改質される。蒸気供給路１２は
燃料予熱器７ａを経由し、分配路９ａに供給される蒸気
Ｓｔが燃料予熱器７ａで予熱される。このため、特別な
熱源を設けることなく蒸気Ｓｔを予熱することができ
る。
【００３４】上記構成のタービン発電設備２０では、ガ
スタービン２４の圧縮機２１からの圧縮空気が空気予熱
器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを経由した空気導入路８から
ＦＣ発電設備２７の作動空気として供給される。また、
燃料ガスｆが燃料予熱器７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを経由
した燃料導入路９から分配器１０に送られ、分配器１０
から燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに必要量
が分配されてそれぞれ導入される（図１のｆ１，ｆ２，
ｆ３，ｆ４，ｆ５に相当）。また、蒸気供給路１２から
導入路１１に蒸気が供給され、最上流側の燃料電池部１
ａに導入される燃料ガスｆ（ｆ１）が改質される。
スタービン２４の圧縮機２１からの圧縮空気が空気予熱
器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを経由した空気導入路８から
ＦＣ発電設備２７の作動空気として供給される。また、
燃料ガスｆが燃料予熱器７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを経由
した燃料導入路９から分配器１０に送られ、分配器１０
から燃料電池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅに必要量
が分配されてそれぞれ導入される（図１のｆ１，ｆ２，
ｆ３，ｆ４，ｆ５に相当）。また、蒸気供給路１２から
導入路１１に蒸気が供給され、最上流側の燃料電池部１
ａに導入される燃料ガスｆ（ｆ１）が改質される。
【００３５】下流側の燃料電池部１ｂ，１ｃ，１ｄ，１
ｅにそれぞれ導入される燃料ガス（図１のｆ２，ｆ３，
ｆ４，ｆ５に相当）には、隣接する上流側の燃料電池部
１で燃料ガスを改質した蒸気（最上流の燃料電池部１ａ
に導入される燃料ガスｆ１を改質するための蒸気Ｓｔが
そのまま送られる）及び電気化学反応により生じた水分
（蒸気）が供給され、燃料ガスｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５
が改質される。このため、ＦＣ発電設備２７の全体に対
して供給する蒸気Ｓｔは、最上流の燃料電池部１ａに導
入される燃料ガスｆ１の炭素分のモル比の３倍程度の量
（図１の６０に相当）だけとなる。
ｅにそれぞれ導入される燃料ガス（図１のｆ２，ｆ３，
ｆ４，ｆ５に相当）には、隣接する上流側の燃料電池部
１で燃料ガスを改質した蒸気（最上流の燃料電池部１ａ
に導入される燃料ガスｆ１を改質するための蒸気Ｓｔが
そのまま送られる）及び電気化学反応により生じた水分
（蒸気）が供給され、燃料ガスｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５
が改質される。このため、ＦＣ発電設備２７の全体に対
して供給する蒸気Ｓｔは、最上流の燃料電池部１ａに導
入される燃料ガスｆ１の炭素分のモル比の３倍程度の量
（図１の６０に相当）だけとなる。
【００３６】ＦＣ発電設備２７で作動を終えた作動空気
及び作動用燃料の排出ガスは排出ガス通路４，５から燃
焼器２２に導入され、排出ガスは燃焼燃料fcと共に燃焼
器２２で燃焼される。燃焼器２２の燃焼ガスはタービン
２３に導入され、膨張された後排気される。タービン２
３の排気は排熱回収ボイラ２５に送られ、排熱回収ボイ
ラ２５で発生した蒸気は蒸気タービン２６に送られて仕
事が行われる。タービン２３及び蒸気タービン２６の作
動により発電機２８及び発電機３１が作動されて発電が
行われると共に、ＦＣ発電設備２７で発電が行われる。
及び作動用燃料の排出ガスは排出ガス通路４，５から燃
焼器２２に導入され、排出ガスは燃焼燃料fcと共に燃焼
器２２で燃焼される。燃焼器２２の燃焼ガスはタービン
２３に導入され、膨張された後排気される。タービン２
３の排気は排熱回収ボイラ２５に送られ、排熱回収ボイ
ラ２５で発生した蒸気は蒸気タービン２６に送られて仕
事が行われる。タービン２３及び蒸気タービン２６の作
動により発電機２８及び発電機３１が作動されて発電が
行われると共に、ＦＣ発電設備２７で発電が行われる。
【００３７】尚、上述した実施例では、ＦＣ発電設備２
７とガスタービン２４とを組み合わせ、ＦＣ発電設備２
７の作動空気をガスタービン２４の圧縮機２１から供給
し、ＦＣ発電設備２７からの排出ガスを燃焼器２２で回
収するようにしたタービン発電設備を例に挙げて説明し
てが、ＦＣ発電設備２７に供給される作動空気及び蒸気
の供給源及びＦＣ発電設備２７から排出される排出ガス
の導入先は図示例に限定されるものではなく、他の任意
の系統とすることも可能である。
７とガスタービン２４とを組み合わせ、ＦＣ発電設備２
７の作動空気をガスタービン２４の圧縮機２１から供給
し、ＦＣ発電設備２７からの排出ガスを燃焼器２２で回
収するようにしたタービン発電設備を例に挙げて説明し
てが、ＦＣ発電設備２７に供給される作動空気及び蒸気
の供給源及びＦＣ発電設備２７から排出される排出ガス
の導入先は図示例に限定されるものではなく、他の任意
の系統とすることも可能である。
【００３８】従って、ＦＣ発電設備２７には、燃料ガス
ｆ１だけの炭素分に応じた蒸気を供給すればよく、供給
する蒸気量を最小限にしたタービン発電設備とすること
ができ、排熱回収ボイラ２５の負担を最小限に抑えて効
率低下を抑制することができる。また、各燃料電池部１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅで燃料の改質がそれぞれ行
われているが、改質反応は吸熱反応であるため、燃料電
池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅのそれぞれで冷却が
行なわれ、機器の耐久性が向上し、タービン発電設備の
信頼性が高まる。また、改質反応は吸熱反応であるた
め、消費される燃料がその分吸熱されて実質燃料の発熱
が増えることになり、燃料の熱回収により発電効率が向
上し、タービン発電設備の発電効率を向上させることが
できる。
ｆ１だけの炭素分に応じた蒸気を供給すればよく、供給
する蒸気量を最小限にしたタービン発電設備とすること
ができ、排熱回収ボイラ２５の負担を最小限に抑えて効
率低下を抑制することができる。また、各燃料電池部１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅで燃料の改質がそれぞれ行
われているが、改質反応は吸熱反応であるため、燃料電
池部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅのそれぞれで冷却が
行なわれ、機器の耐久性が向上し、タービン発電設備の
信頼性が高まる。また、改質反応は吸熱反応であるた
め、消費される燃料がその分吸熱されて実質燃料の発熱
が増えることになり、燃料の熱回収により発電効率が向
上し、タービン発電設備の発電効率を向上させることが
できる。
【００３９】図５に基づいて本発明の第２実施例に係る
タービン発電設備を説明する。尚、図４に示したＦＣ発
電設備２７及びタービン発電設備２０と同一構成部材に
は同一符号を付して重複する説明は省略してある。
タービン発電設備を説明する。尚、図４に示したＦＣ発
電設備２７及びタービン発電設備２０と同一構成部材に
は同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００４０】図５に示したタービン発電設備４１は、蒸
気タービン２６の途中段から蒸気を抽気する抽気通路４
２を備え、抽気通路４２からの蒸気を燃料予熱器７ａの
前流側の蒸気供給路１２に合流させた構成となってい
る。最上流の燃料電池部１ａに導入される燃料ガスｆ１
の改質用の蒸気Ｓｔとして、排熱回収ボイラ２５からの
蒸気と蒸気タービン２６の途中段からの蒸気とが用いら
れる。
気タービン２６の途中段から蒸気を抽気する抽気通路４
２を備え、抽気通路４２からの蒸気を燃料予熱器７ａの
前流側の蒸気供給路１２に合流させた構成となってい
る。最上流の燃料電池部１ａに導入される燃料ガスｆ１
の改質用の蒸気Ｓｔとして、排熱回収ボイラ２５からの
蒸気と蒸気タービン２６の途中段からの蒸気とが用いら
れる。
【００４１】燃料電池部１ａに導入する燃料ガスｆ１を
改質するための蒸気の圧力は、圧縮機２１で圧縮された
空気の圧力とマッチングさせる必要がある。このため、
蒸気タービン２６から抽気する圧力を任意にすること
で、排熱回収ボイラ２５の任意の圧力（高圧系）の蒸気
を供給しても、圧縮機２１で圧縮された空気の圧力とマ
ッチングさせることが可能になり、排熱回収ボイラ２５
からの蒸気の圧力の制約を少なくすることができる。
改質するための蒸気の圧力は、圧縮機２１で圧縮された
空気の圧力とマッチングさせる必要がある。このため、
蒸気タービン２６から抽気する圧力を任意にすること
で、排熱回収ボイラ２５の任意の圧力（高圧系）の蒸気
を供給しても、圧縮機２１で圧縮された空気の圧力とマ
ッチングさせることが可能になり、排熱回収ボイラ２５
からの蒸気の圧力の制約を少なくすることができる。
【００４２】
【発明の効果】本発明の燃料電池発電設備は、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
燃料電池部を有する燃料電池設備において、複数の燃料
電池部を直列に配置し、それぞれの燃料電池部に各燃料
電池部で必要な量の燃料ガスをそれぞれ導入する燃料導
入手段を設け、最上流の燃料電池部に導入される燃料ガ
スを改質するための蒸気を供給する蒸気供給手段を設
け、下流側の燃料電池部の燃料ガスには、隣接する上流
側の燃料電池部で燃料ガスを改質した蒸気及び電気化学
反応により生じた水分（蒸気）が供給され、燃料ガスが
改質されるようにしたので、最上流の燃料電池部に導入
される燃料ガスを改質するための蒸気により複数の燃料
電池部に導入される燃料の改質を行うことができる。こ
の結果、燃料電池発電部を直列に配置した設備であって
も、燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要としな
い燃料電池発電設備とすることが可能になる。
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
燃料電池部を有する燃料電池設備において、複数の燃料
電池部を直列に配置し、それぞれの燃料電池部に各燃料
電池部で必要な量の燃料ガスをそれぞれ導入する燃料導
入手段を設け、最上流の燃料電池部に導入される燃料ガ
スを改質するための蒸気を供給する蒸気供給手段を設
け、下流側の燃料電池部の燃料ガスには、隣接する上流
側の燃料電池部で燃料ガスを改質した蒸気及び電気化学
反応により生じた水分（蒸気）が供給され、燃料ガスが
改質されるようにしたので、最上流の燃料電池部に導入
される燃料ガスを改質するための蒸気により複数の燃料
電池部に導入される燃料の改質を行うことができる。こ
の結果、燃料電池発電部を直列に配置した設備であって
も、燃料ガスの改質のための蒸気量を多量に必要としな
い燃料電池発電設備とすることが可能になる。
【００４３】そして、それぞれの燃料電池部における燃
料ガスの消費割合は、同一となっているので、複数の燃
料電池部を同一構成にすることができる。
料ガスの消費割合は、同一となっているので、複数の燃
料電池部を同一構成にすることができる。
【００４４】また、それぞれの燃料電池部における燃料
ガスの消費割合は、隣接する上流側の燃料電池部で電気
化学反応により生じた水分（蒸気）量に応じて設定され
るので、燃料ガス量と改質用の蒸気量との割合を最適に
することができる。
ガスの消費割合は、隣接する上流側の燃料電池部で電気
化学反応により生じた水分（蒸気）量に応じて設定され
るので、燃料ガス量と改質用の蒸気量との割合を最適に
することができる。
【００４５】また、燃料電池部の間には空気極排気部と
燃料極排気部とが独立して備えられ、燃料極排気部には
燃料ガスを改質した後の蒸気及び電気化学反応により生
じた水分（蒸気）が送られ、最上流の燃料電池部以外の
燃料極排気部には燃料極排気部から燃料ガスが導入され
るので、燃料電池部の構造の制約が減少し燃料電池部の
設計の自由度が増す。
燃料極排気部とが独立して備えられ、燃料極排気部には
燃料ガスを改質した後の蒸気及び電気化学反応により生
じた水分（蒸気）が送られ、最上流の燃料電池部以外の
燃料極排気部には燃料極排気部から燃料ガスが導入され
るので、燃料電池部の構造の制約が減少し燃料電池部の
設計の自由度が増す。
【００４６】また、燃料極排気部には燃料電池部に導入
される燃料ガスとの間で熱交換を行う燃料予熱手段が備
えられ、空気極排気部には最上流側の燃料電池部に導入
されるとの間で熱交換を行う空気予熱手段が備えられて
いるので、熱源を別途設けることなく燃料ガス及び空気
を予熱することができる。
される燃料ガスとの間で熱交換を行う燃料予熱手段が備
えられ、空気極排気部には最上流側の燃料電池部に導入
されるとの間で熱交換を行う空気予熱手段が備えられて
いるので、熱源を別途設けることなく燃料ガス及び空気
を予熱することができる。
【００４７】また、最上流側の燃料電池部の燃料極排気
部には最上流の燃料電池部の燃料ガスに供給される蒸気
との間で熱交換を行う蒸気予熱手段が備えられているの
で、熱源を別途設けることなく改質用の蒸気を予熱する
ことができる。
部には最上流の燃料電池部の燃料ガスに供給される蒸気
との間で熱交換を行う蒸気予熱手段が備えられているの
で、熱源を別途設けることなく改質用の蒸気を予熱する
ことができる。
【００４８】本発明のタービン発電設備は、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燃
料電池部と、吸入空気を圧縮して燃料電池部に導入する
圧縮機及び燃料電池部の排気により作動されるガスター
ビンを有するタービン発電部と、ガスタービンの排気ガ
スにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収
ボイラで発生した蒸気により作動される蒸気タービンを
有する蒸気タービン発電部とからなるタービン発電設備
において、複数の燃料電池部を直列に配置し、それぞれ
の燃料電池部に各燃料電池部で必要な量の燃料ガスをそ
れぞれ導入する燃料導入手段を設け、最上流の燃料電池
部に導入される燃料ガスを改質するための蒸気を排熱回
収ボイラから供給する蒸気供給手段を設け、下流側の燃
料電池部の燃料ガスには、隣接する上流側の燃料電池部
で燃料ガスを改質した蒸気及び電気化学反応により生じ
た水分（蒸気）が供給され、燃料ガスが改質されるよう
にしたので、最上流の燃料電池部に導入される燃料ガス
を改質するための蒸気により複数の燃料電池部に導入さ
れる燃料の改質を行うことができる燃料電池発電設備を
備えたタービン発電設備となる。この結果、燃料電池発
電部を直列に配置した設備であっても、燃料ガスの改質
のため排熱回収ボイラから供給される蒸気量を多量に必
要としない燃料電池発電設備を備えたタービン発電設備
となり、排熱回収ボイラの負担を最小限に抑えて効率低
下を抑制することができる。
ガスとを電解質を介して電気化学反応させて発電する燃
料電池部と、吸入空気を圧縮して燃料電池部に導入する
圧縮機及び燃料電池部の排気により作動されるガスター
ビンを有するタービン発電部と、ガスタービンの排気ガ
スにより蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収
ボイラで発生した蒸気により作動される蒸気タービンを
有する蒸気タービン発電部とからなるタービン発電設備
において、複数の燃料電池部を直列に配置し、それぞれ
の燃料電池部に各燃料電池部で必要な量の燃料ガスをそ
れぞれ導入する燃料導入手段を設け、最上流の燃料電池
部に導入される燃料ガスを改質するための蒸気を排熱回
収ボイラから供給する蒸気供給手段を設け、下流側の燃
料電池部の燃料ガスには、隣接する上流側の燃料電池部
で燃料ガスを改質した蒸気及び電気化学反応により生じ
た水分（蒸気）が供給され、燃料ガスが改質されるよう
にしたので、最上流の燃料電池部に導入される燃料ガス
を改質するための蒸気により複数の燃料電池部に導入さ
れる燃料の改質を行うことができる燃料電池発電設備を
備えたタービン発電設備となる。この結果、燃料電池発
電部を直列に配置した設備であっても、燃料ガスの改質
のため排熱回収ボイラから供給される蒸気量を多量に必
要としない燃料電池発電設備を備えたタービン発電設備
となり、排熱回収ボイラの負担を最小限に抑えて効率低
下を抑制することができる。
【００４９】また、蒸気供給手段は、排熱回収ボイラか
らの蒸気及び蒸気タービンからの抽気蒸気を供給するよ
うにしたので、蒸気タービンからの抽気蒸気の圧力を任
意とすることで、排熱回収ボイラからの蒸気の圧力に関
する制限を抑制すことができる。
らの蒸気及び蒸気タービンからの抽気蒸気を供給するよ
うにしたので、蒸気タービンからの抽気蒸気の圧力を任
意とすることで、排熱回収ボイラからの蒸気の圧力に関
する制限を抑制すことができる。
【図１】本発明の実施形態例に係る燃料電池発電設備の
概略系統図。
概略系統図。
【図２】燃料電池部の概略構成図。
【図３】従来の燃料電池発電設備の概略系統図。
【図４】本発明の第１実施例に係る燃料電池発電設備を
備えたタービン発電設備の概略系統図。
備えたタービン発電設備の概略系統図。
【図５】本発明の第２実施例に係る燃料電池発電設備を
備えたタービン発電設備の概略系統図。
備えたタービン発電設備の概略系統図。
１ 燃料電池部
２ 空気極排気部
３ 燃料極排気部
４，５ 排出ガス通路
６ 空気予熱器
７ 燃料予熱器
８ 空気導入路
９ 燃料導入路
１０ 分配器
１２ 蒸気供給路
２０ タービン発電設備
２１ 圧縮機
２２ 燃焼器
２３ タービン
２４ 燃焼タービン（ガスタービン）
２５ 排熱回収ボイラ
２６ 蒸気タービン
２７ 燃料電池（ＦＣ）発電設備
２８，３１ 発電機
３２ 復水器
５１ 電解質
５２ 燃料通路
５３ 空気通路
５４ 改質用通路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 宮本 均
兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 大谷 雄一
兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 上地 英之
兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 石黒 達男
兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 渡部 正治
兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
Ｆターム(参考） 5H027 AA02 BA02 BC12 DD02
Claims (8)
- 【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燃料電池部を有する燃料電池設
備において、複数の燃料電池部を直列に配置し、それぞ
れの燃料電池部に各燃料電池部で必要な量の燃料ガスを
それぞれ導入する燃料導入手段を設け、最上流の燃料電
池部に導入される燃料ガスを改質するための蒸気を供給
する蒸気供給手段を設け、 下流側の燃料電池部の燃料ガスには、隣接する上流側の
燃料電池部で燃料ガスを改質した蒸気及び電気化学反応
により生じた水分（蒸気）が供給され、燃料ガスが改質
されるようにしたことを特徴とする燃料電池発電設備。 - 【請求項２】 請求項１において、それぞれの燃料電池
部における燃料ガスの消費割合は、同一となっているこ
とを特徴とする燃料電池発電設備。 - 【請求項３】 請求項１において、それぞれの燃料電池
部における燃料ガスの消費割合は、隣接する上流側の燃
料電池部で電気化学反応により生じた水分（蒸気）量に
応じて設定されることを特徴とする燃料電池発電設備。 - 【請求項４】 請求項１において、燃料電池部の間には
空気極排気部と燃料極排気部とが独立して備えられ、燃
料極排気部には燃料ガスを改質した後の蒸気及び電気化
学反応により生じた水分（蒸気）が送られ、最上流の燃
料電池部以外の燃料極排気部には燃料極排気部から燃料
ガスが導入されることを特徴とする燃料電池発電設備。 - 【請求項５】 請求項４において、燃料極排気部には燃
料電池部に導入される燃料ガスとの間で熱交換を行う燃
料予熱手段が備えられ、空気極排気部には最上流側の燃
料電池部に導入されるとの間で熱交換を行う空気予熱手
段が備えられていることを特徴とする燃料電池発電設
備。 - 【請求項６】 請求項５において、最上流側の燃料電池
部の燃料極排気部には最上流の燃料電池部の燃料ガスに
供給される蒸気との間で熱交換を行う蒸気予熱手段が備
えられていることを特徴とする燃料電池発電設備。 - 【請求項７】 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燃料電池部と、吸入空気を圧縮
して燃料電池部に導入する圧縮機及び燃料電池部の排気
により作動されるガスタービンを有するタービン発電部
と、ガスタービンの排気ガスにより蒸気を発生させる排
熱回収ボイラと、排熱回収ボイラで発生した蒸気により
作動される蒸気タービンを有する蒸気タービン発電部と
からなるタービン発電設備において、複数の燃料電池部
を直列に配置し、それぞれの燃料電池部に各燃料電池部
で必要な量の燃料ガスをそれぞれ導入する燃料導入手段
を設け、最上流の燃料電池部に導入される燃料ガスを改
質するための蒸気を排熱回収ボイラから供給する蒸気供
給手段を設け、 下流側の燃料電池部の燃料ガスには、隣接する上流側の
燃料電池部で燃料ガスを改質した蒸気及び電気化学反応
により生じた水分（蒸気）が供給され、燃料ガスが改質
されるようにしたことを特徴とするタービン発電設備。 - 【請求項８】 請求項７において、蒸気供給手段は、排
熱回収ボイラからの蒸気及び蒸気タービンからの抽気蒸
気を供給することを特徴とするタービン発電設備。
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|---|---|---|---|
| JP2001289336A JP5123453B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | タービン発電設備 |
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| JP2001289336A JP5123453B2 (ja) | 2001-09-21 | 2001-09-21 | タービン発電設備 |
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| JP2003100333A true JP2003100333A (ja) | 2003-04-04 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005043046A (ja) * | 2003-07-21 | 2005-02-17 | General Electric Co <Ge> | ハイブリッド燃料電池−パルスデトネーションパワーシステム |
| JP2008519421A (ja) * | 2004-11-05 | 2008-06-05 | ユーティーシー パワー コーポレイション | マルチスタック燃料電池発電装置における燃料流および空気流の制御 |
| JP2011525295A (ja) * | 2008-07-21 | 2011-09-15 | スタクセラ・ゲーエムベーハー | 直列接続された２つの燃料電池スタックを有する燃料電池システム |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62133673A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置 |
| JPS62274560A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Mitsubishi Electric Corp | 複合型燃料電池発電装置 |
| JPS62274563A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Hitachi Ltd | 複合発電プラント |
| JPH02170368A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-07-02 | Jgc Corp | 燃料電池の発電システム |
| JP2001090508A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合発電プラント |
-
2001
- 2001-09-21 JP JP2001289336A patent/JP5123453B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62133673A (ja) * | 1985-12-06 | 1987-06-16 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池装置 |
| JPS62274560A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Mitsubishi Electric Corp | 複合型燃料電池発電装置 |
| JPS62274563A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Hitachi Ltd | 複合発電プラント |
| JPH02170368A (ja) * | 1988-12-22 | 1990-07-02 | Jgc Corp | 燃料電池の発電システム |
| JP2001090508A (ja) * | 1999-09-22 | 2001-04-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 複合発電プラント |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005043046A (ja) * | 2003-07-21 | 2005-02-17 | General Electric Co <Ge> | ハイブリッド燃料電池−パルスデトネーションパワーシステム |
| JP2008519421A (ja) * | 2004-11-05 | 2008-06-05 | ユーティーシー パワー コーポレイション | マルチスタック燃料電池発電装置における燃料流および空気流の制御 |
| JP2011525295A (ja) * | 2008-07-21 | 2011-09-15 | スタクセラ・ゲーエムベーハー | 直列接続された２つの燃料電池スタックを有する燃料電池システム |
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