JP2003217602A - 高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム - Google Patents
高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システムInfo
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】 常圧で運転できる高温型燃料電池を使用で
き、しかも高効率となるようにした高温型燃料電池を用
いたコンバインド発電システムを提供する。 【解決手段】 高温型燃料電池（ＳＯＦＣ）１５と、ガ
スタービン１０で駆動される発電機１４とを併用して発
電する高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システ
ムであって、高温型燃料電池１５の空気極にガスタービ
ン１０から排出されるガスタービン排気を導入した。
き、しかも高効率となるようにした高温型燃料電池を用
いたコンバインド発電システムを提供する。 【解決手段】 高温型燃料電池（ＳＯＦＣ）１５と、ガ
スタービン１０で駆動される発電機１４とを併用して発
電する高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システ
ムであって、高温型燃料電池１５の空気極にガスタービ
ン１０から排出されるガスタービン排気を導入した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温型燃料電池
（ＳＯＦＣ）による発電とガスタービンによる発電とを
組み合わせ、トータルの発電効率を高効率化することが
できる高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システ
ムに関する。
（ＳＯＦＣ）による発電とガスタービンによる発電とを
組み合わせ、トータルの発電効率を高効率化することが
できる高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は、燃料の化学エネルギーを直
接電気エネルギーに変換して発電を行うものである。こ
の燃料電池は、燃料側の電極である燃料極と、空気側の
電極である空気極と、これらの間にありイオンのみを通
す電解質とにより構成されており、電解質の種類によっ
て様々な形式が開発されている。
接電気エネルギーに変換して発電を行うものである。こ
の燃料電池は、燃料側の電極である燃料極と、空気側の
電極である空気極と、これらの間にありイオンのみを通
す電解質とにより構成されており、電解質の種類によっ
て様々な形式が開発されている。
【０００３】このうち、固体酸化物型燃料電池（Ｓｏｌ
ｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：以下「ＳＯＦ
Ｃ」と呼ぶ）は、電解質としてジルコニアセラミクッス
などのセラミックスが用いられ、天然ガス，石油，メタ
ノール，石炭ガス化ガスなどを燃料として運転される燃
料電池である。このＳＯＦＣは、イオン電導率を高める
ために作動温度が約９００〜１０００℃程度と高く、用
途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている。
そして、このＳＯＦＣは、共通の燃料を使用でき、しか
も、高温で運転することからＳＯＦＣの排熱を利用でき
るガスタービンとの相性がよく、ＳＯＦＣとガスタービ
ンとを組み合わせるコンバインド発電システム、すなわ
ち高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム
（以下「ＳＯＦＣコンバインド発電システム」と呼ぶ）
は、高効率を達成できる発電システムとして期待されて
いる。
ｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：以下「ＳＯＦ
Ｃ」と呼ぶ）は、電解質としてジルコニアセラミクッス
などのセラミックスが用いられ、天然ガス，石油，メタ
ノール，石炭ガス化ガスなどを燃料として運転される燃
料電池である。このＳＯＦＣは、イオン電導率を高める
ために作動温度が約９００〜１０００℃程度と高く、用
途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている。
そして、このＳＯＦＣは、共通の燃料を使用でき、しか
も、高温で運転することからＳＯＦＣの排熱を利用でき
るガスタービンとの相性がよく、ＳＯＦＣとガスタービ
ンとを組み合わせるコンバインド発電システム、すなわ
ち高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム
（以下「ＳＯＦＣコンバインド発電システム」と呼ぶ）
は、高効率を達成できる発電システムとして期待されて
いる。
【０００４】上述したＳＯＦＣは、燃料ガス及び空気を
高温にして電池系内に流す必要がある。しかし、従来の
ＳＯＦＣコンバインド発電システムでは、ガスタービン
の圧縮機で圧縮された高圧空気をＳＯＦＣの空気極に導
入して発電した後、発電時の反応熱に未反応の燃料ガス
及び空気を燃焼させた熱を加えた排熱をガスタービンの
駆動に再利用するように構成されているため、高温に加
えて高圧とした燃料ガス及び空気を電池系内に流す加圧
型のＳＯＦＣとなる。このような加圧型ＳＯＦＣコンバ
インド発電システムは、たとえば図１１に示すように構
成されている。
高温にして電池系内に流す必要がある。しかし、従来の
ＳＯＦＣコンバインド発電システムでは、ガスタービン
の圧縮機で圧縮された高圧空気をＳＯＦＣの空気極に導
入して発電した後、発電時の反応熱に未反応の燃料ガス
及び空気を燃焼させた熱を加えた排熱をガスタービンの
駆動に再利用するように構成されているため、高温に加
えて高圧とした燃料ガス及び空気を電池系内に流す加圧
型のＳＯＦＣとなる。このような加圧型ＳＯＦＣコンバ
インド発電システムは、たとえば図１１に示すように構
成されている。
【０００５】以下、図１１に基づいて従来の加圧型ＳＯ
ＦＣコンバインド発電システムの構成を簡単に説明す
る。なお、図中の符号１はガスタービン、２は圧縮機
部、３は燃焼器、４はタービン部、５は発電機、６は高
温型燃料電池（ＳＯＦＣ）、７は高温燃料ガスの圧縮機
である。この構成では、ガスタービン１の圧縮機部２が
外気を圧縮した高圧空気がＳＯＦＣ６の空気極に供給さ
れる。なお、圧縮機部２で圧縮された空気は高温・高圧
となるが、ＳＯＦＣ６の作動温度である１０００℃程度
になるまでさらに図示省略の加熱手段で加熱されてい
る。
ＦＣコンバインド発電システムの構成を簡単に説明す
る。なお、図中の符号１はガスタービン、２は圧縮機
部、３は燃焼器、４はタービン部、５は発電機、６は高
温型燃料電池（ＳＯＦＣ）、７は高温燃料ガスの圧縮機
である。この構成では、ガスタービン１の圧縮機部２が
外気を圧縮した高圧空気がＳＯＦＣ６の空気極に供給さ
れる。なお、圧縮機部２で圧縮された空気は高温・高圧
となるが、ＳＯＦＣ６の作動温度である１０００℃程度
になるまでさらに図示省略の加熱手段で加熱されてい
る。
【０００６】一方、ＳＯＦＣ６の燃料は、高温燃料ガス
を圧縮機７で所定の圧力まで加圧したものが燃料極に供
給される。ＳＯＦＣ６に供給された高温高圧の燃料ガス
及び空気は、発電した後に未反応燃料ガス及び空気が燃
焼器３へ導入されて燃焼する。この結果、燃焼器３で
は、発電時の反応熱に燃焼により発生した熱量が加わっ
てさらに高温高圧となった燃焼排ガスが生成される。こ
の燃焼排ガスは、ガスタービン１のタービン部４へ供給
されて膨張し、タービン部４を回転させて同軸の発電器
５を駆動する。
を圧縮機７で所定の圧力まで加圧したものが燃料極に供
給される。ＳＯＦＣ６に供給された高温高圧の燃料ガス
及び空気は、発電した後に未反応燃料ガス及び空気が燃
焼器３へ導入されて燃焼する。この結果、燃焼器３で
は、発電時の反応熱に燃焼により発生した熱量が加わっ
てさらに高温高圧となった燃焼排ガスが生成される。こ
の燃焼排ガスは、ガスタービン１のタービン部４へ供給
されて膨張し、タービン部４を回転させて同軸の発電器
５を駆動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の加圧型ＳＯＦＣコンバインド発電システムでは、ＳＯ
ＦＣ６とガスタービン１との組合せによって、ガスター
ビンの圧縮機２で圧縮した高圧空気を空気極に導入する
構成としたため、同様に燃料ガスも高圧とする加圧型の
ＳＯＦＣ６とする必要があった。このような加圧型のＳ
ＯＦＣ６は、燃料極、空気極及び電解質を圧力容器内に
設置する必要があり、また、燃料を加圧して燃料極に供
給する圧縮機７も必要となるため、常圧で運転できるＳ
ＯＦＣと比較してコスト高になるという問題があった。
の加圧型ＳＯＦＣコンバインド発電システムでは、ＳＯ
ＦＣ６とガスタービン１との組合せによって、ガスター
ビンの圧縮機２で圧縮した高圧空気を空気極に導入する
構成としたため、同様に燃料ガスも高圧とする加圧型の
ＳＯＦＣ６とする必要があった。このような加圧型のＳ
ＯＦＣ６は、燃料極、空気極及び電解質を圧力容器内に
設置する必要があり、また、燃料を加圧して燃料極に供
給する圧縮機７も必要となるため、常圧で運転できるＳ
ＯＦＣと比較してコスト高になるという問題があった。
【０００８】また、ガスタービン１は起動性がよく、運
転開始から短時間のうちに定格運転を行って発電を開始
できるという利点がある。一方、ＳＯＦＣ６は電解質と
してセラミックスを用いているので、急激に運転温度を
上げると割れ等の問題が生じるため起動性はよくない。
特に、ガスタービン１の圧縮機２で圧縮された空気をＳ
ＯＦＣ６に導入しているため、ＳＯＦＣ６で発電するた
めにはガスタービン１の運転が不可欠となる。そして、
ガスタービン１が起動されると圧縮により温度上昇した
空気が供給されてＳＯＦＣ６を通過するので、電解質の
セラミックスは比較的短時間で加熱されて昇温する。こ
のため、ＳＯＦＣコンバインド発電システムではガスタ
ービンの運転速度を徐々に上昇させる必要があり、結果
的にガスタービン１の起動性を有効に活用することがで
きず、システム全体としても起動性はよくないという問
題があった。すなわち、従来の加圧型ＳＯＦＣコンバイ
ンド発電システムでは、発電効率を約７０〜７５％程度
まで高くできる反面、装置の起動性に問題があった。
転開始から短時間のうちに定格運転を行って発電を開始
できるという利点がある。一方、ＳＯＦＣ６は電解質と
してセラミックスを用いているので、急激に運転温度を
上げると割れ等の問題が生じるため起動性はよくない。
特に、ガスタービン１の圧縮機２で圧縮された空気をＳ
ＯＦＣ６に導入しているため、ＳＯＦＣ６で発電するた
めにはガスタービン１の運転が不可欠となる。そして、
ガスタービン１が起動されると圧縮により温度上昇した
空気が供給されてＳＯＦＣ６を通過するので、電解質の
セラミックスは比較的短時間で加熱されて昇温する。こ
のため、ＳＯＦＣコンバインド発電システムではガスタ
ービンの運転速度を徐々に上昇させる必要があり、結果
的にガスタービン１の起動性を有効に活用することがで
きず、システム全体としても起動性はよくないという問
題があった。すなわち、従来の加圧型ＳＯＦＣコンバイ
ンド発電システムでは、発電効率を約７０〜７５％程度
まで高くできる反面、装置の起動性に問題があった。
【０００９】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、第１の目的は、常圧で運転できる高温型燃料電池
を使用でき、しかも高効率となるようにした高温型燃料
電池を用いたコンバインド発電システムを提供すること
にあり、そして、第２の目的は、ガスタービンの起動性
を有効利用できる高温型燃料電池を用いたコンバインド
発電システムを提供することにある。
ので、第１の目的は、常圧で運転できる高温型燃料電池
を使用でき、しかも高効率となるようにした高温型燃料
電池を用いたコンバインド発電システムを提供すること
にあり、そして、第２の目的は、ガスタービンの起動性
を有効利用できる高温型燃料電池を用いたコンバインド
発電システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システムは、
高温型燃料電池と、ガスタービンで駆動される発電機と
を併用して発電する高温型燃料電池を用いたコンバイン
ド発電システムであって、前記高温型燃料電池の空気極
に前記ガスタービンから排出されるガスタービン排気を
導入したことを特徴とするものである。
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システムは、
高温型燃料電池と、ガスタービンで駆動される発電機と
を併用して発電する高温型燃料電池を用いたコンバイン
ド発電システムであって、前記高温型燃料電池の空気極
に前記ガスタービンから排出されるガスタービン排気を
導入したことを特徴とするものである。
【００１１】このような高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムによれば、空気極に十分な酸素量を
含むガスタービン排気を導入するようにしたので、燃料
電池を常圧で運転することが可能になる。
インド発電システムによれば、空気極に十分な酸素量を
含むガスタービン排気を導入するようにしたので、燃料
電池を常圧で運転することが可能になる。
【００１２】請求項２に記載の高温型燃料電池を用いた
コンバインド発電システムは、高温燃料ガス及び高温空
気の供給を常圧で受けて発電する高温型燃料電池と、同
軸に連結された圧縮機部及びタービン部と、前記圧縮機
部から供給されるガスタービン圧縮空気を用いてガスタ
ービン燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器とを備え、
前記ガスタービン燃焼器が生成したガスタービン燃焼ガ
スを前記タービン部で膨張させて回転させるガスタービ
ンと、該ガスタービンの出力で駆動されて発電する発電
機と、前記高温型燃料電池から排出された排熱を回収す
る排熱回収手段と、前記ガスタービンから排出されたガ
スタービン排気を前記高温型燃料電池の高温空気として
供給するガスタービン排気供給流路と、を具備して構成
したことを特徴とするものである。
コンバインド発電システムは、高温燃料ガス及び高温空
気の供給を常圧で受けて発電する高温型燃料電池と、同
軸に連結された圧縮機部及びタービン部と、前記圧縮機
部から供給されるガスタービン圧縮空気を用いてガスタ
ービン燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器とを備え、
前記ガスタービン燃焼器が生成したガスタービン燃焼ガ
スを前記タービン部で膨張させて回転させるガスタービ
ンと、該ガスタービンの出力で駆動されて発電する発電
機と、前記高温型燃料電池から排出された排熱を回収す
る排熱回収手段と、前記ガスタービンから排出されたガ
スタービン排気を前記高温型燃料電池の高温空気として
供給するガスタービン排気供給流路と、を具備して構成
したことを特徴とするものである。
【００１３】このような高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムによれば、ガスタービン排気供給流
路を介して空気極に十分な酸素量を含むガスタービン排
気を供給することができるので、燃料電池を常圧で運転
することができる。また、ガスタービンや高温型燃料電
池の排熱を有効に利用して高効率の発電をすることが可
能になる。
インド発電システムによれば、ガスタービン排気供給流
路を介して空気極に十分な酸素量を含むガスタービン排
気を供給することができるので、燃料電池を常圧で運転
することができる。また、ガスタービンや高温型燃料電
池の排熱を有効に利用して高効率の発電をすることが可
能になる。
【００１４】 。請求項３に記載の高温型燃料電池を用
いたコンバインド発電システムは、請求項２記載のもの
において、前記高温型燃料電池と前記排熱回収手段との
間に、前記排熱が、前記高温ガス燃料、前記ガスタービ
ン排気または前記ガスタービン圧縮空気の少なくとも一
つと熱交換して温度上昇させる熱交換器を設けたことに
特徴があり、これにより、高温型燃料電池の排熱を有効
に利用して高効率の発電を行うことができる。
いたコンバインド発電システムは、請求項２記載のもの
において、前記高温型燃料電池と前記排熱回収手段との
間に、前記排熱が、前記高温ガス燃料、前記ガスタービ
ン排気または前記ガスタービン圧縮空気の少なくとも一
つと熱交換して温度上昇させる熱交換器を設けたことに
特徴があり、これにより、高温型燃料電池の排熱を有効
に利用して高効率の発電を行うことができる。
【００１５】請求項４に記載の高温型燃料電池を用いた
コンバインド発電システムは、請求項３記載のものにお
いて、前記熱交換器が、前記高温型燃料電池側から前記
高温ガス燃料を温度上昇させる熱交換器、前記ガスター
ビン排気を温度上昇させる熱交換器及び前記ガス圧縮空
気を温度上昇させる熱交換器の順に配列されていること
に特徴があり、これにより、高温型燃料電池の排熱を温
度の高い順に有効利用することができる。
コンバインド発電システムは、請求項３記載のものにお
いて、前記熱交換器が、前記高温型燃料電池側から前記
高温ガス燃料を温度上昇させる熱交換器、前記ガスター
ビン排気を温度上昇させる熱交換器及び前記ガス圧縮空
気を温度上昇させる熱交換器の順に配列されていること
に特徴があり、これにより、高温型燃料電池の排熱を温
度の高い順に有効利用することができる。
【００１６】請求項５に記載の高温型燃料電池を用いた
コンバインド発電システムは、請求項２から４のいずれ
かに記載のものにおいて、前記ガスタービン排気供給流
路の途中から分岐させた分岐配管を前記未反応燃料及び
空気を前記排熱回収手段へ供給する排熱回収流路に接続
し、前記ガスタービン排気供給流路から前記高温型燃料
電池または前記分岐配管から前記排熱回収流路のいずれ
か一方の流路を選択して切換する流路切換手段を設けた
ことに特徴があり、これにより、高温型燃料電池に影響
されることなくガスタービン単独での速やかな起動及び
発電が可能になる。
コンバインド発電システムは、請求項２から４のいずれ
かに記載のものにおいて、前記ガスタービン排気供給流
路の途中から分岐させた分岐配管を前記未反応燃料及び
空気を前記排熱回収手段へ供給する排熱回収流路に接続
し、前記ガスタービン排気供給流路から前記高温型燃料
電池または前記分岐配管から前記排熱回収流路のいずれ
か一方の流路を選択して切換する流路切換手段を設けた
ことに特徴があり、これにより、高温型燃料電池に影響
されることなくガスタービン単独での速やかな起動及び
発電が可能になる。
【００１７】請求項６に記載の高温型燃料電池を用いた
コンバインド発電システムは、請求項３から５のいずれ
かに記載のものにおいて、前記高温ガス燃料を加熱する
熱交換器が、加熱源として発電後の未反応燃料ガスを使
用することに特徴があり、これにより、高温型燃料電池
の運転に伴う排熱のうち、発電時の反応熱を高温ガス燃
料の加熱に有効利用することができる。
コンバインド発電システムは、請求項３から５のいずれ
かに記載のものにおいて、前記高温ガス燃料を加熱する
熱交換器が、加熱源として発電後の未反応燃料ガスを使
用することに特徴があり、これにより、高温型燃料電池
の運転に伴う排熱のうち、発電時の反応熱を高温ガス燃
料の加熱に有効利用することができる。
【００１８】請求項７に記載の高温型燃料電池を用いた
コンバインド発電システムは、請求項６記載のものにお
いて、前記高温ガス燃料に前記未反応燃料ガスを混合し
て温度調整する高温燃料ガス温度調整手段を備えている
ことが好ましい。
コンバインド発電システムは、請求項６記載のものにお
いて、前記高温ガス燃料に前記未反応燃料ガスを混合し
て温度調整する高温燃料ガス温度調整手段を備えている
ことが好ましい。
【００１９】請求項８に記載の高温型燃料電池を用いた
コンバインド発電システムは、請求項６または７記載の
ものにおいて、前記ガスタービン排気及び前記ガスター
ビン圧縮空気を加熱する熱交換器が、前記排熱を直接導
入するように構成したことに特徴があり、これにより、
それぞれに高温の排熱を導入して高温に加熱することが
できる。
コンバインド発電システムは、請求項６または７記載の
ものにおいて、前記ガスタービン排気及び前記ガスター
ビン圧縮空気を加熱する熱交換器が、前記排熱を直接導
入するように構成したことに特徴があり、これにより、
それぞれに高温の排熱を導入して高温に加熱することが
できる。
【００２０】請求項９に記載の高温型燃料電池を用いた
コンバインド発電システムは、請求項６または７記載の
ものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気を加熱する熱
交換器が、加熱源として発電後の未反応空気を使用する
ことに特徴があり、これにより、高温型燃料電池の運転
に伴う排熱のうち、発電時の反応熱をガスタービン圧縮
空気の加熱に有効利用することができる。
コンバインド発電システムは、請求項６または７記載の
ものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気を加熱する熱
交換器が、加熱源として発電後の未反応空気を使用する
ことに特徴があり、これにより、高温型燃料電池の運転
に伴う排熱のうち、発電時の反応熱をガスタービン圧縮
空気の加熱に有効利用することができる。
【００２１】請求項１０に記載の高温型燃料電池を用い
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記排熱が、前記ガスタービン圧縮空
気を加熱する熱交換器を経由して前記ガスタービン排気
を加熱する熱交換器に流れ、かつ、前記ガスタービン排
気を前記排熱で加熱する熱交換器の下流に、前記ガスタ
ービン排気を前記未反応空気で加熱する熱交換器を直列
に配置したことに特徴があり、これにより、高温型燃料
電池の運転に伴う排熱のうち、発電時の反応熱を有効利
用してガスタービン排気をより高温に加熱することがで
きる。
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記排熱が、前記ガスタービン圧縮空
気を加熱する熱交換器を経由して前記ガスタービン排気
を加熱する熱交換器に流れ、かつ、前記ガスタービン排
気を前記排熱で加熱する熱交換器の下流に、前記ガスタ
ービン排気を前記未反応空気で加熱する熱交換器を直列
に配置したことに特徴があり、これにより、高温型燃料
電池の運転に伴う排熱のうち、発電時の反応熱を有効利
用してガスタービン排気をより高温に加熱することがで
きる。
【００２２】請求項１１に記載の高温型燃料電池を用い
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気の加熱に前
記ガスタービン排気が使用され、前記排熱を前記ガスタ
ービン排気の加熱のみに使用したことに特徴があり、こ
れにより、高温の排熱をガスタービン排気の加熱のみに
使用してガスタービン排気を高温化できる。
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気の加熱に前
記ガスタービン排気が使用され、前記排熱を前記ガスタ
ービン排気の加熱のみに使用したことに特徴があり、こ
れにより、高温の排熱をガスタービン排気の加熱のみに
使用してガスタービン排気を高温化できる。
【００２３】請求項１２に記載の高温型燃料電池を用い
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気の加熱が、
前記ガスタービン排気を使用した熱交換器と、前記排熱
を使用した熱交換器とを直列に配置してなされることに
特徴があり、これにより、ガスタービン排気及び排熱に
よってガスタービン圧縮空気を高温に加熱できるので、
ガスタービン側の発電効率を向上させることができる。
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気の加熱が、
前記ガスタービン排気を使用した熱交換器と、前記排熱
を使用した熱交換器とを直列に配置してなされることに
特徴があり、これにより、ガスタービン排気及び排熱に
よってガスタービン圧縮空気を高温に加熱できるので、
ガスタービン側の発電効率を向上させることができる。
【００２４】請求項１３に記載の高温型燃料電池を用い
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気の加熱が、
前記ガスタービン排気を使用した熱交換器と、前記未反
応空気を使用した熱交換器とを直列に配置してなされる
ことに特徴があり、これにより、高温型燃料電池の反応
熱を有効利用してガスタービン側の発電効率向上を向上
させ、さらに、高温の燃焼排ガスをガスタービン排気の
加熱に利用することができる。
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気の加熱が、
前記ガスタービン排気を使用した熱交換器と、前記未反
応空気を使用した熱交換器とを直列に配置してなされる
ことに特徴があり、これにより、高温型燃料電池の反応
熱を有効利用してガスタービン側の発電効率向上を向上
させ、さらに、高温の燃焼排ガスをガスタービン排気の
加熱に利用することができる。
【００２５】請求項１４に記載の高温型燃料電池を用い
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気の加熱が、
前記ガスタービン排気を使用した熱交換器と、前記排熱
を直接導入した熱交換器とを直列に配置してなされ、か
つ、前記ガスタービン排気を加熱する熱交換器も前記排
熱を直接導入するように構成したことに特徴があり、こ
れにより、高温の燃焼排ガスを有効利用してガスタービ
ン圧縮空気及びガスタービン排ガスを高温に加熱するこ
とができる。
たコンバインド発電システムは、請求項６または７記載
のものにおいて、前記ガスタービン圧縮空気の加熱が、
前記ガスタービン排気を使用した熱交換器と、前記排熱
を直接導入した熱交換器とを直列に配置してなされ、か
つ、前記ガスタービン排気を加熱する熱交換器も前記排
熱を直接導入するように構成したことに特徴があり、こ
れにより、高温の燃焼排ガスを有効利用してガスタービ
ン圧縮空気及びガスタービン排ガスを高温に加熱するこ
とができる。
【００２６】請求項１５に記載の高温型燃料電池を用い
たコンバインド発電システムは、請求項２から１４のい
ずれかに記載されたものにおいて、前記ガスタービン
が、前記ガスタービン圧縮空気を加熱する熱交換器を備
え、該熱交換器で前記ガスタービン圧縮空気を所望の温
度に調整して直接前記タービン部へ供給することに特徴
があり、これにより、ガスタービン燃焼器を不要とする
ことができる。
たコンバインド発電システムは、請求項２から１４のい
ずれかに記載されたものにおいて、前記ガスタービン
が、前記ガスタービン圧縮空気を加熱する熱交換器を備
え、該熱交換器で前記ガスタービン圧縮空気を所望の温
度に調整して直接前記タービン部へ供給することに特徴
があり、これにより、ガスタービン燃焼器を不要とする
ことができる。
【００２７】請求項１６に記載の高温型燃料電池を用い
たコンバインド発電システムは、請求項２から１５のい
ずれかに記載されたものにおいて、前記排熱回収手段
が、排熱の供給を受けて蒸気を発生させる排熱回収ボイ
ラと、該排熱回収ボイラで発生させた蒸気の供給を受け
て駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンで駆動さ
れて発電する発電機とを具備して構成されていることに
特徴があり、これにより、排熱回収によっても発電して
より一層発電効率を向上させることができる。
たコンバインド発電システムは、請求項２から１５のい
ずれかに記載されたものにおいて、前記排熱回収手段
が、排熱の供給を受けて蒸気を発生させる排熱回収ボイ
ラと、該排熱回収ボイラで発生させた蒸気の供給を受け
て駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンで駆動さ
れて発電する発電機とを具備して構成されていることに
特徴があり、これにより、排熱回収によっても発電して
より一層発電効率を向上させることができる。
【００２８】請求項１７に記載の高温型燃料電池を用い
たコンバインド発電システムは、請求項１６記載のもの
において、前記未反応燃料燃焼器に前記排熱回収手段か
ら蒸気を供給して燃焼排ガス温度を制御するように構成
したことに特徴があり、これにより、燃焼排ガス温度を
抑制して系の設計温度を必要最小限に抑えることができ
る。
たコンバインド発電システムは、請求項１６記載のもの
において、前記未反応燃料燃焼器に前記排熱回収手段か
ら蒸気を供給して燃焼排ガス温度を制御するように構成
したことに特徴があり、これにより、燃焼排ガス温度を
抑制して系の設計温度を必要最小限に抑えることができ
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高温型燃料電
池を用いたコンバインド発電システムの一実施形態を図
面に基づいて説明する。 ＜第１の実施形態＞図１に示す第１の実施形態おいて、
図中の符号１０はガスタービン、１１は圧縮機部、１２
はガスタービン燃焼器、１３はタービン部、１４は発電
機、１５は高温型燃料電池（ＳＯＦＣ）、１６は未反応
燃料燃焼器、１７は第１熱交換器、１８は第２熱交換
器、１９は第３熱交換器、２０はガスタービン排気供給
流路、２１は燃焼排ガス流路、２２はガスタービン圧縮
空気流路、２３はガスタービン燃料流路、２４はガスタ
ービン燃焼ガス流路、２５は高温燃料ガス流路、３０は
排熱回収機器、３１は吸引ファンである。
池を用いたコンバインド発電システムの一実施形態を図
面に基づいて説明する。 ＜第１の実施形態＞図１に示す第１の実施形態おいて、
図中の符号１０はガスタービン、１１は圧縮機部、１２
はガスタービン燃焼器、１３はタービン部、１４は発電
機、１５は高温型燃料電池（ＳＯＦＣ）、１６は未反応
燃料燃焼器、１７は第１熱交換器、１８は第２熱交換
器、１９は第３熱交換器、２０はガスタービン排気供給
流路、２１は燃焼排ガス流路、２２はガスタービン圧縮
空気流路、２３はガスタービン燃料流路、２４はガスタ
ービン燃焼ガス流路、２５は高温燃料ガス流路、３０は
排熱回収機器、３１は吸引ファンである。
【００３０】図１に示したコンバインド発電システム
は、ＳＯＦＣ１５による発電と、ガスタービン１０によ
る発電とを組み合わせて、高い発電効率を得るように構
成したものである。ＳＯＦＣ１５による発電は、たとえ
ば約１０００℃程度の作動温度となるように加熱して供
給される高温燃料ガス及び高温空気の反応によって発電
される。一方の高温燃料ガスは、高温燃料ガス流路２５
から供給される。この高温燃料ガス流路２５には第２熱
交換器１８が設置されており、後述する高温の燃焼排ガ
スとの熱交換によって、燃料が所望の温度まで加熱され
て高温燃料ガスとなるようになっている。他方の高温空
気は、ガスタービン排気供給流路２０から供給される。
このガスタービン排気供給流路２０には第１熱交換器１
７が設置されており、後述する高温の燃焼排ガスとの熱
交換によって、空気（酸素）を含むガスタービン排気を
所望の温度まで加熱するようになっている。
は、ＳＯＦＣ１５による発電と、ガスタービン１０によ
る発電とを組み合わせて、高い発電効率を得るように構
成したものである。ＳＯＦＣ１５による発電は、たとえ
ば約１０００℃程度の作動温度となるように加熱して供
給される高温燃料ガス及び高温空気の反応によって発電
される。一方の高温燃料ガスは、高温燃料ガス流路２５
から供給される。この高温燃料ガス流路２５には第２熱
交換器１８が設置されており、後述する高温の燃焼排ガ
スとの熱交換によって、燃料が所望の温度まで加熱され
て高温燃料ガスとなるようになっている。他方の高温空
気は、ガスタービン排気供給流路２０から供給される。
このガスタービン排気供給流路２０には第１熱交換器１
７が設置されており、後述する高温の燃焼排ガスとの熱
交換によって、空気（酸素）を含むガスタービン排気を
所望の温度まで加熱するようになっている。
【００３１】ガスタービン１０による発電は、ガスター
ビン１０の出力を駆動源とし、同軸に連結された発電機
１４を運転することによってなされる。ガスタービン１
０は、空気を圧縮する圧縮機部１１と、ガスタービン燃
料を燃焼させるガスタービン燃焼器１２と、このガスタ
ービン燃焼器１２から供給された燃焼ガスを膨張させて
回転するタービン部１３とを具備して構成される。な
お、ガスタービン燃料としては、たとえば天然ガスな
ど、上述したＳＯＦＣ１５の燃料と同じものを使用する
ことができる。
ビン１０の出力を駆動源とし、同軸に連結された発電機
１４を運転することによってなされる。ガスタービン１
０は、空気を圧縮する圧縮機部１１と、ガスタービン燃
料を燃焼させるガスタービン燃焼器１２と、このガスタ
ービン燃焼器１２から供給された燃焼ガスを膨張させて
回転するタービン部１３とを具備して構成される。な
お、ガスタービン燃料としては、たとえば天然ガスな
ど、上述したＳＯＦＣ１５の燃料と同じものを使用する
ことができる。
【００３２】空気（外気）を導入して圧縮する圧縮機部
１０は、後述するタービン部１３と同軸に連結されてい
る。圧縮機部１１で圧縮されたガスタービン圧縮空気
は、ガスタービン圧縮空気流路２２を通ってガスタービ
ン燃焼器１２へ供給される。ガスタービン圧縮空気流路
２２には第３熱交換器１９が設置されている。この第３
熱交換器１９は、ガスタービン圧縮空気と後述する燃焼
排ガスとを熱交換させる機能を有しており、燃焼排ガス
によって加熱されたガスタービン圧縮空気がガスタービ
ン燃焼器１２に供給される。
１０は、後述するタービン部１３と同軸に連結されてい
る。圧縮機部１１で圧縮されたガスタービン圧縮空気
は、ガスタービン圧縮空気流路２２を通ってガスタービ
ン燃焼器１２へ供給される。ガスタービン圧縮空気流路
２２には第３熱交換器１９が設置されている。この第３
熱交換器１９は、ガスタービン圧縮空気と後述する燃焼
排ガスとを熱交換させる機能を有しており、燃焼排ガス
によって加熱されたガスタービン圧縮空気がガスタービ
ン燃焼器１２に供給される。
【００３３】ガスタービン燃焼器１２では、ガスタービ
ン圧縮空気を用いてガスタービン燃料を燃焼させ、生成
した高温高圧のガスタービン燃焼ガスをタービン部１３
へ供給する。なお、ガスタービン燃料はガスタービン燃
料流路２３を通ってガスタービン燃焼器１２に供給さ
れ、ガスタービン燃焼ガスはガスタービン燃焼ガス流路
２４を通ってタービン部１３へ供給される。
ン圧縮空気を用いてガスタービン燃料を燃焼させ、生成
した高温高圧のガスタービン燃焼ガスをタービン部１３
へ供給する。なお、ガスタービン燃料はガスタービン燃
料流路２３を通ってガスタービン燃焼器１２に供給さ
れ、ガスタービン燃焼ガスはガスタービン燃焼ガス流路
２４を通ってタービン部１３へ供給される。
【００３４】ガスタービン燃焼ガスの供給を受けたター
ビン部１３では、ガスタービン燃焼ガスが膨張する際の
エネルギーで回転して軸出力を発生する。この軸出力
は、主として発電機１４の駆動に使用されて電気エネル
ギーに変換されるが、一部は圧縮機部１１の駆動源とし
て使用される。すなわち、ガスタービン１０では、空気
及びガスタービン燃料から高温高圧のガスタービン燃焼
ガスが生成され、このガスタービン燃焼ガスは、タービ
ン部１３で仕事をした後にはガスタービン排気として排
出される。
ビン部１３では、ガスタービン燃焼ガスが膨張する際の
エネルギーで回転して軸出力を発生する。この軸出力
は、主として発電機１４の駆動に使用されて電気エネル
ギーに変換されるが、一部は圧縮機部１１の駆動源とし
て使用される。すなわち、ガスタービン１０では、空気
及びガスタービン燃料から高温高圧のガスタービン燃焼
ガスが生成され、このガスタービン燃焼ガスは、タービ
ン部１３で仕事をした後にはガスタービン排気として排
出される。
【００３５】ガスタービン排気は、ガスタービン排気供
給流路２０を通ってＳＯＦＣ１５の空気極に供給され
る。ガスタービン排気は高温であり、しかも、ＳＯＦＣ
１５の空気極に必要な酸素量を十分に含んでいる。ガス
タービン空気流路２０の途中には、第１熱交換器１７が
設置されている。この第１熱交換器１７は、タービン部
１３から排出されたガスタービン排気と後述する燃焼排
ガスとの間で熱交換させることにより、空気極に供給す
るガスタービン排気の温度を上昇させる機能を有してい
る。すなわち、ＳＯＦＣ１５に供給される高温空気は、
ガスタービン排気を第１熱交換器１７で加熱したものが
使用される。
給流路２０を通ってＳＯＦＣ１５の空気極に供給され
る。ガスタービン排気は高温であり、しかも、ＳＯＦＣ
１５の空気極に必要な酸素量を十分に含んでいる。ガス
タービン空気流路２０の途中には、第１熱交換器１７が
設置されている。この第１熱交換器１７は、タービン部
１３から排出されたガスタービン排気と後述する燃焼排
ガスとの間で熱交換させることにより、空気極に供給す
るガスタービン排気の温度を上昇させる機能を有してい
る。すなわち、ＳＯＦＣ１５に供給される高温空気は、
ガスタービン排気を第１熱交換器１７で加熱したものが
使用される。
【００３６】ガスタービン排気流路２０は、第１熱交換
器１７の上流側となるタービン部１３側から分岐し、燃
焼排ガス流路２１に連結される分岐管としてガスタービ
ン排気バイパス流路２６を備えている。このガスタービ
ン排気バイパス流路２６は、燃焼排ガス流路２１におい
て、第１熱交換器１７と第３熱交換器１９との間に連結
されている。また、ガスタービン排気バイパス流路２６
の分岐点より下流側のガスタービン排気流路２０及びガ
スタービン排気バイパス流路２６には、タービン部１３
から排出されたガスタービン排気の流路を選択切換する
ため、流路切換手段として開閉弁２７ａ，２７ｂが設け
られている。なお、開閉弁２７ａ，２７ｂに代えて、三
方弁を使用することも可能である。
器１７の上流側となるタービン部１３側から分岐し、燃
焼排ガス流路２１に連結される分岐管としてガスタービ
ン排気バイパス流路２６を備えている。このガスタービ
ン排気バイパス流路２６は、燃焼排ガス流路２１におい
て、第１熱交換器１７と第３熱交換器１９との間に連結
されている。また、ガスタービン排気バイパス流路２６
の分岐点より下流側のガスタービン排気流路２０及びガ
スタービン排気バイパス流路２６には、タービン部１３
から排出されたガスタービン排気の流路を選択切換する
ため、流路切換手段として開閉弁２７ａ，２７ｂが設け
られている。なお、開閉弁２７ａ，２７ｂに代えて、三
方弁を使用することも可能である。
【００３７】ＳＯＦＣ１５で発電した後、高温燃料ガス
及び高温空気の余剰分はそれぞれが反応熱等の排熱を保
有した高温の未反応燃料ガス及び未反応空気として、未
反応燃料ガス流路２５ａ及び未反応空気流路２０ａを通
って未反応燃料燃焼器１６へ導かれる。この未反応燃料
燃焼器１６では未反応燃料ガスが燃焼してより高温の燃
焼排ガスとなり、排熱回収流路となる燃焼排ガス流路２
１を通って排熱回収手段の排熱回収機器３０へ供給され
る。この排熱回収機器３０は、排熱との熱交換によって
得られる蒸気や温水などを供給して排熱利用することが
できる。燃焼排ガス流路２１を流れる燃焼排ガスは、Ｓ
ＯＦＣ１５における発電時の反応熱に未反応燃料ガスが
燃焼して得られた熱エネルギーが加わって高温となる。
そこで、高温の燃焼排ガスが有する熱エネルギー（排
熱）をより有効に利用するため、排熱回収機器３０へ到
達する前の燃焼排ガスが第２熱交換器１８、第１熱交換
器１７及び第３熱交換器１９を通過するように構成して
ある。
及び高温空気の余剰分はそれぞれが反応熱等の排熱を保
有した高温の未反応燃料ガス及び未反応空気として、未
反応燃料ガス流路２５ａ及び未反応空気流路２０ａを通
って未反応燃料燃焼器１６へ導かれる。この未反応燃料
燃焼器１６では未反応燃料ガスが燃焼してより高温の燃
焼排ガスとなり、排熱回収流路となる燃焼排ガス流路２
１を通って排熱回収手段の排熱回収機器３０へ供給され
る。この排熱回収機器３０は、排熱との熱交換によって
得られる蒸気や温水などを供給して排熱利用することが
できる。燃焼排ガス流路２１を流れる燃焼排ガスは、Ｓ
ＯＦＣ１５における発電時の反応熱に未反応燃料ガスが
燃焼して得られた熱エネルギーが加わって高温となる。
そこで、高温の燃焼排ガスが有する熱エネルギー（排
熱）をより有効に利用するため、排熱回収機器３０へ到
達する前の燃焼排ガスが第２熱交換器１８、第１熱交換
器１７及び第３熱交換器１９を通過するように構成して
ある。
【００３８】図示の例では、燃焼排ガス流路２１の未反
応燃料燃焼器１６から下流側の排熱回収機器３０側へ、
第２熱交換器１８、第１熱交換器１７及び第３熱交換器
１９の順に配列してある。第２熱交換器１８は、ＳＯＦ
Ｃ１５に供給する高温燃料ガスを燃焼排ガスによって所
定の温度まで加熱する熱交換器である。第１熱交換器１
７は、ＳＯＦＣ１５に供給する高温空気を燃焼排ガスに
よって所定の温度まで加熱する熱交換器である。第３熱
交換器１９は、ガスタービン圧縮空気を燃焼排ガスによ
って所定の温度まで加熱する熱交換器である。
応燃料燃焼器１６から下流側の排熱回収機器３０側へ、
第２熱交換器１８、第１熱交換器１７及び第３熱交換器
１９の順に配列してある。第２熱交換器１８は、ＳＯＦ
Ｃ１５に供給する高温燃料ガスを燃焼排ガスによって所
定の温度まで加熱する熱交換器である。第１熱交換器１
７は、ＳＯＦＣ１５に供給する高温空気を燃焼排ガスに
よって所定の温度まで加熱する熱交換器である。第３熱
交換器１９は、ガスタービン圧縮空気を燃焼排ガスによ
って所定の温度まで加熱する熱交換器である。
【００３９】以下、上述した構成のコンバインド発電シ
ステムについて、その運転手順と共に作用を説明する。
停止状態にあるガスタービン１０及びＳＯＦＣ１５の運
転を開始する時には、最初に開閉弁２７ａを全閉とし、
かつ、開閉弁２７ｂを全開とする。この状態からガスタ
ービン１０の運転を通常の手順に従って開始すると、ガ
スタービン排気はガスタービン排気バイパス流路２６及
び燃焼排ガス流路２１を通って排熱回収機器３０へ供給
される。この結果、ガスタービン１０は比較的短時間で
定格運転に達し、発電機１４による発電が可能になる。
すなわち、ガスタービン１０の良好な起動性を有効に活
用し、短時間のうちに発電が可能となる。なお、排熱回
収機器３０へ導かれた高温のガスタービン排気から、排
熱回収をすることも可能である。
ステムについて、その運転手順と共に作用を説明する。
停止状態にあるガスタービン１０及びＳＯＦＣ１５の運
転を開始する時には、最初に開閉弁２７ａを全閉とし、
かつ、開閉弁２７ｂを全開とする。この状態からガスタ
ービン１０の運転を通常の手順に従って開始すると、ガ
スタービン排気はガスタービン排気バイパス流路２６及
び燃焼排ガス流路２１を通って排熱回収機器３０へ供給
される。この結果、ガスタービン１０は比較的短時間で
定格運転に達し、発電機１４による発電が可能になる。
すなわち、ガスタービン１０の良好な起動性を有効に活
用し、短時間のうちに発電が可能となる。なお、排熱回
収機器３０へ導かれた高温のガスタービン排気から、排
熱回収をすることも可能である。
【００４０】一方、上述したガスタービン１０の運転開
始とほぼ同時に、ＳＯＦＣ１５では起動準備に入る。こ
の起動準備では、セラミックスの電解質を適当な加熱源
によって徐々に温度上昇させ、運転（発電）開始の準備
をする。このようなＳＯＦＣ１５の起動準備中は、ガス
タービン１５を駆動源とする発電機１４の単独発電とな
る。
始とほぼ同時に、ＳＯＦＣ１５では起動準備に入る。こ
の起動準備では、セラミックスの電解質を適当な加熱源
によって徐々に温度上昇させ、運転（発電）開始の準備
をする。このようなＳＯＦＣ１５の起動準備中は、ガス
タービン１５を駆動源とする発電機１４の単独発電とな
る。
【００４１】ＳＯＦＣ１５の起動準備が完了すると、開
閉弁２７ａを開とし、かつ、開閉弁２７ｂを閉とする。
この結果、ガスタービン排気はガスタービン排気通路２
０を通ってＳＯＦＣ１５の空気極に導かれる。このガス
タービン排気は、タービン部１３で膨張して常圧となっ
た高温のガス流体であり、ＳＯＦＣ１５で高温燃料ガス
と反応するのに必要な酸素量が十分に含まれている。こ
のため、ＳＯＦＣ１５を加圧型とする必要はない。さら
に、ＳＯＦＣ１５の燃料極には高温燃料ガス流路２５か
ら高温燃料ガスの供給も開始されるので、ＳＯＦＣ１５
では高温燃料ガスと高温空気とが反応して発電が開始さ
れる。なお、このような発電開始直後は、作動温度がま
だ所定値より低いため、イオン電導率が低く所定の発電
量が得られない。
閉弁２７ａを開とし、かつ、開閉弁２７ｂを閉とする。
この結果、ガスタービン排気はガスタービン排気通路２
０を通ってＳＯＦＣ１５の空気極に導かれる。このガス
タービン排気は、タービン部１３で膨張して常圧となっ
た高温のガス流体であり、ＳＯＦＣ１５で高温燃料ガス
と反応するのに必要な酸素量が十分に含まれている。こ
のため、ＳＯＦＣ１５を加圧型とする必要はない。さら
に、ＳＯＦＣ１５の燃料極には高温燃料ガス流路２５か
ら高温燃料ガスの供給も開始されるので、ＳＯＦＣ１５
では高温燃料ガスと高温空気とが反応して発電が開始さ
れる。なお、このような発電開始直後は、作動温度がま
だ所定値より低いため、イオン電導率が低く所定の発電
量が得られない。
【００４２】ＳＯＦＣ１５の発電が開始されると、反応
熱によってたとえば１０００℃程度に温度上昇した高温
の未反応燃料ガス及び空気（ガスタービン排気）がＳＯ
ＦＣ１５から流出して未反応燃料燃焼器１６で燃焼す
る。こうしてより一層高温（たとえば１２００℃程度）
となった燃焼排ガスは燃焼排ガス流路２１を通って第２
熱交換器１８に導かれ、高温燃料ガスを所定値（たとえ
ば９００℃程度）まで加熱する。第２熱交換器１８でた
とえば１１００℃程度までわずかに温度が低下した燃焼
排ガスは、さらに燃焼排ガス流路２１を通って第１熱交
換器１７に導かれ、たとえば５００〜６００℃程度で排
出されたガスタービン排気を所定値（たとえば９００℃
程度）まで加熱する。この後、たとえば７００℃程度ま
で温度低下した燃焼排ガスが燃焼排ガス流路２１を通っ
て第３熱交換器１９に導かれ、たとえば３００℃程度の
ガスタービン圧縮空気を加熱して温度上昇させる。な
お、第３熱交換器１９を通過してたとえば４００℃程度
に温度低下した燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路２１を通
って排熱回収機器３０へ導かれる。
熱によってたとえば１０００℃程度に温度上昇した高温
の未反応燃料ガス及び空気（ガスタービン排気）がＳＯ
ＦＣ１５から流出して未反応燃料燃焼器１６で燃焼す
る。こうしてより一層高温（たとえば１２００℃程度）
となった燃焼排ガスは燃焼排ガス流路２１を通って第２
熱交換器１８に導かれ、高温燃料ガスを所定値（たとえ
ば９００℃程度）まで加熱する。第２熱交換器１８でた
とえば１１００℃程度までわずかに温度が低下した燃焼
排ガスは、さらに燃焼排ガス流路２１を通って第１熱交
換器１７に導かれ、たとえば５００〜６００℃程度で排
出されたガスタービン排気を所定値（たとえば９００℃
程度）まで加熱する。この後、たとえば７００℃程度ま
で温度低下した燃焼排ガスが燃焼排ガス流路２１を通っ
て第３熱交換器１９に導かれ、たとえば３００℃程度の
ガスタービン圧縮空気を加熱して温度上昇させる。な
お、第３熱交換器１９を通過してたとえば４００℃程度
に温度低下した燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路２１を通
って排熱回収機器３０へ導かれる。
【００４３】この結果、第３熱交換器１９で燃焼排ガス
に加熱されたガスタービン圧縮空気は、タービン圧縮機
１１をでた温度（たとえば３００℃程度）より高温とな
ってガスタービン燃焼器１２に供給されるので、ガスタ
ービン燃焼器１２に供給するガスタービン燃料の供給量
を低減することができる。すなわち、タービン部１３の
駆動に必要な高温（たとえば９５０℃程度）で圧力の高
いガスタービン燃焼ガスを、ガスタービン燃焼器１２に
おけるガスタービン燃料の燃焼のみに頼ることなく、第
３熱交換器１９による加熱によっても得ることができ
る。なお、第３熱交換器１９の加熱量が十分にあってガ
スタービン圧縮空気の温度調整が可能であれば、ガスタ
ービン１０の単独運転時を除いて、ガスタービン燃料を
全く消費しない運転、換言すればガスタービン燃焼器１
２が不要の運転が可能になる場合もある。
に加熱されたガスタービン圧縮空気は、タービン圧縮機
１１をでた温度（たとえば３００℃程度）より高温とな
ってガスタービン燃焼器１２に供給されるので、ガスタ
ービン燃焼器１２に供給するガスタービン燃料の供給量
を低減することができる。すなわち、タービン部１３の
駆動に必要な高温（たとえば９５０℃程度）で圧力の高
いガスタービン燃焼ガスを、ガスタービン燃焼器１２に
おけるガスタービン燃料の燃焼のみに頼ることなく、第
３熱交換器１９による加熱によっても得ることができ
る。なお、第３熱交換器１９の加熱量が十分にあってガ
スタービン圧縮空気の温度調整が可能であれば、ガスタ
ービン１０の単独運転時を除いて、ガスタービン燃料を
全く消費しない運転、換言すればガスタービン燃焼器１
２が不要の運転が可能になる場合もある。
【００４４】また、たとえば９５０℃程度でタービン部
１３に供給されて仕事をし、約５００〜６００℃程度ま
で温度低下して排出されたガスタービン排気は、第１熱
交換器１７でたとえば１１００℃程度の燃焼排ガスに加
熱されて所定値（たとえば９００℃程度）まで温度上昇
した状態でＳＯＦＣ１５に供給される。この結果、高温
燃料ガス及び高温空気となるガスタービン排気が共に９
００℃程度の高温でそれぞれ燃料極及び空気極に供給さ
れるので、ＳＯＦＣ１５をイオン電導率の高い高温で作
動させることができ、良好な発電効率を得ることができ
る。なお、ＳＯＦＣ１５で発電された直流電力は、通常
は図示省略の直流・交流変換装置によって交流に変換さ
れてから供給される。
１３に供給されて仕事をし、約５００〜６００℃程度ま
で温度低下して排出されたガスタービン排気は、第１熱
交換器１７でたとえば１１００℃程度の燃焼排ガスに加
熱されて所定値（たとえば９００℃程度）まで温度上昇
した状態でＳＯＦＣ１５に供給される。この結果、高温
燃料ガス及び高温空気となるガスタービン排気が共に９
００℃程度の高温でそれぞれ燃料極及び空気極に供給さ
れるので、ＳＯＦＣ１５をイオン電導率の高い高温で作
動させることができ、良好な発電効率を得ることができ
る。なお、ＳＯＦＣ１５で発電された直流電力は、通常
は図示省略の直流・交流変換装置によって交流に変換さ
れてから供給される。
【００４５】このように、ガスタービン１０及びＳＯＦ
Ｃ１５を併用した運転状況では、ガスタービン１０の単
独発電よりも大きな発電能力が得られ、しかも、ＳＯＦ
Ｃ１５の排熱を有効利用して高温燃料ガス、高温空気及
びガスタービン圧縮空気の加熱を行うと共に、排熱回収
機器３０での排熱利用も行われるので、ガスタービン１
０の起動性を損なうことなくシステム全体としての発電
効率やエネルギー利用効率（燃料等の投入エネルギーに
対する発電量等出力の割合）を向上させることができ
る。また、高温燃料ガスや高温空気の加熱に要する熱エ
ネルギーを節約でき、しかも、ガスタービン燃焼器１２
におけるガスタービン燃料の消費量も節約できるので、
この点からも発電効率やシステム全体のエネルギー利用
効率の向上に貢献できる。
Ｃ１５を併用した運転状況では、ガスタービン１０の単
独発電よりも大きな発電能力が得られ、しかも、ＳＯＦ
Ｃ１５の排熱を有効利用して高温燃料ガス、高温空気及
びガスタービン圧縮空気の加熱を行うと共に、排熱回収
機器３０での排熱利用も行われるので、ガスタービン１
０の起動性を損なうことなくシステム全体としての発電
効率やエネルギー利用効率（燃料等の投入エネルギーに
対する発電量等出力の割合）を向上させることができ
る。また、高温燃料ガスや高温空気の加熱に要する熱エ
ネルギーを節約でき、しかも、ガスタービン燃焼器１２
におけるガスタービン燃料の消費量も節約できるので、
この点からも発電効率やシステム全体のエネルギー利用
効率の向上に貢献できる。
【００４６】さらに、ＳＯＦＣ１５の空気極に供給され
る高温空気についても、ガスタービンの圧縮機部から高
圧の圧縮空気が供給される従来構造を、ガスタービン１
０のタービン部１３から排出される常圧のタービン排気
を使用する構造に変更したので、ＳＯＦＣ１５を加圧型
とする必要はなくなる。このため、圧力容器の使用や高
温燃料ガスを加圧する圧縮機が不要になるなど、取り扱
いやコスト面で有利になる。
る高温空気についても、ガスタービンの圧縮機部から高
圧の圧縮空気が供給される従来構造を、ガスタービン１
０のタービン部１３から排出される常圧のタービン排気
を使用する構造に変更したので、ＳＯＦＣ１５を加圧型
とする必要はなくなる。このため、圧力容器の使用や高
温燃料ガスを加圧する圧縮機が不要になるなど、取り扱
いやコスト面で有利になる。
【００４７】ところで、上述した図１の実施形態では、
第１熱交換器１７、第２熱交換器１８及び第３熱交換器
１９を設置しているが、これらを全て設けた構成がＳＯ
ＦＣ１５の排熱を有効に利用して効率を向上させるとい
った面から最も好ましいものではあるが、システム全体
の効率は低下する方向になるものの、必ずしも全てを設
ける必要はなく、少なくともいずれか一つの熱交換器を
設置して排熱を有効利用する構成も可能である。
第１熱交換器１７、第２熱交換器１８及び第３熱交換器
１９を設置しているが、これらを全て設けた構成がＳＯ
ＦＣ１５の排熱を有効に利用して効率を向上させるとい
った面から最も好ましいものではあるが、システム全体
の効率は低下する方向になるものの、必ずしも全てを設
ける必要はなく、少なくともいずれか一つの熱交換器を
設置して排熱を有効利用する構成も可能である。
【００４８】また、第２熱交換器１８と第１熱交換器１
７とは順序を逆にして設置することも可能ではあるが、
高温空気となるガスタービン排気と比較して高温燃料ガ
スの流量がかなり少ないため、高温燃料ガスを先に加熱
することで燃焼排ガスの温度低下を低く抑えることがで
きる。従って、最初にガスタービン排気を加熱して温度
低下した燃焼排ガスが２番目に高温燃料ガスを加熱した
場合と比較して、温度低下が少ない分だけ２番目に加熱
する燃焼排ガスの温度が高くなるので、高温燃料ガス及
び高温空気の両方を高い温度に加熱することができる。
７とは順序を逆にして設置することも可能ではあるが、
高温空気となるガスタービン排気と比較して高温燃料ガ
スの流量がかなり少ないため、高温燃料ガスを先に加熱
することで燃焼排ガスの温度低下を低く抑えることがで
きる。従って、最初にガスタービン排気を加熱して温度
低下した燃焼排ガスが２番目に高温燃料ガスを加熱した
場合と比較して、温度低下が少ない分だけ２番目に加熱
する燃焼排ガスの温度が高くなるので、高温燃料ガス及
び高温空気の両方を高い温度に加熱することができる。
【００４９】＜第２の実施形態＞本発明の第２の実施形
態を図２に示して説明する。なお、図１に示した第１の
実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳
細な説明は省略する。この実施形態では、排熱回収機器
として排熱回収ボイラ３０Ａを設置し、この排熱回収ボ
イラ３０Ａで発生させた蒸気で駆動される蒸気タービン
３２を備えた蒸気の循環系統が形成されている。なお、
図中の符号３３はコンデンサー、３４は復水を排熱回収
ボイラに送水するポンプ、３５は蒸気タービン３２で駆
動される発電機である。
態を図２に示して説明する。なお、図１に示した第１の
実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳
細な説明は省略する。この実施形態では、排熱回収機器
として排熱回収ボイラ３０Ａを設置し、この排熱回収ボ
イラ３０Ａで発生させた蒸気で駆動される蒸気タービン
３２を備えた蒸気の循環系統が形成されている。なお、
図中の符号３３はコンデンサー、３４は復水を排熱回収
ボイラに送水するポンプ、３５は蒸気タービン３２で駆
動される発電機である。
【００５０】このような構成とすれば、排熱回収ボイラ
３０Ａで発生させた蒸気を利用して蒸気タービン３２を
駆動させ、該蒸気タービン３２を駆動源とする発電機３
５によっても発電することが可能になるので、システム
全体としての発電効率をさらに向上させることができ
る。
３０Ａで発生させた蒸気を利用して蒸気タービン３２を
駆動させ、該蒸気タービン３２を駆動源とする発電機３
５によっても発電することが可能になるので、システム
全体としての発電効率をさらに向上させることができ
る。
【００５１】また、排熱回収ボイラ３０Ａで発生させた
蒸気の一部を未反応燃料燃焼器１６へ供給する蒸気供給
流路３６を設け、制御弁３７によって燃焼排ガスの温度
調整をしてもよい。このようにすれば、燃焼排ガス流路
２１の設計温度を必要最小限に低く抑え、コストの低減
をはかることができる。
蒸気の一部を未反応燃料燃焼器１６へ供給する蒸気供給
流路３６を設け、制御弁３７によって燃焼排ガスの温度
調整をしてもよい。このようにすれば、燃焼排ガス流路
２１の設計温度を必要最小限に低く抑え、コストの低減
をはかることができる。
【００５２】＜第３の実施形態＞本発明の第３の実施形
態を図３に示して説明する。なお、図１に示した第１の
実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳
細な説明は省略する。この実施形態では、ＳＯＦＣ１５
に供給される燃料の加熱手段である第２熱交換器１８Ａ
の構成及び配置が異なっている。この場合の第２熱交換
器１８Ａは、ＳＯＦＣ１５で発電をした反応熱により高
温となって未反応燃料ガス流路２５ａを流れる未反応燃
料ガスと、高温燃料ガス流路２５から供給される燃料と
の間で熱交換させるように構成されている。この第２熱
交換器１８Ａを通過して所定温度まで加熱された高温燃
料ガスは、未反応燃料ガス流路２５ａを通ってＳＯＦＣ
１５の燃料極に供給される。このような構成とすれば、
ＳＯＦＣ１５の運転による発熱（反応熱）を有効に利用
して燃料加熱を行うことができる。
態を図３に示して説明する。なお、図１に示した第１の
実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳
細な説明は省略する。この実施形態では、ＳＯＦＣ１５
に供給される燃料の加熱手段である第２熱交換器１８Ａ
の構成及び配置が異なっている。この場合の第２熱交換
器１８Ａは、ＳＯＦＣ１５で発電をした反応熱により高
温となって未反応燃料ガス流路２５ａを流れる未反応燃
料ガスと、高温燃料ガス流路２５から供給される燃料と
の間で熱交換させるように構成されている。この第２熱
交換器１８Ａを通過して所定温度まで加熱された高温燃
料ガスは、未反応燃料ガス流路２５ａを通ってＳＯＦＣ
１５の燃料極に供給される。このような構成とすれば、
ＳＯＦＣ１５の運転による発熱（反応熱）を有効に利用
して燃料加熱を行うことができる。
【００５３】また、温度調整用バイパス流路３８を設
け、第２熱交換器１８Ａで熱交換した後の未反応燃料を
高温燃料ガス流路２５を流れる高温燃料ガスに合流させ
れば、ＳＯＦＣ１５の燃料極に供給する高温燃料ガスの
温度調整が可能となる。この場合、温度調整用バイパス
流路３８は、第２熱交換器１８Ａと未反応燃料燃焼器１
６との間を連結する未反応燃料流路２５ａから分岐し、
第２熱交換器１８ＡとＳＯＦＣ１５との間を連結する高
温燃料ガス流路２５に連結されている。このような温度
調整用バイパス流路３８を設けることにより、比較的温
度の高い未反応燃料を高温燃料ガスに混合して所定値と
なるよう温度調整することができる。なお、温度調整用
バイパス流路３８には、未反応燃料のバイパス流量を制
御する図示省略の制御弁が設けられている。
け、第２熱交換器１８Ａで熱交換した後の未反応燃料を
高温燃料ガス流路２５を流れる高温燃料ガスに合流させ
れば、ＳＯＦＣ１５の燃料極に供給する高温燃料ガスの
温度調整が可能となる。この場合、温度調整用バイパス
流路３８は、第２熱交換器１８Ａと未反応燃料燃焼器１
６との間を連結する未反応燃料流路２５ａから分岐し、
第２熱交換器１８ＡとＳＯＦＣ１５との間を連結する高
温燃料ガス流路２５に連結されている。このような温度
調整用バイパス流路３８を設けることにより、比較的温
度の高い未反応燃料を高温燃料ガスに混合して所定値と
なるよう温度調整することができる。なお、温度調整用
バイパス流路３８には、未反応燃料のバイパス流量を制
御する図示省略の制御弁が設けられている。
【００５４】＜第４の実施形態＞本発明の第４の実施形
態を図４に示して説明する。なお、図３に示した第３の
実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳
細な説明は省略する。この実施形態が上述した第３の実
施形態と異なるのは、ＳＯＦＣ１５の排熱である燃焼排
ガスによるガスタービン圧縮空気の加熱である。第３熱
交換器１９でガスタービン圧縮空気を加熱するための燃
焼排ガスは、第１熱交換器１７の上流側で燃焼排ガス流
路２１から分岐させた燃焼排ガスバイパス流路３９を通
って直接第３熱交換器１９に導入される。この燃焼排ガ
スは、ガスタービン排気を加熱する第１熱交換器１７を
通過していないため、温度低下のない高温のものを使用
できる。
態を図４に示して説明する。なお、図３に示した第３の
実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳
細な説明は省略する。この実施形態が上述した第３の実
施形態と異なるのは、ＳＯＦＣ１５の排熱である燃焼排
ガスによるガスタービン圧縮空気の加熱である。第３熱
交換器１９でガスタービン圧縮空気を加熱するための燃
焼排ガスは、第１熱交換器１７の上流側で燃焼排ガス流
路２１から分岐させた燃焼排ガスバイパス流路３９を通
って直接第３熱交換器１９に導入される。この燃焼排ガ
スは、ガスタービン排気を加熱する第１熱交換器１７を
通過していないため、温度低下のない高温のものを使用
できる。
【００５５】このような構成とすれば、ガスタービン圧
縮空気の加熱温度を高く設定することが可能になるの
で、ガスタービン燃焼器１２で燃焼させるガスタービン
燃料を低減して効率を向上させることができる。そし
て、第１熱交換器１７及び第３熱交換器１９で熱交換し
た後の燃焼排ガスは、それぞれ独立した流路を通って排
熱回収機器３０へ供給される。なお、燃焼排ガスバイパ
ス流路３９に設けられた開閉弁３９ａは、ガスタービン
１０の起動時に開閉弁２７ａと共に閉とされるものであ
る。
縮空気の加熱温度を高く設定することが可能になるの
で、ガスタービン燃焼器１２で燃焼させるガスタービン
燃料を低減して効率を向上させることができる。そし
て、第１熱交換器１７及び第３熱交換器１９で熱交換し
た後の燃焼排ガスは、それぞれ独立した流路を通って排
熱回収機器３０へ供給される。なお、燃焼排ガスバイパ
ス流路３９に設けられた開閉弁３９ａは、ガスタービン
１０の起動時に開閉弁２７ａと共に閉とされるものであ
る。
【００５６】＜第５の実施形態＞本発明の第５の実施形
態を図５に示して説明する。なお、図４に示した第４の
実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳
細な説明は省略する。この実施形態では、ガスタービン
燃焼器１２に供給されるガスタービン圧縮空気の加熱手
段である第３熱交換器１９Ａの構成及び配置が異なって
いる。この場合の第３熱交換器１９Ａは、ＳＯＦＣ１５
で発電をした反応熱により高温となった未反応空気と、
ガスタービン圧縮空気流路２２から供給されるガスター
ビン圧縮空気との間で熱交換するように構成され、この
熱交換で加熱された高温のガスタービン圧縮空気がガス
タービン燃焼器１２に供給される。
態を図５に示して説明する。なお、図４に示した第４の
実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳
細な説明は省略する。この実施形態では、ガスタービン
燃焼器１２に供給されるガスタービン圧縮空気の加熱手
段である第３熱交換器１９Ａの構成及び配置が異なって
いる。この場合の第３熱交換器１９Ａは、ＳＯＦＣ１５
で発電をした反応熱により高温となった未反応空気と、
ガスタービン圧縮空気流路２２から供給されるガスター
ビン圧縮空気との間で熱交換するように構成され、この
熱交換で加熱された高温のガスタービン圧縮空気がガス
タービン燃焼器１２に供給される。
【００５７】このような構成とすれば、ＳＯＦＣ１５の
運転による発熱（反応熱）を有効に利用して、ガスター
ビン圧縮空気をより高温に加熱することができる。従っ
て、ガスタービン燃焼器１２で燃焼させるガスタービン
燃料を低減することが可能になる。なお、図５において
は、ガスタービン１０を単独で起動するための配管系統
及び弁類の図示が省略されている。
運転による発熱（反応熱）を有効に利用して、ガスター
ビン圧縮空気をより高温に加熱することができる。従っ
て、ガスタービン燃焼器１２で燃焼させるガスタービン
燃料を低減することが可能になる。なお、図５において
は、ガスタービン１０を単独で起動するための配管系統
及び弁類の図示が省略されている。
【００５８】＜第６の実施形態＞本発明の第６の実施形
態を図６に示して説明する。なお、上述した第３の実施
形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な
説明は省略する。この実施形態は、未反応燃料燃焼器１
６から供給された燃焼排ガスを第３熱交換器１９及び第
１熱交換器１７の順に通して排熱回収機器３０へ供給す
る点、そして、ＳＯＦＣ１５で発電をした反応熱で高温
となった未反応空気を使用してガスタービン排気を加熱
する第４熱交換器４０を設けた点が上述した第３の実施
形態と異なっている。なお、第４熱交換器４０は、第１
熱交換器１７で加熱された後のガスタービン排気を加熱
するよう直列に配置されている。
態を図６に示して説明する。なお、上述した第３の実施
形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な
説明は省略する。この実施形態は、未反応燃料燃焼器１
６から供給された燃焼排ガスを第３熱交換器１９及び第
１熱交換器１７の順に通して排熱回収機器３０へ供給す
る点、そして、ＳＯＦＣ１５で発電をした反応熱で高温
となった未反応空気を使用してガスタービン排気を加熱
する第４熱交換器４０を設けた点が上述した第３の実施
形態と異なっている。なお、第４熱交換器４０は、第１
熱交換器１７で加熱された後のガスタービン排気を加熱
するよう直列に配置されている。
【００５９】このような構成とすれば、高温の燃焼排ガ
スが先に第３熱交換器１９を通ってガスタービン圧縮空
気を高温に加熱し、続いて、第１熱交換器１７を通って
ガスタービン排気を加熱する。このため、ガスタービン
排気の加熱温度は燃焼排ガスの温度低下によって低くな
るが、この温度低下を第４熱交換器４０の加熱によって
補うことができる。すなわち、ＳＯＦＣ１５の運転によ
る発熱（反応熱）を有効に利用して、ガスタービン排気
をより高温に加熱することができる。なお、図６におい
ては、ガスタービン１０を単独で起動するための配管系
統及び弁類の図示が省略されている。
スが先に第３熱交換器１９を通ってガスタービン圧縮空
気を高温に加熱し、続いて、第１熱交換器１７を通って
ガスタービン排気を加熱する。このため、ガスタービン
排気の加熱温度は燃焼排ガスの温度低下によって低くな
るが、この温度低下を第４熱交換器４０の加熱によって
補うことができる。すなわち、ＳＯＦＣ１５の運転によ
る発熱（反応熱）を有効に利用して、ガスタービン排気
をより高温に加熱することができる。なお、図６におい
ては、ガスタービン１０を単独で起動するための配管系
統及び弁類の図示が省略されている。
【００６０】＜第７の実施形態＞本発明の第７の実施形
態を図７に示して説明する。なお、上述した第３の実施
形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な
説明は省略する。この実施形態では、未反応燃料燃焼器
１６から供給された高温の燃焼排ガスを第１熱交換器１
７でガスタービン排気を加熱することにのみ使用してい
る点、そして、第５熱交換器４１でガスタービン圧縮空
気を加熱するのにガスタービン排気を使用している点が
異なっている。
態を図７に示して説明する。なお、上述した第３の実施
形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な
説明は省略する。この実施形態では、未反応燃料燃焼器
１６から供給された高温の燃焼排ガスを第１熱交換器１
７でガスタービン排気を加熱することにのみ使用してい
る点、そして、第５熱交換器４１でガスタービン圧縮空
気を加熱するのにガスタービン排気を使用している点が
異なっている。
【００６１】このような構成とすれば、ガスタービン排
気によってガスタービン圧縮空気を加熱した後、温度低
下したガスタービン排気を高温の燃焼ガスを使用してよ
り高温に加熱することができる。なお、ガスタービン１
０を単独で起動する場合には、開閉弁２７ｂを開とし、
かつ、開閉弁２７ａ，２７ｃを閉とするが、ＳＯＦＣ１
５を併用する場合には開閉が逆となる。
気によってガスタービン圧縮空気を加熱した後、温度低
下したガスタービン排気を高温の燃焼ガスを使用してよ
り高温に加熱することができる。なお、ガスタービン１
０を単独で起動する場合には、開閉弁２７ｂを開とし、
かつ、開閉弁２７ａ，２７ｃを閉とするが、ＳＯＦＣ１
５を併用する場合には開閉が逆となる。
【００６２】＜第８の実施形態＞本発明の第８の実施形
態を図８に示して説明する。なお、上述した各実施形態
と同一の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明
は省略する。この実施形態は上述した第６及び第７の実
施形態を組み合わせたものであり、ガスタービン圧縮空
気の加熱が直列に配置された第５熱交換器４１及び第３
熱交換器１９によって二段階になされている。このた
め、ガスタービン圧縮空気をガスタービン排気及び燃焼
排ガスによって加熱してより高温とすることができるの
で、ガスタービン１０側の発電効率を向上させることが
できる。なお、ガスタービン１０を単独で起動する場合
には、開閉弁２７ｂを開とし、かつ、開閉弁２７ａ，２
７ｃを閉とするが、ＳＯＦＣ１５を併用する場合には開
閉が逆となる。
態を図８に示して説明する。なお、上述した各実施形態
と同一の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明
は省略する。この実施形態は上述した第６及び第７の実
施形態を組み合わせたものであり、ガスタービン圧縮空
気の加熱が直列に配置された第５熱交換器４１及び第３
熱交換器１９によって二段階になされている。このた
め、ガスタービン圧縮空気をガスタービン排気及び燃焼
排ガスによって加熱してより高温とすることができるの
で、ガスタービン１０側の発電効率を向上させることが
できる。なお、ガスタービン１０を単独で起動する場合
には、開閉弁２７ｂを開とし、かつ、開閉弁２７ａ，２
７ｃを閉とするが、ＳＯＦＣ１５を併用する場合には開
閉が逆となる。
【００６３】＜第９の実施形態＞本発明の第９の実施形
態を図９に示して説明する。なお、上述した各実施形態
と同一の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明
は省略する。この実施形態では、ガスタービン圧縮空気
の加熱が直列に配置された第５熱交換器４１及び第３熱
交換器１９Ａによって二段階になされている。このた
め、ガスタービン圧縮空気をガスタービン排気及び反応
熱によって温度上昇した未反応空気によって加熱するこ
とができるので、より高温のガスタービン圧縮空気を供
給することでガスタービン１０側の発電効率を向上させ
ることができる。また、高温の燃焼排ガスについては、
第１熱交換器１７においてガスタービン排気の加熱にの
み使用されるので、未反応燃料燃焼器１６から供給する
燃焼排ガスの温度を下げて系の設計温度を低く抑えるこ
とが可能になる。このため、材料の耐熱温度を下げるな
どしてコストを低減することも可能になる。なお、図９
においては、ガスタービン１０を単独で起動するための
配管系統及び弁類の図示が省略されている。
態を図９に示して説明する。なお、上述した各実施形態
と同一の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明
は省略する。この実施形態では、ガスタービン圧縮空気
の加熱が直列に配置された第５熱交換器４１及び第３熱
交換器１９Ａによって二段階になされている。このた
め、ガスタービン圧縮空気をガスタービン排気及び反応
熱によって温度上昇した未反応空気によって加熱するこ
とができるので、より高温のガスタービン圧縮空気を供
給することでガスタービン１０側の発電効率を向上させ
ることができる。また、高温の燃焼排ガスについては、
第１熱交換器１７においてガスタービン排気の加熱にの
み使用されるので、未反応燃料燃焼器１６から供給する
燃焼排ガスの温度を下げて系の設計温度を低く抑えるこ
とが可能になる。このため、材料の耐熱温度を下げるな
どしてコストを低減することも可能になる。なお、図９
においては、ガスタービン１０を単独で起動するための
配管系統及び弁類の図示が省略されている。
【００６４】＜第１０の実施形態＞本発明の第１０の実
施形態を図１０に示して説明する。なお、上述した各実
施形態と同一の構成要素には同じ符号を付し、その詳細
な説明は省略する。この実施形態では、ガスタービン圧
縮空気の加熱が直列に配置された第５熱交換器４１及び
第３熱交換器１９によって二段階になされている。この
ため、ガスタービン圧縮空気の加熱を、ガスタービン排
気と、燃焼排ガス流路２１から直接分流させた高温の燃
焼排ガスとによって加熱することができる。このため、
ガスタービン圧縮空気をより高温化することができるよ
うになり、ガスタービン１０側の発電効率をより一層向
上させることができる。なお、図１０においては、ガス
タービン１０を単独で起動するための配管系統及び弁類
の図示が省略されている。
施形態を図１０に示して説明する。なお、上述した各実
施形態と同一の構成要素には同じ符号を付し、その詳細
な説明は省略する。この実施形態では、ガスタービン圧
縮空気の加熱が直列に配置された第５熱交換器４１及び
第３熱交換器１９によって二段階になされている。この
ため、ガスタービン圧縮空気の加熱を、ガスタービン排
気と、燃焼排ガス流路２１から直接分流させた高温の燃
焼排ガスとによって加熱することができる。このため、
ガスタービン圧縮空気をより高温化することができるよ
うになり、ガスタービン１０側の発電効率をより一層向
上させることができる。なお、図１０においては、ガス
タービン１０を単独で起動するための配管系統及び弁類
の図示が省略されている。
【００６５】以上説明したように、本発明の高温型燃料
電池を用いたコンバインド発電システムは、ガスタービ
ン１０のタービン部１３から排出されるガスタービン排
気をＳＯＦＣ１５の空気極に供給し、このガスタービン
排気に含まれる酸素を利用して発電するように構成した
ので、従来の圧縮機部１１から供給される高圧空気を使
用する場合と異なり、常圧のＳＯＦＣ１５とすることが
できる。
電池を用いたコンバインド発電システムは、ガスタービ
ン１０のタービン部１３から排出されるガスタービン排
気をＳＯＦＣ１５の空気極に供給し、このガスタービン
排気に含まれる酸素を利用して発電するように構成した
ので、従来の圧縮機部１１から供給される高圧空気を使
用する場合と異なり、常圧のＳＯＦＣ１５とすることが
できる。
【００６６】また、ＳＯＦＣ１５に供給する高温燃料ガ
ス、高温空気となるガスタービン排気及びガスタービン
圧縮空気の加熱源としては、ＳＯＦＣ１５の発電によっ
て生じる排熱のひとつである反応熱で温度上昇した未反
応燃料ガスや未反応空気、この反応熱に加えて未反応燃
料ガスを燃焼させて得られる燃焼排ガスが保有する排熱
が使用可能であり、これらの排熱が温度条件等を考慮し
て適宜有効利用されることで、システム全体としての発
電効率を向上させることができる。なお、ガスタービン
排気については、ガスタービン圧縮空気の加熱源として
利用してから、上述した加熱源で加熱して空気極に供給
することで発電効率を向上させることもできる。
ス、高温空気となるガスタービン排気及びガスタービン
圧縮空気の加熱源としては、ＳＯＦＣ１５の発電によっ
て生じる排熱のひとつである反応熱で温度上昇した未反
応燃料ガスや未反応空気、この反応熱に加えて未反応燃
料ガスを燃焼させて得られる燃焼排ガスが保有する排熱
が使用可能であり、これらの排熱が温度条件等を考慮し
て適宜有効利用されることで、システム全体としての発
電効率を向上させることができる。なお、ガスタービン
排気については、ガスタービン圧縮空気の加熱源として
利用してから、上述した加熱源で加熱して空気極に供給
することで発電効率を向上させることもできる。
【００６７】また、ガスタービン排気バイパス流路２６
及び開閉弁２７ａ，２７ｂを設けたことにより、ガスタ
ービン１０を単独で起動して発電機１４による早期の発
電が可能になるので、ＳＯＦＣ１５との組み合わせによ
ってガスタービン１０の起動性が損なわれることもな
い。また、排熱回収機器３０の具体例として図２に示し
た排熱回収ボイラ３０Ａ及び蒸気の循環系統は、第３〜
１０の実施形態における排熱回収機器３０に代えて適用
可能なことはいうまでもない。
及び開閉弁２７ａ，２７ｂを設けたことにより、ガスタ
ービン１０を単独で起動して発電機１４による早期の発
電が可能になるので、ＳＯＦＣ１５との組み合わせによ
ってガスタービン１０の起動性が損なわれることもな
い。また、排熱回収機器３０の具体例として図２に示し
た排熱回収ボイラ３０Ａ及び蒸気の循環系統は、第３〜
１０の実施形態における排熱回収機器３０に代えて適用
可能なことはいうまでもない。
【００６８】なお、本発明の構成は上述した実施形態に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において適宜変更することができる。
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において適宜変更することができる。
【００６９】
【発明の効果】本発明の高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムによれば、以下の効果を奏する。請
求項１に記載の発明では、空気極に十分な酸素量を含む
ガスタービン排気を導入するようにしたので、圧縮機部
から高圧の圧縮空気を導入する従来構造とは異なり、燃
料電池を常圧で運転することが可能になる。このため、
高温燃料ガスを圧縮する圧縮機も不要となり、加圧型の
燃料電池と比較して扱いが容易でコスト面でも有利にな
るという効果が得られる。
インド発電システムによれば、以下の効果を奏する。請
求項１に記載の発明では、空気極に十分な酸素量を含む
ガスタービン排気を導入するようにしたので、圧縮機部
から高圧の圧縮空気を導入する従来構造とは異なり、燃
料電池を常圧で運転することが可能になる。このため、
高温燃料ガスを圧縮する圧縮機も不要となり、加圧型の
燃料電池と比較して扱いが容易でコスト面でも有利にな
るという効果が得られる。
【００７０】請求項２に記載発明では、ガスタービン排
気供給流路を介して空気極に十分な酸素量を含むガスタ
ービン排気を供給することができるので、燃料電池を常
圧で運転することが可能になり、また、ガスタービンや
高温型燃料電池の排熱を有効に利用して高効率の発電を
することが可能になるといった効果が得られる。
気供給流路を介して空気極に十分な酸素量を含むガスタ
ービン排気を供給することができるので、燃料電池を常
圧で運転することが可能になり、また、ガスタービンや
高温型燃料電池の排熱を有効に利用して高効率の発電を
することが可能になるといった効果が得られる。
【００７１】請求項３に記載の発明では、高温型燃料電
池の発電時に発生する反応熱及び未反応燃料ガスを燃焼
させた燃焼排ガスが保有する熱量よりなる排熱と、高温
ガス燃料、ガスタービン排気またはガスタービン圧縮空
気の少なくとも一つと熱交換して温度上昇させる熱交換
器を設けたので、高温型燃料電池の排熱を有効に利用し
て高効率の発電を行うことができるという効果が得られ
る。
池の発電時に発生する反応熱及び未反応燃料ガスを燃焼
させた燃焼排ガスが保有する熱量よりなる排熱と、高温
ガス燃料、ガスタービン排気またはガスタービン圧縮空
気の少なくとも一つと熱交換して温度上昇させる熱交換
器を設けたので、高温型燃料電池の排熱を有効に利用し
て高効率の発電を行うことができるという効果が得られ
る。
【００７２】請求項４に記載の発明では、高温型燃料電
池側から順に、高温ガス燃料を温度上昇させる熱交換
器、ガスタービン排気を温度上昇させる熱交換器及びガ
ス圧縮空気を温度上昇させる熱交換器を配列するように
したので、高温型燃料電池の排熱を温度の高い順に有効
利用して高温に加熱することができ、高温型燃料電池の
排熱をより一層有効利用して高効率の発電を行うことが
できるといった効果が得られる。
池側から順に、高温ガス燃料を温度上昇させる熱交換
器、ガスタービン排気を温度上昇させる熱交換器及びガ
ス圧縮空気を温度上昇させる熱交換器を配列するように
したので、高温型燃料電池の排熱を温度の高い順に有効
利用して高温に加熱することができ、高温型燃料電池の
排熱をより一層有効利用して高効率の発電を行うことが
できるといった効果が得られる。
【００７３】請求項５に記載の発明では、ガスタービン
排気供給流路の途中から分岐させたガスタービン排気バ
イパス流路（分岐は移管）を未反応燃料及び空気を排熱
回収機器（排熱回収手段）へ供給する燃焼排ガス流路
（排熱回収流路）に接続し、ガスタービン排気供給流路
から高温型燃料電池またはガスタービン排気バイパス流
路から燃焼排ガス流路のいずれか一方の流路を選択して
切換する流路切換手段を設けたので、高温型燃料電池の
運転状況に影響されることなく、ガスタービンを単独で
速やかに起動させて発電することができるといった効果
が得られる。
排気供給流路の途中から分岐させたガスタービン排気バ
イパス流路（分岐は移管）を未反応燃料及び空気を排熱
回収機器（排熱回収手段）へ供給する燃焼排ガス流路
（排熱回収流路）に接続し、ガスタービン排気供給流路
から高温型燃料電池またはガスタービン排気バイパス流
路から燃焼排ガス流路のいずれか一方の流路を選択して
切換する流路切換手段を設けたので、高温型燃料電池の
運転状況に影響されることなく、ガスタービンを単独で
速やかに起動させて発電することができるといった効果
が得られる。
【００７４】請求項６に記載の発明では、高温ガス燃料
を加熱する熱交換器が、加熱源として発電後の未反応燃
料ガスを使用するようにしたので、高温型燃料電池の運
転に伴う排熱のうち、発電時の反応熱を高温ガス燃料の
加熱に有効利用してシステム全体の効率を向上させると
いった効果が得られる。
を加熱する熱交換器が、加熱源として発電後の未反応燃
料ガスを使用するようにしたので、高温型燃料電池の運
転に伴う排熱のうち、発電時の反応熱を高温ガス燃料の
加熱に有効利用してシステム全体の効率を向上させると
いった効果が得られる。
【００７５】請求項７に記載の発明では、高温ガス燃料
に未反応燃料ガスを混合して温度調整する高温燃料ガス
温度調整手段を備えているので、未反応ガス燃料の有す
る高温及び熱エネルギーを有効に利用してシステム全体
の効率を向上させるといった効果が得られる。
に未反応燃料ガスを混合して温度調整する高温燃料ガス
温度調整手段を備えているので、未反応ガス燃料の有す
る高温及び熱エネルギーを有効に利用してシステム全体
の効率を向上させるといった効果が得られる。
【００７６】請求項８に記載の発明では、ガスタービン
排気及びガスタービン圧縮空気を加熱する熱交換器が、
高温型燃料電池の排熱を直接導入するように構成したの
で、それぞれに高温の排熱を導入してより高温に加熱す
ることが可能になるといった効果が得られる。
排気及びガスタービン圧縮空気を加熱する熱交換器が、
高温型燃料電池の排熱を直接導入するように構成したの
で、それぞれに高温の排熱を導入してより高温に加熱す
ることが可能になるといった効果が得られる。
【００７７】請求項９に記載の発明では、ガスタービン
圧縮空気を加熱する熱交換器が、加熱源として発電後の
未反応空気を使用するようにしたので、高温型燃料電池
の運転に伴う排熱のうち、発電時の反応熱をガスタービ
ン圧縮空気の加熱に有効利用してシステム全体の効率を
向上させることができるといった効果を奏する。
圧縮空気を加熱する熱交換器が、加熱源として発電後の
未反応空気を使用するようにしたので、高温型燃料電池
の運転に伴う排熱のうち、発電時の反応熱をガスタービ
ン圧縮空気の加熱に有効利用してシステム全体の効率を
向上させることができるといった効果を奏する。
【００７８】請求項１０に記載の発明では、高温型燃料
電池の排熱が、ガスタービン圧縮空気を加熱する熱交換
器を経由してガスタービン排気を加熱する熱交換器に流
れ、かつ、ガスタービン排気を排熱で加熱する熱交換器
の下流に、ガスタービン排気を未反応空気で加熱する熱
交換器を直列に配置したので、高温型燃料電池の運転に
伴う排熱のうち、発電時の反応熱を有効利用してガスタ
ービン排気をより高温に加熱することができ、システム
全体の効率を向上させることができるといった効果が得
られる。
電池の排熱が、ガスタービン圧縮空気を加熱する熱交換
器を経由してガスタービン排気を加熱する熱交換器に流
れ、かつ、ガスタービン排気を排熱で加熱する熱交換器
の下流に、ガスタービン排気を未反応空気で加熱する熱
交換器を直列に配置したので、高温型燃料電池の運転に
伴う排熱のうち、発電時の反応熱を有効利用してガスタ
ービン排気をより高温に加熱することができ、システム
全体の効率を向上させることができるといった効果が得
られる。
【００７９】請求項１１に記載発明では、ガスタービン
圧縮空気の加熱にガスタービン排気が使用され、高温型
燃料電池の排熱をガスタービン排気の加熱のみに使用し
たので、未反応燃料燃焼器より供給される高温の排熱を
ガスタービン排気の加熱のみに使用してガスタービン排
気を高温化できるようになり、システム全体の効率を向
上させるといった効果が得られる。
圧縮空気の加熱にガスタービン排気が使用され、高温型
燃料電池の排熱をガスタービン排気の加熱のみに使用し
たので、未反応燃料燃焼器より供給される高温の排熱を
ガスタービン排気の加熱のみに使用してガスタービン排
気を高温化できるようになり、システム全体の効率を向
上させるといった効果が得られる。
【００８０】請求項１２に記載の発明では、ガスタービ
ン圧縮空気の加熱が、ガスタービン排気を使用した熱交
換器と、高温型燃料電池の排熱を使用した熱交換器とを
直列に配置してなされるので、ガスタービン排気及び排
熱によってガスタービン圧縮空気を高温に加熱できるよ
うになり、ガスタービン側の発電効率を向上させること
ができるといった効果が得られる。
ン圧縮空気の加熱が、ガスタービン排気を使用した熱交
換器と、高温型燃料電池の排熱を使用した熱交換器とを
直列に配置してなされるので、ガスタービン排気及び排
熱によってガスタービン圧縮空気を高温に加熱できるよ
うになり、ガスタービン側の発電効率を向上させること
ができるといった効果が得られる。
【００８１】請求項１３に記載の発明では、ガスタービ
ン圧縮空気の加熱が、ガスタービン排気を使用した熱交
換器と、未反応空気を使用した熱交換器とを直列に配置
してなされるので、高温型燃料電池の反応熱を有効利用
してガスタービン側の発電効率向上を向上させ、さら
に、高温の燃焼排ガスをガスタービン排気の加熱に利用
することができる。このため、システム全体の効率を向
上させることができるといった効果が得られる。
ン圧縮空気の加熱が、ガスタービン排気を使用した熱交
換器と、未反応空気を使用した熱交換器とを直列に配置
してなされるので、高温型燃料電池の反応熱を有効利用
してガスタービン側の発電効率向上を向上させ、さら
に、高温の燃焼排ガスをガスタービン排気の加熱に利用
することができる。このため、システム全体の効率を向
上させることができるといった効果が得られる。
【００８２】請求項１４に記載の発明では、ガスタービ
ン圧縮空気の加熱が、ガスタービン排気を使用した熱交
換器と、高温型燃料電池の排熱である燃焼排ガスを直接
導入した熱交換器とを直列に配置してなされ、かつ、ガ
スタービン排気を加熱する熱交換器も高温型燃料電池の
排熱である燃焼排ガスを直接導入するように構成したの
で、高温の燃焼排ガスを有効利用してガスタービン圧縮
空気及びガスタービン排ガスを高温に加熱することがで
きる。このため、システム全体の効率を向上させること
ができるといった効果が得られる。
ン圧縮空気の加熱が、ガスタービン排気を使用した熱交
換器と、高温型燃料電池の排熱である燃焼排ガスを直接
導入した熱交換器とを直列に配置してなされ、かつ、ガ
スタービン排気を加熱する熱交換器も高温型燃料電池の
排熱である燃焼排ガスを直接導入するように構成したの
で、高温の燃焼排ガスを有効利用してガスタービン圧縮
空気及びガスタービン排ガスを高温に加熱することがで
きる。このため、システム全体の効率を向上させること
ができるといった効果が得られる。
【００８３】請求項１５に記載の発明では、ガスタービ
ンが、ガスタービン圧縮空気を加熱する熱交換器を備
え、該熱交換器でガスタービン圧縮空気を所望の温度に
調整して直接前記タービン部へ供給するようにしたの
で、ガスタービン燃焼器をなくしてガスタービン燃料が
不要の運転を可能にするといった効果が得られる。
ンが、ガスタービン圧縮空気を加熱する熱交換器を備
え、該熱交換器でガスタービン圧縮空気を所望の温度に
調整して直接前記タービン部へ供給するようにしたの
で、ガスタービン燃焼器をなくしてガスタービン燃料が
不要の運転を可能にするといった効果が得られる。
【００８４】請求項１６に記載の発明では、排熱回収手
段が、排熱の供給を受けて蒸気を発生させる排熱回収ボ
イラと、該排熱回収ボイラで発生させた蒸気の供給を受
けて駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンで駆動
されて発電する発電機とを具備して構成されているの
で、排熱回収によって発生させた蒸気を利用し、蒸気タ
ービンで駆動される発電機によっても発電可能となる。
このため、システム全体としての発電効率をより一向上
させることができるといった効果が得られる。
段が、排熱の供給を受けて蒸気を発生させる排熱回収ボ
イラと、該排熱回収ボイラで発生させた蒸気の供給を受
けて駆動される蒸気タービンと、該蒸気タービンで駆動
されて発電する発電機とを具備して構成されているの
で、排熱回収によって発生させた蒸気を利用し、蒸気タ
ービンで駆動される発電機によっても発電可能となる。
このため、システム全体としての発電効率をより一向上
させることができるといった効果が得られる。
【００８５】請求項１７に記載の発明では、未反応燃料
燃焼器に排熱回収手段から蒸気を供給して燃焼排ガス温
度を制御するように構成したので、燃焼排ガス温度を抑
制して系の設計温度を必要最小限に抑えることができ
る。このため、システム全体のコストを低減できるとい
った効果を奏する。
燃焼器に排熱回収手段から蒸気を供給して燃焼排ガス温
度を制御するように構成したので、燃焼排ガス温度を抑
制して系の設計温度を必要最小限に抑えることができ
る。このため、システム全体のコストを低減できるとい
った効果を奏する。
【図１】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムの第１の実施形態を示す構成図であ
る。
インド発電システムの第１の実施形態を示す構成図であ
る。
【図２】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムの第２の実施形態を示す構成図であ
る。
インド発電システムの第２の実施形態を示す構成図であ
る。
【図３】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムの第３の実施形態を示す構成図であ
る。
インド発電システムの第３の実施形態を示す構成図であ
る。
【図４】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムの第４の実施形態を示す構成図であ
る。
インド発電システムの第４の実施形態を示す構成図であ
る。
【図５】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムの第５の実施形態を示す構成図であ
る。
インド発電システムの第５の実施形態を示す構成図であ
る。
【図６】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムの第６の実施形態を示す構成図であ
る。
インド発電システムの第６の実施形態を示す構成図であ
る。
【図７】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムの第７の実施形態を示す構成図であ
る。
インド発電システムの第７の実施形態を示す構成図であ
る。
【図８】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムの第８の実施形態を示す構成図であ
る。
インド発電システムの第８の実施形態を示す構成図であ
る。
【図９】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコンバ
インド発電システムの第９の実施形態を示す構成図であ
る。
インド発電システムの第９の実施形態を示す構成図であ
る。
【図１０】 本発明に係る高温型燃料電池を用いたコン
バインド発電システムの第１０の実施形態を示す構成図
である。
バインド発電システムの第１０の実施形態を示す構成図
である。
【図１１】 従来の加圧型ＳＯＦＣコンバインド発電シ
ステムの構成例を示す図である。
ステムの構成例を示す図である。
１０ ガスタービン
１１ 圧縮機部
１２ ガスタービン燃焼器
１３ タービン部
１４ 発電機
１５ 高温型燃料電池（ＳＯＦＣ）
１６ 未反応燃料燃焼器
１７ 第１熱交換器
１８，１８Ａ 第２熱交換器
１９ 第３熱交換器
２０ ガスタービン排気流路
２０ａ 未反応空気流路
２１ 燃焼排ガス流路（排熱回収流路）
２２ ガスタービン圧縮空気流路
２３ ガスタービン燃料流路
２４ ガスタービン燃焼ガス流路
２５ 高温燃料ガス流路
２５ａ 未反応燃料ガス流路
２６ ガスタービン排気バイパス流路（分岐配管）
３０ 排熱回収機器（排熱回収手段）
３０Ａ 排熱回収ボイラ（排熱回収手段）
３１ 吸引ファン
３２ 蒸気タービン
３３ コンデンサー
３４ ポンプ
３５ 発電機
３６ 蒸気供給流路
３７ 制御弁
３８ 温度調整用バイパス流路
３９ 燃焼排ガスバイパス流路
４０ 第４熱交換器
４１ 第５熱交換器
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｆ０２Ｃ 6/18 Ｆ０２Ｃ 6/18 Ａ
Ｚ
7/08 7/08 Ｂ
Ｆ０２Ｇ 5/02 Ｆ０２Ｇ 5/02 Ｂ
5/04 5/04 Ｈ
Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｊ
// Ｈ０１Ｍ 8/12 8/12
(72)発明者 相木 英鋭
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１
号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
(72)発明者 武信 弘一
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１
号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
(72)発明者 岸沢 浩
兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１
号 三菱重工業株式会社神戸造船所内
Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA20 BB01 BC07 BD00
DA22
5H026 AA06
5H027 AA06 BC12 DD02 KK02 KK05
KK44 MM01
Claims (17)
- 【請求項１】 高温型燃料電池と、ガスタービンで駆
動される発電機とを併用して発電する高温型燃料電池を
用いたコンバインド発電システムであって、 前記高温型燃料電池の空気極に前記ガスタービンから排
出されるガスタービン排気を導入したことを特徴とする
高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項２】 高温燃料ガス及び高温空気の供給を常
圧で受けて発電する高温型燃料電池と、 同軸に連結された圧縮機部及びタービン部と、前記圧縮
機部から供給されるガスタービン圧縮空気を用いてガス
タービン燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器とを備
え、前記ガスタービン燃焼器が生成したガスタービン燃
焼ガスを前記タービン部で膨張させて回転させるガスタ
ービンと、 該ガスタービンの出力で駆動されて発電する発電機と、 前記高温型燃料電池から排出された排熱を回収する排熱
回収手段と、 前記ガスタービンから排出されたガスタービン排気を前
記高温型燃料電池の高温空気として供給するガスタービ
ン排気供給流路と、を具備して構成したことを特徴とす
る高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項３】 前記高温型燃料電池と前記排熱回収手
段との間に、前記排熱が、前記高温ガス燃料、前記ガス
タービン排気または前記ガスタービン圧縮空気の少なく
とも一つと熱交換して温度上昇させる熱交換器を設けた
ことを特徴とする請求項２記載の高温型燃料電池を用い
たコンバインド発電システム。 - 【請求項４】 前記熱交換器が、前記高温型燃料電池
側から前記高温ガス燃料を温度上昇させる熱交換器、前
記ガスタービン排気を温度上昇させる熱交換器及び前記
ガス圧縮空気を温度上昇させる熱交換器の順に配列され
ていることを特徴とする請求項３記載の高温型燃料電池
を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項５】 前記ガスタービン排気供給流路の途中
から分岐させた分岐配管を前記未反応燃料及び空気を前
記排熱回収手段へ供給する排熱回収流路に接続し、前記
ガスタービン排気供給流路から前記高温型燃料電池また
は前記分岐配管から前記排熱回収流路のいずれか一方の
流路を選択して切換する流路切換手段を設けたことを特
徴とする請求項請求項２から４のいずれかに記載の高温
型燃料電池を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項６】 前記高温ガス燃料を加熱する熱交換器
が、加熱源として発電後の未反応燃料ガスを使用するこ
とを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の高温
型燃料電池を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項７】 前記高温ガス燃料に前記未反応燃料ガ
スを混合して温度調整する高温燃料ガス温度調整手段を
備えていることを特徴とする請求項６記載の高温型燃料
電池を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項８】 前記ガスタービン排気及び前記ガスタ
ービン圧縮空気を加熱する熱交換器が、前記排熱を直接
導入するように構成したことを特徴とする請求項６また
は７記載の高温型燃料電池を用いたコンバインド発電シ
ステム。 - 【請求項９】 前記ガスタービン圧縮空気を加熱する
熱交換器が、加熱源として発電後の未反応空気を使用す
ることを特徴とする請求項６または７記載の高温型燃料
電池を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項１０】 前記排熱が、前記ガスタービン圧縮
空気を加熱する熱交換器を経由して前記ガスタービン排
気を加熱する熱交換器に流れ、かつ、前記ガスタービン
排気を前記排熱で加熱する熱交換器の下流に、前記ガス
タービン排気を前記未反応空気で加熱する熱交換器を直
列に配置したことを特徴とする請求項６または７記載の
高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項１１】 前記ガスタービン圧縮空気の加熱に
前記ガスタービン排気が使用され、前記排熱を前記ガス
タービン排気の加熱のみに使用したことを特徴とする請
求項６または７記載の高温型燃料電池を用いたコンバイ
ンド発電システム。 - 【請求項１２】 前記ガスタービン圧縮空気の加熱
が、前記ガスタービン排気を使用した熱交換器と、前記
排熱を使用した熱交換器とを直列に配置してなされるこ
とを特徴とする請求項６または７記載の高温型燃料電池
を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項１３】 前記ガスタービン圧縮空気の加熱
が、前記ガスタービン排気を使用した熱交換器と、前記
未反応空気を使用した熱交換器とを直列に配置してなさ
れることを特徴とする請求項６または７記載の高温型燃
料電池を用いたコンバインド発電システム。 - 【請求項１４】 前記ガスタービン圧縮空気の加熱
が、前記ガスタービン排気を使用した熱交換器と、前記
排熱を直接導入した熱交換器とを直列に配置してなさ
れ、かつ、前記ガスタービン排気を加熱する熱交換器も
前記排熱を直接導入するように構成したことを特徴とす
る請求項６または７記載の高温型燃料電池を用いたコン
バインド発電システム。 - 【請求項１５】 前記ガスタービンが、前記ガスター
ビン圧縮空気を加熱する熱交換器を備え、該熱交換器で
前記ガスタービン圧縮空気を所望の温度に調整して直接
前記タービン部へ供給することを特徴とする請求項２か
ら１４のいずれかに記載の高温型燃料電池を用いたコン
バインド発電システム。 - 【請求項１６】 前記排熱回収手段が、排熱の供給を
受けて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収
ボイラで発生させた蒸気の供給を受けて駆動される蒸気
タービンと、該蒸気タービンで駆動されて発電する発電
機とを具備して構成されていることを特徴とする請求項
２から１５のいずれかに記載の高温型燃料電池を用いた
コンバインド発電システム。 - 【請求項１７】 前記未反応燃料燃焼器に前記排熱回
収手段から蒸気を供給して燃焼排ガス温度を制御するよ
うに構成したことを特徴とする請求項１６記載の高温型
燃料電池を用いたコンバインド発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015877A JP2003217602A (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002015877A JP2003217602A (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003217602A true JP2003217602A (ja) | 2003-07-31 |
Family
ID=27652117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002015877A Withdrawn JP2003217602A (ja) | 2002-01-24 | 2002-01-24 | 高温型燃料電池を用いたコンバインド発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003217602A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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