JP2013182720A - Sofc複合発電装置およびその運転方法 - Google Patents
Sofc複合発電装置およびその運転方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013182720A JP2013182720A JP2012044427A JP2012044427A JP2013182720A JP 2013182720 A JP2013182720 A JP 2013182720A JP 2012044427 A JP2012044427 A JP 2012044427A JP 2012044427 A JP2012044427 A JP 2012044427A JP 2013182720 A JP2013182720 A JP 2013182720A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel gas
- exhaust
- gas supply
- supply system
- sofc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
【解決手段】空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池(SOFC)13と、SOFC13から排出された排燃料ガス31Aおよび排空気18Bによって駆動されるガスタービン発電設備11とを備えたSOFC複合発電装置であって、パージガス供給系統L11は、第1パージガス供給系統41と、第1パージガス供給系統41に対して並列に接続されるとともに第1パージガス供給系統41よりも通気流量が小さい第2パージガス供給系統42とを備え、排燃料ガス排出系統L7は、第1排燃料ガス排出系統51と、第1排燃料ガス排出系統51に対して並列に接続されるとともに第1排燃料ガス排出系統51よりも通気流量が小さい第2排燃料ガス排出系統52とを備えている。
【選択図】図1
Description
このSOFCは、イオン導電率を高めるために作動温度が高くされているので、ガスタービンの圧縮機から吐出され、かつガスタービンの排ガス熱を利用して高温とされた吐出空気を空気極側に供給する空気(酸化剤)として使用できる。また、SOFCで利用できなかった高温の燃料をガスタービンの燃焼器の燃料として使用できる等、ガスタービンとの相性がよい。
空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池(SOFC)と、該SOFCから排出された排燃料ガスおよび排空気によって駆動されるガスタービン発電装置とを備えたSOFC複合発電装置であって、前記SOFCに燃料を供給する燃料ガス供給系統に接続されたパージガスを供給するパージガス供給系統と、前記SOFCと前記ガスタービン発電装置との間に設けられた排燃料ガス供給系統に対して分岐するように接続され、排燃料ガスを外部へ排出する排燃料ガス排出系統と、前記排燃料ガス供給系統と前記燃料ガス供給系統との間に接続された再循環系統と、該再循環系統に設けられて前記排燃料ガス供給系統から前記燃料ガス供給系統へと流体を流す電動式の再循環ブロアと、を備え、前記パージガス供給系統は、第1パージガス供給系統と、該第1パージガス供給系統に対して並列に接続されるとともに該第1パージガス供給系統よりも通気流量が小さい第2パージガス供給系統と、を備え、前記排燃料ガス排出系統は、第1排燃料ガス排出系統と、該第1排燃料ガス排出系統に対して並列に接続されるとともに該第1排燃料ガス排出系統よりも通気流量が小さい排燃料ガス排出系統と、を備えていることを特徴とする。
トリップ時のような電源喪失を伴う緊急停止時には、電動式の再循環ブロアを用いることができず、また早急な冷却のために多くのパージガスをSOFCへ流す必要がある為、通気流量が多い第1パージガス供給系統および第1排燃料ガス排出系統を用いる。
また、通常の起動時や停止時には、電動式の再循環ブロアを用いることができるので、通気流量が小さい第2パージガス供給系統および第2排燃料ガス排出系統を用いる。
このように、通気流量の多い第1パージガス供給系統および第1排燃料ガス排出系統とを組み合わせて用い、また、通気流量の少ない第2パージガス供給系統および第2排燃料ガス排出系統とを組み合わせて用いることにより、SOFC内の燃料系と空気系との差圧を一定に維持することができる。
また、緊急停止時や通常の起動停止時に用いるパージガスを大流量と小流量とで切り換えることができるので、システムを安定的に運用することができる。
これらのことから、SOFC複合発電システムを安定的に運用することができる。
〔第1実施形態〕
図1に記載されているSOFC複合発電システム10Aは、図示されない空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池(SOFC)13と、SOFC13から排出された排燃料ガス31Aおよび排空気18Bによって駆動されるガスタービン発電装置11とを設けている。
に対して分岐するように排燃料ガス31Aを外部へ排出する排燃料ガス排出系統L7と、燃料ガス供給系統L5との間に接続された再循環系統L8が設けられている。
また再循環系統L8には、排燃料ガス供給系統L7から燃料ガス供給系統L5へと流体を流す電動式の再循環ブロア33が設けられている。なお、再循環ブロワの33の設置位置については、排燃料ガス供給系統L6中、排燃料ガス供給系統L7と分岐部より下流側且つ再循環系統L8との分岐前に設置してもよい。図1および2では、排燃料ガス供給系統L6から再循環系統L8分岐後に排燃料ガス供給系統L7が分岐しているが、この場合排燃料ガス供給系統L7分岐後再循環系統L8が分岐する。
ガスタービン17には、空気18を圧縮する圧縮機14と、燃焼ガス15を生成するガスタービン燃焼器16と、ガスタービン燃焼器16から供給された燃焼ガス15を膨張させて回転するタービン17と、が備えられている。空気18を空気導入ラインL1により導入して圧縮する圧縮機14は、ガスタービン17と同軸に連結されている。発電機12は、ガスタービン17と同軸に連結されている。
この吐出空気18AはSOFC13で酸化剤として用いられた後、SOFC13の空気極側から排出空気18Bとして排出される。この排出空気18Bは、排出空気流路(排出空気供給ライン)L3を通ってガスタービン燃焼器16に供給される。
排出空気流路L3には、SOFC13とガスタービン11とを切り離すノルマルクローズの自動弁22が備えられている。
なお、本実施形態では省略しているが、燃料ガス流路L5には、排燃料ガス流路L6の排燃料ガス31Aから熱回収する燃料ガス熱交換器を備えるようにしてもよい。
通常の起動停止時に用いる第2パージガス供給系統42と並列に、緊急停止時に用いる第1パージガス供給系統41が設けられ、パージガス70の流量を大流量と小流量とで切り換えることができる。
そして、パージガス供給手段71から燃料ガス流路L5にパージガス70を第1パージガス供給系統41を用いて供給し、分岐排出空気流路L4の第1のオリフィス81を介して排出される排出空気18Bに、パージガス70を第2のオリフィス82を介して合流させつつ、同一箇所から合流したガスを降圧させつつ、合流した箇所よりも下流側に設置された触媒式燃焼器89を介して外部に排出するようにしている。
パージガス70の供給流量は、第3のオリフィス83の前後に設けた減圧弁73及び背圧弁74を調整して圧力を規定することで、一定流量通気できる系統としている。
また、ノルマルクローズの自動弁とは、計装空気若しくは電源が断となる際に、閉となるバルブをいう。
また、排出空気18Bの降圧速度は、分岐排出空気流路L4に介装した第1のオリフィス81により調整するようにしている。
そして、排燃料ガス流路L6の下流側を、分岐排出空気流路L4と、の第1のオリフィス81の上流側と合流部85で接続し、空気出口と燃料出口を同圧とするようにしている。
なお、排燃料ガス流路L6のノルマルオープンの自動弁54の下流側に第2のオリフィス82を設置し、通気するパージガス70の圧損分だけ燃料側の圧力が、空気側の圧力と同圧以上の状態とするようにしている。
パージガス量と作用させたい差圧から第2のオリフィス82の径を選定し、作用させる差圧は、SOFC13の破損に至らない範囲とするのが好ましい。
降圧中に燃料側のパージが終了し、ガス流れが悪くなった場合でも、SOFC13の燃料側の圧力は、空気出口部(空気側の第1のオリフィス81上部)と同圧となるため、SOFC13の破損には至らないものとなる。
通常の停止時には、制御装置が使用できる状態であるので、パージガス70のガス量や燃料側の内圧をより細かく調整可能となる。また、パージガス供給系統も同様に制御可能であることから、緊急停止時に用いられる流量の大きい第1パージガス供給系統41ではなく、第2パージガス供給系統41を開くことでパージする。
また、通常運転用に不活性供給ガスライン(図示せず)を別途設置している場合には、その不活性ガス供給ラインからガスを供給するようにしてもよい。
なお、このフレームアレスタの設置により、適度な差圧が発生する場合には、第2のオリフィスを不要とすることもできる。
具体的には、ノルマルオープンの自動弁75、54を閉としてパージガスを封印させる。
通常の停止操作及びインターロック発生時における緊急停止操作を兼ね備えた制御が可能となり、電源喪失による発電システムの緊急停止のような場合においてもパージ、冷却が可能となる。
次に、第2実施形態について、図2を用いて説明する。
本実施形態は、第1実施形態に示した発電システムに冷却空気を供給する空気供給ラインL12を追加したものとなっている。したがって、第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付しその説明を省略する。
第1実施形態の発電システム10Aでは、吐出空気18Aのみで冷却しているが、本実施形態では、別途空気を供給するようにしている。
11 ガスタービン発電装置
13 固体酸化物形燃料電池(SOFC)
14 圧縮機
15 燃焼ガス
16 ガスタービン燃焼器
17 タービン
18 空気
18A 吐出空気
18B 排空気
21、22 自動弁
31 燃料ガス
31A 排燃料ガス
41 第1パージガス供給系統
42 第2パージガス供給系統
51 第1排燃料ガス排出系統
52 第2排燃料ガス排出系統
54 第1排燃料ガス排出弁
76 第1パージガス供給弁
81 第1のオリフィス
82 第2のオリフィス
83 第3のオリフィス
89 触媒式燃焼器
Claims (5)
- 空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池(SOFC)と、該SOFCから排出された排燃料ガスおよび排空気によって駆動されるガスタービン発電装置とを備えたSOFC複合発電装置であって、
前記SOFCに燃料を供給する燃料ガス供給系統に接続されたパージガスを供給するパージガス供給系統と、
前記SOFCと前記ガスタービン発電装置との間に設けられた排燃料ガス供給系統に対して分岐するように接続され、排燃料ガスを外部へ排出する排燃料ガス排出系統と、
前記排燃料ガス供給系統と前記燃料ガス供給系統との間に接続された再循環系統と、
該再循環系統に設けられて前記排燃料ガス供給系統から前記燃料ガス供給系統へと流体を流す電動式の再循環ブロアと、
を備え、
前記パージガス供給系統は、第1パージガス供給系統と、該第1パージガス供給系統に対して並列に接続されるとともに該第1パージガス供給系統よりも通気流量が小さい第2パージガス供給系統と、を備え、
前記排燃料ガス排出系統は、第1排燃料ガス排出系統と、該第1排燃料ガス排出系統に対して並列に接続されるとともに該第1排燃料ガス排出系統よりも通気流量が小さい第2排燃料ガス排出系統と、を備えていることを特徴とするSOFC複合発電装置。 - 第1パージガス供給系統および第1排燃料ガス排出系統のそれぞれには、非通電時に全開となるノルマルオープンの弁が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のSOFC複合発電装置。
- 前記第1排燃料ガス排出系統および前記第2排燃料ガス排出系統の下流側には、前記SOFCから排出された排空気を用いて排燃料ガスを焼却処理する触媒燃焼器が設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のSOFC複合発電装置。
- 前記触媒式燃焼器は、前記SOFCからの排空気および/または前記ガスタービン発電装置からの燃焼排ガスによって予熱されることを特徴とする請求項3に記載のSOFC複合発電装置。
- 空気極及び燃料極を有する固体酸化物形燃料電池(SOFC)と、該SOFCから排出された排燃料ガスおよび排空気によって駆動されるガスタービン発電装置とを備えたSOFC複合発電装置であって、
前記SOFCに燃料を供給する燃料ガス供給系統に接続されたパージガスを供給するパージガス供給系統と、
前記SOFCと前記ガスタービン発電装置との間に設けられた排燃料ガス供給系統に対して分岐するように接続され、排燃料ガスを外部へ排出する排燃料ガス排出系統と、
前記排燃料ガス供給系統と前記燃料ガス供給系統との間に接続された再循環系統と、
該再循環系統に設けられて前記排燃料ガス供給系統から前記燃料ガス供給系統へと流体を流す電動式の再循環ブロアと、
を備え、
前記パージガス供給系統は、第1パージガス供給系統と、該第1パージガス供給系統に対して並列に接続されるとともに該第1パージガス供給系統よりも通気流量が小さい第2パージガス供給系統と、を備え、
前記排燃料ガス排出系統は、第1排燃料ガス排出系統と、該第1排燃料ガス排出系統に対して並列に接続されるとともに該第1排燃料ガス排出系統よりも通気流量が小さい第2排燃料ガス排出系統と、を備え、
が備えられたSOFC複合発電装置の運転方法であって、
緊急停止には、第1パージガス供給系統および第1排燃料ガス排出系統を使用し、
起動時または前記緊急停止を伴わない通常の停止時には、第2パージガス供給系統および第2排燃料ガス排出系統を用いることを特徴とするSOFC複合発電装置の運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012044427A JP5787791B2 (ja) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Sofc複合発電装置およびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012044427A JP5787791B2 (ja) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Sofc複合発電装置およびその運転方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013182720A true JP2013182720A (ja) | 2013-09-12 |
JP5787791B2 JP5787791B2 (ja) | 2015-09-30 |
Family
ID=49273265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012044427A Active JP5787791B2 (ja) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | Sofc複合発電装置およびその運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5787791B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160015588A (ko) * | 2014-07-31 | 2016-02-15 | 한국과학기술연구원 | 고체산화물셀 시스템 및 그 제어 방법 |
JP2016095940A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム及びこれを備える複合発電システム、並びに、固体酸化物形燃料電池システムの停止方法 |
WO2019160036A1 (ja) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料電池システム及び複合発電システム並びに燃料電池システムの制御方法 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH044571A (ja) * | 1990-04-23 | 1992-01-09 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置 |
JPH07272739A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-20 | Osaka Gas Co Ltd | 燃料電池パージ装置 |
JP2004111127A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備とその起動方法 |
JP2005158554A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2006156093A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2007157492A (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-21 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
US20070231628A1 (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell system ventilation scheme |
JP2008066307A (ja) * | 2007-10-01 | 2008-03-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池−ガスタービン発電設備 |
JP2008243782A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2009021014A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Tokyo Gas Co Ltd | 高温作動型燃料電池システム |
JP2010146934A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池システム |
-
2012
- 2012-02-29 JP JP2012044427A patent/JP5787791B2/ja active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH044571A (ja) * | 1990-04-23 | 1992-01-09 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池発電装置 |
JPH07272739A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-20 | Osaka Gas Co Ltd | 燃料電池パージ装置 |
JP2004111127A (ja) * | 2002-09-17 | 2004-04-08 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料電池とマイクロガスタービンのコンバインド発電設備とその起動方法 |
JP2005158554A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2006156093A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2007157492A (ja) * | 2005-12-05 | 2007-06-21 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
US20070231628A1 (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-04 | Bloom Energy Corporation | Fuel cell system ventilation scheme |
JP2008243782A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2009021014A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Tokyo Gas Co Ltd | 高温作動型燃料電池システム |
JP2008066307A (ja) * | 2007-10-01 | 2008-03-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃料電池−ガスタービン発電設備 |
JP2010146934A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池システム |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160015588A (ko) * | 2014-07-31 | 2016-02-15 | 한국과학기술연구원 | 고체산화물셀 시스템 및 그 제어 방법 |
KR101597287B1 (ko) | 2014-07-31 | 2016-02-24 | 한국과학기술연구원 | 고체산화물셀 시스템 및 그 제어 방법 |
JP2016095940A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システム及びこれを備える複合発電システム、並びに、固体酸化物形燃料電池システムの停止方法 |
WO2019160036A1 (ja) * | 2018-02-15 | 2019-08-22 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料電池システム及び複合発電システム並びに燃料電池システムの制御方法 |
US11437634B2 (en) | 2018-02-15 | 2022-09-06 | Mitsubishi Power, Ltd. | Fuel cell system, hybrid power generation system, and control method for fuel cell system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5787791B2 (ja) | 2015-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5185657B2 (ja) | コンバインドシステム | |
JP6591112B1 (ja) | 加圧空気供給システム及びこの加圧空気供給システムを備える燃料電池システム並びにこの加圧空気供給システムの起動方法 | |
US10533495B2 (en) | Power generation system | |
JP5185659B2 (ja) | コンバインドシステム | |
JP5769695B2 (ja) | 発電システム及び発電システムの停止方法 | |
JP5794819B2 (ja) | 燃料電池・ガスタービンコンバインド発電システム及びその燃料電池の停止方法 | |
JP2010146934A (ja) | 固体酸化物形燃料電池および固体酸化物形燃料電池システム | |
JP5185658B2 (ja) | コンバインドシステム | |
JP5787791B2 (ja) | Sofc複合発電装置およびその運転方法 | |
JP6066662B2 (ja) | 複合発電システム及び複合発電システムの運転方法 | |
JP6071428B2 (ja) | 発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法 | |
WO2014112210A1 (ja) | 発電システム | |
WO2014073547A1 (ja) | 発電システム及び発電システムにおける燃料電池排気の冷却方法 | |
JP5762068B2 (ja) | 燃料電池・ガスタービンコンバインド発電システム及びその燃料電池の起動方法 | |
JP2004206896A (ja) | 燃料電池−ガスタービン発電設備 | |
JP2008066307A (ja) | 燃料電池−ガスタービン発電設備 | |
JP6049421B2 (ja) | 発電システム及び発電システムの運転方法 | |
JP2013157218A (ja) | 固体酸化物形燃料電池の起動方法 | |
JP2004022430A (ja) | 燃料電池/ガスタービン複合発電プラント | |
JP2002305009A (ja) | 燃料電池複合発電装置 | |
JP2014160631A (ja) | 発電システム及び発電システムの運転方法 | |
JP6087591B2 (ja) | 発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法 | |
JP6049439B2 (ja) | 発電システム及び発電システムの運転方法 | |
JP5984709B2 (ja) | 発電システム及び発電システムの駆動方法 | |
JP6087585B2 (ja) | 発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140114 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141022 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141104 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150105 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20150119 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150630 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150728 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5787791 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |