JP3137136B2 - 燃料電池発電設備のタービン運転方法 - Google Patents
燃料電池発電設備のタービン運転方法Info
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- JP3137136B2 JP3137136B2 JP03355330A JP35533091A JP3137136B2 JP 3137136 B2 JP3137136 B2 JP 3137136B2 JP 03355330 A JP03355330 A JP 03355330A JP 35533091 A JP35533091 A JP 35533091A JP 3137136 B2 JP3137136 B2 JP 3137136B2
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- 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
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- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池発電設備
のタービン運転方法に関するものである。
のタービン運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料電池発電設備は、たとえば、
図２に示すような構成からなっている。図２において、
５１は原燃料供給ライン、５２は蒸気供給ライン、５３
は改質器、５４は燃料電池、５５はカソード排ガスライ
ン、５６は補助燃焼器、５７は起動用空気弁、５８は大
気放出弁、５９と６０は弁、６１はカソード排ガスを駆
動源とするタービン、６２は該タービン６１によって駆
動される空気圧縮機、６３は該タービン６１によって駆
動される発電機、６４はアノード排ガスライン、６５は
気水分離器、６６と６７は空気供給弁である。
図２に示すような構成からなっている。図２において、
５１は原燃料供給ライン、５２は蒸気供給ライン、５３
は改質器、５４は燃料電池、５５はカソード排ガスライ
ン、５６は補助燃焼器、５７は起動用空気弁、５８は大
気放出弁、５９と６０は弁、６１はカソード排ガスを駆
動源とするタービン、６２は該タービン６１によって駆
動される空気圧縮機、６３は該タービン６１によって駆
動される発電機、６４はアノード排ガスライン、６５は
気水分離器、６６と６７は空気供給弁である。
【０００３】すなわち、従来の燃料電池発電設備におけ
るタービン６１の起動方法は、起動用空気弁５７を通じ
て補助燃焼器５６に起動用空気を供給し、補助燃焼器５
６で高温ガスを作り、タービン６１に送り、タービン６
１を起動させ、空気圧縮機６２および発電機６３を駆動
する。この場合、当初は大気放出弁５８を全開とし、弁
５９を全閉としておくが、その後、大気放出弁５８を全
閉、弁５９を全開、起動用空気弁５７を全閉として、自
立運転させる。
るタービン６１の起動方法は、起動用空気弁５７を通じ
て補助燃焼器５６に起動用空気を供給し、補助燃焼器５
６で高温ガスを作り、タービン６１に送り、タービン６
１を起動させ、空気圧縮機６２および発電機６３を駆動
する。この場合、当初は大気放出弁５８を全開とし、弁
５９を全閉としておくが、その後、大気放出弁５８を全
閉、弁５９を全開、起動用空気弁５７を全閉として、自
立運転させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来の技術では、タービン６１を起動するために、補助
燃焼器５６で燃料を消費するので、熱効率が低く、起動
エネルギーの消費が大きく、また別の空気圧縮機または
圧縮空気槽などの起動用空気源、大気放出弁５８などの
システムが必要であって複雑であり、しかも、起動操作
も複雑にして運転しにくいという問題点があった。
従来の技術では、タービン６１を起動するために、補助
燃焼器５６で燃料を消費するので、熱効率が低く、起動
エネルギーの消費が大きく、また別の空気圧縮機または
圧縮空気槽などの起動用空気源、大気放出弁５８などの
システムが必要であって複雑であり、しかも、起動操作
も複雑にして運転しにくいという問題点があった。
【０００５】本発明は、上記のような問題点を解決しよ
うとするものである。すなわち、本発明は、タービンの
起動に要する動力費が少なくてすみ、かつ、起動システ
ムおよび操作が簡単である燃料電池発電設備のタービン
運転方法を提供することを目的とするものである。
うとするものである。すなわち、本発明は、タービンの
起動に要する動力費が少なくてすみ、かつ、起動システ
ムおよび操作が簡単である燃料電池発電設備のタービン
運転方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の燃料電池発電設備のタービン運転方法は、
空気圧縮機（１７）から燃料電池（７）のカソード極
（Ｃ）に空気を供給するラインに空気供給弁（２１）が
設けられ、空気圧縮機（１７）から改質器（５）に燃焼
用の空気を供給するラインに空気供給弁（２２）が設け
られ、またカソード極（Ｃ）からの排ガスをタービン
（３３）に供給するラインに弁（３４）が設けられ、空
気供給弁（２１）、空気供給弁（２２）の上流側と、弁
（３４）の下流側に連結する空気ライン（１９）に吐出
供給弁（３２）が設けれている燃料電池発電設備のター
ビン運転方法において、タービン（３３）の起動時に、
事前に吐出空気供給弁（３２）を全開とし、空気供給弁
（２１，２２）、及び弁（３４）を全閉とし、発電機
（３５）に電力を供給して電動機として作動させて空気
圧縮機（１７）を起動し、かつ該空気圧縮機（１７）で
発生した空気エネルギーを、吐出空気供給弁（３２）を
通してタービン（３３）に供給し、その空気エネルギー
をタービン（３３）で回収しながら起動し、通常運転中
は、吐出空気供給弁（３２）を閉じ、弁（３４）を開
き、空気供給弁（２１，２２）を開にして、燃料電池発
電設備に空気を送り、高温のカソード排ガスによってタ
ービン（３３）を駆動し、この出力により空気圧縮機
（１７）を駆動するようにした。
に、本発明の燃料電池発電設備のタービン運転方法は、
空気圧縮機（１７）から燃料電池（７）のカソード極
（Ｃ）に空気を供給するラインに空気供給弁（２１）が
設けられ、空気圧縮機（１７）から改質器（５）に燃焼
用の空気を供給するラインに空気供給弁（２２）が設け
られ、またカソード極（Ｃ）からの排ガスをタービン
（３３）に供給するラインに弁（３４）が設けられ、空
気供給弁（２１）、空気供給弁（２２）の上流側と、弁
（３４）の下流側に連結する空気ライン（１９）に吐出
供給弁（３２）が設けれている燃料電池発電設備のター
ビン運転方法において、タービン（３３）の起動時に、
事前に吐出空気供給弁（３２）を全開とし、空気供給弁
（２１，２２）、及び弁（３４）を全閉とし、発電機
（３５）に電力を供給して電動機として作動させて空気
圧縮機（１７）を起動し、かつ該空気圧縮機（１７）で
発生した空気エネルギーを、吐出空気供給弁（３２）を
通してタービン（３３）に供給し、その空気エネルギー
をタービン（３３）で回収しながら起動し、通常運転中
は、吐出空気供給弁（３２）を閉じ、弁（３４）を開
き、空気供給弁（２１，２２）を開にして、燃料電池発
電設備に空気を送り、高温のカソード排ガスによってタ
ービン（３３）を駆動し、この出力により空気圧縮機
（１７）を駆動するようにした。
【０００７】
【作用】本発明によれば、タービン（３３）の起動に、
補助燃焼器によらないで、発電機（３５）を電動機とし
て使用して空気圧縮機（１７）を起動し、この空気圧縮
機（１７）をで発生した空気エネルギーを、吐出空気供
給弁（３２）、空気供給弁（２１，２２）及び弁（３
４）を調節することにより、前記タービン（３３）に供
給して、その空気エネルギーを該タービン（３３）で回
収するので、起動のための所要動力費が少なくてすみ、
かつ起動システム及び操作が簡単である。従って、ター
ビン（３３）の出力が空気圧縮機（１７）で消費する動
力より大きい場合は、発電機（３５）で発電させ、逆に
小さい場合は、発電機（３５）に電力を供給して電動機
として作動させ、不足動力を補うことができる。
補助燃焼器によらないで、発電機（３５）を電動機とし
て使用して空気圧縮機（１７）を起動し、この空気圧縮
機（１７）をで発生した空気エネルギーを、吐出空気供
給弁（３２）、空気供給弁（２１，２２）及び弁（３
４）を調節することにより、前記タービン（３３）に供
給して、その空気エネルギーを該タービン（３３）で回
収するので、起動のための所要動力費が少なくてすみ、
かつ起動システム及び操作が簡単である。従って、ター
ビン（３３）の出力が空気圧縮機（１７）で消費する動
力より大きい場合は、発電機（３５）で発電させ、逆に
小さい場合は、発電機（３５）に電力を供給して電動機
として作動させ、不足動力を補うことができる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明方法を実施する溶融炭酸塩型燃
料電池発電設備の一例を示している。図１において、１
は原燃料（天然ガスやナフサなど）供給ライン、２は原
燃料を改質するための蒸気供給ライン、３は原燃料予熱
器、４は改質原料供給ライン、５は水素を主成分とする
燃料に改質する改質器、６はアノードガス供給ライン、
７は内部にアノード極Ａやカソード極Ｃおよび電解質等
を有する燃料電池、８はアノード排ガスライン、９は熱
交換器、１０は気水分離器、１１は凝縮水排出ライン、
１２はアノードブロワ、１３は熱交換器、１４は該改質
器５に燃料としてのアノード排ガスを供給するライン、
１５は空気吸入ライン、１６は吸込絞り弁、１７は空気
圧縮機、１８は空気吐出ライン、１９と２０は空気ライ
ン、２１はカソードへの空気供給弁、２２は改質器燃焼
用空気供給弁、２３と２４は空気ライン、２５は空気予
熱器、２６は改質器燃焼用空気供給ライン、２７は改質
器燃焼排ガス出口ライン、２８はカソードガス供給ライ
ン、２９はカソード排ガスライン、３０はカソード排ガ
ス再循環ライン、３１はカソードガス循環ブロワ、３２
は後述するタービンへの圧縮機吐出空気供給弁、３３は
カソード排ガスを駆動源とするタービン、３４は弁、３
５は電動機としても使用できる発電機、３６はタービン
排ガスラインである。なお前記空気圧縮機１７とタービ
ン３３は同一軸で連結され、またタービン３３と発電機
３５は減速歯車３７を介して連結されている。
料電池発電設備の一例を示している。図１において、１
は原燃料（天然ガスやナフサなど）供給ライン、２は原
燃料を改質するための蒸気供給ライン、３は原燃料予熱
器、４は改質原料供給ライン、５は水素を主成分とする
燃料に改質する改質器、６はアノードガス供給ライン、
７は内部にアノード極Ａやカソード極Ｃおよび電解質等
を有する燃料電池、８はアノード排ガスライン、９は熱
交換器、１０は気水分離器、１１は凝縮水排出ライン、
１２はアノードブロワ、１３は熱交換器、１４は該改質
器５に燃料としてのアノード排ガスを供給するライン、
１５は空気吸入ライン、１６は吸込絞り弁、１７は空気
圧縮機、１８は空気吐出ライン、１９と２０は空気ライ
ン、２１はカソードへの空気供給弁、２２は改質器燃焼
用空気供給弁、２３と２４は空気ライン、２５は空気予
熱器、２６は改質器燃焼用空気供給ライン、２７は改質
器燃焼排ガス出口ライン、２８はカソードガス供給ライ
ン、２９はカソード排ガスライン、３０はカソード排ガ
ス再循環ライン、３１はカソードガス循環ブロワ、３２
は後述するタービンへの圧縮機吐出空気供給弁、３３は
カソード排ガスを駆動源とするタービン、３４は弁、３
５は電動機としても使用できる発電機、３６はタービン
排ガスラインである。なお前記空気圧縮機１７とタービ
ン３３は同一軸で連結され、またタービン３３と発電機
３５は減速歯車３７を介して連結されている。
【０００９】図１に示すように構成された溶融炭酸塩型
燃料電池発電設備においては、タービン３３を起動する
場合、事前に吐出空気供給弁３２を全開とし、空気供給
弁２１，２２および弁３４を全閉としておく。吸込絞り
弁１６はない場合もあるが、ある場合には、全開または
サージング域に入るなどの不具合の起こらない範囲で絞
っておく。そして、発電機３５に電力を供給して電動機
として作動させ、タービン３３と空気圧縮機１７を回転
させる。つまり、空気圧縮機１７を起動し、該空気圧縮
機１７で発生した圧縮空気、すなわち、空気エネルギー
を空気ライン１９から吐出空気供給弁３２を通じてター
ビン３３に送り、その空気エネルギーの動力回収する。
燃料電池発電設備においては、タービン３３を起動する
場合、事前に吐出空気供給弁３２を全開とし、空気供給
弁２１，２２および弁３４を全閉としておく。吸込絞り
弁１６はない場合もあるが、ある場合には、全開または
サージング域に入るなどの不具合の起こらない範囲で絞
っておく。そして、発電機３５に電力を供給して電動機
として作動させ、タービン３３と空気圧縮機１７を回転
させる。つまり、空気圧縮機１７を起動し、該空気圧縮
機１７で発生した圧縮空気、すなわち、空気エネルギー
を空気ライン１９から吐出空気供給弁３２を通じてター
ビン３３に送り、その空気エネルギーの動力回収する。
【００１０】通常運転中は吐出空気供給弁３２を閉じ、
弁３４を開き、空気供給弁２１，２２を開にして、設備
に空気を送り、高温のカソード排ガスによってタービン
３３を駆動し、この出力によって空気圧縮機１７を駆動
する。ここで、タービン３３の出力が空気圧縮機１７で
消費する動力より大きい場合は、発電機３５で発電さ
せ、逆に小さい場合は、発電機３５に電力を供給して電
動機として作動させ、不足動力を補なう。
弁３４を開き、空気供給弁２１，２２を開にして、設備
に空気を送り、高温のカソード排ガスによってタービン
３３を駆動し、この出力によって空気圧縮機１７を駆動
する。ここで、タービン３３の出力が空気圧縮機１７で
消費する動力より大きい場合は、発電機３５で発電さ
せ、逆に小さい場合は、発電機３５に電力を供給して電
動機として作動させ、不足動力を補なう。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
タービン起動に、補助燃焼器によらないで、発電機を電
動機として使用して空気圧縮機を起動し、この空気圧縮
機で発生した空気エネルギーを前記タービンに供給し
て、そのエネルギーを回収するので、起動のための所要
動力費が少なくてすみ、また従来のような補助燃焼器、
起動用空気源、圧縮機吐出ラインの大気放出弁などが不
要となり、システムが単純化するとともに、設備費も安
くなり起動操作も単純化され、運転しやすくなる。
タービン起動に、補助燃焼器によらないで、発電機を電
動機として使用して空気圧縮機を起動し、この空気圧縮
機で発生した空気エネルギーを前記タービンに供給し
て、そのエネルギーを回収するので、起動のための所要
動力費が少なくてすみ、また従来のような補助燃焼器、
起動用空気源、圧縮機吐出ラインの大気放出弁などが不
要となり、システムが単純化するとともに、設備費も安
くなり起動操作も単純化され、運転しやすくなる。
【図１】本発明方法を実施する溶融炭酸塩型燃料電池発
電設備の一例を示した説明図である。
電設備の一例を示した説明図である。
【図２】従来の技術の一例を示した説明図である。
７：燃料電池 １７：空気圧縮機 ３３：タービン ３５：発電機
Claims (1)
- 【請求項１】 空気圧縮機（１７）から燃料電池（７）
のカソード極（Ｃ）に空気を供給するラインに空気供給
弁（２１）が設けられ、空気圧縮機（１７）から改質器
（５）に燃焼用の空気を供給するラインに空気供給弁
（２２）が設けられ、またカソード極（Ｃ）からの排ガ
スをタービン（３３）に供給するラインに弁（３４）が
設けられ、空気供給弁（２１）、空気供給弁（２２）の
上流側と弁（３４）の下流側に連結する空気ライン（１
９）に吐出供給弁（３２）が設けれている燃料電池発電
設備のタービン運転方法において、 タービン（３３）の起動時に、事前に吐出空気供給弁
（３２）を全開とし、空気供給弁（２１，２２）、及び
弁（３４）を全閉とし、発電機（３５）に電力を供給し
て電動機として作動させて空気圧縮機（１７）を起動
し、かつ該空気圧縮機（１７）で発生した空気エネルギ
ーを、吐出空気供給弁（３２）を通してタービン（３
３）に供給し、その空気エネルギーをタービン（３３）
で回収しながら起動し、 通常運転中は、吐出空気供給
弁（３２）を閉じ、弁（３４）を開き、空気供給弁（２
１，２２）を開にして、燃料電池発電設備に空気を送
り、高温のカソード排ガスによってタービン（３３）を
駆動し、この出力により空気圧縮機（１７）を駆動す
る、 ことを特徴とする、燃料電池発電設備のタービン運転方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03355330A JP3137136B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 燃料電池発電設備のタービン運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03355330A JP3137136B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 燃料電池発電設備のタービン運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144456A JPH05144456A (ja) | 1993-06-11 |
| JP3137136B2 true JP3137136B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=18443307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03355330A Expired - Fee Related JP3137136B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 燃料電池発電設備のタービン運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3137136B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101133119B1 (ko) * | 2004-11-02 | 2012-04-06 | 삼성테크윈 주식회사 | 연료전지형 터빈 발전기 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4664585B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2011-04-06 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池とガスタービンの複合発電システム |
| DE102009043569A1 (de) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | Daimler Ag | Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellensystems |
| JP6088163B2 (ja) * | 2012-07-02 | 2017-03-01 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池システム |
| JP6087591B2 (ja) * | 2012-11-12 | 2017-03-01 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 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 |
| US9979033B2 (en) | 2012-10-31 | 2018-05-22 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Power generation system and method for activating fuel cell in power generation system |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP03355330A patent/JP3137136B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101133119B1 (ko) * | 2004-11-02 | 2012-04-06 | 삼성테크윈 주식회사 | 연료전지형 터빈 발전기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05144456A (ja) | 1993-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
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| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |