JP3934928B2

JP3934928B2 - 水素分離改質ガスタービンシステム

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Publication number: JP3934928B2
Application number: JP2001374750A
Authority: JP
Inventors: 隆雄中垣; 斗小川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2007-06-20
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンの排熱を用いてガスタービン燃料を水素含有ガスに変換する改質器を備えた水素分離改質ガスタービンシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水蒸気改質反応により炭化水素から水素リッチなガスを生成する技術については、良く知られている。例えば、天然ガスの主成分であるメタンは、（１）、（２）式の反応により、水素を含むガスに転換される。
【０００３】
ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ ⇔ ＣＯ＋３Ｈ_２（水蒸気改質反応）……（１）
ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ ⇔ ＣＯ_２＋Ｈ_２（水性ガスシフト反応）……（２）
（１）式の反応は吸熱反応であり、数気圧程度の低い圧力であれば、６００℃でも５０％程度転化する。
【０００４】
特開２０００−８０９２７に開示されているように、（１），（２）式の反応を用いると、図７に示すようなガスタービン排熱回収発電システムを構成することができる。
【０００５】
図７に示すように、例えば大気圧の空気１４を加圧して圧縮空気を生成する圧縮機１２と、メタン等のガスタービン燃料３を化学的に改質して水素等の改質ガスを生成する改質器１と、圧縮機１２からの圧縮空気によって改質器１から送られてくる改質ガス６を燃焼させる燃焼器９と、この燃焼器９で発生した燃焼ガスの流入により動力を得て、図示しない発電機を駆動するガスタービン１３とを備えている。
【０００６】
上記改質器１には、ガスタービン１３からの排ガス１５とガスタービン燃料３とが混合されて導入されると共に、蒸発器２によって水４を蒸発させた水蒸気５ａが導入される。改質器１では、タービン排ガス１５の熱で（１）、（２）式の反応を生じ、その水素含有ガス６が改質ガスとして燃焼器９へ導入される。
【０００７】
このようなガスタービン排熱回収発電システムにあっては、上記（１）、（２）式の反応で生じた水素含有ガス６が吸熱反応によりタービン排ガス１５から熱を回収して燃焼器９へ導入されるため、システムの発電効率を向上させることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようにガスタービンの排熱を多く回収すれば、発電効率を向上させることができる。また、改質器による改質反応により排熱回収するシステムにおいては、水素への転化率を向上させることで多くの排熱回収を達成することができる。
【０００９】
そこで、水素への転化率を向上させるためには、改質器の温度を高くするか、あるいは水蒸気とメタンのモル比（以下Ｓ／Ｃと称する）を大きくすることが効果的である。
【００１０】
しかしながら、改質器での温度はガスタービンの排ガス１５の温度以上にすることができないため、必然的にＳ／Ｃを大きくしなければならない。
【００１１】
一方、圧力の低い気体のガスタービン燃料を改質器へ導入するには、圧縮機などの昇圧機器が必要となるが、その必要動力は改質器の水素含有ガス流路の圧力損失に大きく影響される。
【００１２】
また、Ｓ／Ｃを大きくすれば、蒸気が増えて流量が増大するため、蒸発器２および改質器１での圧力損失は大きくなる。特に、改質器１には触媒が充填されて流路抵抗も大きいので、改質器における圧力損失は非常に大きくなる。
【００１３】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、排熱回収量を多くし、且つ改質器の圧力損失を低減することができる水素分離改質ガスタービンシステムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により水素分離改質ガスタービンシステムを構成する。
【００１５】
請求項１に対応する発明は、燃焼用酸素を含む流体を圧縮機と、水素を選択的に分離する水素分離膜で改質室と掃気室の２種類の室に分けられ、且つ前記改質室に触媒が充填され、燃料ガスを化学的に改質して改質ガスを生成する改質器と、前記圧縮機により圧縮された流体を前記改質器で改質された改質ガスとともに流入して燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスの流入により動力を得て発電に供するガスタービンとを備え、前記改質器の掃気室に蒸気を流通させるとともに、改質室に水蒸気と燃料ガスとの混合ガスを導入して前記ガスタービン排ガスを熱源として水素含有ガスに転化させ、前記掃気室に流入する蒸気に水素含有ガス中の水素の一部を前記水素透過膜を通して引き込んで水素含有蒸気とし、これら水素含有ガスと水素含有蒸気とを混合した水素リッチな改質ガスを前記燃焼器に流入させる構成として、前記改質器の改質室内の蒸気と燃料ガスとの混合ガスの圧力を前記燃焼器内の燃焼ガスの圧力と同一またはそれより大きくするとともに、前記改質器の改質室に導入される燃料ガスに対する水蒸気のモル量比を改質反応の当量比以下とする。
【００１６】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明の水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記改質器の掃気室および改質室の圧力を、前記燃焼器の圧力よりも高く設定する。
【００１７】
請求項３に対応する発明は、請求項２に対応する発明水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記改質室の圧力を前記掃気室の圧力よりも高く設定する。
【００１９】
請求項４に対応する発明は、請求項１に対応する発明の水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記改質器の改質室と掃気室へ流入する水蒸気量比は、１：１から１：４の範囲内である。
【００２０】
請求項５に対応する発明は、請求項１に対応する発明の水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記水素分離膜の水素の選択率は、１０以上１００００以下である。
【００２１】
請求項６に対応する発明は、請求項１に対応する発明の水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記水素分離膜の水素透過速度は、1.0mol/s/m2/MPa以上である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明による水素分離改質ガスタービンシステムの第１の実施の形態を示す構成図で、図１と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００２４】
ガスタービンシステムは、図１に示すように燃焼用酸素を含む流体、例えば大気圧の空気１４を１．０ＭＰａ〜１．２ＭＰａ程度に加圧して圧縮空気を生成する圧縮機１２と、メタン等のガスタービン燃料３を化学的に改質して重量あたりの発熱量の多い（高カロリーの）水素等の改質ガス６を生成する改質器１と、圧縮機１２からの圧縮空気によって改質器１から送られた改質ガス６を燃焼させる燃焼器９と、この燃焼器９で発生した燃焼ガスの流入により動力を得て、図示しない発電機を駆動するガスタービン１３とを備えている。
【００２５】
上記改質器１には、ガスタービン１３からの排ガス１５とガスタービン燃料３とが混合されて導入されると共に、蒸発器２によって水４を蒸発させた水蒸気５ａが導入される。改質器１では、ガスタービン燃料３と、蒸発器２から供給される蒸気とが排ガス１５からの熱により反応し上述したような高カロリーの改質ガスが得られる。
【００２６】
このようなガスタービンシステムにおいて、本実施の形態では改質器１として次のような構成とするものである。
【００２７】
図１の改質器１は概略構成を示し、図２は改質器１の構成を模式的に示す斜視図である。
【００２８】
図１及び図２において、改質器１内は水素分離膜１０により改質室１ａと掃気室１ｂの２室に分離された構成となっている。
【００２９】
改質室１ａには、ガスタービン燃料３のほか、蒸発器２において生成された蒸気の一部が改質蒸気５ａとして導入され、内部に充填されたＮｉ，Ｆｅ，クロム等からなる触媒の効果で（１）式の水蒸気改質反応を生じる。
【００３０】
生成した水素の一部は、水素分離膜１０を通して掃気室１ｂ内に透過水素１１として浸入する。
【００３１】
掃気室１ｂには、蒸発器２で生成された蒸気の一部が掃気蒸気５ｂとして導入される。そして、透過水素１１は掃気室１ｂに導入された掃気蒸気５ｂと混合され、水素含有蒸気７となって掃気室１ｂから排出される。
【００３２】
改質室１ａから出た改質ガス６には、蒸気と未改質の燃料のほか、水素や一酸化炭素および二酸化炭素などが含まれ、イジェクター１６にて水素含有蒸気７と混合され、水素リッチガス８として排出される。
【００３３】
燃焼器９でのノズル圧力損失などにより水素リッチガス８の圧力が燃焼器９よりも低圧力となった場合には、これらの圧力差により水素リッチガス８の燃焼器９への導入効率が低下する。
【００３４】
そのため、このような圧力関係になった場合、高温昇圧機１７で水素リッチガス８の圧力を高くしてから燃焼器９へ導入し、発電に供することになる。
【００３５】
一方、改質室１ａでは、透過水素１１を補うように更に水素を生成する反応が促進される。
【００３６】
従って、ガスタービン排熱の回収量も多くなり、発電効率が向上する。この場合、最大排熱回収量は、蒸発器２で発生した蒸気すべてをガスタービン燃料３とともに改質室１ａに通じた場合の理論値まで増大する。
【００３７】
従って、Ｓ／Ｃを大きくする場合は、改質器１を上述した構成にすることが有効な手段である。
【００３８】
なお、図では２室分離を示したが、例えば積層構造の改質器の場合は、多数の室に分離される。上述した２室とは、その機能の差によって改質を行う室と、透過水素を掃気する室との２種類の室に分離するということであり、室数が２つに限定されることを意味するものではない。
【００３９】
このように本発明の第１の実施の形態によれば、ガスタービン排熱の回収量も多くなり、発電効率を向上させることができ、また蒸気の一部を改質室１ａに比べて流路抵抗の小さい掃気室１ｂに通すことで、圧力損失を大幅に低減することができる。
【００４０】
図３は本発明による水素分離改質ガスタービンシステムの第２の実施の形態を示す構成図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【００４１】
第２の実施の形態は、図３に示すように燃焼器９よりも上流側に配置され、水素リッチガス８を燃焼器９に導入する改質器１の改質室１ａおよび掃気室１ｂの圧力を燃焼器９の圧力よりも高く設定するようにしたものである。
【００４２】
このようにすれば、常に水素リッチガス８の圧力が燃焼器９よりも高くなるので、水素リッチガス８を圧縮する高温昇圧機が不要になる。
【００４３】
この高温昇圧機は、水素リッチガス８の圧縮効率および耐熱性の点を考慮すると、経済的に不利である。すなわち、改質器１での圧力が小さいと水素リッチガス８への転化率は高いので、排熱回収量も多くなるが、高温昇圧機の動力は無視できないくらい大きいので、効率向上の点で問題がある。むしろ、改質室１ａおよび掃気室１ｂの圧力を燃焼器９よりも高く設定した方が、高価な機器を省略できて効率を向上させることができる。
【００４４】
次に本発明による水素分離改質ガスタービンシステムの第３の実施の形態を説明する。
【００４５】
第３の実施の形態は、図１または図３に示す改質器１において、水素分離膜１０として透過係数の大きい水素分離膜１０を用いて、掃気室１ｂおよび改質室１ａに分離するようにしたものである。
【００４６】
このようにすれば、改質器１を小さくでき、経済的に有利である。以下その理由について述べる。
【００４７】
透過水素１１の透過流量は、改質室１ａにおける水素分圧Ｐ_ｂと掃気室１ｂにおける水素分圧Ｐ_ａの差圧に影響を受け、一般的に（３）式で表される。
【００４８】
Ｆ＝Ｃ(Ｔ)・(P_ｂ−P_ａ)^ｘ ……（３）
ここで、Ｃ(Ｔ)は、透過係数を意味し、温度に依存する。すなわち、温度上昇に応じて透過流量が多くなることを意味する。
【００４９】
水素分離膜として、水素分子を吸排出する機能を有する金属膜、そして分子が透過可能な程度の径を有する管によりガス分子として最も小さい水素分子を抽出する分子ふるい的構造を有する膜などが用いられる。
【００５０】
まず、水素分子を吸排出する機能を有する金属膜として、パラジウム膜を用いた場合について説明する。
【００５１】
パラジウム膜は、数百℃で水素分子が金属中を透過することで知られているが、その透過係数は温度Ｔのべき乗の増加関数として表される。
【００５２】
一方、分子ふるい的構造を有する膜の場合は、温度Ｔが上がれば分子運動が活発になるので、通常は透過係数は小さくなる。
【００５３】
(P_ｂ−P_ａ)^xは、圧力への依存項を意味し、分圧の差圧が大きいほど透過流量は大きくなることを示す。
【００５４】
ｘは、圧力項の効果の度合いをべき乗で表したパラメータを意味し、パラジウム膜の場合は、1/2となり、分子ふるい的構造の場合は１となる。
【００５５】
（３）式により明らかなように、P_ｂ＞P_ａでなければ改質室１ａにおける反応促進効果はない。
【００５６】
掃気室１ｂの蒸気は、透過水素１１を回収しながら流れるため、掃気室１ｂ内は出口に向かって水素分圧が増大する。掃気室１ｂと改質室１ａが同じ全圧でも、部分的には各室間の水素の分圧差があるため、上述の水素分子の透過流量はゼロではなく促進効果はある。
【００５７】
しかしながら、所定の分離膜面積で効果的に水素分子の透過量を多くするには、必然的に分圧差すなわち全圧差を大きくする必要がある。
【００５８】
従って、改質室１ａの圧力を掃気室１ｂよりも高く設定すれば、高価な水素分離膜１０の必要面積を小さくできると共に改質器１を小さくでき、且つ水素分子の透過量を多くできるので、更に経済性が向上する。
【００５９】
以上のことより、システム構築上、圧力の大きさの順は改質室１ａ＞掃気室１ｂ＞燃焼器９となるのが最も好ましい。
【００６０】
本実施の形態により、掃気室１ｂの圧力よりも改質室１ａの圧力を高く設定することで、コンパクトな改質器１を実現することができる。
【００６１】
本発明による水素分離改質ガスタービンシステムの第４の実施の形態を説明する。
【００６２】
（１）式および（２）式に示したように改質ガスには、ＣＯおよびＣＯ_２が含まれるが、Ｓ／Ｃが化学量論比付近では、４５０〜５５０℃で炭素が析出することがある。
【００６３】
炭素析出反応には種々の反応があるが、最も起こり易い反応として（４）式で表されるBoudouard反応がある。
【００６４】
２ＣＯ ⇔ Ｃ＋ＣＯ_２ …… （４）
本システムの場合、改質室１ａの触媒表面に炭素が析出する恐れがあり、炭素が析出した場合には著しく触媒活性が下がって改質反応を阻害する原因となる。
【００６５】
炭素析出を回避するには、蒸気量すなわちＳ／Ｃを増加させることで対応できるが、蒸気量の増加はすなわち触媒充填層における圧力損失も増加させることになる。
【００６６】
図４は、図１で示した水素分離膜１０をもつ改質器１を用いて、メタンを燃料としてＳ／Ｃ＝2．0の条件で水素リッチガスを生成した場合の改質後の成分を示すものである。
【００６７】
横軸に温度（℃）を示し、縦軸に構成比率（mol%）を示す。
【００６８】
本実施の形態の水素分離膜をもつ改質器では、改質室１ａで生成される透過水素を補うように（２）式の反応も水素生成側へ促進されるため、図４に示すようにＣＯ量は非常に小さくなる。
【００６９】
従って、（４）式の反応も起こりにくくなり、低いＳ／Ｃであっても炭素の析出が抑えられる。
【００７０】
なお、図４では、メタンの場合を示したが、Ｃ２以上の炭化水素系燃料では、Ｓ／Ｃという尺度よりも（１）および（２）式に相当する改質反応式により蒸気と燃料の量論比（モル比）が決定される。
【００７１】
本実施の形態では、Ｓ／Ｃを数値規定するものではなく、従来は炭素析出により不可能であった化学量論比以下の蒸気量でも炭素を検出することなく改質運転が可能となる。
【００７２】
たとえば、燃料がジメチルエーテルの場合は、（５）および（６）式により、量論比は３である。
【００７３】
（ＣＨ_３）_２Ｏ＋Ｈ_２Ｏ ⇔ ２ＣＯ＋４Ｈ_２ ……（５）
２ＣＯ＋２Ｈ_２Ｏ ⇔ ２ＣＯ_２＋２Ｈ_２ ……（６）
通常は、水蒸気を多めにして量論比を3.5〜5.0程度に設定するが、本実施の形態では量論比は3.0以下でも炭素を析出することなく改質運転が可能である。
【００７４】
次に本発明による水素分離改質ガスタービンシステムの第５の実施の形態を説明する。
【００７５】
蒸発器２から２系統に分岐して供給される水蒸気５ａと５ｂの各蒸気量は、システムと蒸発器の制限からメタンのモル数の概略１０倍程度が上限である。
【００７６】
ここで、水蒸気５ａと５ｂの各蒸気量がメタンのモル数の概略１０倍程度を上限としているのは、次のような理由によるものである。
【００７７】
例えば都市ガス（殆どんがメタンガス）の低位発熱量は46000kJ/kg、燃料1kg=56molを燃やしてガスタービンにより電力への変換を30%とすると排熱は46000×0.7=32200kJとなる。
【００７８】
水の蒸発線熱潜熱を2123kJとすると15.2kgとなり、8444molの水を蒸発させることができる。
【００７９】
これらを判断するとＳ／Ｃは、１５程度まで行くが、実際には改質器で回収する熱があり、さらに加熱や常温水の沸点までの加熱分もあるので、10程度がMaxである。
【００８０】
また、改質室１ａのＳ／Ｃは、メタンの場合の下限は2．0である。
【００８１】
Ｓ／Ｃを大きくすれば排熱回収量と圧力損失が増大するので、設計上の問題からＳ／Ｃは5.0程度までの範囲が妥当である。
【００８２】
一方、掃気室１ｂ側は、改質室１ａのＳ／Ｃが2.0であれば、その４倍程度水素を流すことができる。
【００８３】
また、Ｓ／Ｃが5.0であれば、それと同量流すことができる。すなわち、水蒸気５ａと５ｂとの比は、１：１から４：１になる。要するに、（10-2）/2：2が4：1、（10-5）/5：5が1：1と言うことである。
【００８４】
この水蒸気５ａと５ｂの流量配分は、燃料の種類、改質器１の圧力損失、燃焼器圧力などのシステム条件設計により決定される。
【００８５】
そして、到達可能な転化率は、水蒸気を全量改質室１ａに供給した場合のＳ／Ｃにおける平衡転化率に等しい。
【００８６】
本実施の形態により適正に流量配分された改質器は排熱回収量を増大させ、圧力損失の増大を抑えることができる。
【００８７】
次に本発明による水素分離改質ガスタービンシステムの第６の実施の形態を説明する。
【００８８】
分子ふるい的構造を有する水素分離膜は、完全に水素だけを透過させることは困難なため、メタン等の他の成分分子も改質室１ａから掃気室１ｂに混入してくる。
【００８９】
ここで、この水素の透過量と他成分の透過量との比を選択率と定義する。
【００９０】
たとえば、対メタン選択率１００とは、水素１００分子の透過に対して、メタンが１分子混入することを表す。
【００９１】
各成分は分子の大きさや極性によって水素に対する透過量が異なり、選択率も違うが、本システムで問題になるのは、被改質成分のメタンなどに対する選択率である。
【００９２】
よって、ここで説明する選択率とは、主にメタンに対する選択率とする。
【００９３】
水素分離膜１０のコストとして、選択率がほぼ無限大のパラジウム膜は貴金属を用いるとすると非常に高価であり、その他の無機膜であっても選択率が大きいほど製造が困難でコストも高く透過係数も小さい。
【００９４】
従って、水素分離膜１０は、排熱回収量が変わらなければ選択率が小さい膜を用いるほうが良い。すなわち、最終転化率＝排熱回収量であり、排熱回収量が同じであれば効率のマージンが同じである。
【００９５】
図５は、選択率に対するメタンの転化率の関係を示す対応図である。横軸に選択率を示し、縦軸にメタン転化率を示す。
【００９６】
図５によると、選択率が比較的小さい１０程度の膜でもメタンへの転化促進効果はほとんど変わらず、むしろ選択率が小さい方が多少良くなっている。
【００９７】
しかし、選択率を１０程度より小さくすると、水素分離膜としての機能が低下し、急激にメタン転化率も下がる。
【００９８】
また、１００００以上の選択率を実現するためには、コストのみならず改質室１ａから掃気室１ｂへの水素の透過速度も犠牲になる。すなわち、排熱回収量を多くするためには、１０から１００００程度の選択率が適正な範囲であることが必要であることが分かる。
【００９９】
本実施の形態により、選択率を１０から１００００である水素分離膜を用いたシステムでは、排熱回収量を多くすることができると共に分離膜にかかるコストが低いため安価に改質器を製造することができる。
【０１００】
次に本発明による水素分離改質ガスタービンシステムの第７の実施の形態を図６を用いて説明する。
【０１０１】
図６は、管長２.８m、そして選択率１０の条件での透過速度に対するメタン転化率の関係を示すものである。
【０１０２】
図６において、横軸は透過速度mol/s/m²/Mpaを示し、縦軸にメタン転化率を示している。透過速度が14mol/s/m²/Mpaから1.4mol/s/m ² /Mpaに低下するとメタン転化率は8%も低下する。
【０１０３】
さらに、1.4mol/s/m²/Mpaから0.14 mol/s/m ² /Mpaになっても、メタン転化率は2%程度の低下である。
【０１０４】
メタン転化率の低下は排熱回収量の低下に直結するので、透過速度は概略1.0mol/s/m²/MPa以上あることが好ましい。
【０１０５】
選択率が同じであれば、分離膜１０の透過速度が大きければ、改質器１をコンパクトに設計することができ、改質室１ａの圧力損失も小さくなるので、システムの効率も向上する。
【０１０６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ガスタービン排熱の回収量を多くして発電効率を向上させることができる共に、蒸気の一部を改質室に比べて流路抵抗の小さい掃気室に通すことで圧力損失を大幅に低減することができる水素分離改質ガスタービンシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水素分離改質ガスタービンシステムの第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】同実施の形態における改質器の構成を模式的に示す斜視図。
【図３】本発明による水素分離改質ガスタービンシステムの第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態における水素分離改質による水素リッチガス組成を示す図。
【図５】本発明の第６の実施の形態における転化率と選択率の関係を示す図。
【図６】本発明の第７の実施の形態における転化率と透過速度の関係を示す図。
【図７】従来の水素分離改質ガスタービンシステムを示す構成図。
【符号の説明】
１…改質器
１ａ…掃気室
１ｂ…改質室
２…蒸発器
３…ガスタービン燃料
４…水
５ａ、５ｂ…水蒸気
６…改質ガス
７…水素含有蒸気
８…水素リッチガス
９…燃焼器
１０…水素分離膜
１１…透過水素
１２…圧縮機
１３…タービン
１４…空気
１５…タービン排ガス
１６…イジェクター
１７…昇圧機

Claims

燃焼用酸素を含む流体を圧縮機と、水素を選択的に分離する水素分離膜で改質室と掃気室の２種類の室に分けられ、且つ前記改質室に触媒が充填され、燃料ガスを化学的に改質して改質ガスを生成する改質器と、前記圧縮機により圧縮された流体を前記改質器で改質された改質ガスとともに流入して燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器と、この燃焼器で発生した燃焼ガスの流入により動力を得て発電に供するガスタービンとを備え、
前記改質器の掃気室に蒸気を流通させるとともに、改質室に水蒸気と燃料ガスとの混合ガスを導入して前記ガスタービン排ガスを熱源として水素含有ガスに転化させ、前記掃気室に流入する蒸気に水素含有ガス中の水素の一部を前記水素透過膜を通して引き込んで水素含有蒸気とし、これら水素含有ガスと水素含有蒸気とを混合した水素リッチな改質ガスを前記燃焼器に流入させる構成として、前記改質器の改質室内の蒸気と燃料ガスとの混合ガスの圧力を前記燃焼器内の燃焼ガスの圧力と同一またはそれより大きくするとともに、前記改質器の改質室に導入される燃料ガスに対する水蒸気のモル量比を改質反応の当量比以下としたことを特徴とする水素分離改質ガスタービンシステム。
請求項１記載の水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記改質器の掃気室および改質室の圧力を、前記燃焼器の圧力よりも高く設定したことを特徴とする水素分離改質ガスタービンシステム。
請求項２記載の水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記改質室の圧力を前記掃気室の圧力よりも高く設定したことを特徴とする水素分離改質ガスタービンシステム。
請求項１記載の水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記改質器の改質室と掃気室へ流入する水蒸気量比は、１：１から１：４の範囲内であることを特徴とする水素分離改質ガスタービンシステム。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記水素分離膜の水素の選択率は、１０以上１００００以下であることを特徴とする水素分離改質ガスタービンシステム。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の水素分離改質ガスタービンシステムにおいて、前記水素分離膜の水素透過速度は、1.0mol/s/m ² /MPa以上であることを特徴とする水素分離改質ガスタービンシステム。