JP4378954B2 - Method for starting a fuel cell combined cycle power plant - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体酸化物形燃料電池の排ガスを利用してガスタービンと排熱回収ボイラとを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントのガスタービンを駆動するようにした燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電プラントにおいては、ガスタービンの排ガスを利用して排熱回収ボイラで蒸気を発生させ、その蒸気で蒸気タービンを駆動するようにしたコンバインドサイクル発電プラントが多く採用されている。これにより、発電効率の高効率化を図っている。
【０００３】
一方、燃料電池は燃料から直接的に発電できることから発電効率が高く、また環境に対してもクリーンであることからその利用が期待されている。固体酸化物形燃料電池は作動温度が８００℃〜１０００℃であり、その排ガスは温度が高く、さらに排ガス中には未利用燃料を含んでいる。
【０００４】
そこで、固体酸化物形燃料電池の排ガスをコンバインドサイクル発電プラントの燃焼器に導きガスタービンの燃料として利用し、発電効率をさらに向上させたものが開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３４３３７１号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような燃料電池コンバインドサイクル発電プラントでは、燃料電池で発生した排ガスをガスタービンの燃焼器に供給してガスタービンを駆動するようにしているので、燃料電池からの排ガスが少ないと、ガスタービンを駆動することができない。
【０００７】
固体酸化物形燃料電池では、電池セルがセラミックで形成されており、急激な温度変化を与えると電池セルが破損してしまう恐れがあることから、その起動には時間を要するので、燃料電池からガスタービンを駆動するのに必要な排ガスが供給されるまでに時間がかかる。つまり、発電プラント全体としてみた場合に定格出力を出力できるまでに時間がかかり、発電プラントとしての運用性が制限される。
【０００８】
本発明の目的は、起動を迅速に行える燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法は、空気圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを固体酸化物形燃料電池に供給し、圧縮空気中の酸素と燃料ガスとを反応させて電気化学的に発電すると共に、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスを燃焼器に供給して燃焼反応を通じて高温の作動ガスを生成し、その高温の作動ガスをガスタービンへ供給してガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスとの熱交換を通じて排熱回収ボイラで蒸気を生成し、その蒸気を蒸気タービンに供給するようにした燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法において、起動時には前記燃料ガスを直接的に燃焼器に供給し、前記燃焼器で燃料ガスを燃焼させて得られた高温の作動ガスで前記ガスタービンを駆動し、前記ガスタービンの排ガスとの熱交換を通じて排熱回収ボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを起動し、それと並行して前記固体酸化物形燃料電池を起動することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法は、空気圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを固体酸化物形燃料電池に供給し、圧縮空気中の酸素と燃料ガスとを反応させて電気化学的に発電すると共に、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスを燃焼器に供給して燃焼反応を通じて高温の作動ガスを生成し、その高温の作動ガスをガスタービンへ供給してガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスとの熱交換を通じて排熱回収ボイラで蒸気を生成し、その蒸気を蒸気タービンに供給するようにした燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法において、起動時には前記燃料ガスを直接的に燃焼器に導く燃料ガス供給系統を通して前記燃料ガスを前記燃焼器に供給し、前記燃焼器で燃料ガスを燃焼させて得られた高温の作動ガスで前記ガスタービンを駆動し、前記ガスタービンを駆動した排ガスを排熱回収ボイラに導き、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気で蒸気タービンを起動すると共にその一部の蒸気を燃料予熱器に導き、前記燃料予熱器で予熱された燃料ガスを前記固体酸化物形燃料電池に徐々に供給して前記固体酸化物形燃料電池を起動し、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスをガスタービン入口燃料入熱に外乱を与えないように前記燃焼器に供給することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法は、空気圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを固体酸化物形燃料電池に供給し、圧縮空気中の酸素と燃料ガスとを反応させて電気化学的に発電すると共に、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスを燃焼器に供給して燃焼反応を通じて高温の作動ガスを生成し、その高温の作動ガスをガスタービンへ供給してガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスとの熱交換を通じて排熱回収ボイラで蒸気を生成し、その蒸気を蒸気タービンに供給するようにした燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法において、起動時には前記燃料ガスを直接的に燃焼器に導く燃料ガス供給系統を通して前記燃料ガスを前記燃焼器に供給し、前記燃焼器で燃料ガスを燃焼させて得られた高温の作動ガスで前記ガスタービンを駆動し、前記ガスタービンを駆動した排ガスを排熱回収ボイラに導き、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気で蒸気タービンを起動すると共にその一部の蒸気を燃料予熱器に導き、前記燃料予熱器で予熱された燃料ガスを脱硫装置に導き、少なくとも前記脱硫装置が起動完了するまで前記脱硫装置で脱硫した燃料ガスを前記固体酸化物形燃料電池をバイパスする燃料電池バイパス系統を通してガスタービン入口燃料入熱に外乱を与えないように前記燃焼器に供給し、前記脱硫装置が起動完了すると前記脱硫装置からの燃料ガスを前記固体酸化物形燃料電池に徐々に供給して前記固体酸化物形燃料電池を起動し、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスをガスタービン入口燃料入熱に外乱を与えないように前記燃焼器に供給することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの構成図である。固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）１１は、電池セルの電解質がイオン導電性セラミックスで形成され、電池セルの燃料極に供給される燃料ガスと電池セルの空気極に供給される酸素との電気化学反応により直流電力を発生するものである。固体酸化物形燃料電池１１は、燃料改質を電池の内部で行え、電解質が固体で構成されるので電解質の蒸発による電池性能の低下がなく、作動温度が８００℃〜１０００℃であり、その排ガス温度が高いという特徴を有する。
【００１７】
燃料ガスは、通常、天然ガスＮＧが使用される。固体酸化物形燃料電池１１の通常運転時においては、燃料ガスは燃料予熱器１２で予熱され脱硫装置１３で脱硫されて固体酸化物形燃料電池１１の燃料極に供給される。燃料予熱器１２で燃料ガスを予熱するのは固体酸化物形燃料電池１１の作動温度が高いので、電池を構成する部材に熱ストレスを与えないようにするためである。
【００１８】
一方、固体酸化物形燃料電池１１の空気極には空気圧縮機１４で圧縮され昇圧器１５で昇圧された空気が供給される。これにより、固体酸化物形燃料電池１１では、燃料極に供給される燃料ガスと空気極に供給される酸素との電気化学反応により直流電力を発生する。発生した直流電力はインバータ装置１６により交流電力に変換されて、図示省略の電力系統に送電される。
【００１９】
固体酸化物形燃料電池１１の排ガスおよび酸素を消費した後の排空気は、燃焼器１７に供給され、固体酸化物形燃料電池１１の排ガス中の未利用燃料を燃焼させる。燃焼器１７で得られた高温の作動ガスはガスタービン１８に導かれて、ガスタービン１８を駆動し、ガスタービン１８を駆動した排ガスは排熱回収ボイラ１９に導かれる。排熱回収ボイラ１９では、ガスタービン１８の排ガスで蒸気を発生させ、その蒸気で蒸気タービン２０を起動すると共に、その一部の蒸気を燃料予熱器１２に導き、燃料予熱器１２で燃料ガスを予熱する。なお、ガスタービン１８や蒸気タービン２０は交流発電機を駆動して交流電力を発生し、図示省略の電力系統に交流電力を送電する。また、蒸気タービンで仕事を終えた蒸気は復水器で復水され排熱回収ボイラ１９に戻される。
【００２０】
ここで、燃料予熱器１２、脱硫装置１３および固体酸化物形燃料電池１１をバイパスして、燃料ガスを直接的に燃焼器１７に導くための燃料ガス供給系統２１が設けられており、また、固体酸化物形燃料電池１１をバイパスして、脱硫装置１３で脱硫した燃料ガスを燃焼器１７に供給するための燃料電池バイパス系統２２が設けられている。
【００２１】
燃料ガス供給系統２１は、発電プラントの起動時に開かれ、燃料予熱器１２、脱硫装置１３および固体酸化物形燃料電池１１をバイパスして、燃料ガスを直接的に燃焼器１７に導く。また、燃料電池バイパス系統２２は、発電プラントの起動過程において、少なくとも脱硫装置１３が起動完了するまで脱硫装置１３で脱硫した脱硫が不完全な燃料ガスを固体酸化物形燃料電池１１をバイパスして燃焼器１７に供給する。
【００２２】
すなわち、起動時には、まず、燃料ガス供給系統２１を開き、燃料ガスを燃料ガス供給系統２１を通して燃焼器１７に供給し、燃焼器１７で燃料ガスを燃焼させてガスタービン１８を起動する。そして、排熱回収ボイラ１９の蒸気が確立して燃料予熱器１２により燃料ガスの予熱が可能となると、燃料電池パイパス系統２２を開き、燃料ガスを燃料予熱器１２で予熱した燃料ガスを徐々に脱硫装置１３に供給し脱硫装置１３の起動を開始する。これは、脱硫装置１３の触媒を徐々に暖め脱硫装置１３に熱ストレスを与えないようにするためである。また、固体酸化物形燃料電池１１をバイパスするのは、脱硫装置１３による未脱硫の燃料ガスを固体酸化物形燃料電池１１に供給するのを防止するためである。
【００２３】
そして、脱硫装置１３の起動が完了し燃料ガスの脱硫が適正に行われ始めると、固体酸化物形燃料電池１１に燃料ガスを徐々に供給し、固体酸化物形燃料電池１１を起動する。それに伴い燃料電池バイパス系統２２を閉じる。
【００２４】
固体酸化物形燃料電池１１の作動温度は高いので、電池を構成する部材に熱ストレスを与えないように時間をかけて徐々に発電電力を増加させていく。そして、定格電力を出力できるようになると通常運転となる。この間は、固体酸化物形燃料電池１１の出力の上昇に伴い固体酸化物形燃料電池１１の排ガスが徐々に増加するので、燃料ガス供給系統２１から燃焼器１７に供給する燃料ガスは徐々に減少させる。そして、固体酸化物形燃料電池１１が通常運転になった場合であっても、ガスタービン１８への入熱が不足する場合には燃料ガス供給系統２１から燃焼器１７に燃料ガスを供給することになる。
【００２５】
このように、起動に当たっては、まずガスタービン１８および蒸気タービンを起動して交流電力を発生させ、その後に固体酸化物形燃料電池１１を起動して電力を発生させるので、固体酸化物形燃料電池１１に熱ストレスを与えることなく、しかも、発電プラント全体としては、迅速に起動することができ電力系統に早期に電力を供給できるようになる。
【００２６】
ここで、起動過程において、燃焼器１７に供給される燃料は、燃料ガス供給系統２１からの燃料ガス、燃料電池バイパス系統２２からの脱硫後の燃料ガス、固体酸化物形燃料電池１１の排ガスであり、運転状態に応じてこれら燃料ガスは切り替わる。従って、ガスタービン１８に供給される作動ガスの熱量が変動することになる。そこで、ガスタービン１８の作動ガスの熱量が変動しないようにガスタービン入口燃料入熱制御を行う。
【００２７】
図２は、燃焼器１７の周囲の詳細図である。図２に示すように、燃料ガス供給系統２１、燃料電池バイパス系統２２、燃料電池排ガス系統２３には、それぞれの系統を流れるガス流量を調節する流量調節弁２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、およびそれぞれの系統を流れるガス熱量を計測する熱量計２５ａ、２５ｂ、２５ｃが設けられ、さらに、燃焼器１７の入口には、燃焼器１７に供給される燃料の圧力を調節する燃料圧力調節弁２６および燃料圧力を検出する燃料圧力検出器２７、燃焼器１７に供給される燃料の流量を調節する燃料流量調節弁２８および燃料流量を検出する燃料流量検出器２９が設けられている。
【００２８】
制御装置３０は、燃料が切り替わってもガスタービン１８の作動ガスの熱量が変動しないようにガスタービン入口燃料入熱制御を行うものであり、熱量計２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、燃料圧力検出器２７、燃料流量検出器２９の検出信号に基づいて、それぞれの流量調節弁２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、燃料圧力調節弁２６、燃料流量調節弁２８を調節する。
【００２９】
図３は、本発明の実施の形態に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動時における各部の動作タイミングを示すタイムチャートである。いま、燃料電池コンバインドサイクル発電プラントに起動指令があったとすると、まず時点ｔ１で燃料ガス供給系統２１が開き、燃料ガスが燃焼器１７に供給開始され、その後の時点ｔ２で燃焼器１７で燃料ガスを燃焼しガスタービンを起動する。これにより、ガスタービン１８の排熱が排熱回収ボイラ１９に供給される。この状態ではガスタービン１８からの排ガスの熱量は少なく排熱回収ボイラ１９で発生する蒸気量も少ない状態であるので、ガスタービン１８の排熱量が増加し発熱回収ボイラ１９で発生する蒸気条件が所定の条件を満たすまで待つ。
【００３０】
時点ｔ３で発熱回収ボイラ１９で発生する蒸気条件が所定の条件を満たすと（蒸気が確立すると）、時点ｔ４で燃料電池バイパス系統２２を開き、燃料予熱器１２に蒸気を供給して燃料ガスの予熱を開始する。これにより、燃料ガスは燃料予熱器１２で予熱され、その予熱された燃料ガスで脱硫装置１３を予熱し脱硫装置１３をウォーミングする。つまり、この状態では脱硫装置１３は燃料ガスの脱硫が完全に行える状態ではないので、脱硫装置１３を通った燃料ガスを燃料電池バイパス系統２２を通して固定酸化物形燃料電池１１をバイパスさせる。
【００３１】
従って、燃焼器１７には、燃料ガス供給系統２１からの燃料ガスに加え、燃料電池バイパス系統２２からの燃料ガスも供給されることになる。そこで、時点ｔ４においてガスタービン入口燃料入熱制御も開始させる。これにより、燃焼器１７に供給される燃焼ガスに変動があったとしても燃焼器１７への熱量がほぼ一定に保たれる。この場合、脱硫装置１３への燃料ガスは徐々に増加するので、ガスタービン入口燃料入熱制御は継続して行う。
【００３２】
そして、時点ｔ５で脱硫装置１３のウォーミングが完了し脱硫装置１３が起動完了すると、脱硫装置１３から固体酸化物形燃料電池１１に脱硫後の燃焼ガスを供給開始し燃料電池を起動する。この状態では、燃焼器１７には、燃料ガス供給系統２１からの燃料ガス、燃料電池バイパス系統２２からの燃料ガスに加え、固体酸化物形燃料電池１１からの排ガスも供給されることになる。ガスタービン入口燃料入熱制御は継続して行われているので、燃焼器１７に供給される燃焼ガスに変動があったとしても燃焼器１７への熱量はほぼ一定に保たれる。この場合、固体酸化物形燃料電池１１への燃料ガスは徐々に増加するので、ガスタービン入口燃料入熱制御は継続して行う。
【００３３】
次に、脱硫装置１３のウォーミングが完了した時点ｔ５の後の時点ｔ６において、燃料電池バイパス系統２２を閉じる。時点をずらせて燃料電池バイパス系統２２を閉じるようにしているのは運転の安全性を図るためである。
【００３４】
そして、固体酸化物形燃料電池１１の出力が徐々に上昇し、定格電力を出力できるようになると通常運転となる。固体酸化物形燃料電池１１が通常運転になった場合であっても、ガスタービン１８への入熱が不足する場合には燃料ガス供給系統２１から燃焼器１７に燃料ガスを供給することになる。従って、燃料ガス供給系統２１は活きたままの状態に保持され、ガスタービン入口燃料入熱制御も活きたままの状態に保持される。
【００３５】
図４は、本発明の実施の形態に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法を示すフローチャートである。燃料電池コンバインドサイクル発電プラントに起動指令があったとすると、燃料ガス供給系統２１を開き（Ｓ１）、燃料ガスを燃焼器に供給する（Ｓ２）。燃焼器１７では燃料ガスを燃焼して作動ガスを発生させ、その作動ガスをガスタービン１８に供給してガスタービン１８を駆動する（Ｓ３）。
【００３６】
そして、ガスタービン１８で仕事を終えた作動ガスを排熱回収ボイラ１９に供給する（Ｓ４）。排熱回収ボイラ１９ではガスタービン１８からの排ガスで蒸気を発生させる。その蒸気条件が所定の条件を満たしたか否か（蒸気が確立したか否か）を判定し（Ｓ５）、蒸気が確立したときは、その蒸気で蒸気タービンを駆動すると共に（Ｓ６）、その蒸気の一部を燃料予熱器１２に供給し燃料ガスを予熱する（Ｓ７）。また、燃料電池バイパス系統２２を開き（Ｓ８）、ガスタービン入口燃料入熱制御を開始する（Ｓ９）。この状態は脱硫装置１３のウォーミング状態であり、燃焼器１７には燃料ガス供給系統２１からの燃料ガスおよび燃料電池バイパス系統２２からの燃料ガスの双方が供給される状態である。
【００３７】
次に、脱硫装置１３のウォーミングを完了し脱硫装置１３が起動完了したか否かを判定し（Ｓ１０）、脱硫装置１３が起動完了したときは燃料電池を起動すると共に（Ｓ１１）、燃料電池バイパス系統２２を閉じる（Ｓ１２）。これにより、脱硫装置１３からの脱硫後の燃料ガスが固体酸化物形燃料電池１１に供給され、固体酸化物形燃料電池１１は燃料ガスを徐々に増加していくことになる。そして、固体酸化物形燃料電池１１が定格電力を出力するようになると通常運転となり、燃料電池コンバインドサイクル発電プラント全体としての起動が完了する。
【００３８】
以上の説明では、固体酸化物形燃料電池１１をバイパスして脱硫装置１３で脱硫した燃料ガスを燃焼器１７に供給するための燃料電池バイパス系統２２を設けた場合について説明したが、燃料ガスに硫黄分を含まない場合には脱硫装置１３および燃料電池バイパス系統２２を設ける必要はない。この場合には、まず、燃料ガス供給系統２１を開き、燃料ガスを燃料ガス供給系統２１を通して燃焼器１７に供給し、燃焼器１７で燃料ガスを燃焼させてガスタービン１８を起動する。そして、排熱回収ボイラ１９の蒸気が確立して燃料予熱器１２により燃料ガスの予熱が可能となると、燃料ガスを燃料予熱器１２で予熱する。そして、予熱した燃料ガスを徐々に固体酸化物形燃料電池１１に供給し、固体酸化物形燃料電池１１を起動することになる。
【００３９】
この場合においても、ガスタービン入口燃料入熱制御を行うことは言うまでもない。すなわち、燃焼器１７に供給される燃料は、燃料ガス供給系統２１からの燃料ガスおよび固体酸化物形燃料電池１１の排ガスであるので、固体酸化物形燃料電池１１から排ガスが生じ始めると、ガスタービン１８の作動ガスの熱量が変動しないようにガスタービン入口燃料入熱制御を行うことになる。
【００４０】
本発明の実施の形態によれば、燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動にあたり、燃焼器に燃料ガスを供給してまずガスタービンを起動し、ガスタービンの排ガスで排熱回収ボイラにより蒸気を発生させ蒸気タービンを起動するので、燃料電池コンバインドサイクル発電プラント全体としての起動が早期に行える。そして、ガスタービンおよび蒸気タービンの起動で電力を発生しつつ、その間に固体酸化物形燃料電池の起動を行うので、固体酸化物形燃料電池に熱ストレスを与えることなく時間をかけて固体酸化物形燃料電池の起動を行える。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、固体酸化物形燃料電池の起動に時間がかかったとしても、燃料電池コンバインドサイクル発電プラント全体としては早期に電力を発生させることができるので、電力系統の運用が効率的になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントにおける燃焼器の周囲の詳細図。
【図３】本発明の実施の形態に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動時における各部の動作タイミングを示すタイムチャート。
【図４】本発明の実施の形態に係る燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１…固体酸化物形燃料電池、１２…燃料予熱器、１３…脱硫装置、１４…空気圧縮機、１５…昇圧器、１６…インバータ装置、１７…燃焼器、１８…ガスタービン、１９…排熱回収ボイラ、２０…蒸気タービン、２１…燃料ガス供給系統、２２…燃料電池パイパス系統、２３…燃料電池排ガス系統、２４…流量調節弁、２５…熱量計、２６…燃料圧力調節弁、２７…燃料圧力検出器、２８…燃料流量調節弁、２９…燃料流量検出器、３０…制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for starting a fuel cell combined cycle power plant in which a gas turbine of a combined cycle power plant combining a gas turbine and an exhaust heat recovery boiler is driven using exhaust gas from a solid oxide fuel cell. .
[0002]
[Prior art]
In a thermal power plant, a combined cycle power plant in which steam is generated by an exhaust heat recovery boiler using exhaust gas from a gas turbine and the steam turbine is driven by the steam is often used. As a result, the power generation efficiency is increased.
[0003]
On the other hand, fuel cells are expected to be used because they can generate power directly from fuel and have high power generation efficiency and are also clean for the environment. The solid oxide fuel cell has an operating temperature of 800 ° C. to 1000 ° C., its exhaust gas has a high temperature, and the exhaust gas contains unused fuel.
[0004]
In view of this, there has been developed an apparatus in which the exhaust gas of the solid oxide fuel cell is led to the combustor of the combined cycle power plant and used as fuel for the gas turbine to further improve the power generation efficiency (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-343371 A (FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a fuel cell combined cycle power plant, the exhaust gas generated in the fuel cell is supplied to the combustor of the gas turbine to drive the gas turbine. Therefore, if the exhaust gas from the fuel cell is small, The turbine cannot be driven.
[0007]
In a solid oxide fuel cell, the battery cell is made of ceramic, and if the temperature changes suddenly, the battery cell may be damaged. It takes time until the exhaust gas necessary to drive the gas turbine is supplied. That is, when it sees as the whole power plant, it takes time until it can output a rated output, and the operability as a power plant is restricted.
[0008]
The objective of this invention is providing the starting method of the fuel cell combined cycle power plant which can start up rapidly.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for starting a fuel cell combined cycle power plant , wherein compressed air and fuel gas compressed by an air compressor are supplied to a solid oxide fuel cell, and oxygen and fuel gas in the compressed air are supplied. To generate electric power electrochemically, and supply exhaust gas from the solid oxide fuel cell to a combustor to generate a high-temperature working gas through a combustion reaction. The high-temperature working gas is supplied to a gas turbine. In the start-up method of the fuel cell combined cycle power plant that supplies the gas turbine to drive, generates steam in the exhaust heat recovery boiler through heat exchange with the exhaust gas of the gas turbine, and supplies the steam to the steam turbine, At startup, the fuel gas is supplied directly to the combustor, and the gas turbine is heated with a high-temperature working gas obtained by burning the fuel gas in the combustor. Drives, said by steam generated in the waste heat recovery boiler via heat exchange with the exhaust gas of the gas turbine to start the steam turbine, at the same parallel, characterized in that activating the solid oxide fuel cell.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for starting a fuel cell combined cycle power plant , wherein compressed air and fuel gas compressed by an air compressor are supplied to a solid oxide fuel cell, and oxygen and fuel gas in the compressed air are supplied. To generate electric power electrochemically, and supply exhaust gas from the solid oxide fuel cell to a combustor to generate a high-temperature working gas through a combustion reaction. The high-temperature working gas is supplied to a gas turbine. In the start-up method of the fuel cell combined cycle power plant that supplies the gas turbine to drive, generates steam in the exhaust heat recovery boiler through heat exchange with the exhaust gas of the gas turbine, and supplies the steam to the steam turbine, At startup, the fuel gas is supplied to the combustor through a fuel gas supply system that directs the fuel gas directly to the combustor. The gas turbine is driven by the high-temperature working gas obtained by burning the gas, the exhaust gas that has driven the gas turbine is guided to the exhaust heat recovery boiler, and the steam turbine is started by the steam generated in the exhaust heat recovery boiler And a part of the steam is led to a fuel preheater, the fuel gas preheated by the fuel preheater is gradually supplied to the solid oxide fuel cell to start the solid oxide fuel cell, and the solid The exhaust gas from the oxide fuel cell is supplied to the combustor so as not to disturb the gas turbine inlet fuel heat input .
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for starting a fuel cell combined cycle power plant , wherein compressed air and fuel gas compressed by an air compressor are supplied to a solid oxide fuel cell, and oxygen and fuel gas in the compressed air are supplied. To generate electric power electrochemically, and supply exhaust gas from the solid oxide fuel cell to a combustor to generate a high-temperature working gas through a combustion reaction. The high-temperature working gas is supplied to a gas turbine. In the start-up method of the fuel cell combined cycle power plant that supplies the gas turbine to drive, generates steam in the exhaust heat recovery boiler through heat exchange with the exhaust gas of the gas turbine, and supplies the steam to the steam turbine, At startup, the fuel gas is supplied to the combustor through a fuel gas supply system that directs the fuel gas directly to the combustor. The gas turbine is driven by the high-temperature working gas obtained by burning the gas, the exhaust gas that has driven the gas turbine is guided to the exhaust heat recovery boiler, and the steam turbine is started by the steam generated in the exhaust heat recovery boiler A part of the steam is guided to a fuel preheater, the fuel gas preheated by the fuel preheater is guided to a desulfurization device, and at least the desulfurization device desulfurizes the fuel gas until the desulfurization device is completely started. The fuel gas is supplied to the combustor through a fuel cell bypass system that bypasses the physical fuel cell so as not to disturb the gas turbine inlet fuel heat input, and when the desulfurization apparatus is started, the fuel gas from the desulfurization apparatus is converted to the solid oxidation The solid oxide fuel cell is started by gradually supplying it to the physical fuel cell, and the exhaust gas from the solid oxide fuel cell is input to the gas turbine fuel. Characterized in that to be supplied to the combustor so as not to disturbance.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell combined cycle power plant according to an embodiment of the present invention. In the solid oxide fuel cell (SOFC) 11, an electrolyte of a battery cell is formed of ion conductive ceramics, and electricity between fuel gas supplied to the fuel electrode of the battery cell and oxygen supplied to the air electrode of the battery cell. It generates DC power by a chemical reaction. In the solid oxide fuel cell 11, fuel reforming can be performed inside the cell, and since the electrolyte is composed of a solid, there is no deterioration in cell performance due to evaporation of the electrolyte, and the operating temperature is 800 ° C to 1000 ° C. The exhaust gas temperature is high.
[0017]
Natural gas NG is usually used as the fuel gas. During normal operation of the solid oxide fuel cell 11, the fuel gas is preheated by the fuel preheater 12, desulfurized by the desulfurization device 13, and supplied to the fuel electrode of the solid oxide fuel cell 11. The fuel gas is preheated by the fuel preheater 12 because the operating temperature of the solid oxide fuel cell 11 is high, so that thermal stress is not applied to the members constituting the cell.
[0018]
On the other hand, air compressed by the air compressor 14 and pressurized by the booster 15 is supplied to the air electrode of the solid oxide fuel cell 11. Thereby, in the solid oxide fuel cell 11, DC power is generated by an electrochemical reaction between the fuel gas supplied to the fuel electrode and oxygen supplied to the air electrode. The generated DC power is converted into AC power by the inverter device 16 and transmitted to a power system (not shown).
[0019]
The exhaust gas after the exhaust gas and oxygen of the solid oxide fuel cell 11 are consumed is supplied to the combustor 17 to burn unused fuel in the exhaust gas of the solid oxide fuel cell 11. The high-temperature working gas obtained in the combustor 17 is guided to the gas turbine 18 to drive the gas turbine 18, and the exhaust gas that has driven the gas turbine 18 is guided to the exhaust heat recovery boiler 19. In the exhaust heat recovery boiler 19, steam is generated from the exhaust gas of the gas turbine 18, the steam turbine 20 is started with the steam, a part of the steam is guided to the fuel preheater 12, and the fuel gas is generated by the fuel preheater 12. Preheat. The gas turbine 18 and the steam turbine 20 drive an AC generator to generate AC power, and transmit AC power to a power system (not shown). Further, the steam that has finished the work in the steam turbine is condensed in the condenser and returned to the exhaust heat recovery boiler 19.
[0020]
Here, there is provided a fuel gas supply system 21 for bypassing the fuel preheater 12, the desulfurization device 13 and the solid oxide fuel cell 11 and guiding the fuel gas directly to the combustor 17, A fuel cell bypass system 22 for bypassing the solid oxide fuel cell 11 and supplying the fuel gas desulfurized by the desulfurization device 13 to the combustor 17 is provided.
[0021]
The fuel gas supply system 21 is opened when the power plant is started, bypasses the fuel preheater 12, the desulfurization device 13, and the solid oxide fuel cell 11, and guides the fuel gas directly to the combustor 17. Further, the fuel cell bypass system 22 bypasses the solid oxide fuel cell 11 with the incompletely desulfurized fuel gas desulfurized by the desulfurization device 13 at least until the desulfurization device 13 is completely activated in the startup process of the power plant. Supply to combustor 17.
[0022]
That is, at the time of start-up, first, the fuel gas supply system 21 is opened, fuel gas is supplied to the combustor 17 through the fuel gas supply system 21, and the fuel gas is combusted by the combustor 17 to start the gas turbine 18. When the steam of the exhaust heat recovery boiler 19 is established and the fuel gas can be preheated by the fuel preheater 12, the fuel cell bypass system 22 is opened, and the fuel gas preheated by the fuel preheater 12 is gradually removed. The desulfurization apparatus 13 is supplied to start the desulfurization apparatus 13. This is because the catalyst of the desulfurization apparatus 13 is gradually warmed so as not to apply heat stress to the desulfurization apparatus 13. The reason why the solid oxide fuel cell 11 is bypassed is to prevent supply of undesulfurized fuel gas from the desulfurization apparatus 13 to the solid oxide fuel cell 11.
[0023]
When the desulfurization of startup completed fuel gas desulfurization apparatus 13 starts properly performed, gradually supplying the fuel gas to the solid oxide fuel cell 11, to start the solid oxide fuel cell 11. Accordingly, the fuel cell bypass system 22 is closed.
[0024]
Since the operating temperature of the solid oxide fuel cell 11 is high, the generated power is gradually increased over time so as not to apply thermal stress to the members constituting the battery. When the rated power can be output, normal operation is performed. During this time, the exhaust gas of the solid oxide fuel cell 11 gradually increases as the output of the solid oxide fuel cell 11 increases, so the fuel gas supplied from the fuel gas supply system 21 to the combustor 17 gradually decreases. Let Even when the solid oxide fuel cell 11 is in a normal operation, when the heat input to the gas turbine 18 is insufficient, the fuel gas is supplied from the fuel gas supply system 21 to the combustor 17. become.
[0025]
Thus, when starting up, the gas turbine 18 and the steam turbine are first started to generate AC power, and then the solid oxide fuel cell 11 is started to generate power, so that the solid oxide fuel cell is generated. The power generation plant as a whole can be started up quickly without being subjected to heat stress on the power supply 11, and power can be supplied to the power system at an early stage.
[0026]
Here, in the starting process, the fuel supplied to the combustor 17 is fuel gas from the fuel gas supply system 21, fuel gas after desulfurization from the fuel cell bypass system 22, and exhaust gas from the solid oxide fuel cell 11. Yes, these fuel gases are switched according to the operating state. Accordingly, the amount of heat of the working gas supplied to the gas turbine 18 varies. Therefore, gas turbine inlet fuel heat input control is performed so that the amount of heat of the working gas of the gas turbine 18 does not fluctuate.
[0027]
FIG. 2 is a detailed view around the combustor 17. As shown in FIG. 2, the fuel gas supply system 21, the fuel cell bypass system 22, and the fuel cell exhaust gas system 23 include flow rate adjustment valves 24 a, 24 b, 24 c that adjust the gas flow rate flowing through the respective systems, and the respective systems. Calorimeters 25a, 25b, and 25c that measure the amount of gas heat flowing through the combustion chamber 17 are provided, and a fuel pressure control valve 26 that adjusts the pressure of the fuel supplied to the combustor 17 and a fuel pressure A fuel pressure detector 27 for detecting, a fuel flow rate adjusting valve 28 for adjusting the flow rate of the fuel supplied to the combustor 17, and a fuel flow rate detector 29 for detecting the fuel flow rate are provided.
[0028]
The control device 30 performs gas turbine inlet fuel heat input control so that the heat amount of the working gas of the gas turbine 18 does not fluctuate even when the fuel is switched. The calorimeters 25a, 25b, 25c, the fuel pressure detector 27, Based on the detection signal of the fuel flow rate detector 29, the flow rate adjustment valves 24a, 24b, 24c, the fuel pressure adjustment valve 26, and the fuel flow rate adjustment valve 28 are adjusted.
[0029]
FIG. 3 is a time chart showing the operation timing of each part at the time of startup of the fuel cell combined cycle power plant according to the embodiment of the present invention. Assuming that the start command is given to the fuel cell combined cycle power plant, first, the fuel gas supply system 21 is opened at the time t1, the fuel gas is started to be supplied to the combustor 17, and then the fuel gas is supplied to the combustor 17 at the time t2. And start the gas turbine. Thereby, the exhaust heat of the gas turbine 18 is supplied to the exhaust heat recovery boiler 19. In this state, the amount of heat of the exhaust gas from the gas turbine 18 is small and the amount of steam generated in the exhaust heat recovery boiler 19 is also small, so the amount of exhaust heat of the gas turbine 18 increases and the steam condition generated in the heat recovery boiler 19 is predetermined. Wait until the condition is met.
[0030]
When the steam condition generated in the heat recovery boiler 19 at the time t3 satisfies the predetermined condition (when the steam is established), the fuel cell bypass system 22 is opened at the time t4, and the steam is supplied to the fuel preheater 12 to supply the fuel gas. Start preheating. Thus, the fuel gas is preheated by the fuel preheater 12, and the desulfurization device 13 is preheated by the preheated fuel gas to warm the desulfurization device 13. That is, in this state, the desulfurization device 13 is not in a state where the desulfurization of the fuel gas can be completely performed, so that the fuel gas that has passed through the desulfurization device 13 is bypassed to the fixed oxide fuel cell 11 through the fuel cell bypass system 22.
[0031]
Therefore, in addition to the fuel gas from the fuel gas supply system 21, the fuel gas from the fuel cell bypass system 22 is also supplied to the combustor 17. Therefore, gas turbine inlet fuel heat input control is also started at time t4. Thereby, even if the combustion gas supplied to the combustor 17 varies, the amount of heat to the combustor 17 is kept substantially constant. In this case, since the fuel gas to the desulfurization apparatus 13 gradually increases, the gas turbine inlet fuel heat input control is continuously performed.
[0032]
When the warming of the desulfurization device 13 is completed at the time t5 and the desulfurization device 13 is completely started, supply of the desulfurized combustion gas from the desulfurization device 13 to the solid oxide fuel cell 11 is started and the fuel cell is started. In this state, the combustor 17 is supplied with the exhaust gas from the solid oxide fuel cell 11 in addition to the fuel gas from the fuel gas supply system 21 and the fuel gas from the fuel cell bypass system 22. Since the gas turbine inlet fuel heat input control is continuously performed, even if the combustion gas supplied to the combustor 17 fluctuates, the amount of heat to the combustor 17 is kept substantially constant. In this case, since the fuel gas to the solid oxide fuel cell 11 gradually increases, the gas turbine inlet fuel heat input control is continuously performed.
[0033]
Next, the fuel cell bypass system 22 is closed at time t6 after time t5 when the warming of the desulfurization apparatus 13 is completed. The reason for shifting the time point to close the fuel cell bypass system 22 is to ensure driving safety.
[0034]
Then, when the output of the solid oxide fuel cell 11 gradually increases and the rated power can be output, the normal operation is started. Even when the solid oxide fuel cell 11 is in a normal operation, when the heat input to the gas turbine 18 is insufficient, the fuel gas is supplied from the fuel gas supply system 21 to the combustor 17. . Therefore, the fuel gas supply system 21 is kept alive and the gas turbine inlet fuel heat input control is kept alive.
[0035]
FIG. 4 is a flowchart showing a start-up method of the fuel cell combined cycle power plant according to the embodiment of the present invention. If a start command is given to the fuel cell combined cycle power plant, the fuel gas supply system 21 is opened (S1), and fuel gas is supplied to the combustor (S2). The combustor 17 burns the fuel gas to generate a working gas, and supplies the working gas to the gas turbine 18 to drive the gas turbine 18 (S3).
[0036]
Then, the working gas that has finished work in the gas turbine 18 is supplied to the exhaust heat recovery boiler 19 (S4). In the exhaust heat recovery boiler 19, steam is generated by the exhaust gas from the gas turbine 18. It is determined whether or not the steam condition satisfies a predetermined condition (whether or not the steam is established) (S5). When the steam is established, the steam turbine is driven with the steam (S6), and the steam is determined. Is supplied to the fuel preheater 12 to preheat the fuel gas (S7). Further, the fuel cell bypass system 22 is opened (S8), and gas turbine inlet fuel heat input control is started (S9). This state is a warming state of the desulfurization device 13, and the combustor 17 is supplied with both the fuel gas from the fuel gas supply system 21 and the fuel gas from the fuel cell bypass system 22.
[0037]
Next, the warming of the desulfurization apparatus 13 is completed and it is determined whether or not the desulfurization apparatus 13 has been activated (S10). When the desulfurization apparatus 13 is activated, the fuel cell is activated (S11), and the fuel cell is activated. The bypass system 22 is closed (S12). Thus, the desulfurized fuel gas from the desulfurization device 13 is supplied to the solid oxide fuel cell 11, and the solid oxide fuel cell 11 gradually increases the fuel gas. When the solid oxide fuel cell 11 outputs the rated power, the normal operation is performed, and the start-up of the fuel cell combined cycle power plant as a whole is completed.
[0038]
In the above explanation, the case where the fuel cell bypass system 22 for bypassing the solid oxide fuel cell 11 and supplying the fuel gas desulfurized by the desulfurizer 13 to the combustor 17 is provided has been described. When the sulfur content is not included, it is not necessary to provide the desulfurization device 13 and the fuel cell bypass system 22. In this case, first, the fuel gas supply system 21 is opened, the fuel gas is supplied to the combustor 17 through the fuel gas supply system 21, the fuel gas is burned by the combustor 17, and the gas turbine 18 is started. When the steam of the exhaust heat recovery boiler 19 is established and the fuel preheater 12 can preheat the fuel gas, the fuel gas is preheated by the fuel preheater 12. Then, the preheated fuel gas is gradually supplied to the solid oxide fuel cell 11, thereby starting the solid oxide fuel cell 11.
[0039]
Also in this case, it goes without saying that the gas turbine inlet fuel heat input control is performed. That is, since the fuel supplied to the combustor 17 is the fuel gas from the fuel gas supply system 21 and the exhaust gas of the solid oxide fuel cell 11, when exhaust gas starts to be generated from the solid oxide fuel cell 11, the gas Gas turbine inlet fuel heat input control is performed so that the amount of heat of the working gas of the turbine 18 does not fluctuate.
[0040]
According to the embodiment of the present invention, when starting a fuel cell combined cycle power plant, fuel gas is supplied to the combustor, the gas turbine is first started, and steam is generated from the exhaust gas of the gas turbine by the exhaust heat recovery boiler. Since the steam turbine is activated, the entire fuel cell combined cycle power plant can be activated at an early stage. Since the solid oxide fuel cell is started during the generation of power by starting the gas turbine and the steam turbine, the solid oxide fuel cell is taken over time without applying heat stress to the solid oxide fuel cell. The fuel cell can be activated.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if it takes time to start up the solid oxide fuel cell, the entire fuel cell combined cycle power plant can generate electric power at an early stage. Is efficient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell combined cycle power plant according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed view around the combustor in the fuel cell combined cycle power plant according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a time chart showing the operation timing of each part at the time of startup of the fuel cell combined cycle power plant according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a method for starting a fuel cell combined cycle power plant according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Solid oxide fuel cell, 12 ... Fuel preheater, 13 ... Desulfurization device, 14 ... Air compressor, 15 ... Booster, 16 ... Inverter device, 17 ... Combustor, 18 ... Gas turbine, 19 ... Waste heat Recovery boiler, 20 ... steam turbine, 21 ... fuel gas supply system, 22 ... fuel cell bypass system, 23 ... fuel cell exhaust gas system, 24 ... flow control valve, 25 ... calorimeter, 26 ... fuel pressure control valve, 27 ... fuel Pressure detector, 28 ... Fuel flow control valve, 29 ... Fuel flow detector, 30 ... Control device

Claims (3)

空気圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを固体酸化物形燃料電池に供給し、圧縮空気中の酸素と燃料ガスとを反応させて電気化学的に発電すると共に、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスを燃焼器に供給して燃焼反応を通じて高温の作動ガスを生成し、その高温の作動ガスをガスタービンへ供給してガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスとの熱交換を通じて排熱回収ボイラで蒸気を生成し、その蒸気を蒸気タービンに供給するようにした燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法において、起動時には前記燃料ガスを直接的に燃焼器に供給し、前記燃焼器で燃料ガスを燃焼させて得られた高温の作動ガスで前記ガスタービンを駆動し、前記ガスタービンの排ガスとの熱交換を通じて排熱回収ボイラで発生した蒸気により蒸気タービンを起動し、それと並行して前記排熱回収ボイラで生成された蒸気の一部で前記固体酸化物形燃料電池に供給する燃料ガスを予熱し前記固体酸化物形燃料電池を起動することを特徴とする燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法。Compressed air and fuel gas compressed by an air compressor are supplied to a solid oxide fuel cell, and oxygen in the compressed air and fuel gas are reacted to generate electricity electrochemically. The exhaust gas from the fuel cell is supplied to the combustor to generate a high temperature working gas through a combustion reaction, the high temperature working gas is supplied to the gas turbine to drive the gas turbine, and through heat exchange with the exhaust gas of the gas turbine In a start-up method of a fuel cell combined cycle power plant in which steam is generated by an exhaust heat recovery boiler and the steam is supplied to a steam turbine, the fuel gas is directly supplied to the combustor at the start-up, and the combustor The gas turbine is driven by the high-temperature working gas obtained by burning the fuel gas at, and generated in the exhaust heat recovery boiler through heat exchange with the exhaust gas of the gas turbine Starting the steam turbine by the steam, therewith parallel to preheat the fuel gas supplied to the solid oxide fuel cell portion of the steam generated in the exhaust heat recovery boiler the solid oxide fuel cell A method for starting a fuel cell combined cycle power plant, characterized by starting. 空気圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを固体酸化物形燃料電池に供給し、圧縮空気中の酸素と燃料ガスとを反応させて電気化学的に発電すると共に、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスを燃焼器に供給して燃焼反応を通じて高温の作動ガスを生成し、その高温の作動ガスをガスタービンへ供給してガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスとの熱交換を通じて排熱回収ボイラで蒸気を生成し、その蒸気を蒸気タービンに供給するようにした燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法において、起動時には前記燃料ガスを直接的に燃焼器に導く燃料ガス供給系統を通して前記燃料ガスを前記燃焼器に供給し、前記燃焼器で燃料ガスを燃焼させて得られた高温の作動ガスで前記ガスタービンを駆動し、前記ガスタービンを駆動した排ガスを排熱回収ボイラに導き、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気で蒸気タービンを起動すると共にその一部の蒸気を燃料予熱器に導き、前記燃料予熱器で予熱された燃料ガスを前記固体酸化物形燃料電池に徐々に供給して前記固体酸化物形燃料電池を起動し、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスをガスタービン入口燃料入熱に外乱を与えないように前記燃焼器に供給することを特徴とする燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法。Compressed air and fuel gas compressed by an air compressor are supplied to a solid oxide fuel cell, and oxygen in the compressed air and fuel gas are reacted to generate electricity electrochemically. The exhaust gas from the fuel cell is supplied to the combustor to generate a high temperature working gas through a combustion reaction, the high temperature working gas is supplied to the gas turbine to drive the gas turbine, and through heat exchange with the exhaust gas of the gas turbine In a startup method of a fuel cell combined cycle power plant in which steam is generated by an exhaust heat recovery boiler and the steam is supplied to a steam turbine, the fuel gas is directly supplied to a combustor at the time of startup through a fuel gas supply system Supplying the fuel gas to the combustor, and driving the gas turbine with a high-temperature working gas obtained by burning the fuel gas in the combustor; The exhaust gas that has driven the bin is led to the exhaust heat recovery boiler, the steam turbine is started with the steam generated in the exhaust heat recovery boiler, and a part of the steam is guided to the fuel preheater, and the fuel preheated by the fuel preheater Gas is gradually supplied to the solid oxide fuel cell to start the solid oxide fuel cell so that the exhaust gas from the solid oxide fuel cell does not disturb the gas turbine inlet fuel heat input. A method for starting a fuel cell combined cycle power plant, comprising supplying the combustor. 空気圧縮機により圧縮された圧縮空気と燃料ガスとを固体酸化物形燃料電池に供給し、圧縮空気中の酸素と燃料ガスとを反応させて電気化学的に発電すると共に、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスを燃焼器に供給して燃焼反応を通じて高温の作動ガスを生成し、その高温の作動ガスをガスタービンへ供給してガスタービンを駆動し、ガスタービンの排ガスとの熱交換を通じて排熱回収ボイラで蒸気を生成し、その蒸気を蒸気タービンに供給するようにした燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法において、起動時には前記燃料ガスを直接的に燃焼器に導く燃料ガス供給系統を通して前記燃料ガスを前記燃焼器に供給し、前記燃焼器で燃料ガスを燃焼させて得られた高温の作動ガスで前記ガスタービンを駆動し、前記ガスタービンを駆動した排ガスを排熱回収ボイラに導き、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気で蒸気タービンを起動すると共にその一部の蒸気を燃料予熱器に導き、前記燃料予熱器で予熱された燃料ガスを脱硫装置に導き、少なくとも前記脱硫装置が起動完了するまで前記脱硫装置で脱硫した燃料ガスを前記固体酸化物形燃料電池をバイパスする燃料電池バイパス系統を通してガスタービン入口燃料入熱に外乱を与えないように前記燃焼器に供給し、前記脱硫装置が起動完了すると前記脱硫装置からの燃料ガスを前記固体酸化物形燃料電池に徐々に供給して前記固体酸化物形燃料電池を起動し、前記固体酸化物形燃料電池からの排ガスをガスタービン入口燃料入熱に外乱を与えないように前記燃焼器に供給することを特徴とする燃料電池コンバインドサイクル発電プラントの起動方法。Compressed air and fuel gas compressed by an air compressor are supplied to a solid oxide fuel cell, and oxygen in the compressed air and fuel gas are reacted to generate electricity electrochemically. The exhaust gas from the fuel cell is supplied to the combustor to generate a high temperature working gas through a combustion reaction, the high temperature working gas is supplied to the gas turbine to drive the gas turbine, and through heat exchange with the exhaust gas of the gas turbine In a startup method of a fuel cell combined cycle power plant in which steam is generated by an exhaust heat recovery boiler and the steam is supplied to a steam turbine, the fuel gas is directly supplied to a combustor at the time of startup through a fuel gas supply system Supplying the fuel gas to the combustor, and driving the gas turbine with a high-temperature working gas obtained by burning the fuel gas in the combustor; The exhaust gas that has driven the bin is led to the exhaust heat recovery boiler, the steam turbine is started with the steam generated in the exhaust heat recovery boiler, and a part of the steam is guided to the fuel preheater, and the fuel preheated by the fuel preheater Gas is introduced into the desulfurization unit, and at least until the desulfurization unit is completely started up, the fuel gas desulfurized by the desulfurization unit is disturbed by the fuel cell bypass system that bypasses the solid oxide fuel cell to the gas turbine inlet heat input When the desulfurization apparatus is started, the fuel gas from the desulfurization apparatus is gradually supplied to the solid oxide fuel cell to start the solid oxide fuel cell. An exhaust gas from a solid oxide fuel cell is supplied to the combustor so as not to disturb the heat input to the gas turbine inlet fuel. How to start-cycle power plant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5102938B2 (en) * 2005-03-29 2012-12-19 三洋電機株式会社 Fuel cell power generation system and starting method thereof
JP2009078954A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd Reforming apparatus
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
JP6071430B2 (en) * 2012-10-31 2017-02-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Power generation system and method for operating power generation system
JP6087591B2 (en) * 2012-11-12 2017-03-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Power generation system and method for starting fuel cell in power generation system
JP6228752B2 (en) * 2013-04-26 2017-11-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Power generation system and method for starting power generation system
CN114165794B (en) * 2022-02-11 2022-05-10 中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 Gradient recycling method for flue gas waste heat of household garbage incineration boiler

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