JP5185657B2 - Combined system - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池およびガスタービンを結合したコンバインドシステムに関する。   The present invention relates to a combined system in which a fuel cell and a gas turbine are combined.

固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:SOFC)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。
この固体酸化物形燃料電池は、イオン電導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、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、固体酸化物形燃料電池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。
A solid oxide fuel cell (SOFC) is a fuel cell that uses ceramics such as zirconia ceramics as an electrolyte and is operated using natural gas, petroleum, methanol, coal gasification gas, or the like as fuel. . This SOFC has a high operating temperature of about 900 to 1000 ° C. in order to increase the ionic conductivity, and is known as a high-efficiency high-temperature fuel cell that is versatile.
Since this solid oxide fuel cell has a high operating temperature in order to increase the ionic conductivity, discharged air discharged from the compressor of the gas turbine and heated to high temperature using the exhaust gas heat of the gas turbine. It can be used as air (oxidant) supplied to the air electrode side, and high-temperature fuel that could not be used in solid oxide fuel cells can be used as fuel for gas turbine combustors. Good.

このため、たとえば、特許文献1に示されるように、高効率を達成できる発電システムとして固体酸化物形燃料電池とガスタービンとを組み合わせたコンバインド発電システムが種々提案されている。
これは、圧縮機から吐出される圧縮空気を固体酸化物形燃料電池の空気極に供給するとともに固体酸化物形燃料電池から排出される高温の排燃料および排空気をそれぞれ個別にガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させ、燃焼器で発生した燃焼ガスでタービンを回転させるように構成されている。
For this reason, for example, as shown in Patent Document 1, various combined power generation systems combining a solid oxide fuel cell and a gas turbine have been proposed as power generation systems that can achieve high efficiency.
This is because the compressed air discharged from the compressor is supplied to the air electrode of the solid oxide fuel cell, and the high temperature exhaust fuel and exhaust air discharged from the solid oxide fuel cell are individually burned by the gas turbine. The turbine is rotated by the combustion gas generated in the combustor.

特開2007−80767号公報JP 2007-80767 A

ところで、ガスタービンの燃焼器では、空気中に燃料を押し込むため、燃料の圧力は、空気の圧力よりも高い必要がある。特許文献1のように固体酸化物形燃料電池から排出される排燃料および排空気をそれぞれ個別にガスタービンの燃焼器に供給するものでは次のような課題があり、実用化に至っていないのが現状である。
すなわち、固体酸化物形燃料電池では、燃料流路と空気流路との間のシールが必ずしも十分でないため両者間の圧力差が大きくなると漏れが発生し発電効率が低下する恐れがある。また、燃料流路と空気流路との間の隔壁を薄くすることを求められており、両者間の圧力差が大きくなると隔壁が損傷する恐れがある。このため、燃料と空気との圧力差を大きくできないので、燃料側全体の圧力を上げることが行えない。
By the way, in the combustor of a gas turbine, in order to push a fuel into air, the pressure of fuel needs to be higher than the pressure of air. As in Patent Document 1, there are the following problems in supplying exhaust fuel and exhaust air discharged from a solid oxide fuel cell individually to a combustor of a gas turbine, and have not yet been put into practical use. Currently.
That is, in the solid oxide fuel cell, the seal between the fuel flow path and the air flow path is not always sufficient, and if the pressure difference between the two becomes large, leakage may occur and power generation efficiency may be reduced. In addition, it is required to make the partition between the fuel flow path and the air flow path thin. If the pressure difference between the two becomes large, the partition may be damaged. For this reason, since the pressure difference between fuel and air cannot be increased, the pressure on the entire fuel side cannot be increased.

また、空気源としてガスタービンの圧縮機を用いているので、空気側の流路に圧損部材を介装すると圧縮機の効率が低下することになる。このため、全体の効率を維持するために固体酸化物形燃料電池から燃焼器に向かう排空気流路に圧損部材を装着して空気側の圧力を低下させることが行えない。
したがって、固体酸化物形燃料電池とガスタービンとを組み合わせたコンバインド発電システムを実用化するために、固体酸化物形燃料電池およびガスタービンの効率低下を招くことなく燃焼器に排燃料を押し込める技術が求められている。
Moreover, since the compressor of a gas turbine is used as an air source, if a pressure loss member is interposed in the air-side flow path, the efficiency of the compressor decreases. For this reason, in order to maintain the overall efficiency, it is impossible to reduce the pressure on the air side by attaching a pressure loss member to the exhaust air flow path from the solid oxide fuel cell to the combustor.
Therefore, in order to put a combined power generation system that combines a solid oxide fuel cell and a gas turbine into practical use, there is a technology that can push exhaust fuel into a combustor without causing a reduction in the efficiency of the solid oxide fuel cell and the gas turbine. It has been demanded.

本発明は、上記課題に鑑み、固体酸化物形燃料電池およびガスタービンの効率低下を招くことなく燃焼器に排燃料を効果的に押し込めるコンバインドシステムを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a combined system that can effectively push exhaust fuel into a combustor without reducing the efficiency of a solid oxide fuel cell and a gas turbine.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明にかかるコンバインドシステムは、燃料電池部と、少なくとも該燃料電池部から排出された排燃料ガスと排酸化剤ガスとを燃焼する燃焼器および酸化剤ガスを圧縮し前記燃料電池部に供給する圧縮機を有するガスタービンと、を備えたコンバインドシステムであって、前記燃料電池部から前記燃焼器に前記排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに、前記排燃料ガスを昇圧するブロワ備え、前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの下流側位置および前記燃料電池部へ前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給ラインを接続する再循環ラインと、該再循環ラインに介装され、前記排燃料ガスの流量を調整する再循環流量調整弁と、前記再循環ラインの分岐位置よりも下流側の前記排燃料ガスラインに装着され、前記排燃料ガスの圧力を調整する燃焼器側圧力制御弁と、を備え、前記再循環ラインにおける前記再循環流量調整弁の上流側位置と、前記燃料ガス供給ラインにおける前記ブロワの上流側位置と、を前記排燃料ガスが通行可能に接続する再循環バイパスラインが備えられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
A combined system according to the present invention compresses a fuel cell unit, a combustor that burns at least exhaust fuel gas and exhaust oxidant gas discharged from the fuel cell unit, and oxidant gas, and supplies the compressed oxidant gas to the fuel cell unit. A combined gas turbine having a compressor, and a blower for boosting the exhaust fuel gas in an exhaust fuel gas line that supplies the exhaust fuel gas from the fuel cell unit to the combustor , A recirculation line that connects a downstream position of the blower in the exhaust fuel gas line and a fuel gas supply line that supplies the fuel gas to the fuel cell unit, and is interposed in the recirculation line; A recirculation flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate, and the exhaust fuel gas line downstream of the branch position of the recirculation line; A combustor side pressure control valve that regulates, and the exhaust fuel gas has an upstream position of the recirculation flow rate adjustment valve in the recirculation line and an upstream position of the blower in the fuel gas supply line. A recirculation bypass line is provided that is communicatively connected.

このように、燃料電池部から燃焼器に排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに、排燃料ガスを昇圧するブロワが備えられているので、排燃料ガスはブロワによって圧力を高められて燃焼器に供給される。
これにより、燃料電池部から燃焼器に送られる排酸化剤ガスとの圧力差が大きくなるので、燃焼器において排燃料ガスを排酸化剤ガスに効果的に押し込むことができる。
排燃料ガスは燃料電池部を出た後で昇圧されるので、燃料電池部での燃料ガスと酸化剤ガスとの間の圧力差は小さく維持することができる。これにより、燃料ガスが酸化剤ガス側に漏れ燃料電池部の発電効率が低下すること、燃料ガスおよび酸化剤ガス間の隔壁が圧力差により損傷することを抑制することができる。
また、酸化剤ガス側に圧損部材を装着しないので、ガスタービンの圧縮機に影響を与えず、ガスタービンの効率低下を招くことを防止できる。
As described above, the exhaust fuel gas line for supplying the exhaust fuel gas from the fuel cell unit to the combustor is provided with the blower for boosting the exhaust fuel gas, so that the exhaust fuel gas is increased in pressure by the blower and is combusted. To be supplied.
Thereby, since the pressure difference with the exhaust oxidant gas sent from a fuel cell part to a combustor becomes large, exhaust fuel gas can be effectively pushed into exhaust oxidant gas in a combustor.
Since the exhaust fuel gas is boosted after leaving the fuel cell unit, the pressure difference between the fuel gas and the oxidant gas in the fuel cell unit can be kept small. Thereby, it can suppress that fuel gas leaks to the oxidant gas side and the power generation efficiency of a fuel cell part falls, and the partition between fuel gas and oxidant gas is damaged by a pressure difference.
In addition, since the pressure loss member is not attached to the oxidant gas side, the compressor of the gas turbine is not affected, and it is possible to prevent the efficiency of the gas turbine from being reduced.

なお、燃焼器へ供給する排燃料ガスの圧力を安定させるという観点からは、特許文献1に示されるように吸込み側にブロワを備えるのが通常の考え方であるが、本発明では、あえてブロワを押し込み側に設け、排燃料ガスの燃焼器への押込みも同時に実現させている。   In addition, from the viewpoint of stabilizing the pressure of the exhaust fuel gas supplied to the combustor, it is a normal idea to provide a blower on the suction side as shown in Patent Document 1, but in the present invention, a blower is intentionally provided. It is provided on the pushing side and pushes the exhaust fuel gas into the combustor at the same time.

また、燃焼器側圧力制御弁を閉じ排燃料ガスが燃焼器に供給されない状態としても、再循環流量調整弁を開くと再循環ラインによりブロワを通る循環流路を形成することができるので、ブロワを起動することができる。
一般に、燃料電池部が起動されると、電気化学反応により発電し水蒸気を生成し始める温度まで昇温され、その後は、この反応によって発熱し、自然と温度が上昇するようになる、言い換えると、熱的自立状態となる。たとえば、燃料ガスとしてメタンガス(CH:天然ガス)を用いる場合、再循環ラインから排燃料ガスを供給することによって、それに含まれる水蒸気がメタンガスを改質(内部改質)し、水素と一酸化炭素を生成する。
熱的自立状態となり、十分な温度を有する排燃料ガスが排出されるようになると、燃焼器側圧力制御弁を開いて排燃料ガスを燃焼器に供給する。この排燃料ガスはブロワによって圧力を高められているので、燃焼器において排酸化剤ガスに効果的に押し込むことができる。
Even when the combustor side pressure control valve is closed and the exhaust fuel gas is not supplied to the combustor, the recirculation flow rate adjustment valve can be opened to form a circulation flow path through the blower by the recirculation line. Can be launched.
Generally, when the fuel cell unit is started, the temperature is raised to a temperature at which electric power is generated by an electrochemical reaction and water vapor is generated, and thereafter, heat is generated by this reaction, and the temperature naturally rises. It becomes a thermal independence state. For example, when methane gas (CH 3 : natural gas) is used as the fuel gas, by supplying exhaust fuel gas from the recirculation line, the water vapor contained in the gas reforms the methane gas (internal reforming), and hydrogen and monoxide Produces carbon.
When the fuel becomes self-sustained and exhaust fuel gas having a sufficient temperature is discharged, the combustor side pressure control valve is opened to supply the exhaust fuel gas to the combustor. Since the exhaust fuel gas is increased in pressure by the blower, it can be effectively pushed into the exhaust oxidant gas in the combustor.

また、燃焼器側圧力制御弁および再循環流量調整弁を閉じた状態としても、再循環バイパスラインによりブロワを通る循環流路を形成することができるので、ブロワを起動することができる。したがって、たとえば、起動時初期の電気化学反応をせず、水蒸気を生成していない排燃料ガスを燃料電池部へ供給することなくブロワを起動することができる。これにより、装置停止中にブロワ運転を伴うブロワの点検等を行うことができる。
電気化学反応し始めると、再循環流量調整弁を開いて、たとえば、改質用の水蒸気を燃料電池部へ供給する。この場合、再循環流量調整弁の開度を徐々に大きくすることができるので、燃料電池部へ入る排燃料ガスの流れ出しを穏やかにすることができる。さらに熱的自立状態となり、十分な温度を有する排燃料ガスが排出されるようになると、燃焼器側圧力制御弁を開いて排燃料ガスを燃焼器に供給する。この排燃料ガスはブロワによって圧力を高められているので、燃焼器において排酸化剤ガスに効果的に押し込むことができる。
Further , even when the combustor side pressure control valve and the recirculation flow rate adjustment valve are closed, a circulation flow path passing through the blower can be formed by the recirculation bypass line, so that the blower can be started. Therefore, for example, the blower can be started without causing an initial electrochemical reaction at the start-up and without supplying exhaust fuel gas that does not generate water vapor to the fuel cell unit. As a result, it is possible to check the blower accompanied by the blower operation while the apparatus is stopped.
When the electrochemical reaction starts, the recirculation flow rate adjustment valve is opened to supply, for example, reforming steam to the fuel cell unit. In this case, since the opening degree of the recirculation flow rate adjustment valve can be gradually increased, the flow of the exhaust fuel gas entering the fuel cell unit can be made gentle. When the exhaust fuel gas having a sufficient temperature is discharged due to the thermal self-sustaining state, the combustor side pressure control valve is opened to supply the exhaust fuel gas to the combustor. Since the exhaust fuel gas is increased in pressure by the blower, it can be effectively pushed into the exhaust oxidant gas in the combustor.

また、上記発明では、前記再循環バイパスラインには、前記排燃料ガスの圧力を調整するバイパス圧力制御弁が装着されていてもよい。
このようにすると、ブロワのブロワヘッド(昇圧代)をブロワの回転数変化による流量変化およびバイパス圧力制御弁の開度による再循環バイパスラインの圧損変化によって細かく制御することができる。これにより燃焼器へ供給する排燃料ガスの圧力を燃焼器の状況に対応して細かく調整することができる。
In the above invention, the recirculation bypass line may be provided with a bypass pressure control valve that adjusts the pressure of the exhaust fuel gas.
If it does in this way, the blower head (pressure | voltage rise allowance) of a blower can be finely controlled by the pressure loss change of the recirculation bypass line by the flow volume change by the rotation speed change of a blower, and the opening degree of a bypass pressure control valve. Thereby, the pressure of the exhaust fuel gas supplied to the combustor can be finely adjusted according to the state of the combustor.

また、上記発明では、前記再循環バイパスラインには、前記排燃料ガスの流量を制限する圧損発生部材が備えられていてもよい。
このようにすると、ブロワのブロワヘッド(昇圧代)はブロワの回転数変化による流量変化により制御することになる。このように、制御対象が1個となるので、制御系がその分削減され、コスト低減を図ることができる。また、複数の制御の干渉がなくなるので、運転安定性を向上できる。
In the above invention, the recirculation bypass line may be provided with a pressure loss generating member that limits the flow rate of the exhaust fuel gas.
If it does in this way, the blower head (pressure | voltage rise allowance) of a blower will be controlled by the flow volume change by the rotation speed change of a blower. Thus, since the number of objects to be controlled is one, the control system is reduced accordingly, and the cost can be reduced. In addition, since there is no interference between a plurality of controls, driving stability can be improved.

本発明によれば、燃料電池部から燃焼器に排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに、排燃料ガスを昇圧するブロワが備えられているので、燃焼器において排燃料ガスを排酸化剤ガスに効果的に押し込むことができる。
また、燃料ガスが酸化剤ガス側に漏れ燃料電池部の発電効率が低下すること、燃料ガスおよび酸化剤ガス間の隔壁が圧力差により損傷すること、およびガスタービンの効率低下を招くことを抑制することができる。
According to the present invention, the exhaust fuel gas line for supplying the exhaust fuel gas from the fuel cell unit to the combustor is provided with the blower for boosting the exhaust fuel gas. Can be effectively pushed into.
In addition, the fuel gas leaks to the oxidant gas side and the power generation efficiency of the fuel cell unit is reduced, the partition between the fuel gas and the oxidant gas is damaged due to the pressure difference, and the efficiency of the gas turbine is reduced. can do.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池(以下、SOFCという。)とガスタービンとで構成されるSOFCコンバインド発電システムについて、図1を参照して説明する。
図1は、本実施形態にかかるSOFCコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
An SOFC combined power generation system including a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC) and a gas turbine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the SOFC combined power generation system according to the present embodiment.

SOFCコンバインド発電システム(コンバインドシステム)1には、図1に示すように、ガスタービン3と、ガスタービン3により駆動される発電機5と、SOFC(燃料電池部)7と、が備えられている。
SOFCコンバインド発電システム1は、SOFC7による発電と、ガスタービン3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。
As shown in FIG. 1, the SOFC combined power generation system (combined system) 1 includes a gas turbine 3, a generator 5 driven by the gas turbine 3, and an SOFC (fuel cell unit) 7. .
The SOFC combined power generation system 1 is configured to obtain high power generation efficiency by combining the power generation by the SOFC 7 and the power generation by the gas turbine 3.

ガスタービン3には、空気を圧縮する圧縮機9と、燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器11と、ガスタービン燃焼器(燃焼器)11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13と、が備えられている。
空気を導入して圧縮する圧縮機9は、タービン13と同軸に連結されている。
発電機5は、タービン13と同軸に連結されている。
The gas turbine 3 includes a compressor 9 that compresses air, a gas turbine combustor 11 that generates combustion gas, and a turbine 13 that expands and rotates the combustion gas supplied from the gas turbine combustor (combustor) 11. And are provided.
The compressor 9 that introduces and compresses air is connected to the turbine 13 coaxially.
The generator 5 is coaxially connected to the turbine 13.

圧縮機9で圧縮された圧縮空気(酸化剤ガス)は、圧縮空気流路15を通ってSOFC7の空気極の導入部に供給される。
この圧縮空気はSOFC7で酸化剤として用いられた後、SOFC7の空気極側から排出空気(排酸化剤ガス)として排出される。
この排出空気は、排出空気流路17を通ってガスタービン燃焼器11に供給される。
The compressed air (oxidant gas) compressed by the compressor 9 is supplied to the air electrode introduction portion of the SOFC 7 through the compressed air flow path 15.
The compressed air is used as an oxidant in the SOFC 7 and then discharged as exhaust air (exhaust oxidant gas) from the air electrode side of the SOFC 7.
The exhaust air is supplied to the gas turbine combustor 11 through the exhaust air flow path 17.

圧縮空気流路15には、圧縮機9側から順に、タービン13からの排燃焼ガスと圧縮空気とを熱交換させるエアヒータ19と、圧縮空気の流量を調整する第一流量調整弁21と、排出空気流路17の排出空気と圧縮空気とを熱交換させる空気熱交換器23と、圧縮空気を加熱する燃焼器25と、が備えられている。
排出空気流路17には、空気熱交換器23の下流側にSOFC7とガスタービン3とを切り離す第一開閉弁27が備えられている。
In the compressed air flow path 15, in order from the compressor 9 side, an air heater 19 that exchanges heat between the exhaust combustion gas from the turbine 13 and the compressed air, a first flow rate adjustment valve 21 that adjusts the flow rate of the compressed air, and a discharge An air heat exchanger 23 that exchanges heat between the exhaust air of the air flow path 17 and the compressed air, and a combustor 25 that heats the compressed air are provided.
The exhaust air flow path 17 is provided with a first on-off valve 27 that separates the SOFC 7 and the gas turbine 3 downstream of the air heat exchanger 23.

圧縮空気流路15における第一流量調整弁21の上流側位置と、排出空気流路17における第一開閉弁27の下流側位置とを接続するバイパス流路29が備えられている。
バイパス流路29には、圧縮空気の流量を調整する第二流量調整弁31が備えられている。
A bypass passage 29 is provided that connects the upstream position of the first flow rate adjusting valve 21 in the compressed air passage 15 and the downstream position of the first on-off valve 27 in the exhaust air passage 17.
The bypass passage 29 is provided with a second flow rate adjustment valve 31 that adjusts the flow rate of the compressed air.

SOFC7の燃料極には、燃料ガス流路(燃料ガス供給ライン)33から高温の燃料ガス、たとえば、都市ガス(天然ガス)が供給される。
この燃料ガスはSOFC7で還元剤として用いられた後、SOFC7の燃料極側から排燃料ガスとして排出される。この排燃料ガスは、排燃料ガス流路35を通ってガスタービン燃焼器11に供給される。
燃料ガス流路33には、排燃料ガス流路35の排燃料ガスから熱回収する燃料ガス熱交換器37が備えられている。
A high temperature fuel gas, for example, city gas (natural gas), is supplied to the fuel electrode of the SOFC 7 from a fuel gas flow path (fuel gas supply line) 33.
This fuel gas is used as a reducing agent in the SOFC 7 and then discharged as exhaust fuel gas from the fuel electrode side of the SOFC 7. The exhaust fuel gas is supplied to the gas turbine combustor 11 through the exhaust fuel gas passage 35.
The fuel gas passage 33 is provided with a fuel gas heat exchanger 37 that recovers heat from the exhaust fuel gas in the exhaust fuel gas passage 35.

排燃料ガス流路35には、燃料ガス熱交換器37側から順に、圧力を調整する第一圧力制御弁39と、流路の開閉を行う第二開閉弁41と、ブロワ43と、圧力を調整する第二圧力制御弁(燃焼器側圧力制御弁)45と、流路の開閉を行う第三開閉弁47と、が備えられている。
排燃料ガス流路35における第一圧力制御弁39と第二開閉弁41との間に位置する分岐点Aから排燃料ガスを系外に排出する排気ライン49が分岐されている。排気ライン49には、圧力を調整する排気圧力制御弁51が備えられている。
In the exhaust fuel gas flow path 35, in order from the fuel gas heat exchanger 37 side, a first pressure control valve 39 for adjusting the pressure, a second open / close valve 41 for opening and closing the flow path, a blower 43, and pressure A second pressure control valve (combustor side pressure control valve) 45 to be adjusted and a third on-off valve 47 for opening and closing the flow path are provided.
An exhaust line 49 for discharging exhaust fuel gas out of the system is branched from a branch point A located between the first pressure control valve 39 and the second on-off valve 41 in the exhaust fuel gas flow path 35. The exhaust line 49 is provided with an exhaust pressure control valve 51 for adjusting the pressure.

排燃料ガス流路35におけるブロワ43と第二圧力制御弁45との間に位置する分岐点Bから再循環流路(再循環ライン)53が分岐されている。再循環流路53は、燃料ガス流路33における燃料ガス熱交換器37の上流側に位置する合流点Cに合流している。
再循環流路53には、流量を調整する再循環流量調整弁55が備えられている。
A recirculation flow path (recirculation line) 53 is branched from a branch point B located between the blower 43 and the second pressure control valve 45 in the exhaust fuel gas flow path 35. The recirculation flow path 53 joins a junction C located on the upstream side of the fuel gas heat exchanger 37 in the fuel gas flow path 33.
The recirculation flow path 53 is provided with a recirculation flow rate adjustment valve 55 for adjusting the flow rate.

再循環流路53の再循環流量調整弁55の上流側には、分岐点Dが設けられている。この分岐点Dと排燃料ガス流路35における第二開閉弁41およびブロワ43の間に設けられた合流点Eとを接続する再循環バイパス流路(再循環バイパスライン)57が備えられている。再循環バイパス流路57には、圧力を調整する再循環バイパス圧力制御弁(バイパス圧力制御弁)59が備えられている。   A branch point D is provided on the upstream side of the recirculation flow rate adjustment valve 55 in the recirculation flow path 53. A recirculation bypass passage (recirculation bypass line) 57 is provided to connect this branch point D to a junction E provided between the second on-off valve 41 and the blower 43 in the exhaust fuel gas passage 35. . The recirculation bypass passage 57 is provided with a recirculation bypass pressure control valve (bypass pressure control valve) 59 for adjusting the pressure.

ガスタービン燃焼器11では、排出空気流路17からの排出空気を用いて排燃料ガス流路35から供給される排燃料ガスおよび別途供給される燃料ガス、たとえば、都市ガス(天然ガス)を燃焼させ、生成した高温高圧の燃焼ガスをタービン13へ供給する。
燃焼ガスの供給を受けたタービン13では、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5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9の駆動源として使用される。
燃焼ガスは、タービン13で仕事をした後には、エアヒータ19で圧縮空気と熱交換され、排燃焼ガスとして排出される。
The gas turbine combustor 11 burns exhaust fuel gas supplied from the exhaust fuel gas passage 35 and fuel gas supplied separately, for example, city gas (natural gas), using the exhaust air from the exhaust air passage 17. The generated high-temperature and high-pressure combustion gas is supplied to the turbine 13.
In the turbine 13 supplied with the combustion gas, it rotates with the energy when the combustion gas expands to generate a shaft output. This shaft output is mainly used for driving the generator 5 and converted into electric energy, but a part thereof is used as a drive source for the compressor 9.
After the work is performed in the turbine 13, the combustion gas is heat-exchanged with the compressed air by the air heater 19 and is discharged as exhaust combustion gas.

以下、上記の構成からなるSOFCコンバインド発電システム1について、その運転手順とともに作用を説明する。
停止状態にあるガスタービン3およびSOFC7の運転を開始する時には、最初にガスタービン3の運転を開始する。
このとき、第一流量調整弁21および第一開閉弁27は全閉とされ、第二流量調整弁31のみが開放されている。
Hereinafter, the operation of the SOFC combined power generation system 1 having the above configuration will be described together with the operation procedure.
When starting the operation of the gas turbine 3 and the SOFC 7 in the stopped state, the operation of the gas turbine 3 is started first.
At this time, the first flow rate adjustment valve 21 and the first on-off valve 27 are fully closed, and only the second flow rate adjustment valve 31 is opened.

この状態からガスタービン3の運転を通常の手順に従って開始すると、圧縮機9で圧縮された圧縮空気は、圧縮空気流路15、バイパス流路29および排出空気流路17を経由してガスタービン燃焼器11に供給される。
ガスタービン燃焼器11は、この圧縮空気を用いて別途供給される燃料ガスを燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスを生成しタービン13へ供給する。
When the operation of the gas turbine 3 is started from this state according to a normal procedure, the compressed air compressed by the compressor 9 is combusted in the gas turbine via the compressed air flow path 15, the bypass flow path 29 and the exhaust air flow path 17. Is supplied to the vessel 11.
The gas turbine combustor 11 burns fuel gas separately supplied using the compressed air, generates high-temperature and high-pressure combustion gas, and supplies the combustion gas to the turbine 13.

タービン13は、供給された燃焼ガスを膨張させて回転し、軸出力を発生する。この軸出力は、主として発電機5の駆動に使用されて電気エネルギーを生成するとともに一部は圧縮機9を駆動する。
燃焼ガスは、タービン13で仕事をした後でも高温を保っており、エアヒータ19で圧縮空気を加熱し、排燃焼ガスとして排出される。
その結果、ガスタービン3の負荷が順次上昇し、比較的短時間で定格運転に達し、発電機5による発電が可能になる。
The turbine 13 expands and rotates the supplied combustion gas to generate a shaft output. This shaft output is mainly used for driving the generator 5 to generate electric energy and partly drives the compressor 9.
The combustion gas maintains a high temperature even after working in the turbine 13, and the compressed air is heated by the air heater 19 and is discharged as exhaust combustion gas.
As a result, the load on the gas turbine 3 increases sequentially, reaches the rated operation in a relatively short time, and the generator 5 can generate power.

ガスタービン3が定格運転に至ると、タービン13の排燃焼ガスで加熱された圧縮空気は、たとえば、400℃程度まで昇温される。一方、SOFC7が運転開始状態とされるには、たとえば、600℃程度まで昇温される必要があるので、燃焼器25によって圧縮空気を加熱することによってSOFC7をこの温度まで昇温することになる。   When the gas turbine 3 reaches the rated operation, the compressed air heated with the exhaust combustion gas of the turbine 13 is heated to, for example, about 400 ° C. On the other hand, since the SOFC 7 needs to be heated to, for example, about 600 ° C. in order to enter the operation start state, the SOFC 7 is heated to this temperature by heating the compressed air by the combustor 25. .

ガスタービン3の負荷が順次上昇すると、ガスタービン燃焼器11に投入される燃料流量が増加し燃焼ガス温度が上昇し、エアヒータ19で熱交換される吐出空気の温度が順次高くなる。
圧縮空気によってSOFC7を暖めるためにタイミングを見て第一流量調整弁21を開き圧縮空気の一部をSOFC7へ供給する。少し遅れて第一開閉弁27を開いて、SOFC7から排出される排出空気をガスタービン燃焼器11へ供給する。
そして、第二流量調整弁31を徐々に閉め、一方で第一流量調整弁21を徐々に開き、最終的には、第一流量調整弁21のみが開いた状態とする。これにより順次昇温される圧縮空気はSOFC7へ供給されてSOFC7を徐々に昇温する。
When the load of the gas turbine 3 is sequentially increased, the flow rate of fuel input to the gas turbine combustor 11 is increased, the combustion gas temperature is increased, and the temperature of the discharge air heat-exchanged by the air heater 19 is sequentially increased.
The first flow rate adjusting valve 21 is opened at a timing to warm the SOFC 7 with compressed air, and a part of the compressed air is supplied to the SOFC 7. The first on-off valve 27 is opened a little later, and the exhaust air discharged from the SOFC 7 is supplied to the gas turbine combustor 11.
Then, the second flow rate adjustment valve 31 is gradually closed, while the first flow rate adjustment valve 21 is gradually opened, and finally only the first flow rate adjustment valve 21 is opened. As a result, the compressed air that is sequentially heated is supplied to the SOFC 7 to gradually raise the temperature of the SOFC 7.

一方、SOFC7の燃料極には、燃料ガス流路33から燃料ガス、たとえば、都市ガス(天然ガス)がSOFC7を暖めるために比較的高温とされて供給されている。
このとき、この燃料ガスはガスタービン燃焼器11に投入するには温度が低いので、ガスタービン燃焼器11へ供給されないようにされている。すなわち、排燃料ガス流路35では、第一圧力制御弁39および排気圧力制御弁51が開かれ、第二開閉弁41は閉じられている。
なお、このとき、再循環バイパス圧力制御弁59は開かれ、第二圧力制御弁45および再循環流量調整弁55は閉じられている。
On the other hand, fuel gas, for example, city gas (natural gas), is supplied to the fuel electrode of the SOFC 7 at a relatively high temperature to warm the SOFC 7 from the fuel gas flow path 33.
At this time, since the temperature of the fuel gas is low to be input to the gas turbine combustor 11, the fuel gas is not supplied to the gas turbine combustor 11. That is, in the exhaust fuel gas flow path 35, the first pressure control valve 39 and the exhaust pressure control valve 51 are opened, and the second on-off valve 41 is closed.
At this time, the recirculation bypass pressure control valve 59 is opened, and the second pressure control valve 45 and the recirculation flow rate adjustment valve 55 are closed.

SOFC7から排燃料ガス流路35に排出される排燃料ガスは、排気ライン49に導入され排気圧力制御弁51によって圧力を調整され系外に排出されている。
次いで、第二開閉弁41を開き、排気ライン49とともにブロワ43へ排燃料ガスを供給する。
The exhaust fuel gas discharged from the SOFC 7 to the exhaust fuel gas flow path 35 is introduced into the exhaust line 49, the pressure is adjusted by the exhaust pressure control valve 51, and the exhaust fuel gas is discharged outside the system.
Next, the second on-off valve 41 is opened, and the exhaust fuel gas is supplied to the blower 43 together with the exhaust line 49.

排燃料ガスがブロワ43を通過するタイミングで、ブロワ43が運転される。ブロワ43が運転されると、第二圧力制御弁45および再循環流量調整弁55が閉じられているので、昇圧された排燃料ガスは、ブロワ43から排燃料ガス流路35、再循環流路53および再循環バイパス流路57を通って循環することとなる。   The blower 43 is operated at a timing when the exhaust fuel gas passes through the blower 43. When the blower 43 is operated, the second pressure control valve 45 and the recirculation flow rate adjustment valve 55 are closed, so that the boosted exhaust fuel gas is discharged from the blower 43 to the exhaust fuel gas passage 35 and the recirculation passage. 53 and the recirculation bypass passage 57.

このように、再循環バイパスライン57によりブロワ43を通る循環流路を形成できるので、ブロワ43を起動することができる。
このように、他に流れない状態で、独立した循環流路を構成し、ブロワ43を駆動できるので、ガスタービン3等を停止させた状態でブロワ43を運転し、ブロワ43の点検等を行うことができる。
In this way, since the circulation flow path passing through the blower 43 can be formed by the recirculation bypass line 57, the blower 43 can be activated.
In this way, an independent circulation flow path can be configured and the blower 43 can be driven without any other flow, so that the blower 43 is operated while the gas turbine 3 or the like is stopped, and the blower 43 is inspected. be able to.

次いで、再循環バイパス圧力制御弁59によって圧力制御しブロワ43のブロワヘッドを調整する。
この間に、SOFC7が所定の温度、たとえば、600℃程度に達し、燃料ガスと圧縮空気とが反応を開始し、排燃料ガス中に水蒸気が含まれるようになる。
このタイミングで再循環流量調整弁55を開く。これにより、再循環流路53に流入する排燃料ガスの一部は燃料ガス流路33に供給され、それに含まれる水蒸気が燃料ガスを改質するようになる。
Next, the pressure is controlled by the recirculation bypass pressure control valve 59 to adjust the blower head of the blower 43.
During this time, the SOFC 7 reaches a predetermined temperature, for example, about 600 ° C., the fuel gas and the compressed air start to react, and the exhaust fuel gas contains water vapor.
At this timing, the recirculation flow rate adjustment valve 55 is opened. Thereby, a part of the exhaust fuel gas flowing into the recirculation flow path 53 is supplied to the fuel gas flow path 33, and the water vapor contained therein reforms the fuel gas.

この場合、再循環流量調整弁55の開度を徐々に大きくすることができるので、燃料ガス流路33へ入る排燃料ガスの流れ出しを穏やかにすることができる。
さらにSOFC7での熱的自立状態が安定するようになると、再循環バイパス圧力制御弁59を特定の開度に固定し、ブロワ43の回転数制御によってブロワ43のブロワヘッドを制御する。さらに、再循環流量調整弁55の流量制御を開始する。
ブロワ43の回転数制御はリニアな関係で制御が容易で、制御範囲が広い。
In this case, since the opening degree of the recirculation flow rate adjustment valve 55 can be gradually increased, the flow of the exhaust fuel gas entering the fuel gas flow path 33 can be made gentle.
Further, when the thermal self-sustained state in the SOFC 7 becomes stable, the recirculation bypass pressure control valve 59 is fixed at a specific opening, and the blower head of the blower 43 is controlled by controlling the rotational speed of the blower 43. Further, the flow control of the recirculation flow rate adjustment valve 55 is started.
The rotational speed control of the blower 43 is easy to control due to the linear relationship and has a wide control range.

少し時間をおいて、排気圧力制御弁51を閉じ、排燃料ガスが排気ライン49から排出されないようにする。これと合わせて、第二圧力制御弁45および第三開閉弁47を開く。これにより、ブロワ43によって圧力を高められた排燃料ガスはガスタービン燃焼器11に供給される。
これにより、SOFC7からガスタービン燃焼器11に送られる排出空気との圧力差が大きくなるので、ガスタービン燃焼器11において排燃料ガスを排出空気に効果的に押し込むことができる。
After a while, the exhaust pressure control valve 51 is closed so that the exhaust fuel gas is not discharged from the exhaust line 49. At the same time, the second pressure control valve 45 and the third on-off valve 47 are opened. As a result, the exhaust fuel gas whose pressure has been increased by the blower 43 is supplied to the gas turbine combustor 11.
Thereby, since the pressure difference with the exhaust air sent from SOFC7 to the gas turbine combustor 11 becomes large, in the gas turbine combustor 11, exhaust fuel gas can be effectively pushed into exhaust air.

なお、ガスタービン燃焼器11へ供給する排燃料ガスの圧力を安定させるという観点からは、特許文献1に示されるように吸込み側にブロワを備えるのが通常の考え方であるが、本実施形態では、あえてブロワ43を押し込み側に設け、排燃料ガスのガスタービン燃焼器11への押込みも同時に実現させている。   In addition, from the viewpoint of stabilizing the pressure of the exhaust fuel gas supplied to the gas turbine combustor 11, it is a normal idea to provide a blower on the suction side as shown in Patent Document 1, but in this embodiment, The blower 43 is provided on the pushing side, and pushing of the exhaust fuel gas into the gas turbine combustor 11 is realized at the same time.

ブロワ43は、SOFC7を出た排燃料ガスを昇圧するので、SOFC7での燃料ガスと圧縮空気との間の圧力差は小さく維持することができる。これにより、燃料ガスが圧縮空気側に漏れ、SOFC7の発電効率が低下すること、燃料ガスおよび圧縮空気間の隔壁が圧力差により損傷することを抑制することができる。
また、圧縮空気側、具体的には、排出空気流路17に圧損部材を装着しなくてもよいので、ガスタービン3の圧縮機9に影響を与えず、ガスタービン3の効率低下を招くことを防止できる。
Since the blower 43 pressurizes the exhaust fuel gas that has exited the SOFC 7, the pressure difference between the fuel gas and the compressed air in the SOFC 7 can be kept small. Thereby, it can suppress that fuel gas leaks to the compressed air side, the power generation efficiency of SOFC7 falls, and the partition between fuel gas and compressed air is damaged by a pressure difference.
Further, since it is not necessary to attach a pressure loss member to the compressed air side, specifically, the exhaust air flow path 17, the compressor 9 of the gas turbine 3 is not affected and the efficiency of the gas turbine 3 is reduced. Can be prevented.

なお、本実施形態では、ブロワ43のブロワヘッドの制御を再循環バイパス圧力制御弁59の開度調整およびブロワ43の回転数制御を時期的に分けてそれぞれ単独に行うようにしているが、これは合わせて行うようにしてもよい。このようにすれば、より細かく制御することができる。   In the present embodiment, the blower head control of the blower 43 is performed separately by adjusting the opening degree of the recirculation bypass pressure control valve 59 and the rotational speed control of the blower 43 separately. May be performed together. In this way, it can be controlled more finely.

また、本実施形態ではSOFC7での熱的自立が進んだ時点で排燃料ガスをガスタービン燃焼器11に供給するようにしているが、これはその途中の段階で、排燃料ガスをガスタービン燃焼器11に供給するようにしてもよい。
さらに、上述ではSOFCコンバインド発電システム1の起動時について説明したが、起動時以外でブロワ43を駆動する場合は同様な手順で行う。
In the present embodiment, the exhaust fuel gas is supplied to the gas turbine combustor 11 when the thermal independence of the SOFC 7 progresses. This is an intermediate stage in which the exhaust fuel gas is combusted in the gas turbine. You may make it supply to the container 11. FIG.
Furthermore, although the above description has been made on the start-up of the SOFC combined power generation system 1, when the blower 43 is driven other than at the start-up, the same procedure is performed.

[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、図2を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、排燃料ガス流路35部分の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the exhaust fuel gas passage 35 is different. Therefore, in this embodiment, this difference is demonstrated and the overlapping description is abbreviate | omitted about another part.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

図2は、本実施形態にかかるSOFCコンバインド発電システム1の概略構成を説明するブロック図である。
本実施形態では、第一実施形態における再循環バイパス流路57および再循環バイパス圧力制御弁59を省略したものである。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the SOFC combined power generation system 1 according to the present embodiment.
In the present embodiment, the recirculation bypass passage 57 and the recirculation bypass pressure control valve 59 in the first embodiment are omitted.

このように構成された本実施形態にかかるSOFCコンバインド発電システム1の運転手順および作用について説明する。
ガスタービン3の運転開始状況および圧縮空気の供給については第一実施形態と同様であるので、その部分についての重複した記載を省略する。
The operation procedure and operation of the SOFC combined power generation system 1 according to the present embodiment configured as described above will be described.
Since the operation start status of the gas turbine 3 and the supply of compressed air are the same as those in the first embodiment, redundant description of the portions is omitted.

排燃料ガス流路35では、第一実施形態と同様に、第一圧力制御弁39および排気圧力制御弁51が開かれ、第二開閉弁41、第二圧力制御弁45および再循環流量調整弁55は閉じられている。
SOFC7から排燃料ガス流路35に排出される排燃料ガスは、排気ライン49に導入され排気圧力制御弁51によって圧力を調整され系外に排出されている。
次いで、第二開閉弁41を開き、排気ライン49とともにブロワ43へ排燃料ガスを供給する。
In the exhaust fuel gas flow path 35, as in the first embodiment, the first pressure control valve 39 and the exhaust pressure control valve 51 are opened, the second on-off valve 41, the second pressure control valve 45, and the recirculation flow rate adjustment valve. 55 is closed.
The exhaust fuel gas discharged from the SOFC 7 to the exhaust fuel gas flow path 35 is introduced into the exhaust line 49, the pressure is adjusted by the exhaust pressure control valve 51, and the exhaust fuel gas is discharged outside the system.
Next, the second on-off valve 41 is opened, and the exhaust fuel gas is supplied to the blower 43 together with the exhaust line 49.

次いで、少し時間を置いて、再循環流量調整弁55が所定の開度だけ開かれた後、ブロワ43が運転される。
ブロワ43が運転されると、第二圧力制御弁45が閉じられているので、昇圧された排燃料ガスは、ブロワ43から排燃料ガス流路35、再循環流路53を通って燃料ガス流路33へ送られ、循環することとなる。
このように、再循環流路53によりブロワ43を通る循環流路を形成できるので、ブロワ43を起動することができる。
Next, after a while, the recirculation flow rate adjustment valve 55 is opened by a predetermined opening degree, and then the blower 43 is operated.
When the blower 43 is operated, since the second pressure control valve 45 is closed, the pressurized exhaust fuel gas flows from the blower 43 through the exhaust fuel gas passage 35 and the recirculation passage 53 to the fuel gas flow. It will be sent to the path 33 and will circulate.
In this way, the recirculation flow path 53 can form a circulation flow path that passes through the blower 43, so that the blower 43 can be activated.

この場合、再循環流量調整弁55の開度を徐々に大きくすることができるので、燃料ガス流路33へ入る排燃料ガスの流れ出しを穏やかにすることができる。
さらにSOFC7での熱的自立状態が安定するようになると、ブロワ43の回転数制御によってブロワ43のブロワヘッドを制御する。さらに、再循環流量調整弁55の流量制御を開始する。
In this case, since the opening degree of the recirculation flow rate adjustment valve 55 can be gradually increased, the flow of the exhaust fuel gas entering the fuel gas flow path 33 can be made gentle.
Further, when the thermal self-standing state in the SOFC 7 becomes stable, the blower head of the blower 43 is controlled by controlling the rotational speed of the blower 43. Further, the flow control of the recirculation flow rate adjustment valve 55 is started.

少し時間をおいて、排気圧力制御弁51を閉じ、排燃料ガスが排気ライン49から排出されないようにする。これと合わせて、第二圧力制御弁45および第三開閉弁47を開く。これにより、ブロワ43によって圧力を高められた排燃料ガスはガスタービン燃焼器11に供給される。
このため、SOFC7からガスタービン燃焼器11に送られる排出空気との圧力差が大きくなるので、ガスタービン燃焼器11において排燃料ガスを排出空気に効果的に押し込むことができる。
After a while, the exhaust pressure control valve 51 is closed so that the exhaust fuel gas is not discharged from the exhaust line 49. At the same time, the second pressure control valve 45 and the third on-off valve 47 are opened. As a result, the exhaust fuel gas whose pressure has been increased by the blower 43 is supplied to the gas turbine combustor 11.
For this reason, since the pressure difference with the exhaust air sent to the gas turbine combustor 11 from SOFC7 becomes large, in the gas turbine combustor 11, exhaust fuel gas can be effectively pushed into exhaust air.

ブロワ43は、SOFC7を出た排燃料ガスを昇圧するので、SOFC7での燃料ガスと圧縮空気との間の圧力差は小さく維持することができる。これにより、燃料ガスが圧縮空気側に漏れ、SOFC7の発電効率が低下すること、燃料ガスおよび圧縮空気間の隔壁が圧力差により損傷することを抑制することができる。
また、圧縮空気側、具体的には、排出空気流路17に圧損部材を装着しなくてもよいので、ガスタービン3の圧縮機9に影響を与えず、ガスタービン3の効率低下を招くことを防止できる。
Since the blower 43 pressurizes the exhaust fuel gas that has exited the SOFC 7, the pressure difference between the fuel gas and the compressed air in the SOFC 7 can be kept small. Thereby, it can suppress that fuel gas leaks to the compressed air side, the power generation efficiency of SOFC7 falls, and the partition between fuel gas and compressed air is damaged by a pressure difference.
Further, since it is not necessary to attach a pressure loss member to the compressed air side, specifically, the exhaust air flow path 17, the compressor 9 of the gas turbine 3 is not affected and the efficiency of the gas turbine 3 is reduced. Can be prevented.

[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態について、図3を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、排燃料ガス流路35部分の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the basic configuration is the same as that of the first embodiment, and the configuration of the exhaust fuel gas passage 35 is different. Therefore, in this embodiment, this difference is demonstrated and the overlapping description is abbreviate | omitted about another part.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

図3は、本実施形態にかかるSOFCコンバインド発電システム1の概略構成を説明するブロック図である。
本実施形態では、第一実施形態における再循環バイパス流路57に再循環バイパス圧力制御弁59の代わりにオリフィス(圧損発生部材)61が介装されている。
なお、オリフィス61の最小径はブロワ43が最小負荷の場合に、再循環流量調整弁55を通過して流れるように設定されている。また、最大径はブロワ43の回転数の変化による流量変化に追従できる程度の大きさに設定されている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the SOFC combined power generation system 1 according to the present embodiment.
In the present embodiment, an orifice (pressure loss generating member) 61 is interposed in the recirculation bypass passage 57 in the first embodiment instead of the recirculation bypass pressure control valve 59.
The minimum diameter of the orifice 61 is set so as to flow through the recirculation flow rate adjustment valve 55 when the blower 43 has a minimum load. The maximum diameter is set to a size that can follow the flow rate change due to the change in the rotation speed of the blower 43.

このように構成された本実施形態にかかるSOFCコンバインド発電システム1の運転手順および作用について説明する。
ガスタービン3の運転開始状況および圧縮空気の供給については第一実施形態と同様であるので、その部分についての重複した記載を省略する。
また、排燃料ガスの処理動作についても再循環バイパス圧力制御弁59の部分を除き、略同用であるので、ここでは異なる点を主体に説明し、重複した説明を省略する。
The operation procedure and operation of the SOFC combined power generation system 1 according to the present embodiment configured as described above will be described.
Since the operation start status of the gas turbine 3 and the supply of compressed air are the same as those in the first embodiment, redundant description of the portions is omitted.
Further, the processing operation of the exhaust fuel gas is substantially the same except for the recirculation bypass pressure control valve 59, and therefore, different points will be mainly described here, and redundant description will be omitted.

排燃料ガスがブロワ43を通過するタイミングで、ブロワ43が運転される。ブロワ43が運転されると、第二圧力制御弁45および再循環流量調整弁55は閉じられ、再循環バイパス流路57はオリフィス61によって開通しているので、昇圧された排燃料ガスは、ブロワ43から排燃料ガス流路35、再循環流路53および再循環バイパス流路57を通って循環することとなる。   The blower 43 is operated at a timing when the exhaust fuel gas passes through the blower 43. When the blower 43 is operated, the second pressure control valve 45 and the recirculation flow rate adjustment valve 55 are closed, and the recirculation bypass passage 57 is opened by the orifice 61. 43 circulates through the exhaust fuel gas passage 35, the recirculation passage 53, and the recirculation bypass passage 57.

このように、再循環バイパスライン57によりブロワ43を通る循環流路を形成できるので、ブロワ43を起動することができる。
このように、他に流れない状態で独立した循環流路を構成し、ブロワ43を駆動できるので、ガスタービン3等を停止させた状態でブロワ43を運転し、ブロワ43の点検等を行うことができる。
In this way, since the circulation flow path passing through the blower 43 can be formed by the recirculation bypass line 57, the blower 43 can be activated.
In this way, an independent circulation flow path can be configured without any other flow, and the blower 43 can be driven. Therefore, the blower 43 is operated with the gas turbine 3 and the like stopped, and the blower 43 is inspected. Can do.

オリフィス61は固定した大きさの開口部を形成しているので、ブロワ43のブロワヘッドはブロワ43の回転数制御によって調整される。
このように、ブロワ43のブロワヘッドはブロワ43の回転数変化による流量変化により制御されるので、制御対象が1個となる。したがって、第一実施形態に比べて制御系が削減されるので、その分コスト低減を図ることができる。また、複数の制御の干渉がなくなるので、運転安定性を向上できる。
Since the orifice 61 forms an opening having a fixed size, the blower head of the blower 43 is adjusted by controlling the rotational speed of the blower 43.
Thus, since the blower head of the blower 43 is controlled by the flow rate change due to the rotation speed change of the blower 43, the number of objects to be controlled is one. Therefore, since the control system is reduced compared to the first embodiment, the cost can be reduced accordingly. In addition, since there is no interference between a plurality of controls, driving stability can be improved.

なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明の第一実施形態にかかるSOFCコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the schematic structure of the SOFC combined power generation system concerning a first embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態にかかるSOFCコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the schematic structure of the SOFC combined electric power generation system concerning 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態にかかるSOFCコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining schematic structure of the SOFC combined electric power generation system concerning 3rd embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 SOFCコンバインド発電システム
3 ガスタービン
7 SOFC
9 圧縮機
11 ガスタービン燃焼器
33 燃料ガス流路
35 排燃料ガス流路
43 ブロワ
45 第二圧力制御弁
53 再循環流路
55 再循環流量調整弁
57 再循環バイパス流路
59 再循環バイパス圧力制御弁
61 オリフィス
1 SOFC combined power generation system 3 Gas turbine 7 SOFC
9 Compressor 11 Gas turbine combustor 33 Fuel gas passage 35 Exhaust fuel gas passage 43 Blower 45 Second pressure control valve 53 Recirculation passage 55 Recirculation flow rate adjustment valve 57 Recirculation bypass passage 59 Recirculation bypass pressure control Valve 61 Orifice

Claims (3)

燃料電池部と、
少なくとも該燃料電池部から排出された排燃料ガスと排酸化剤ガスとを燃焼する燃焼器および酸化剤ガスを圧縮し前記燃料電池部に供給する圧縮機を有するガスタービンと、を備えたコンバインドシステムであって、
前記燃料電池部から前記燃焼器に前記排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに、前記排燃料ガスを昇圧するブロワ備え
前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの下流側位置および前記燃料電池部へ前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給ラインを接続する再循環ラインと、
該再循環ラインに介装され、前記排燃料ガスの流量を調整する再循環流量調整弁と、
前記再循環ラインの分岐位置よりも下流側の前記排燃料ガスラインに装着され、前記排燃料ガスの圧力を調整する燃焼器側圧力制御弁と、を備え、
前記再循環ラインにおける前記再循環流量調整弁の上流側位置と、前記燃料ガス供給ラインにおける前記ブロワの上流側位置と、を前記排燃料ガスが通行可能に接続する再循環バイパスラインが備えられていることを特徴とするコンバインドシステム。
A fuel cell unit;
A combined system comprising: a combustor that combusts at least exhaust fuel gas and exhaust oxidant gas discharged from the fuel cell unit; and a gas turbine having a compressor that compresses the oxidant gas and supplies the compressed oxidant gas to the fuel cell unit. Because
The exhaust fuel gas line that supplies the exhaust fuel gas from the fuel cell unit to the combustor includes a blower that boosts the exhaust fuel gas ,
A recirculation line for connecting a fuel gas supply line for supplying the fuel gas to the downstream side position of the blower in the exhaust fuel gas line and the fuel cell unit;
A recirculation flow rate adjusting valve interposed in the recirculation line for adjusting the flow rate of the exhaust fuel gas;
A combustor side pressure control valve that is attached to the exhaust fuel gas line downstream from the branch position of the recirculation line and adjusts the pressure of the exhaust fuel gas,
A recirculation bypass line is provided for connecting the upstream position of the recirculation flow rate adjustment valve in the recirculation line and the upstream position of the blower in the fuel gas supply line so that the exhaust fuel gas can pass therethrough. A combined system characterized by
前記再循環バイパスラインには、前記排燃料ガスの圧力を調整するバイパス圧力制御弁が装着されていることを特徴とする請求項に記載のコンバインドシステム。 Wherein the recirculation bypass line, combined system of claim 1, bypass pressure control valve for adjusting the pressure of the exhaust fuel gas is characterized in that it is fitted. 前記再循環バイパスラインには、前記排燃料ガスの流量を制限する圧損発生部材が備えられていることを特徴とする請求項に記載のコンバインドシステム。 Wherein the recirculation bypass line, combined system of claim 1, wherein the pressure loss generating member for limiting the flow rate of the exhaust fuel gas is provided.
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