JP5931775B2 - Combined power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、コンバインド発電システムに係り、特に燃料電池とガスタービンを備えるコンバインド発電システムに関する。 The present invention relates to a combined power generation system, and more particularly to a combined power generation system including a fuel cell and a gas turbine.
燃料電池は、低公害で発電効率が高いため、近年、各種分野での利用が期待されている。燃料電池を用いた高効率発電システムとしては、燃料電池とガスタービンとを連携したコンバインド発電システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Fuel cells are expected to be used in various fields in recent years because of their low pollution and high power generation efficiency. As a highly efficient power generation system using a fuel cell, a combined power generation system in which a fuel cell and a gas turbine are linked is known (see, for example, Patent Document 1).
上記コンバインド発電システムにおいては、燃料電池はガスタービンの燃焼器の上流に設置され、燃料電池から排出される燃料(残燃料)を含む排燃料ガスをガスタービンの燃焼器に導入している。即ち、燃料電池とガスタービンの燃焼器とが配管にて接続されている。これにより全ての燃料を発電用に利用することができる。ガスタービンの燃焼器は、燃料電池の排燃料ガスが供給されることを想定した設計となっている。 In the combined power generation system, the fuel cell is installed upstream of the combustor of the gas turbine, and exhaust fuel gas including fuel (residual fuel) discharged from the fuel cell is introduced into the combustor of the gas turbine. That is, the fuel cell and the combustor of the gas turbine are connected by piping. Thereby, all the fuel can be utilized for power generation. The combustor of the gas turbine is designed on the assumption that the exhaust fuel gas of the fuel cell is supplied.
一方、ガスタービンの圧縮機で昇圧された空気(酸化剤)は燃料電池に供給され、そこで加熱された空気が燃焼空気としてガスタービン燃焼器に送られる。ガスタービンでは高温加圧空気の顕熱・圧力が電力に変換され、システム全体では高い発電効率が得られる。 On the other hand, the air (oxidant) pressurized by the compressor of the gas turbine is supplied to the fuel cell, and the heated air is sent to the gas turbine combustor as combustion air. In a gas turbine, sensible heat and pressure of high-temperature pressurized air are converted into electric power, and high power generation efficiency is obtained in the entire system.
しかしながら、上述したように、ガスタービンの燃焼器は燃料電池の排燃料ガスが供給されることを想定した設計となっているため、燃料電池からの排燃料ガスが供給されない状態では、ガスタービンの燃焼器にカーボンが堆積する問題がある。即ち、燃焼器の燃料ノズルや燃料配管の内部にカーボンが堆積して燃料の噴出を妨げるおそれがある。 However, as described above, since the combustor of the gas turbine is designed to be supplied with the exhaust fuel gas of the fuel cell, in the state where the exhaust fuel gas from the fuel cell is not supplied, There is a problem of carbon deposition in the combustor. That is, carbon may accumulate inside the fuel nozzle or fuel pipe of the combustor and hinder fuel ejection.
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、燃料電池とガスタービンとを使用するコンバインド発電システムにおいて、ガスタービンの燃焼器にカーボンが堆積するのを防止できるコンバインド発電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a combined power generation system using a fuel cell and a gas turbine, which can prevent carbon from being deposited on the combustor of the gas turbine. It is to provide a power generation system.
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
即ち、本発明の第一の態様によれば、コンバインド発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う燃料電池と、空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、前記追加ガス供給手段により前記排燃料ラインに前記追加ガスの供給を実行させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記排燃料ラインから前記燃焼器に送られる前記排燃料ガスの流量が予め定められた流量以下になると、前記追加ガス供給手段による前記排燃料ラインへの前記追加ガスの供給を実行させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
That is, according to the first aspect of the present invention , a combined power generation system includes a fuel cell that generates power with a fuel gas and an oxidant gas, a gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine, and the fuel. An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas discharged from the battery to the combustor of the gas turbine, additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line, and the additional gas supply means to the exhaust fuel line Control means for executing the supply of the additional gas, and the control means, when the flow rate of the exhaust fuel gas sent from the exhaust fuel line to the combustor falls below a predetermined flow rate, The supply means supplies the additional gas to the exhaust fuel line .
上記構成によれば、燃料電池から排出される排燃料ガスが、ガスタービンの燃焼器に投入されない状態でも、追加ガス供給手段より供給される追加ガスが燃焼器に流入するため、燃焼器カーボンが堆積するのを防止することができる。 According to the above configuration, even if the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell is not put into the combustor of the gas turbine, the additional gas supplied from the additional gas supply means flows into the combustor. Accumulation can be prevented.
本発明の第二の態様によれば、コンバインド発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う燃料電池と、空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、前記排燃料ラインの途中から分岐している分岐排燃料ラインと、前記分岐排燃料ラインと前記燃焼器のうち一方に排燃料ガスを送る切替器と、前記排燃料ガスの流量を調整する流量調整手段と、を備え、前記追加ガスは、前記排燃料ライン上であって、前記切替器と前記流量調整手段との間に供給されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, a combined power generation system includes a fuel cell that generates power with fuel gas and an oxidant gas, a gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine, and the fuel cell. An exhaust fuel line that guides exhausted exhaust gas to the combustor of the gas turbine, additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line, and branched exhaust that branches off from the middle of the exhaust fuel line A fuel line; a switch for sending exhaust fuel gas to one of the branch exhaust fuel line and the combustor; and a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the exhaust fuel gas, wherein the additional gas is the exhaust gas. even on the fuel line, characterized in that it is supplied between the flow rate adjusting means and the switch.
上記構成によれば、定常運転への切り替え時や、コンバインド発電システムが低負荷で運転されている場合など、燃焼器に供給される排燃料ガスの流量が少ない場合においても、追加ガスを添加することによって、流量調整手段の制御性を向上させることができる。 According to the above configuration, additional gas is added even when the flow rate of exhaust fuel gas supplied to the combustor is small, such as when switching to steady operation or when the combined power generation system is operating at a low load. As a result, the controllability of the flow rate adjusting means can be improved.
本発明の第三の態様によれば、コンバインド発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う燃料電池と、空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、を備え、前記追加ガス供給手段は、前記追加ガスとして不活性ガスを用いることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, a combined power generation system includes a fuel cell that generates power with fuel gas and an oxidant gas, a gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine, and the fuel cell. An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas to be discharged to the combustor of the gas turbine; and additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line, wherein the additional gas supply means includes the additional gas characterized by using an inert gas as a.
上記構成によれば、不活性ガスは常温では化学的に酸素などの他のガスと化合することがないため、これらのガスを確実に燃焼器内から追い出すことができる。 According to the above configuration, since the inert gas does not chemically combine with other gases such as oxygen at room temperature, these gases can be reliably driven out of the combustor.
本発明の第四の態様によれば、コンバインド発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う燃料電池と、空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、を備え、前記追加ガス供給手段は、前記追加ガスとして蒸気を用いることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, a combined power generation system includes a fuel cell that generates power with fuel gas and an oxidant gas, a gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine, and the fuel cell. An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas to be discharged to the combustor of the gas turbine; and additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line, wherein the additional gas supply means includes the additional gas As a feature, steam is used.
上記構成によれば、コンバインド発電システムが蒸気の供給系統を有する場合においては、不活性ガスを不用とすることができる。あるいは、別途不活性ガスを供給する場合においては、不活性ガスの保有量を小さくすることができる。 According to the above configuration, when the combined power generation system has a steam supply system, the inert gas can be made unnecessary. Or when supplying an inert gas separately, the holding | maintenance amount of an inert gas can be made small.
本発明の第五の態様によれば、コンバインド発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う燃料電池と、空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、を備え、前記追加ガス供給手段は、前記追加ガスとして前記ガスタービンの空気圧縮機から吐出される酸化剤ガスを用いることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, a combined power generation system includes a fuel cell that generates power with fuel gas and an oxidant gas, a gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine, and the fuel cell. An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas to be discharged to the combustor of the gas turbine; and additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line, wherein the additional gas supply means includes the additional gas characterized by using the oxidizing agent gas discharged from the air compressor of the gas turbine as a.
上記構成によれば、不活性ガスを不用とすることができる。あるいは、別途不活性ガスを供給する場合においては、不活性ガスの保有量を小さくすることができる。また、コンバインド発電システムが蒸気の供給系統を有していない場合においても、不活性ガスを不用とすることができる。 According to the said structure, an inert gas can be made unnecessary. Or when supplying an inert gas separately, the holding | maintenance amount of an inert gas can be made small. Moreover, even when the combined power generation system does not have a steam supply system, the inert gas can be made unnecessary.
本発明の第六の態様によれば、コンバインド発電システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとで発電を行う燃料電池と、空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、を備え、前記追加ガス供給手段は、前記追加ガスとして不活性ガス又は蒸気のうち一方と、前記ガスタービンの空気圧縮機から吐出される酸化剤ガスとを用いることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, a combined power generation system includes a fuel cell that generates power with fuel gas and an oxidant gas, a gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine, and the fuel cell. An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas to be discharged to the combustor of the gas turbine; and additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line, wherein the additional gas supply means includes the additional gas It is characterized by using the one of the inert gas or steam, and an oxidant gas discharged from the air compressor of the gas turbine as a.
上記構成によれば、ガスタービンの空気圧縮機から吐出される空気に起因する燃料電池の排燃料ガスが、ガスタービンの燃焼器に投入されない状態では、酸化剤ガスが燃焼器の上流側より投入されることによって、燃焼器内にカーボンが堆積することが防止される。また、不活性ガス又は蒸気を混合させることによって、酸化剤ガスが単独で添加される場合と比較して、逆火などの危険性を低減させることができる。 According to the above configuration, the oxidant gas is input from the upstream side of the combustor when the fuel cell exhaust fuel gas resulting from the air discharged from the air compressor of the gas turbine is not input to the combustor of the gas turbine. This prevents carbon from being deposited in the combustor. Further, by mixing an inert gas or steam, the risk of flashback or the like can be reduced as compared with the case where the oxidant gas is added alone.
本発明によれば、燃料電池から排出される排燃料ガスが、ガスタービンの燃焼器に投入されない状態でも、追加ガス供給手段より供給される追加ガスが燃焼器に流入するため、燃焼器5カーボンが堆積するのを防止することができる。 According to the present invention, even if the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell is not put into the combustor of the gas turbine, the additional gas supplied from the additional gas supply means flows into the combustor. Can be prevented from depositing.
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態のコンバインド発電システム1は燃料電池モジュール2と、ガスタービン3とを組み合わせた発電システムである。
ガスタービン3は、外気を吸入して圧縮する空気圧縮機4と、空気圧縮機4の下流側に設けられた燃焼器5と、燃焼器5の下流側に設けられたタービン6とを主な構成要素として有している。さらに、ガスタービン3には、発電機8が接続されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the combined
The gas turbine 3 mainly includes an air compressor 4 that sucks and compresses outside air, a
燃焼器5は、空気に燃料ガスを噴射して、高温燃焼ガスを生成する。タービン6は、燃焼器5により生成された高温燃焼ガスの供給を受けて回転駆動力を発生させ、圧縮機4を回転駆動させるとともに、発電機8を駆動する。
タービン6には、タービン6を回転駆動した後の高温燃焼ガス、即ち、排ガスが導入されるガスタービン排ガスダクト9が設けられている。ガスタービン排ガスダクト9は、排ガスを外部に導く配管である。
The
The turbine 6 is provided with a gas turbine
燃料電池モジュール2は圧力容器10と圧力容器10の内部に収納された複数のカートリッジ201とを有している。カートリッジ201は、燃料ガスF1及び酸化剤ガスO1の供給を受けて発電を行うものである。
カートリッジ201には、ガスタービン3から酸化剤ガスO1を供給する酸化剤ガス配管330と、燃料供給部20から燃料ガスF1を供給する燃料配管310が接続されている。
The
An
燃料ガスF1としては、例えば、水素、一酸化炭素、メタン等の炭化水素系ガス、石炭等の炭素質原料のガス化により得られたガス、又は、これらの2以上の成分を含むガス等が利用される。また、酸化剤ガスO1としては、例えば、酸素を15〜30vol%含むガス等が利用される。代表的な酸化剤ガスO1としては、空気であるが、排燃焼ガスと空気との混合ガスや、酸素と空気との混合ガスを利用してもよい。 Examples of the fuel gas F1 include hydrocarbon gases such as hydrogen, carbon monoxide, and methane, gases obtained by gasification of carbonaceous raw materials such as coal, and gases containing two or more of these components. Used. Further, as the oxidant gas O1, for example, a gas containing 15 to 30 vol% oxygen is used. The representative oxidant gas O1 is air, but a mixed gas of exhaust combustion gas and air or a mixed gas of oxygen and air may be used.
さらに、コンバインド発電システム1には、カートリッジ201における発電に用いられた後の排酸化剤ガスO2を、ガスタービン3の燃焼器5に供給する排酸化剤ガス配管340と、カートリッジ201から排出される燃料ガス(排燃料ガスF2)を燃焼器5に供給する排燃料配管320(排燃料ライン)とが設けられている。排燃料配管320には、排燃料配管320を流れる排燃料ガスF2を加圧するブロア14が設けられている。ここで、排燃料ガスF2とは、発電に用いられた燃料ガスと、発電に用いられなかった燃料ガスとを含むものである。
Further, in the combined
酸化剤ガス配管330は、ガスタービン3の空気圧縮機4において圧縮された酸化剤ガスをカートリッジ201に導く配管である。
排燃料配管320には、排燃料ガスF2の一部を燃料配管310に再循環させる燃料再循環配管325が接続されている。即ち、燃料再循環配管325の一方の端部は排燃料配管320に接続され、他方の端部は燃料配管310に接続されている。燃料再循環配管325には、燃料再循環配管325を流れる排燃料ガスF2を加圧する燃料再循環ブロア15が設けられている。
The
A
排燃料配管320には、カートリッジ201から燃焼器5に向かって順に、燃料再循環配管325との接続部、ブロア14、切替バルブ16(切替器)、後述する追加ガス供給配管24との接続部、排燃料流量調整弁26(流量調整手段)が設けられている。切替バルブ16からは、ベント配管17(分岐排燃料ライン)が分岐している。なお、燃料再循環配管325の接続部をブロア14の吐出側とし、ブロア15を排除してもよい。ベント配管17は、排燃料配管320を流れる排燃料ガスF2の少なくとも一部を外部に放出する配管である。切替バルブ16は、排燃料配管320を流れる排燃料ガスF2を燃焼器5とベント配管17のうち一方に送る弁であって、ベント配管17から外部に放出される排燃料ガスF2の流量又は圧力を制御する調整弁である。
In the
また、酸化剤ガス配管330からは、酸化剤ガスO1を排酸化剤ガス配管340へ分岐する空気分岐配管18が設けられている。酸化剤ガス配管330上であって、空気分岐配管18との接続部の下流側には、酸化剤調整弁30が設けられている。空気分岐配管18には、酸化剤分岐調整弁31が設けられている。
また、燃料配管310からは、燃料ガスF1を燃焼器5に直接導入する燃料分岐配管19が設けられている。燃料配管310上であって、燃料分岐配管19との接続部の下流側には、燃料調整弁32が設けられている。燃料分岐配管19上には、燃料分岐調整弁33が設けられている。
Further, an
Further, a
そして、本実施形態のコンバインド発電システム1においては、排燃料配管320上であって、切替バルブ16と排燃料流量調整弁26との間に、追加ガスAを導入するための追加ガス供給装置22((追加ガス供給手段))が設けられている。具体的には、追加ガス供給装置22は、追加ガス供給部23と、排燃料配管320の切替バルブ16と排燃料流量調整弁26との間に接続された追加ガス供給配管24と、追加ガス供給配管24を流れる追加ガスAの流量を調整する追加ガス流量調整弁25と、追加ガス流量調整弁25を制御する制御装置27(制御手段)が設けられている。
制御装置27は、追加ガス供給装置22の追加ガス流量調整弁25を制御することにより、排燃料配管320に追加ガスの供給を実行させる装置である。
追加ガスAは、例えば窒素(N2)ガスなどの不活性ガス(パージガス)である。
In the combined
The
The additional gas A is an inert gas (purge gas) such as nitrogen (N 2) gas.
次に、燃料電池モジュール2の詳細構造について説明する。
図2に示すように、燃料電池モジュール2は、容器中心軸Avを中心として容器中心軸方向Dvに延びる円筒形状の圧力容器10と、この圧力容器10内に配置されている複数のカートリッジ201を有している。
Next, the detailed structure of the
As shown in FIG. 2, the
圧力容器10は、例えば、内部の圧力が0.1MPa〜約5MPa、内部の温度が大気温度〜約550℃で運用される。このため、この圧力容器10は、耐圧性を考慮して、円筒形状の胴部11と、胴部11の中心軸方向における両端部に形成されている半球状の鏡部12とを有している。この圧力容器10は、全体として円筒形状を成し、その容器中心軸Avが上下方向に延びるよう設置されている。また、この圧力容器10は、耐圧性と共に、酸化剤ガスO1中に含まれる酸素などの酸化剤に対する耐食性も要求される場合はため、例えば、SUS304などのステンレス系材で形成してもよい。
The
カートリッジ201は、複数のセルスタックの束で構成されている。図3に示すように、セル集合体であるセルスタック101は、円筒形状(又は管形状)の基体管103と、基体管103の外周面に形成されている複数の燃料電池セル105と、隣り合う燃料電池セル105の間に形成されているインターコネクタ107とを有する。燃料電池セル105は、燃料極112と固体電解質111と空気極113とが積層して形成されている。セルスタック101は、さらに、基体管103の外周面に形成されている複数の燃料電池セル105のうちで、基体管103の軸方向において最も端に形成されている燃料電池セル105の空気極113に、インターコネクタ107を介して電気的に接続されているリード膜115を有する。
The
本実施形態では、この円筒形状(又は管形状)のセルスタック101の内周側に燃料ガスF1が通り、外周側に酸化剤ガスO1が通る。
In the present embodiment, the fuel gas F1 passes through the inner peripheral side of the cylindrical (or tube-shaped)
基体管103は、例えば、CaO安定化ZrO2(CSZ)、Y2O3安定化ZrO2(YSZ)、MgAl2O4等のいずれかで形成されている多孔質体である。この基体管103は、燃料電池セル105とインターコネクタ107とリード膜115とを支持する役目を担っている。さらに、この基体管103は、内周側に供給された燃料ガスF1を基体管103の細孔を介して基体管103の外周面に形成される燃料電池セル105に拡散させる役目も担っている。
The
燃料極112は、例えば、Ni/YSZ等、Niとジルコニア系電解質材料との複合材の酸化物で形成されている。この場合、燃料極112は、燃料極112の成分であるNiが燃料ガスF1に対して触媒としても作用する。この触媒としての作用は、基体管103を介して供給された燃料ガスF1中に、例えば、メタン(CH4)と水蒸気とが含まれている場合、これら相互を反応させ、水素(H2)と一酸化炭素(CO)に改質する作用である。
The
空気極113は、例えば、LaSrMnO3系酸化物、又はLaCoO3系酸化物で形成されている。この空気極113は、固体電解質111との界面付近において、供給される酸化剤ガスO1中の酸素を解離させて酸素イオン(O2−)を生成する。
The
固体電解質111は、例えば、主としてYSZで形成されている。このYSZは、ガスを通しにくい気密性と、高温下での高い酸素イオン導電性とを有している。この固体電解質111は、空気極113で生成された酸素イオン(O2−)を燃料極112に移動させる。
The
前述の燃料極112では、固体電解質111との界面付近において、改質により得られた水素(H2)及び一酸化炭素(CO)と、固体電解質111から供給された酸素イオン(O2−)とが反応し、水(H2O)及び二酸化炭素(CO2)が生成される。この燃料電池セル105では、この反応過程で酸素イオンから電子が放出されて、発電が行われる。
In the
インターコネクタ107は、例えば、SrTiO3系などのM1−xLxTiO3(Mはアルカリ土類金属元素、Lはランタノイド元素)で表される導電性ペロブスカイト型酸化物で形成されている。このインターコネクタ107は、燃料ガスF1と酸化剤ガスO1とが混合しないように緻密な膜で、酸化雰囲気と還元雰囲気との両雰囲気下で安定した電気導電性を有する。このインターコネクタ107は、隣り合う燃料電池セル105において、一方の燃料電池セル105の空気極113と他方の燃料電池セル105の燃料極112とを電気的に接続する。つまり、このインターコネクタ107は、隣り合う燃料電池セル105同士を電気的に直列接続する。
The
リード膜115は、電子伝導性を有すること、及びセルスタック101を構成する他の材料との熱膨張係数が近いことが必要であることから、例えば、Ni/YSZ等のNiとジルコニア系電解質材料との複合材で形成されている。このリード膜115は、インターコネクタ107により電気的に直列接続されている複数の燃料電池セル105で発電された直流電力をセルスタック101の端部付近まで導出する役目を担っている。
Since the
カートリッジ201は、図4及び図5に示すように、複数のセルスタック101と、複数のセルスタック101の束の一方の端部を覆う第一カートリッジヘッダ220aと、複数のセルスタック101の束の他方の端部を覆う第二カートリッジヘッダ220bと、を有している。複数のセルスタック101は、互いに平行で且つその長手方向における互いの位置が揃って、全体として円柱形状を成している。また、第一カートリッジヘッダ220a及び第二カートリッジヘッダ220bは、円柱形状を成している複数のセルスタック101の束の外径よりわずかに大きな外径の円筒形状を成している。このため、カートリッジ201は、全体として、セルスタック101の長手方向に長い円柱形状を成している。
4 and 5, the
第一カートリッジヘッダ220a及び第二カートリッジヘッダ220bは、いずれも、複数のセルスタック101の束の端部が開口228から内部に入り込む円筒形状のケーシング229a,229bと、ケーシング229a,229bの開口228を塞ぐ断熱体227a,227bと、ケーシング229a,229bの内部空間をセルスタック101の長手方向で2つの空間に仕切る管板225a,225bと、を有している。管板225a,225b等は、インコネル(ニッケル基合金に対するスペシャルメタルズ社の登録商標)等の高温耐久性のある金属材料で形成されている。管板225a,225b及び断熱体227a,227bには、複数のセルスタック101の端部のそれぞれが挿通可能な貫通孔が形成されている。管板225a,225bは、その貫通孔に挿通されたセルスタック101の端部をシール部材又は接着剤237を介して支持する。このため、この管板225a,225bには貫通孔が形成されているものの、この管板225a,225bを基準にしてケーシング229a,229b内の一方の空間に対する他方の空間の気密性が確保されている。断熱体227a,227bの貫通孔の内径は、ここに挿通されるセルスタック101の外径よりも大きく形成されている。つまり、断熱体227a,227bの貫通孔の内周面と、この貫通孔に挿通されたセルスタック101の外周面との間には隙間235a,235bが存在する。
Each of the
第一カートリッジヘッダ220aのケーシング229aと管板225aとで形成されている空間は、燃料ガスF1が供給される燃料ガス供給室217を形成している。このケーシング229aには、燃料配管310からの燃料ガスF1を燃料ガス供給室217に導くための燃料ガス供給孔231aが形成されている。この燃料ガス供給室217内には、複数のセルスタック101における基体管103の端部が位置し、ここで開放している。燃料配管310から燃料ガス供給室217に導かれた燃料ガスF1は、複数のセルスタック101の基体管103の内部に流れ込む。この際、燃料ガスF1は、燃料ガス供給室217により、複数のセルスタック101の各基体管103に対してほぼ均等流量に配分される。このため、複数のセルスタック101における各発電量の均一化を図ることができる。
A space formed by the
第二カートリッジヘッダ220bのケーシング229bと管板225bとで形成されている空間は、セルスタック101の基体管103内を通過した燃料ガスF1が流れ込む燃料ガス排出室219を形成している。このケーシング229bには、燃料ガス排出室219に流れ込んだ排燃料ガスF2を排燃料配管320に導くための燃料ガス排出孔231bが形成されている。この燃料ガス排出室219内には、複数のセルスタック101における基体管103の端部が位置し、ここで開放している。複数のセルスタック101の各基体管103内を通過した燃料ガスF1は、前述したように、燃料ガス排出室219に流入した後、排燃料配管320を通って、圧力容器10外へ排出される。
A space formed by the
第二カートリッジヘッダ220bのケーシング229bと断熱体227bと管板225bとで形成されている空間は、酸化剤ガス供給室216を形成している。このケーシング229bには、酸化剤ガス配管330からの酸化剤ガスO1を酸化剤ガス供給室216に導くための酸化剤ガス供給孔233bが形成されている。この酸化剤ガス供給室216内に導かれた酸化剤ガスO1は、断熱体227bの貫通孔の内周面と、この貫通孔に挿通されているセルスタック101の外周面との間の隙間235bから、第一カートリッジヘッダ220aと第二カートリッジヘッダ220bとの間の発電室215へと流出する。
A space formed by the
第一カートリッジヘッダ220aと第二カートリッジヘッダ220bとの間の発電室215には、複数のセルスタック101の燃料電池セル105が配置されている。このため、この発電室215では、燃料ガスF1と酸化剤ガスO1とが電気化学的反応して、発電が行われる。なお、この発電室215で、セルスタック101の長手方向における中央部付近の温度は、燃料電池モジュール2の定常運転時に、およそ700℃〜1100℃の高温雰囲気になる。また、この発電室215は、第一カートリッジヘッダ220aと第二カートリッジヘッダ220bとの間であって、外周側が後述の内側断熱材116で囲まれた空間である。
In the
第一カートリッジヘッダ220aのケーシング229aと断熱体227aと管板225aとで形成されている空間は、発電室215を通った排酸化剤ガスO2が流入する空気排出室218を形成している。このケーシング229aには、空気排出室218に流れ込んだ排酸化剤ガスO2を排空気配管340に導くための空気排出孔233aが形成されている。発電室215中の酸化剤ガスO1は、断熱体227aの貫通孔の内周面と、この貫通孔に挿通されているセルスタック101の外周面との間の隙間235aから空気排出室218内に流入した後、排空気配管340を通って、圧力容器10外へ排酸化剤ガスO2として排出される。
A space formed by the
発電室215の高温化に伴って、各カートリッジヘッダ220a,220bの管板225a,225bが高温化する。第一カートリッジヘッダ220a及び第二カートリッジヘッダ220bの断熱体227a,227bは、この管板225a,225bが高温化による強度低下や酸化剤ガスO1中に含まれている酸化剤による腐食を抑える。さらに、この断熱体227a,227bは、管板225a,225bの熱変形も抑える。
As the temperature of the
前述したように、発電室215中の酸化剤ガスO1と、この発電室215に配置されている複数のセルスタック101の内側を通る燃料ガスF1とは、セルスタック101における複数の燃料電池セル105で電気化学反応する。この結果、複数の燃料電池セル205で発電が行われる。
As described above, the oxidant gas O1 in the
複数の燃料電池セル205での発電で得られた直流電流は、複数の燃料電池セル205相互間に設けられているインターコネクタ107を経て、セルスタック101の端部側へ流れ、このセルスタック101のリード膜115に流れ込む。そして、この直流電流は、リード膜115から、集電板(不図示)を介して、カートリッジ201の集電棒(不図示)に流れ、カートリッジ201外部へ取り出される。複数の集電棒は、互いに直列及び/又は並列接続されている。集電棒のうち、最も下流側の集電棒は、例えば、図示されていないインバータに接続されている。カートリッジ201外部に取り出された直流電流は、直列及び/又は並列接続されている複数の集電棒を経て、例えば、インバータに流れ、ここで交流電流に変換されて、電力負荷へと供給される。
The direct current obtained by the power generation in the plurality of fuel cells 205 flows to the end side of the
セルスタック101の内周側を流れる燃料ガスF1とセルスタック101の外周側を流れる酸化剤ガスO1とは、このセルスタック101を介して熱交換する。この結果、燃料ガスF1は、酸化剤ガスO1により加熱され、酸化剤ガスO1は、逆に燃料ガスF1により冷却される。本実施形態では、これら燃料ガスF1と酸化剤ガスO1とがセルスタック101の内周側と外周側とを対向して流れる。このため、燃料ガスF1と酸化剤ガスO1との熱交換率が高まり、燃料ガスF1による酸化剤ガスO1の冷却効率、及び酸化剤ガスO1による燃料ガスF1の加熱効率が高まる。よって、本実施形態において、酸化剤ガスO1は、第一カートリッジヘッダ220aを形成する管板225a等が座屈変形等しない温度に冷却されてから、この第一カートリッジヘッダ220aの酸化剤ガス排出室218に流れ込む。また、本実施形態において、燃料ガスF1は、発電室215内のセルスタック101内で、ヒーター等を用いることなく発電に適した温度に予熱昇温される。
The fuel gas F <b> 1 flowing on the inner peripheral side of the
なお、本実施形態では、燃料ガスF1と酸化剤ガスO1とがセルスタック101の内周側と外周側とを対向して流れる、つまり燃料ガスF1と酸化剤ガスO1とが逆向きに流れるが、必ずしもこの必要はなく、例えば、燃料ガスF1と酸化剤ガスO1とがセルスタック101の内周側と外周側で同じ向きに流れてもよいし、酸化剤ガスO1が燃料ガスF1の流れに対して直交する方向に流れてもよい。
In the present embodiment, the fuel gas F1 and the oxidant gas O1 flow oppositely on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the
円柱形状の複数のカートリッジ201は、図2に示すように、いずれも、カートリッジ中心軸Acが圧力容器10の容器中心軸Avと平行になるよう、圧力容器10内に配置されている。つまり、本実施形態では、カートリッジ中心軸Acは、容器中心軸Avと同様、上下方向に延びている。
As shown in FIG. 2, the plurality of
なお、カートリッジ201の構成は上記したものに限らず、カートリッジを圧力容器の中心軸と直交する方向に延びるように配置してもよい。また、カートリッジは円柱形状に限らず、角柱形状としてもよい。
The configuration of the
次に、上記の構成からなるコンバインド発電システム1の動作について説明する。
まず、起動時におけるコンバインド発電システム1の動作について説明する。
まず、コンバインド発電システム1の起動時には、燃料電池モジュール2の起動に先立ち、ガスタービン3が起動される。即ち、図示しない起動装置によりタービン6及び圧縮機4が回転駆動されて、圧縮機4から圧縮空気が燃焼器5に送られ始めると、燃料供給が開始される。
ここで、ガスタービン3は、燃料供給部20から燃料分岐配管19を介して供給される燃料ガスF1、及び空気供給部21から供給される酸化剤ガスO1によって作動する。また、空気圧縮機4を経由した全ての酸化剤ガスO1が、空気分岐配管18を介して燃焼器5へ供給される。これら燃料ガスF1及び酸化剤ガスO1の供給量は、酸化剤調整弁30、酸化剤分岐調整弁31、燃料調整弁32、及び燃料分岐調整弁33によって調整される。
Next, the operation of the combined
First, the operation of the combined
First, when the combined
Here, the gas turbine 3 is operated by the fuel gas F <b> 1 supplied from the
また、追加ガス供給部23から追加ガス供給配管24を介して追加ガスAが添加される。追加ガスAの流量は、追加ガス流量調整弁25によって適宜調整される。この状態においては、燃料電池モジュール2は起動していないか、起動中であるため、切替バルブ16は、排燃料配管320を流れる流体をベント配管17に導入している。切替バルブ16の下流側の排燃料配管320には排燃料ガスF2は導入されていない。
Further, the additional gas A is added from the additional
次に、ガスタービン3起動後の燃料電池モジュール2の起動について説明する。
まず、空気分岐配管18に流入される酸化剤ガスO1の量を少しずつ減少させるとともに、燃料電池モジュール2に供給される酸化剤ガスO1を徐々に増加させる。これに合わせて、燃料供給部20より供給される燃料ガスF1の量を少しずつ増加させ、増加分を燃料電池モジュール2に向けて送出させる。
Next, activation of the
First, the amount of the oxidant gas O1 flowing into the
このように、燃料電池モジュール2の起動は、燃料ガスF1及び酸化剤ガスO1を徐々に増加させて行う。そして燃料電池モジュール2の温度が室温から上昇し、作動温度までに上昇すると、燃料電池モジュール2の定常運転が開始される。すると、切替バルブ16が切り替えられ、排燃料ガスF2が燃焼器5に導入される。
定常運転への切り替え後、追加ガス供給部23より供給される追加ガスAは、排燃料ガスF2の流量に応じて徐々に低減され、最終的には追加ガスAの添加は停止される。
As described above, the
After switching to the steady operation, the additional gas A supplied from the additional
次に、定常運転されている場合の発電方法について説明する。
コンバインド発電システム1が定常運転されている場合には、ガスタービン3の運転により、空気圧縮機4は空気供給部21より酸化剤ガスO1を吸入して圧縮する。圧縮された酸化剤ガスO1は空気圧縮機4から酸化剤ガス配管330を介して燃料電池モジュール2のカートリッジ201に流入する。
Next, a power generation method in the case of steady operation will be described.
When the combined
一方、燃料供給部20より供給された燃料ガスF1は、燃料配管310を介して燃料電池モジュール2のカートリッジ201に供給される。カートリッジ201は、酸化剤ガスO1、及び燃料ガスF1を用いて発電を行う。発電に使用された排酸化剤ガスO2は、カートリッジ201から排酸化剤ガス配管340を介して燃焼器5に導入される。
On the other hand, the fuel gas F <b> 1 supplied from the
一方、排燃料ガスF2は、排燃料配管320を介して燃焼器5に導入される。排燃料ガスF2の一部は、燃料再循環ブロア15が駆動していることによって、燃料再循環配管325を介して燃料供給配管301に流入する。
On the other hand, the exhaust fuel gas F <b> 2 is introduced into the
燃焼器5では、排燃料ガスF2が燃焼され、高温の排気ガスが生成される。高温の排気ガスは、燃焼器5からタービン6に導入され、タービン6を回転駆動させる。タービン6は、導入された高温燃焼ガスによって回転駆動力を発生させ、ロータ7の一端に設けられたタービン6の駆動力がロータ7の他端に設けられた圧縮機4を回転駆動させる。回転駆動力は発電機8にも伝達され、発電が行われる。
このように、コンバインド発電システム1では、燃料電池モジュール2とガスタービン3とで発電が行われる。
In the
As described above, in the combined
また、コンバインド発電システム1が低負荷で運転され、排燃料ガスF2の流量が少なくなる場合においても、追加ガスAが添加される。追加ガスAの流量は、排燃料ガスF2の流量に応じて追加ガスAの流量が調整されて排燃料配管320に添加される。即ち、排燃料ガスF2の流量が少ない場合には追加ガスAの流量を増加させ、排燃料ガスF2の流量が多くなるにしたがって、追加ガスAの流量を減少させる。
Further, even when the combined
上記実施形態によれば、燃料電池モジュール2の排燃料ガスF2が、ガスタービン3の燃焼器5に投入されない状態でも、追加ガス供給部23より供給される追加ガスAが燃焼器5に流入するため、燃焼器5にカーボンが堆積するのを防止することができる。
According to the above embodiment, the additional gas A supplied from the additional
また、定常運転への切り替え時や、コンバインド発電システム1が低負荷で運転されている場合など、燃焼器5に供給される排燃料ガスF2の流量が少ない場合においても、追加ガスAを添加することによって、排燃料流量調整弁26の制御性を向上させることができる。
Further, the additional gas A is added even when the flow rate of the exhaust fuel gas F2 supplied to the
なお、上記実施形態においては、追加ガスAを窒素ガスとしたが、窒素ガスの代替として水蒸気を採用することも可能である。即ち、追加ガス供給部23において水蒸気が生成され、追加ガス供給配管24を介して、排燃料配管320に水蒸気が供給される。
このような形態とすることによって、コンバインド発電システム1が蒸気の供給系統を有する場合においては、窒素ガスの供給部を不用とすることができる。あるいは、別途窒素ガスを供給する場合においては、窒素ガスの保有量を小さくすることができる。
In addition, in the said embodiment, although the additional gas A was nitrogen gas, it is also possible to employ | adopt water vapor | steam as an alternative of nitrogen gas. That is, water vapor is generated in the additional
By adopting such a configuration, when the combined
(第二実施形態)
以下、本発明の第二実施形態に係るコンバインド発電システム1Bを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
(Second embodiment)
Hereinafter, a combined
図6に示すように、本実施形態のコンバインド発電システム1Bは、追加ガス供給装置22を酸化剤ガス配管330から分岐された分岐酸化剤配管35と、分岐酸化剤配管35上に設けられた酸化剤流量調整弁36としたシステムである。酸化剤流量調整弁36は、分岐酸化剤配管35から供給される酸化剤ガスO1の流量を調整する弁である。
As shown in FIG. 6, the combined
分岐酸化剤配管35は、ガスタービン3から吐出される酸化剤ガスO1の一部を排燃料配管320に添加するように構成されている。即ち、分岐酸化剤配管35は、酸化剤ガス配管330と、排燃料配管320上であって、切替バルブ16と排燃料流量調整弁26との間に接続されている。
The
上記実施形態によれば、窒素ガスの供給部を不用とすることができる。あるいは、別途窒素ガスを供給する場合においては、窒素ガスの保有量を小さくすることができる。 According to the embodiment described above, the nitrogen gas supply unit can be made unnecessary. Alternatively, when separately supplying nitrogen gas, the amount of nitrogen gas held can be reduced.
(第三実施形態)
以下、本発明の第三実施形態に係るコンバインド発電システムを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a combined power generation system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, differences from the first embodiment described above will be mainly described, and description of similar parts will be omitted.
図7に示すように、本実施形態のコンバインド発電システム1Cは、第一実施形態のコンバインド発電システム1に加えて、酸化剤ガス配管330から分岐された分岐酸化剤配管35Cと、分岐酸化剤配管35C上に設けられた酸化剤流量調整弁36Cを加えたシステムである。分岐酸化剤配管35Cは、第二実施形態の分岐酸化剤配管35とは異なり、排燃料配管320上であって排燃料流量調整弁26と燃焼器5との間に供給されている。即ち、第三実施形態の追加ガスAは、不活性ガスと、ガスタービンの空気圧縮機から吐出される空気である。
As shown in FIG. 7, in addition to the combined
分岐酸化剤配管35Cは、ガスタービン3から吐出される酸化剤ガスO1の一部を排燃料配管320に添加するように構成されている。即ち、分岐酸化剤配管35Cは、酸化剤ガス配管330と、排燃料配管320上であって、排燃料流量調整弁26燃焼器5との間に接続されている。また、分岐酸化剤配管35C上には、分岐酸化剤配管35Cから供給される酸化剤ガスO1の流量を調整する酸化剤流量調整弁36Cが設けられている。
The
次に、上記実施形態のコンバインド発電システム1Cによる追加ガスAの供給方法について説明する。
まず、燃料電池モジュール2の排燃料ガスF2が、ガスタービン3の燃焼器5に投入されない状態では、酸化剤ガスO1が燃焼器5の上流側より投入される。
Next, a method for supplying the additional gas A by the combined
First, in a state where the exhaust fuel gas F2 of the
定常運転への切替バルブ16の切り替え時においては、酸化剤ガスO1に加えて不活性ガスを適量導入するように、追加ガス流量調整弁25を調整する。
At the time of switching the switching
上記実施形態によれば、燃料電池モジュール2の排燃料ガスF2が、ガスタービン3の燃焼器5に投入されない状態では、酸化剤ガスO1が燃焼器5の上流側より投入されることによって、燃焼器5内にカーボンが堆積することが防止される。
According to the above embodiment, in a state where the exhaust fuel gas F2 of the
定常運転への切替バルブ16の切り替え時においては、排燃料流量調整弁26の上流側より不活性ガスが投入されることによって、排燃料流量調整弁26の制御性を向上させることができる。
また、定常運転への切替バルブ16の切り替え時においては、不活性ガスと酸化剤ガスとの混合気になるので、酸化剤ガスが単独で添加される場合と比較して、逆火などの危険性を低減させることができる。
At the time of switching the switching
Further, when the switching
なお、上記実施形態においては、酸化剤ガスO1を排燃料流量調整弁26と燃焼器5との間の排燃料配管320に導入する構成としたが、酸化剤ガスO1は、追加ガスAと同様に切替バルブ16と排燃料流量調整弁26の間に導入する構成としてもよい。
In the above embodiment, the oxidant gas O1 is introduced into the
1,1B,1C コンバインド発電システム
2 燃料電池モジュール(燃料電池)
3 ガスタービン
4 空気圧縮機
5 燃焼器
6 タービン
16 切替バルブ
17 分岐排燃料配管(分岐排燃料ライン)
22 追加ガス供給装置(追加ガス供給手段)
26 排燃料流量調整弁(流量調整手段)
27 制御装置(制御手段)
310 燃料配管(燃料ライン)
320 排燃料配管(排燃料ライン)
330 酸化剤ガス配管(酸化剤ガスライン)
340 排酸化剤ガス配管(排酸化剤ガスライン)
A 追加ガス
F1 燃料ガス
F2 排燃料ガス
O1 酸化剤ガス
O2 排酸化剤ガス
1,1B, 1C Combined
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Gas turbine 4
22 Additional gas supply device (additional gas supply means)
26 Exhaust fuel flow rate adjustment valve (flow rate adjustment means)
27 Control device (control means)
310 Fuel piping (fuel line)
320 Exhaust fuel piping (exhaust fuel line)
330 Oxidant gas piping (oxidant gas line)
340 Exhaust Oxidant Gas Pipe (Exhaust Oxidant Gas Line)
A Additional gas F1 Fuel gas F2 Exhaust fuel gas O1 Oxidant gas O2 Exhaust oxidant gas
Claims (8)
空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、
前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、
前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、
前記追加ガス供給手段により前記排燃料ラインに前記追加ガスの供給を実行させる制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記排燃料ラインから前記燃焼器に送られる前記排燃料ガスの流量が予め定められた流量以下になると、前記追加ガス供給手段による前記排燃料ラインへの前記追加ガスの供給を実行させることを特徴とするコンバインド発電システム。 A fuel cell that generates power with fuel gas and oxidant gas;
A gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine;
An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas discharged from the fuel cell to the combustor of the gas turbine;
Additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line;
Control means for executing supply of the additional gas to the exhaust fuel line by the additional gas supply means,
The control means supplies the additional gas to the exhaust fuel line by the additional gas supply means when the flow rate of the exhaust fuel gas sent from the exhaust fuel line to the combustor becomes a predetermined flow rate or less. A combined power generation system characterized by being executed .
空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、
前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、
前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、
前記排燃料ラインの途中から分岐している分岐排燃料ラインと、
前記分岐排燃料ラインと前記燃焼器のうち一方に排燃料ガスを送る切替器と、
前記排燃料ガスの流量を調整する流量調整手段と、を備え、
前記追加ガスは、前記排燃料ライン上であって、前記切替器と前記流量調整手段との間に供給されることを特徴とするコンバインド発電システム。 A fuel cell that generates power with fuel gas and oxidant gas;
A gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine;
An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas discharged from the fuel cell to the combustor of the gas turbine;
Additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line;
A branched exhaust fuel line branched from the middle of the exhaust fuel line;
A switch for sending exhaust fuel gas to one of the branch exhaust fuel line and the combustor;
A flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the exhaust fuel gas,
The combined power generation system, wherein the additional gas is supplied on the exhaust fuel line and between the switch and the flow rate adjusting means.
空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、
前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、
前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、を備え、
前記追加ガス供給手段は、前記追加ガスとして不活性ガスを用いることを特徴とするコンバインド発電システム。 A fuel cell that generates power with fuel gas and oxidant gas;
A gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine;
An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas discharged from the fuel cell to the combustor of the gas turbine;
And additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line ,
The combined power generation system, wherein the additional gas supply means uses an inert gas as the additional gas .
空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、
前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、
前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、を備え、
前記追加ガス供給手段は、前記追加ガスとして蒸気を用いることを特徴とするコンバインド発電システム。 A fuel cell that generates power with fuel gas and oxidant gas;
A gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine;
An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas discharged from the fuel cell to the combustor of the gas turbine;
And additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line ,
The additional gas supply means uses steam as the additional gas .
空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、
前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、
前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、を備え、
前記追加ガス供給手段は、前記追加ガスとして前記ガスタービンの空気圧縮機から吐出される酸化剤ガスを用いることを特徴とするコンバインド発電システム。 A fuel cell that generates power with fuel gas and oxidant gas;
A gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine;
An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas discharged from the fuel cell to the combustor of the gas turbine;
And additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line ,
The combined power generation system, wherein the additional gas supply means uses an oxidant gas discharged from an air compressor of the gas turbine as the additional gas .
空気圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンと、
前記燃料電池から排出される排燃料ガスを前記ガスタービンの前記燃焼器に導く排燃料ラインと、
前記排燃料ラインに追加ガスを供給する追加ガス供給手段と、を備え、
前記追加ガス供給手段は、前記追加ガスとして不活性ガス又は蒸気のうち一方と、前記ガスタービンの空気圧縮機から吐出される酸化剤ガスとを用いることを特徴とするコンバインド発電システム。 A fuel cell that generates power with fuel gas and oxidant gas;
A gas turbine including an air compressor, a combustor, and a turbine;
An exhaust fuel line for guiding exhaust fuel gas discharged from the fuel cell to the combustor of the gas turbine;
And additional gas supply means for supplying additional gas to the exhaust fuel line ,
The combined power generation system, wherein the additional gas supply means uses one of an inert gas and steam as the additional gas and an oxidant gas discharged from an air compressor of the gas turbine .
前記制御手段は、前記排燃料ラインから前記燃焼器に送られる前記排燃料ガスの流量が予め定められた流量以下になると、前記追加ガス供給手段による前記排燃料ラインへの前記追加ガスの供給を実行させることを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか一項に記載のコンバインド発電システム。 The control means supplies the additional gas to the exhaust fuel line by the additional gas supply means when the flow rate of the exhaust fuel gas sent from the exhaust fuel line to the combustor becomes a predetermined flow rate or less. The combined power generation system according to any one of claims 2 to 6, wherein the combined power generation system is executed.
前記分岐排燃料ラインと前記燃焼器のうち一方に排燃料ガスを送る切替器と、 A switch for sending exhaust fuel gas to one of the branch exhaust fuel line and the combustor;
前記排燃料ガスの流量を調整する流量調整手段と、を備え、 A flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the exhaust fuel gas,
前記追加ガスは、前記排燃料ライン上であって、前記切替器と前記流量調整手段との間に供給されることを特徴とする請求項3から請求項7のいずれか一項に記載のコンバインド発電システム。 The combined gas according to any one of claims 3 to 7, wherein the additional gas is supplied on the exhaust fuel line and between the switch and the flow rate adjusting unit. Power generation system.
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