JP6057878B2 - コンバインド発電システム及びコンバインド発電システムの運転方法 - Google Patents
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Description
この場合、前記第2燃焼器が前記ガスタービンから排出される前記排ガスを受け入れ、前記第2燃焼器が、前記燃料電池から排出された前記燃料ガスの一部と、前記燃料電池から排出された空気の一部と、前記ガスタービンから排出される前記排ガスとを燃焼させることが好ましい。
この場合、前記第2燃焼器で、前記燃料電池から排出された前記燃料ガスの一部と、前記燃料電池から排出された空気の一部と、前記ガスタービンから排出される前記排ガスとを燃焼させる。
本態様に依れば、発生した蒸気をコンバインド発電システム内の蒸気タービンの駆動に利用するので、システムのエネルギー効率を向上させることができる。特に水より沸点が低い液体の上記を利用することは、より低温側の熱を回収することに繋がるので、エネルギー効率が更に向上するので有利である。
図1は、本発明の第1実施形態に係るコンバインド発電システムの概略図である。コンバインド発電システム1は、発電設備として燃料電池10、ガスタービンシステム20及び蒸気タービンシステム30を有する。
燃料電池10には図示されない発電機が接続されている。
なお、本実施形態の蒸気タービンシステム30は、蒸気タービン31と圧縮機32の接続が切り離せる構造としてもよい。
更には、蒸気タービン31と圧縮機32の間に、変速機が設置される、または、発電機と接続した蒸気タービンが別に設置されるなどの構成としてもよい。このような構成では、発電機の回転数維持と、圧縮機32の回転数変化による送風能力変化を両立できる。
燃料系統は、図示しない燃料ガス源から燃焼器21に補助燃料ガスを供給する補助燃料ガス供給経路L4を備える。
まず、ガスタービン22が安定負荷運転を行っている場合を説明する。
安定負荷運転時おけるガスタービンシステムの出力電力に応じた負荷と、燃料電池の出力に応じた負荷とから、発電に必要な燃料ガス量及び空気量が決定される。決定された燃料ガス量を供給するように、燃料ガス源50から燃料ガス供給ラインL1を介して燃料ガスが燃料電池10に供給される。
所定量の燃料ガス及び空気が導かれた燃料電池10内で、発電が行われる。
ガスタービン22から排出された燃焼ガスは、燃焼ガス搬送ラインL15を介して燃焼器70に導かれる。
排ガスボイラ40において、排ガスボイラ40内を流通する復水と排ガスとの間で熱交換が行われる。
熱交換後の排ガスは、排ガス排出ラインL14を通じて図示しない煙突からコンバインド発電システム1の系外に排出される。排ガスボイラ40で加熱された復水は蒸気となり、上記搬送ラインL16を通じて蒸気タービン31へと導かれる。
ガスタービン22が負荷変動運転に移行すると、ガスタービン22から燃料電池10に送給される空気の流量が変動する。切替え部60の制御部は、ガスタービン22が負荷変動運転となったと判断した場合、供給空気流量調整弁61を閉鎖し、ガスタービンシステム20の圧縮機23からの空気の供給を遮断する。この場合、ガスタービン22の圧縮機23で圧縮された空気は、燃料電池10を経由せず、補助空気供給ラインL11を経由して燃焼器21に供給される。
図2は、本発明の第2実施形態に係るコンバインド発電システムの概略図である。図2において、図1と同じ構成には同じ符号を付す。
図3は、本発明の第3実施形態に係るコンバインド発電システムの概略図である。図3において、図1と同じ構成には同じ符号を付す。
図4は、本発明の第4実施形態に係るコンバインド発電システムの概略図である。図4において、図1と同じ構成には同じ符号を付す。
10 燃料電池
20 ガスタービンシステム
21,70 燃焼器
22 ガスタービン
23,32 圧縮機
24,33 軸
30 蒸気タービンシステム
31 蒸気タービン
40 排ガスボイラ
50 燃料ガス源
51,53,55,56,57,59 流量調整弁
52 昇圧ブロア
54 再循環ブロア
58 昇圧ブロア
60 切替え部
61,62 供給空気流量調整弁
80 蒸発器
81 冷却器
Claims (8)
- 燃料電池と、
前記燃料電池から排出された燃料ガスを燃焼させる第1燃焼器と、前記第1燃焼器から供給される燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの駆動により空気を圧縮するガスタービン圧縮機とを備えるガスタービンシステムと、
前記ガスタービンから排出された排ガスから熱を回収し、回収された前記熱を用いて蒸気を発生させる蒸気発生部と、
前記蒸気発生部から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動により空気を圧縮する蒸気タービン圧縮機とを備える蒸気タービンシステムと、
前記ガスタービン圧縮機から排出された空気を前記燃料電池に供給するガスタービン排出空気供給ラインと、
前記蒸気タービン圧縮機から排出された空気を前記燃料電池に供給する蒸気タービン排出空気供給ラインと、
前記ガスタービン排出空気供給ライン及び前記蒸気タービン排出空気供給ラインに設置され、前記燃料電池への空気の供給源を、前記ガスタービン圧縮機と前記蒸気タービン圧縮機との間で切り替える切替え部とを備えるコンバインド発電システム。 - 前記燃料電池から排出された前記燃料ガスと、前記燃料電池から排出された空気の一部とを燃焼させる第2燃焼器を備え、前記第2燃焼器で発生する燃焼ガスが前記蒸気発生部に供給される請求項1に記載のコンバインド発電システム。
- 前記第2燃焼器が前記ガスタービンから排出される前記排ガスを受け入れ、前記第2燃焼器が、前記燃料電池から排出された前記燃料ガスの一部と、前記燃料電池から排出された空気の一部と、前記ガスタービンから排出される前記排ガスとを燃焼させる請求項2に記載のコンバインド発電システム。
- 前記蒸気発生部が、水蒸気、または、水より沸点が低い液体の蒸気を発生させる請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のコンバインド発電システム。
- 燃料電池と、
前記燃料電池から排出された燃料ガスの一部を燃焼させる第1燃焼器と、前記第1燃焼器から供給される燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの駆動により空気を圧縮するガスタービン圧縮機とを備えるガスタービンシステムと、
前記ガスタービンから排出された排ガスから熱を回収し、回収された前記熱を用いて蒸気を発生させる蒸気発生部と、
前記蒸気発生部から供給される蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動により空気を圧縮する蒸気タービン圧縮機とを備える蒸気タービンシステムと、
前記ガスタービン圧縮機から排出された空気の一部を前記燃料電池に供給するガスタービン排出空気供給ラインと、
前記蒸気タービン圧縮機から排出された空気を前記燃料電池に供給する蒸気タービン排出空気供給ラインと、
前記ガスタービン排出空気供給ライン及び前記蒸気タービン排出空気供給ラインに設置される切替え部とを備えるコンバインド発電システムの運転方法であって、
前記切替え部が、
前記ガスタービンが負荷変動運転する場合に、前記ガスタービン圧縮機からの空気の供給を遮断するとともに前記蒸気タービン圧縮機からの空気を前記燃料電池に供給させ、
前記ガスタービンが安定負荷運転する場合に、前記ガスタービン圧縮機からの空気を前記燃料電池に供給させるコンバインド発電システムの運転方法。 - 前記燃料電池から前記第1燃焼器に燃料を供給できない場合に、前記燃料電池からの前記燃料ガスを第2燃焼器に供給し、前記第2燃焼器で前記燃料電池から排出された燃料と、前記燃料電池から排出された空気の一部とを燃焼させ、前記第2燃焼器で発生する燃焼ガスを前記蒸気発生部に供給する請求項5に記載のコンバインド発電システムの運転方法。
- 前記第2燃焼器で、前記燃料電池から排出された前記燃料ガスの一部と、前記燃料電池から排出された空気の一部と、前記ガスタービンから排出される前記排ガスとを燃焼させる請求項6に記載のコンバインド発電システムの運転方法。
- 前記蒸気発生部において発生した水蒸気、または、水より沸点が低い液体の蒸気が前記蒸気タービンに送給される請求項5乃至請求項7のいずれかに記載のコンバインド発電システムの運転方法。
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