JP6087585B2

JP6087585B2 - Power generation system and method for starting fuel cell in power generation system

Info

Publication number: JP6087585B2
Application number: JP2012240727A
Authority: JP
Inventors: 壮眞鍋; 行政中本; 大澤　弘行; 弘行大澤
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP2014089933A

Description

本発明は、燃料電池とガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法に関するものである。 The present invention relates to a power generation system in which a fuel cell, a gas turbine, and a steam turbine are combined, and a method for starting a fuel cell in the power generation system.

固体酸化物形燃料電池（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＦｕｅｌＣｅｌｌ：以下ＳＯＦＣ）は、用途の広い高効率な燃料電池として知られている。このＳＯＦＣは、イオン伝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た空気を空気極側に供給する空気（酸化剤）として使用することができる。また、ＳＯＦＣは、利用できなかった高温の燃料をガスタービンの燃焼器に燃料として使用することができる。 BACKGROUND ART A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC) is known as a highly efficient fuel cell having a wide range of uses. Since this SOFC has a high operating temperature in order to increase the ionic conductivity, it can be used as air (oxidant) that supplies air discharged from the compressor of the gas turbine to the air electrode side. In addition, the SOFC can use high-temperature fuel that could not be used as fuel in the combustor of the gas turbine.

このため、例えば、下記特許文献１に記載されるように、高効率発電を達成することができる発電システムとして、ＳＯＦＣとガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたものが各種提案されている。この特許文献１に記載されたコンバインドシステムは、ＳＯＦＣと、このＳＯＦＣから排出された排燃料ガスと排出空気とを燃焼するガスタービン燃焼器と、空気を圧縮してＳＯＦＣに供給する圧縮機を有するガスタービンとを設けたものである。 For this reason, for example, as described in Patent Document 1 below, various combinations of SOFC, gas turbine, and steam turbine have been proposed as power generation systems that can achieve high-efficiency power generation. The combined system described in Patent Document 1 includes an SOFC, a gas turbine combustor that burns exhaust fuel gas and exhaust air discharged from the SOFC, and a compressor that compresses air and supplies the compressed fuel to the SOFC. A gas turbine is provided.

特開２００９−２０５９３０号公報JP 2009-205930 A

上述した従来の発電システムにて、ＳＯＦＣを起動するとき、ガスタービンの圧縮機で圧縮した空気の一部をＳＯＦＣに供給することで、このＳＯＦＣを加圧する。この場合、ＳＯＦＣに供給した圧縮空気は、ＳＯＦＣを加圧するために用いられることから、ガスタービンの燃焼器には戻されない。そのため、燃焼器では、燃焼用空気が不足して燃焼ガスが高温となったり、燃焼器やタービンでは、冷却用空気が不足して十分な冷却が困難となったりする。 When the SOFC is started in the conventional power generation system described above, a part of the air compressed by the compressor of the gas turbine is supplied to the SOFC, thereby pressurizing the SOFC. In this case, since the compressed air supplied to the SOFC is used to pressurize the SOFC, it is not returned to the combustor of the gas turbine. For this reason, in the combustor, the combustion air is insufficient and the combustion gas becomes high temperature, or in the combustor and the turbine, the cooling air is insufficient and it is difficult to perform sufficient cooling.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、燃料電池の起動時におけるガスタービンでの空気不足を抑制して安定した起動を可能とする発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides a power generation system that enables stable startup by suppressing air shortage in a gas turbine at the time of startup of the fuel cell, and a fuel cell startup method in the power generation system. The purpose is to do.

上記の目的を達成するための本発明の発電システムは、圧縮機と燃焼器を有するガスタービンと、前記圧縮機で圧縮した圧縮空気を前記燃焼器に供給する第１圧縮空気供給ラインと、空気極及び燃料極を有する燃料電池と、前記圧縮機で圧縮した圧縮空気の少なくとも一部を前記空気極に供給する第２圧縮空気供給ラインと、前記第２圧縮空気供給ラインに設けられる第１開閉弁と、前記第２圧縮空気供給ラインにおける前記第１開閉弁よりも前記燃料電池側に接続される圧縮空気供給部と、前記燃料電池の起動時に前記第１開閉弁を閉止して前記圧縮空気供給部を駆動する制御部と、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a power generation system according to the present invention includes a gas turbine having a compressor and a combustor, a first compressed air supply line for supplying compressed air compressed by the compressor to the combustor, an air A fuel cell having an electrode and a fuel electrode; a second compressed air supply line that supplies at least a part of the compressed air compressed by the compressor to the air electrode; and a first opening / closing provided in the second compressed air supply line A compressed air supply unit connected to the fuel cell side of the first compressed valve in the second compressed air supply line, and the compressed air is closed when the fuel cell is started. And a control unit that drives the supply unit.

従って、ガスタービン圧縮機とは別に単独駆動が可能な圧縮空気供給部を設け、燃料電池の起動時に圧縮空気供給部を駆動するようにしている。すると、燃料電池の起動時、ガスタービン圧縮機で圧縮された圧縮空気の全量が燃焼器に送られ、圧縮空気供給部で圧縮された圧縮空気の全量が燃料電池に送られる。そのため、このときに燃焼器やタービンで圧縮空気が不足することがなく、ガスタービンでの空気不足を抑制して安定した起動を可能とすることができる。 Therefore, a compressed air supply unit that can be independently driven is provided separately from the gas turbine compressor, and the compressed air supply unit is driven when the fuel cell is started. Then, when the fuel cell is started, the entire amount of compressed air compressed by the gas turbine compressor is sent to the combustor, and the entire amount of compressed air compressed by the compressed air supply unit is sent to the fuel cell. Therefore, at this time, there is no shortage of compressed air in the combustor or turbine, and it is possible to suppress the shortage of air in the gas turbine and enable stable startup.

本発明の発電システムでは、前記圧縮空気供給部は、一端部が前記第２圧縮空気供給ラインにおける前記第１開閉弁よりも前記燃料電池に接続される第３圧縮空気供給ラインと、前記第３圧縮空気供給ラインの他端部に接続される起動用圧縮機と、前記第３圧縮空気供給ラインに設けられる第２開閉弁とを有し、前記制御部は、前記燃料電池の起動時に、前記第１開閉弁を閉止して前記第２開閉弁を開放すると共に前記起動用圧縮機を駆動することを特徴としている。 In the power generation system of the present invention, the compressed air supply unit has a third compressed air supply line, one end of which is connected to the fuel cell rather than the first on-off valve in the second compressed air supply line, and the third A start-up compressor connected to the other end of the compressed air supply line; and a second on-off valve provided in the third compressed air supply line; The first on-off valve is closed to open the second on-off valve, and the starting compressor is driven.

従って、燃料電池の起動時、第１開閉弁を閉止して第２開閉弁を開放すると共に起動用圧縮機を駆動するため、燃焼器と燃料電池に対して、それぞれ別の圧縮機から圧縮空気が送られることとなり、簡単な構成でガスタービンにおける空気不足を適正に抑制することができる。 Therefore, when starting the fuel cell, the first on-off valve is closed to open the second on-off valve and the starting compressor is driven. Therefore, air shortage in the gas turbine can be appropriately suppressed with a simple configuration.

本発明の発電システムでは、前記圧縮機で圧縮した圧縮空気の圧力を検出する第１検出器と、前記第２圧縮空気供給ラインにおける前記第１開閉弁よりも前記燃料電池側の圧力を検出する第２検出器とが設けられ、前記制御部は、前記第２検出器により検出された第２圧力が前記第１検出器により検出された第１圧力に到達したら、前記圧縮空気供給部の駆動を停止すると共に、前記第１開閉弁を開放することを特徴としている。 In the power generation system of the present invention, the first detector for detecting the pressure of the compressed air compressed by the compressor, and the pressure on the fuel cell side from the first on-off valve in the second compressed air supply line are detected. A second detector, and the controller drives the compressed air supply unit when the second pressure detected by the second detector reaches the first pressure detected by the first detector. And the first on-off valve is opened.

従って、燃料電池側の第２圧力が圧縮機で圧縮した圧縮空気の第１圧力に到達したら、燃料電池側への圧縮空気の供給を停止することで、圧縮空気供給部を燃料電池の昇圧用だけに用いることで、小型化及び低コスト化を可能とすることができる。また、不必要に燃料電池を加圧してしまうことがない。 Therefore, when the second pressure on the fuel cell side reaches the first pressure of the compressed air compressed by the compressor, the supply of the compressed air to the fuel cell side is stopped, so that the compressed air supply unit is used for boosting the fuel cell. Therefore, it is possible to reduce the size and the cost. Further, the fuel cell is not unnecessarily pressurized.

また、本発明の発電システムにおける燃料電池の起動方法は、ガスタービン圧縮機で圧縮した圧縮空気をガスタービン燃焼器に供給する工程と、圧縮空気供給部で圧縮した圧縮空気を燃料電池の空気極に供給する工程と、前記空気極側の圧力が前記ガスタービン圧縮機で圧縮した圧縮空気の圧力に到達したら前記圧縮空気供給部による前記空気極への圧縮空気の供給を停止する工程と、前記ガスタービン圧縮機で圧縮した圧縮空気を前記燃料電池の空気極に供給する工程と、を有することを特徴とするものである。 In addition, the fuel cell startup method in the power generation system of the present invention includes a step of supplying compressed air compressed by a gas turbine compressor to a gas turbine combustor, and a compressed air compressed by a compressed air supply unit. Supplying the compressed air to the air electrode by the compressed air supply unit when the pressure on the air electrode side reaches the pressure of the compressed air compressed by the gas turbine compressor, Supplying compressed air compressed by a gas turbine compressor to the air electrode of the fuel cell.

従って、燃料電池の起動時、燃焼器やタービンで圧縮空気が不足することがなく、ガスタービンでの空気不足を抑制して安定した起動を可能とすることができる。 Therefore, when the fuel cell is started, the combustor or the turbine does not run out of compressed air, and it is possible to suppress the air shortage in the gas turbine and enable stable startup.

本発明の発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法によれば、燃料電池側に接続する圧縮空気供給部を設け、燃料電池の起動時にこの圧縮空気供給部を駆動してガスタービンとは独立して圧縮空気を供給するので、ガスタービンでの空気不足を抑制して安定した起動を可能とすることができる。 According to the power generation system and the fuel cell start method in the power generation system of the present invention, the compressed air supply unit connected to the fuel cell side is provided, and the compressed air supply unit is driven when the fuel cell is started to be independent of the gas turbine. Then, since compressed air is supplied, it is possible to suppress a shortage of air in the gas turbine and enable stable startup.

図１は、本発明の一実施例に係る発電システムにおける圧縮空気の供給ラインを表す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a compressed air supply line in a power generation system according to an embodiment of the present invention. 図２は、本実施例の発電システムにおけるＳＯＦＣの起動時における圧縮空気の供給タイミングを表すタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart showing the compressed air supply timing when the SOFC is activated in the power generation system of the present embodiment. 図３は、本実施例の発電システムを表す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating the power generation system of the present embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a power generation system and a fuel cell activation method in the power generation system according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.

本実施例の発電システムは、固体酸化物形燃料電池（以下、ＳＯＦＣと称する。）とガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたトリプルコンバインドサイクル（ＴｒｉｐｌｅＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅ：登録商標）である。このトリプルコンバインドサイクルは、ガスタービンコンバインドサイクル発電（ＧＴＣＣ）の上流側にＳＯＦＣを設置することにより、ＳＯＦＣ、ガスタービン、蒸気タービンの３段階で電気を取り出すことができるため、極めて高い発電効率を実現することができる。なお、以下の説明では、本発明の燃料電池として固体酸化物形燃料電池を適用して説明するが、この形式の燃料電池に限定されるものではない。
The power generation system of this embodiment is a triple combined cycle (registered trademark) in which a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC), a gas turbine, and a steam turbine are combined . This triple combined cycle realizes extremely high power generation efficiency because electricity can be taken out in three stages of SOFC, gas turbine, and steam turbine by installing SOFC upstream of gas turbine combined cycle power generation (GTCC). can do. In the following description, a solid oxide fuel cell is applied as the fuel cell of the present invention, but the present invention is not limited to this type of fuel cell.

図１は、本発明の一実施例に係る発電システムにおける圧縮空気の供給ラインを表す概略図、図２は、本実施例の発電システムにおけるＳＯＦＣの起動時における圧縮空気の供給タイミングを表すタイムチャート、図３は、本実施例の発電システムを表す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a compressed air supply line in a power generation system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart showing compressed air supply timing at the time of activation of SOFC in the power generation system of this embodiment. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the power generation system of the present embodiment.

本実施例において、図３に示すように、発電システム１０は、ガスタービン１１及び発電機１２と、ＳＯＦＣ１３と、蒸気タービン１４及び発電機１５とを有している。この発電システム１０は、ガスタービン１１による発電と、ＳＯＦＣ１３による発電と、蒸気タービン１４による発電とを組み合わせることで、高い発電効率を得るように構成したものである。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the power generation system 10 includes a gas turbine 11 and a generator 12, a SOFC 13, a steam turbine 14 and a generator 15. The power generation system 10 is configured to obtain high power generation efficiency by combining power generation by the gas turbine 11, power generation by the SOFC 13, and power generation by the steam turbine 14.

ガスタービン１１は、圧縮機２１、燃焼器２２、タービン２３を有しており、圧縮機２１とタービン２３は、回転軸２４により一体回転可能に連結されている。圧縮機２１は、空気取り込みライン２５から取り込んだ空気Ａを圧縮する。燃焼器２２は、圧縮機２１から第１圧縮空気供給ライン２６を通して供給された圧縮空気Ａ１と、第１燃料ガス供給ライン２７から供給された燃料ガスＬ１とを混合して燃焼する。タービン２３は、燃焼器２２から排ガス供給ライン２８を通して供給された排ガス（燃焼ガス）Ｇにより回転する。なお、図示しないが、タービン２３は、圧縮機２１で圧縮された圧縮空気Ａ１が車室を通して供給され、この圧縮空気Ａ１を冷却空気として翼などを冷却する。発電機１２は、タービン２３と同軸上に設けられており、タービン２３が回転することで発電することができる。なお、ここでは、燃焼器２２に供給する燃料ガスＬ１として、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）を用いている。 The gas turbine 11 includes a compressor 21, a combustor 22, and a turbine 23, and the compressor 21 and the turbine 23 are connected by a rotary shaft 24 so as to be integrally rotatable. The compressor 21 compresses the air A taken in from the air intake line 25. The combustor 22 mixes and combusts the compressed air A <b> 1 supplied from the compressor 21 through the first compressed air supply line 26 and the fuel gas L <b> 1 supplied from the first fuel gas supply line 27. The turbine 23 is rotated by exhaust gas (combustion gas) G supplied from the combustor 22 through the exhaust gas supply line 28. Although not shown, the turbine 23 is supplied with compressed air A1 compressed by the compressor 21 through the passenger compartment, and cools the blades and the like using the compressed air A1 as cooling air. The generator 12 is provided on the same axis as the turbine 23 and can generate electric power when the turbine 23 rotates. Here, for example, liquefied natural gas (LNG) is used as the fuel gas L1 supplied to the combustor 22.

ＳＯＦＣ１３は、還元剤としての高温の燃料ガスと酸化剤としての高温の空気（酸化性ガス）が供給されることで、所定の作動温度にて反応して発電を行うものである。このＳＯＦＣ１３は、圧力容器内に空気極と固体電解質と燃料極が収容されて構成される。空気極に圧縮機２１で圧縮された一部の圧縮空気Ａ２が供給され、燃料極に燃料ガスが供給されることで発電を行う。なお、ここでは、ＳＯＦＣ１３に供給する燃料ガスＬ２として、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、水素（Ｈ_２）および一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ_４）などの炭化水素ガス、石炭など炭素質原料のガス化設備により製造したガスを用いている。また、ＳＯＦＣ１３に供給される酸化性ガスは、酸素を略１５％〜３０％含むガスであり、代表的には空気が好適であるが、空気以外にも燃焼排ガスと空気の混合ガスや、酸素と空気の混合ガスなどが使用可能である（以下、ＳＯＦＣ１３に供給される酸化性ガスを空気という）。 The SOFC 13 generates power by reacting at a predetermined operating temperature by being supplied with high-temperature fuel gas as a reducing agent and high-temperature air (oxidizing gas) as an oxidant. The SOFC 13 is configured by accommodating an air electrode, a solid electrolyte, and a fuel electrode in a pressure vessel. A part of the compressed air A2 compressed by the compressor 21 is supplied to the air electrode, and fuel gas is supplied to the fuel electrode to generate power. Here, as the fuel gas L2 supplied to the SOFC 13, for example, liquefied natural gas (LNG), hydrogen (H ₂ ), carbon monoxide (CO), hydrocarbon gas such as methane (CH ₄ ), carbon such as coal, etc. Gas produced by gasification equipment for quality raw materials is used. In addition, the oxidizing gas supplied to the SOFC 13 is a gas containing approximately 15% to 30% oxygen, and typically air is preferable, but in addition to air, a mixed gas of combustion exhaust gas and air, oxygen And the like can be used (hereinafter, the oxidizing gas supplied to the SOFC 13 is referred to as air).

このＳＯＦＣ１３は、第１圧縮空気供給ライン２６から分岐した第２圧縮空気供給ライン３１が連結され、圧縮機２１が圧縮した一部の圧縮空気Ａ２を空気極の導入部に供給することができる。この第２圧縮空気供給ライン３１は、供給する空気量を調整可能な制御弁３２と、圧縮空気Ａ２を昇圧可能なブロワ（昇圧機）３３が空気の流れ方向に沿って設けられている。制御弁３２は、第２圧縮空気供給ライン３１における空気の流れ方向の上流側に設けられ、ブロワ３３は、制御弁３２の下流側に設けられている。ＳＯＦＣ１３は、空気極で用いられた排空気Ａ３を排出する排空気ライン３４が連結されている。この排空気ライン３４は、空気極で用いられた排空気Ａ３を外部に排出する排出ライン３５と、燃焼器２２に連結される圧縮空気循環ライン３６とに分岐される。排出ライン３５は、排出する空気量を調整可能な制御弁３７が設けられ、圧縮空気循環ライン３６は、循環する空気量を調整可能な制御弁３８が設けられている。 The SOFC 13 is connected to the second compressed air supply line 31 branched from the first compressed air supply line 26, and can supply a part of the compressed air A2 compressed by the compressor 21 to the introduction portion of the air electrode. The second compressed air supply line 31 is provided with a control valve 32 capable of adjusting the amount of air to be supplied and a blower (a booster) 33 capable of increasing the pressure of the compressed air A2 along the air flow direction. The control valve 32 is provided on the upstream side of the second compressed air supply line 31 in the air flow direction, and the blower 33 is provided on the downstream side of the control valve 32. The SOFC 13 is connected to an exhaust air line 34 that exhausts exhaust air A3 used at the air electrode. The exhaust air line 34 is branched into an exhaust line 35 for exhausting the exhaust air A3 used at the air electrode to the outside, and a compressed air circulation line 36 connected to the combustor 22. The discharge line 35 is provided with a control valve 37 capable of adjusting the amount of air discharged, and the compressed air circulation line 36 is provided with a control valve 38 capable of adjusting the amount of air circulated.

また、ＳＯＦＣ１３は、燃料ガスＬ２を燃料極の導入部に供給する第２燃料ガス供給ライン４１が設けられている。第２燃料ガス供給ライン４１は、供給する燃料ガス量を調整可能な制御弁４２が設けられている。ＳＯＦＣ１３は、燃料極で用いられた排燃料ガスＬ３を排出する排燃料ライン４３が連結されている。この排燃料ライン４３は、外部に排出する排出ライン４４と、燃焼器２２に連結される排燃料ガス供給ライン４５とに分岐される。排出ライン４４は、排出する燃料ガス量を調整可能な制御弁４６が設けられ、排燃料ガス供給ライン４５は、供給する燃料ガス量を調整可能な制御弁４７と、燃料を昇圧可能なブロワ４８が燃料ガスＬ３の流れ方向に沿って設けられている。制御弁４７は、排燃料ガス供給ライン４５における燃料ガスＬ３の流れ方向の上流側に設けられ、ブロワ４８は、制御弁４７の下流側に設けられている。 Further, the SOFC 13 is provided with a second fuel gas supply line 41 for supplying the fuel gas L2 to the introduction portion of the fuel electrode. The second fuel gas supply line 41 is provided with a control valve 42 that can adjust the amount of fuel gas to be supplied. The SOFC 13 is connected to an exhaust fuel line 43 that exhausts the exhaust fuel gas L3 used at the fuel electrode. The exhaust fuel line 43 is branched into an exhaust line 44 that discharges to the outside and an exhaust fuel gas supply line 45 that is connected to the combustor 22. The discharge line 44 is provided with a control valve 46 capable of adjusting the amount of fuel gas to be discharged. The exhaust fuel gas supply line 45 is provided with a control valve 47 capable of adjusting the amount of fuel gas to be supplied, and a blower 48 capable of boosting fuel. Is provided along the flow direction of the fuel gas L3. The control valve 47 is provided on the upstream side in the flow direction of the fuel gas L 3 in the exhaust fuel gas supply line 45, and the blower 48 is provided on the downstream side of the control valve 47.

また、ＳＯＦＣ１３は、排燃料ライン４３と第２燃料ガス供給ライン４１とを連結する燃料ガス再循環ライン４９が設けられている。燃料ガス再循環ライン４９は、排燃料ライン４３の排燃料ガスＬ３を第２燃料ガス供給ライン４１に再循環する再循環ブロワ５０が設けられている。 In addition, the SOFC 13 is provided with a fuel gas recirculation line 49 that connects the exhaust fuel line 43 and the second fuel gas supply line 41. The fuel gas recirculation line 49 is provided with a recirculation blower 50 that recirculates the exhaust fuel gas L3 of the exhaust fuel line 43 to the second fuel gas supply line 41.

蒸気タービン１４は、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）５１で生成された蒸気によりタービン５２を回転するものである。この排熱回収ボイラ５１は、ガスタービン１１（タービン２３）からの排ガスライン５３が連結されており、空気と高温の排ガスＧとの間で熱交換を行うことで、蒸気Ｓを生成する。蒸気タービン１４（タービン５２）は、排熱回収ボイラ５１との間に蒸気供給ライン５４と給水ライン５５が設けられている。そして、給水ライン５５は、復水器５６と給水ポンプ５７が設けられている。発電機１５は、タービン５２と同軸上に設けられており、タービン５２が回転することで発電することができる。なお、排熱回収ボイラ５１で熱が回収された排ガスは、有害物質を除去されてから大気へ放出される。 The steam turbine 14 rotates the turbine 52 with the steam generated by the exhaust heat recovery boiler (HRSG) 51. The exhaust heat recovery boiler 51 is connected to an exhaust gas line 53 from the gas turbine 11 (the turbine 23), and generates steam S by exchanging heat between the air and the high temperature exhaust gas G. The steam turbine 14 (turbine 52) is provided with a steam supply line 54 and a water supply line 55 between the exhaust heat recovery boiler 51. The water supply line 55 is provided with a condenser 56 and a water supply pump 57. The generator 15 is provided coaxially with the turbine 52 and can generate electric power when the turbine 52 rotates. The exhaust gas from which heat has been recovered by the exhaust heat recovery boiler 51 is released to the atmosphere after removing harmful substances.

ここで、本実施例の発電システム１０の作動について説明する。発電システム１０を起動する場合、ガスタービン１１、蒸気タービン１４、ＳＯＦＣ１３の順に起動する。 Here, the operation of the power generation system 10 of the present embodiment will be described. When starting the electric power generation system 10, it starts in order of the gas turbine 11, the steam turbine 14, and SOFC13.

まず、ガスタービン１１にて、圧縮機２１が空気Ａを圧縮し、燃焼器２２が圧縮空気Ａ１と燃料ガスＬ１とを混合して燃焼し、タービン２３が排ガスＧにより回転することで、発電機１２が発電を開始する。次に、蒸気タービン１４にて、排熱回収ボイラ５１により生成された蒸気Ｓによりタービン５２が回転し、これにより発電機１５が発電を開始する。 First, in the gas turbine 11, the compressor 21 compresses the air A, the combustor 22 mixes and burns the compressed air A1 and the fuel gas L1, and the turbine 23 is rotated by the exhaust gas G. 12 starts power generation. Next, in the steam turbine 14, the turbine 52 is rotated by the steam S generated by the exhaust heat recovery boiler 51, whereby the generator 15 starts power generation.

続いて、ＳＯＦＣ１３では、まず、圧縮空気供給装置６１により圧縮空気Ａ２を供給して昇圧を開始する。排出ライン３５の制御弁３７と圧縮空気循環ライン３６の制御弁３８を閉止し、第２圧縮空気供給ライン３１のブロワ３３を停止した状態で、制御弁３２を閉止する。そして、圧縮空気供給装置６１を駆動すると共に制御弁６５を開放すると、この圧縮空気供給装置６１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２が第２圧縮空気供給ライン３１からＳＯＦＣ１３側へ供給される。これにより、ＳＯＦＣ１３側は、圧縮空気Ａ２が供給されることで圧力が上昇する。 Subsequently, in the SOFC 13, first, the compressed air A <b> 2 is supplied from the compressed air supply device 61 to start pressure increase. The control valve 32 is closed while the control valve 37 of the discharge line 35 and the control valve 38 of the compressed air circulation line 36 are closed and the blower 33 of the second compressed air supply line 31 is stopped. When the compressed air supply device 61 is driven and the control valve 65 is opened, a part of the compressed air A2 compressed by the compressed air supply device 61 is supplied from the second compressed air supply line 31 to the SOFC 13 side. As a result, the pressure on the SOFC 13 side increases as the compressed air A2 is supplied.

一方、ＳＯＦＣ１３では、燃料極側に燃料ガスＬ２を供給して昇圧を開始する。排出ライン４４の制御弁４６と排燃料ガス供給ライン４５の制御弁４７を閉止し、ブロワ４８を停止した状態で、第２燃料ガス供給ライン４１の制御弁４２を開放すると共に、燃料ガス再循環ライン４９の再循環ブロワ５０を駆動する。すると、燃料ガスＬ２が第２燃料ガス供給ライン４１からＳＯＦＣ１３側へ供給されると共に、排燃料ガスＬ３が燃料ガス再循環ライン４９により再循環する。これにより、ＳＯＦＣ１３側は、燃料ガスＬ２が供給されることで圧力が上昇する。 On the other hand, in the SOFC 13, the fuel gas L2 is supplied to the fuel electrode side and the pressure increase is started. With the control valve 46 of the exhaust line 44 and the control valve 47 of the exhaust fuel gas supply line 45 closed and the blower 48 stopped, the control valve 42 of the second fuel gas supply line 41 is opened and the fuel gas is recirculated. The recirculation blower 50 in the line 49 is driven. Then, the fuel gas L2 is supplied from the second fuel gas supply line 41 to the SOFC 13 side, and the exhaust fuel gas L3 is recirculated by the fuel gas recirculation line 49. As a result, the pressure on the SOFC 13 side is increased by supplying the fuel gas L2.

そして、ＳＯＦＣ１３の空気極側の圧力が圧縮機２１の出口圧力になると、制御弁３２を開放すると共に、制御弁６５を閉止し、ブロワ３３を駆動する。それと同時に制御弁３７を開放してＳＯＦＣ１３からの排空気Ａ３を排出ライン３５から排出する。すると、圧縮空気Ａ２がブロワ３３によりＳＯＦＣ１３側へ供給される。それと同時に制御弁４６を開放してＳＯＦＣ１３からの排燃料ガスＬ３を排出ライン４４から排出する。そして、ＳＯＦＣ１３における空気極側の圧力と燃料極側の圧力が目標圧力に到達すると、ＳＯＦＣ１３の昇圧が完了する。 When the pressure on the air electrode side of the SOFC 13 becomes the outlet pressure of the compressor 21, the control valve 32 is opened, the control valve 65 is closed, and the blower 33 is driven. At the same time, the control valve 37 is opened and the exhaust air A3 from the SOFC 13 is exhausted from the exhaust line 35. Then, the compressed air A2 is supplied to the SOFC 13 side by the blower 33. At the same time, the control valve 46 is opened, and the exhaust fuel gas L3 from the SOFC 13 is discharged from the discharge line 44. When the pressure on the air electrode side and the pressure on the fuel electrode side in the SOFC 13 reach the target pressure, the pressure increase of the SOFC 13 is completed.

その後、ＳＯＦＣ１３の反応（発電）が安定し、排空気Ａ３と排燃料ガスＬ３の成分が安定したら、制御弁３７を閉止する一方、制御弁３８を開放する。すると、ＳＯＦＣ１３からの排空気Ａ３が圧縮空気循環ライン３６から燃焼器２２に供給される。また、制御弁４６を閉止する一方、制御弁４７を開放してブロワ４８を駆動する。すると、ＳＯＦＣ１３からの排燃料ガスＬ３が排燃料ガス供給ライン４５から燃焼器２２に供給される。このとき、第１燃料ガス供給ライン２７から燃焼器２２に供給される燃料ガスＬ１を減量する。 Thereafter, when the reaction (power generation) of the SOFC 13 is stabilized and the components of the exhaust air A3 and the exhaust fuel gas L3 are stabilized, the control valve 37 is closed while the control valve 38 is opened. Then, the exhaust air A3 from the SOFC 13 is supplied to the combustor 22 from the compressed air circulation line 36. Further, the control valve 46 is closed, while the control valve 47 is opened to drive the blower 48. Then, the exhaust fuel gas L3 from the SOFC 13 is supplied from the exhaust fuel gas supply line 45 to the combustor 22. At this time, the fuel gas L1 supplied from the first fuel gas supply line 27 to the combustor 22 is reduced.

ここで、ガスタービン１１の駆動による発電機１２での発電、ＳＯＦＣ１３での発電、蒸気タービン１４の駆動により発電機１５での発電が全て行われることとなり、発電システム１０が定常運転となる。 Here, the power generation by the generator 12 by driving the gas turbine 11, the power generation by the SOFC 13, and the power generation by the generator 15 are all performed by driving the steam turbine 14, and the power generation system 10 becomes a steady operation.

ところで、一般的な発電システムでは、ＳＯＦＣ１３を起動するとき、ガスタービン１１の圧縮機２１で圧縮した空気の一部を第２圧縮空気供給ライン３１からＳＯＦＣ１３に供給することで昇圧している。すると、ガスタービン１１では、燃焼器２２に供給される圧縮空気やタービン２３に送られる冷却空気が不足してしまうおそれがある。 By the way, in the general power generation system, when the SOFC 13 is started, the pressure is increased by supplying a part of the air compressed by the compressor 21 of the gas turbine 11 from the second compressed air supply line 31 to the SOFC 13. Then, in the gas turbine 11, compressed air supplied to the combustor 22 or cooling air sent to the turbine 23 may be insufficient.

そこで、本実施例の発電システム１０では、第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁（第１開閉弁）３２よりもＳＯＦＣ１３側に接続される圧縮空気供給装置（圧縮空気供給部）６１を設け、制御装置（制御部）６２は、ＳＯＦＣ１３の起動時にこの制御弁３２を閉止して圧縮空気供給装置６１を駆動するようにしている。 Therefore, in the power generation system 10 of the present embodiment, a compressed air supply device (compressed air supply unit) 61 connected to the SOFC 13 side from the control valve (first on-off valve) 32 in the second compressed air supply line 31 is provided, The control device (control unit) 62 closes the control valve 32 when the SOFC 13 is activated to drive the compressed air supply device 61.

即ち、ガスタービン１１の圧縮機２１とは別に、単独駆動が可能な圧縮空気供給装置６１を設け、ＳＯＦＣ１３の起動時にこの圧縮空気供給装置６１を駆動する。すると、圧縮機２１で圧縮された圧縮空気の全量が燃焼器２２やタービン２３に送られ、圧縮空気供給装置６１で圧縮された圧縮空気の全量がＳＯＦＣ１３に送られる。そのため、ガスタービン１１での空気不足を抑制することができる。 That is, separately from the compressor 21 of the gas turbine 11, a compressed air supply device 61 that can be driven independently is provided, and this compressed air supply device 61 is driven when the SOFC 13 is started. Then, the entire amount of compressed air compressed by the compressor 21 is sent to the combustor 22 and the turbine 23, and the entire amount of compressed air compressed by the compressed air supply device 61 is sent to the SOFC 13. Therefore, air shortage in the gas turbine 11 can be suppressed.

詳細に説明すると、図１に示すように、圧縮空気供給装置６１は、第３圧縮空気供給ライン６３と、起動用圧縮機６４と、制御弁（第２開閉弁）６５とを有している。第３圧縮空気供給ライン６３は、一端部が第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁３２とブロワ３３との間、つまり、第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁３２よりも圧縮空気Ａ２の流れ方向の下流側に接続されている。起動用圧縮機６４は、駆動モータ６６により駆動可能であり、第３圧縮空気供給ライン６３の他端部に接続されている。制御弁６５は、第３圧縮空気供給ライン６３に設けられている。 More specifically, as shown in FIG. 1, the compressed air supply device 61 includes a third compressed air supply line 63, a starting compressor 64, and a control valve (second on-off valve) 65. . One end of the third compressed air supply line 63 is between the control valve 32 and the blower 33 in the second compressed air supply line 31, that is, the flow of the compressed air A <b> 2 from the control valve 32 in the second compressed air supply line 31. Connected downstream in the direction. The starting compressor 64 can be driven by a driving motor 66 and is connected to the other end of the third compressed air supply line 63. The control valve 65 is provided in the third compressed air supply line 63.

制御装置６２は、少なくとも、制御弁３２と制御弁６５の開度を調整可能であると共に、駆動モータ６６による起動用圧縮機６４とブロワ３３の駆動及び停止を制御可能となっている。そのため、制御装置６２は、ＳＯＦＣ１３の起動時に、制御弁３２を閉止し、制御弁６５を開放すると共に駆動モータ６６を駆動して起動用圧縮機６４を始動する。 The control device 62 can adjust at least the opening degrees of the control valve 32 and the control valve 65 and can control the driving and stopping of the starting compressor 64 and the blower 33 by the drive motor 66. Therefore, when the SOFC 13 is activated, the control device 62 closes the control valve 32, opens the control valve 65, and drives the drive motor 66 to start the activation compressor 64.

また、第１検出器６７が第１圧縮空気供給ライン２６に設けられている。この第１検出器６７は、ガスタービン１１の圧縮機２１で圧縮した圧縮空気の第１圧力を検出する。また、第２検出器６８がＳＯＦＣ１３に設けられている。この第２検出器６８は、ＳＯＦＣ１３の空気極、つまり、第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁３２よりもＳＯＦＣ１３側の第２圧力を検出する。各検出器６７，６８は、検出した第１圧力と第２圧力を制御装置６２に出力する。 A first detector 67 is provided in the first compressed air supply line 26. The first detector 67 detects the first pressure of the compressed air compressed by the compressor 21 of the gas turbine 11. A second detector 68 is provided in the SOFC 13. The second detector 68 detects the second pressure on the SOFC 13 side with respect to the air electrode of the SOFC 13, that is, the control valve 32 in the second compressed air supply line 31. Each detector 67 and 68 outputs the detected first pressure and second pressure to the control device 62.

そして、制御装置６２は、第２検出器６８により検出された第２圧力が第１検出器６７により検出された第１圧力に到達したら、圧縮空気供給装置６１の駆動を停止する。即ち、第２圧力が第１圧力に到達したら、駆動モータ６６の駆動を停止して起動用圧縮機６４を停止すると共に、制御弁６５を閉止する。これと同時に、制御装置６２は、制御弁３２を開放する。 Then, when the second pressure detected by the second detector 68 reaches the first pressure detected by the first detector 67, the control device 62 stops driving the compressed air supply device 61. That is, when the second pressure reaches the first pressure, the drive motor 66 is stopped to stop the starting compressor 64 and the control valve 65 is closed. At the same time, the control device 62 opens the control valve 32.

ここで、上述した本実施例の発電システム１０におけるＳＯＦＣ１３の起動方法について説明する。 Here, the starting method of SOFC13 in the electric power generation system 10 of the present Example mentioned above is demonstrated.

本実施例の発電システム１０におけるＳＯＦＣ１３の起動方法は、ガスタービン１１の圧縮機２１で圧縮した圧縮空気を燃焼器２２に供給する工程と、圧縮空気供給装置６１で圧縮した圧縮空気をＳＯＦＣ１３の空気極に供給する工程と、空気極側の圧力が圧縮機２１で圧縮した圧縮空気の圧力に到達したら圧縮空気供給装置６１による空気極への圧縮空気の供給を停止する工程と、圧縮機２１で圧縮した圧縮空気の一部をＳＯＦＣ１３の空気極に供給する工程とを有している。 The start-up method of the SOFC 13 in the power generation system 10 according to the present embodiment includes a step of supplying compressed air compressed by the compressor 21 of the gas turbine 11 to the combustor 22 and a compressed air compressed by the compressed air supply device 61 as the air of the SOFC 13. The step of supplying to the electrode, the step of stopping the supply of compressed air to the air electrode by the compressed air supply device 61 when the pressure on the air electrode side reaches the pressure of the compressed air compressed by the compressor 21, And supplying a part of the compressed air that has been compressed to the air electrode of the SOFC 13.

即ち、図２に示すように、時間ｔ１にて、ガスタービン１１が起動し、所定時間の経過後にガスタービン１１による発電が開始されると、時間ｔ２にて、ＳＯＦＣ１３を起動する。この場合、ガスタービン１１は、低負荷運転状態であってもよいし、定格運転状態であってもよい。この時間ｔ２にて、制御弁３２の閉止状態を維持したままで、制御弁６５を開放すると共に、駆動モータ６６により起動用圧縮機６４を駆動する。すると、ガスタービン１１では、圧縮機２１で圧縮した圧縮空気Ａ１がＳＯＦＣ１３側に流れずに、全量が燃焼器２２やタービン２３に流れることから、圧縮機２１の出口圧力（第１圧力）は低下せずに所定圧力が維持される。一方、ＳＯＦＣ１３では、起動用圧縮機６４で圧縮した圧縮空気Ａ４が第３圧縮空気供給ライン６３及び第２圧縮空気供給ライン３１を通ってＳＯＦＣ１３に流れることから、ＳＯＦＣ１３の圧力（第２圧力）が徐々に高くなる。 That is, as shown in FIG. 2, when the gas turbine 11 is started at time t1 and power generation by the gas turbine 11 is started after a predetermined time has elapsed, the SOFC 13 is started at time t2. In this case, the gas turbine 11 may be in a low load operation state or a rated operation state. At this time t2, the control valve 65 is opened while the closed state of the control valve 32 is maintained, and the starting compressor 64 is driven by the drive motor 66. Then, in the gas turbine 11, the compressed air A1 compressed by the compressor 21 does not flow to the SOFC 13 side, and the entire amount flows to the combustor 22 and the turbine 23, so the outlet pressure (first pressure) of the compressor 21 decreases. The predetermined pressure is maintained without. On the other hand, in the SOFC 13, the compressed air A4 compressed by the starting compressor 64 flows to the SOFC 13 through the third compressed air supply line 63 and the second compressed air supply line 31, and therefore the pressure (second pressure) of the SOFC 13 is increased. Gradually higher.

そして、時間ｔ３にて、第２圧力が第１圧力に到達したら、駆動モータ６６により起動用圧縮機６４を停止すると共に、制御弁６５を閉止し、同時に、制御弁３２を開放する。 When the second pressure reaches the first pressure at time t3, the drive compressor 66 stops the starter compressor 64, closes the control valve 65, and simultaneously opens the control valve 32.

すると、圧縮空気供給装置６１によるＳＯＦＣ１３の昇圧が終了し、制御弁３２を全開にすると共にブロワ３３を駆動する。すると、ＳＯＦＣ１３の空気極側は、圧力が更に上昇し、目標圧力まで昇圧される。 Then, the pressure increase of the SOFC 13 by the compressed air supply device 61 ends, the control valve 32 is fully opened and the blower 33 is driven. Then, the pressure on the air electrode side of the SOFC 13 further increases and the pressure is increased to the target pressure.

このように本実施例の発電システムにあっては、圧縮機２１と燃焼器２２とタービン２３を有するガスタービン１１と、圧縮機２１で圧縮した圧縮空気を燃焼器２２に供給する第１圧縮空気供給ライン２６と、空気極及び燃料極を有するＳＯＦＣ１３と、圧縮機２１で圧縮した圧縮空気の少なくとも一部を空気極に供給する第２圧縮空気供給ライン３１と、第２圧縮空気供給ラインに設けられる制御弁３２と、第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁３２よりもＳＯＦＣ１３側に接続される圧縮空気供給装置６１と、ＳＯＦＣ１３の起動時に制御弁３２を閉止して圧縮空気供給装置６１を駆動する制御装置６２とを設けている。 As described above, in the power generation system of this embodiment, the gas turbine 11 including the compressor 21, the combustor 22, and the turbine 23, and the first compressed air that supplies the compressed air compressed by the compressor 21 to the combustor 22. Provided in the supply line 26, the SOFC 13 having the air electrode and the fuel electrode, the second compressed air supply line 31 for supplying at least a part of the compressed air compressed by the compressor 21 to the air electrode, and the second compressed air supply line Control valve 32, the compressed air supply device 61 connected to the SOFC 13 side from the control valve 32 in the second compressed air supply line 31, and the control valve 32 is closed when the SOFC 13 is activated to drive the compressed air supply device 61. A control device 62 is provided.

従って、ガスタービン１１の圧縮機２１とは別に圧縮空気供給装置６１を設け、ＳＯＦＣ１３の起動時に圧縮空気供給装置６１を駆動するようにしている。すると、ＳＯＦＣ１３の起動時、圧縮機２１で圧縮された圧縮空気の全量が燃焼器２２やタービン２３に送られ、圧縮空気供給装置６１で圧縮された圧縮空気の全量がＳＯＦＣ１３に送られる。そのため、このときに燃焼器２２やタービン２３で圧縮空気が不足することがなく、燃焼器２２での異常燃焼やタービン２３での冷却不足を抑制することができる。その結果、ガスタービン１１での空気不足を抑制し、ガスタービン１１を安定して運転しつつ、ＳＯＦＣ１３を起動することができる。 Therefore, a compressed air supply device 61 is provided separately from the compressor 21 of the gas turbine 11 so that the compressed air supply device 61 is driven when the SOFC 13 is started. Then, when the SOFC 13 is activated, the entire amount of compressed air compressed by the compressor 21 is sent to the combustor 22 and the turbine 23, and the entire amount of compressed air compressed by the compressed air supply device 61 is sent to the SOFC 13. Therefore, at this time, the combustor 22 and the turbine 23 do not lack compressed air, and abnormal combustion in the combustor 22 and insufficient cooling in the turbine 23 can be suppressed. As a result, air shortage in the gas turbine 11 can be suppressed, and the SOFC 13 can be started while the gas turbine 11 is stably operated.

本実施例の発電システムでは、圧縮空気供給装置６１として、一端部が第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁３２とブロワ３３との間に接続される第３圧縮空気供給ライン６３と、第３圧縮空気供給ライン６３の他端部に接続される起動用圧縮機６４と、第３圧縮空気供給ライン６３に設けられる制御弁６５とを設け、制御装置６２は、ＳＯＦＣ１３の起動時に、制御弁３２を閉止して制御弁６５を開放している。従って、燃焼器２２とＳＯＦＣ１３に対して、それぞれ別の圧縮機２１，６４から圧縮空気が送られることとなり、簡単な構成でガスタービン１１における空気不足を適正に抑制することができる。 In the power generation system of the present embodiment, as the compressed air supply device 61, a third compressed air supply line 63 whose one end is connected between the control valve 32 and the blower 33 in the second compressed air supply line 31, and a third A starting compressor 64 connected to the other end of the compressed air supply line 63 and a control valve 65 provided in the third compressed air supply line 63 are provided, and the control device 62 controls the control valve 32 when starting the SOFC 13. Is closed and the control valve 65 is opened. Therefore, compressed air is sent from the separate compressors 21 and 64 to the combustor 22 and the SOFC 13, respectively, and air shortage in the gas turbine 11 can be appropriately suppressed with a simple configuration.

本実施例の発電システムでは、圧縮機２１で圧縮した圧縮空気の第１圧力を検出する第１検出器６７と、ＳＯＦＣ１３の第２圧力を検出する第２検出器６８とを設け、制御装置６２は、第２圧力が第１圧力に到達したら、圧縮空気供給装置６１の駆動を停止すると共に、制御弁３２を開放している。従って、圧縮空気供給装置６１をＳＯＦＣ１３の昇圧用だけに用いることで、この圧縮空気供給装置６１の小型化及び低コスト化を可能とすることができる。 In the power generation system of the present embodiment, a first detector 67 that detects the first pressure of the compressed air compressed by the compressor 21 and a second detector 68 that detects the second pressure of the SOFC 13 are provided. When the second pressure reaches the first pressure, the driving of the compressed air supply device 61 is stopped and the control valve 32 is opened. Therefore, by using the compressed air supply device 61 only for boosting the SOFC 13, it is possible to reduce the size and cost of the compressed air supply device 61.

本実施例の発電システムでは、上述したように、ガスタービン１１の圧縮機２１とは別に単独駆動が可能な圧縮空気供給装置６１を設けていることから、ガスタービン１１を起動する前から圧縮空気供給装置６１によりＳＯＦＣ１３に空気を供給して昇圧することができる。そのため、ガスタービン１１の起動にかかわらず、事前にＳＯＦＣ１３を昇圧することで、発電システム１０の早期の起動を可能とすることができる。 In the power generation system of the present embodiment, as described above, the compressed air supply device 61 that can be independently driven is provided separately from the compressor 21 of the gas turbine 11, so that the compressed air is generated before the gas turbine 11 is started. The supply device 61 can increase the pressure by supplying air to the SOFC 13. Therefore, regardless of the activation of the gas turbine 11, the power generation system 10 can be activated early by boosting the SOFC 13 in advance.

また、本実施例の発電システムにおける固体酸化物形燃料電池の起動方法にあっては、ガスタービン１１の圧縮機２１で圧縮した圧縮空気を燃焼器２２に供給する工程と、圧縮空気供給装置６１で圧縮した圧縮空気をＳＯＦＣ１３の空気極に供給する工程と、空気極側の圧力が圧縮機２１で圧縮した圧縮空気の圧力に到達したら圧縮空気供給装置６１による空気極への圧縮空気の供給を停止する工程と、圧縮機２１で圧縮した圧縮空気の一部をＳＯＦＣ１３の空気極に供給する工程とを有している。 Moreover, in the starting method of the solid oxide fuel cell in the power generation system of the present embodiment, the process of supplying the compressed air compressed by the compressor 21 of the gas turbine 11 to the combustor 22, and the compressed air supply device 61 The compressed air compressed in step S2 is supplied to the air electrode of the SOFC 13, and when the pressure on the air electrode side reaches the pressure of the compressed air compressed by the compressor 21, the compressed air supply device 61 supplies the compressed air to the air electrode. A step of stopping and a step of supplying a part of the compressed air compressed by the compressor 21 to the air electrode of the SOFC 13.

従って、ＳＯＦＣ１３の起動時、燃焼器２２やタービン２３で圧縮空気が不足することがなく、ガスタービン１１での空気不足を抑制し、ガスタービン１１を安定して運転しつつ、ＳＯＦＣ１３を安定して起動することができる。なお、圧縮機２１で圧縮した圧縮空気の一部をＳＯＦＣ１３の空気極に供給するように構成したが、圧縮機２１で圧縮した圧縮空気の全部をＳＯＦＣ１３の空気極に供給するようにしてもよい。 Therefore, when the SOFC 13 is started, the combustor 22 and the turbine 23 do not run out of compressed air, and the shortage of air in the gas turbine 11 is suppressed and the gas turbine 11 is stably operated while the SOFC 13 is stably run. Can be activated. Although a part of the compressed air compressed by the compressor 21 is supplied to the air electrode of the SOFC 13, all of the compressed air compressed by the compressor 21 may be supplied to the air electrode of the SOFC 13. .

なお、上述した実施例にて、本発明の第１開閉弁及び第２開閉弁を流量調整可能な制御弁３２，６５としたが、流量調整不能な遮断弁であってもよい。 In the above-described embodiment, the first on-off valve and the second on-off valve of the present invention are the control valves 32 and 65 capable of adjusting the flow rate, but may be shut-off valves that cannot adjust the flow rate.

１０発電システム
１１ガスタービン
１２発電機
１３固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）
１４蒸気タービン
１５発電機
２１圧縮機
２２燃焼器
２３タービン
２６第１圧縮空気供給ライン
２７第１燃料ガス供給ライン
３１第２圧縮空気供給ライン
３２制御弁（第１開閉弁）
３３ブロワ
３４排空気ライン
３６圧縮空気循環ライン
４１第２燃料ガス供給ライン
４２制御弁
４３排燃料ライン
４５排燃料ガス供給ライン
４９燃料ガス再循環ライン
６１圧縮空気供給装置（圧縮空気供給部）
６２制御装置（制御部）
６３第３圧縮空気供給ライン
６４起動用圧縮機
６５制御弁（第２開閉弁）
６７第１検出器
６８第２検出器 10 Power Generation System 11 Gas Turbine 12 Generator 13 Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Steam turbine 15 Generator 21 Compressor 22 Combustor 23 Turbine 26 1st compressed air supply line 27 1st fuel gas supply line 31 2nd compressed air supply line 32 Control valve (1st on-off valve)
33 Blower 34 Exhaust Air Line 36 Compressed Air Circulation Line 41 Second Fuel Gas Supply Line 42 Control Valve 43 Exhaust Fuel Line 45 Exhaust Fuel Gas Supply Line 49 Fuel Gas Recirculation Line 61 Compressed Air Supply Device (Compressed Air Supply Unit)
62 Control device (control unit)
63 Third compressed air supply line 64 Start-up compressor 65 Control valve (second on-off valve)
67 First detector 68 Second detector

Claims

A gas turbine having a compressor and a combustor;
A first compressed air supply line for supplying compressed air compressed by the compressor to the combustor;
A fuel cell having an air electrode and a fuel electrode;
A second compressed air supply line for supplying at least a part of the compressed air compressed by the compressor to the air electrode;
A first on-off valve provided in the second compressed air supply line;
A compressed air supply unit connected to the fuel cell side with respect to the first on-off valve in the second compressed air supply line;
A control unit that closes the first on-off valve when the fuel cell is started and drives the compressed air supply unit;
A power generation system comprising:

The compressed air supply unit includes a third compressed air supply line, one end of which is connected to the fuel cell side with respect to the first on-off valve in the second compressed air supply line, and the third compressed air supply line. A start-up compressor connected to the end portion, and a second on-off valve provided in the third compressed air supply line, and the control unit closes the first on-off valve when the fuel cell is started up. The power generation system according to claim 1, wherein the second on-off valve is opened and the starting compressor is driven.

A first detector for detecting the pressure of compressed air compressed by the compressor and a second detector for detecting a pressure on the fuel cell side of the first on-off valve in the second compressed air supply line are provided. When the second pressure detected by the second detector reaches the first pressure detected by the first detector, the control unit stops driving the compressed air supply unit, and The power generation system according to claim 1 or 2, wherein one on-off valve is opened.

Supplying compressed air compressed by the gas turbine compressor to the gas turbine combustor;
Supplying compressed air compressed by the compressed air supply unit to the air electrode of the fuel cell;
Stopping the supply of compressed air to the air electrode by the compressed air supply unit when the pressure on the air electrode side reaches the pressure of compressed air compressed by the gas turbine compressor;
Supplying compressed air compressed by the gas turbine compressor to the air electrode of the fuel cell;
A method for starting a fuel cell in a power generation system comprising: