JPS58123671A - コンバインドサイクルプラント - Google Patents

コンバインドサイクルプラント

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JPS58123671A
JPS58123671A JP57004885A JP488582A JPS58123671A JP S58123671 A JPS58123671 A JP S58123671A JP 57004885 A JP57004885 A JP 57004885A JP 488582 A JP488582 A JP 488582A JP S58123671 A JPS58123671 A JP S58123671A
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JP
Japan
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fuel cell
equipment
sent
heat
steam turbine
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Pending
Application number
JP57004885A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Narita
正幸 成田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS58123671A publication Critical patent/JPS58123671A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分骨〉 本発明は、コンバインドサイクルプラントに係り、特に
蒸気タービン発電設備と燃料電池発電設備とのコンバイ
ンドブイクルプラントに関する。
〈発明の技術的背景〉 従来、発電設備は化石燃料、地熱、ウラン等の天然貿源
ン用い、これらのエネルギを電力に変換するために火力
発電設備、地熱発電設備、原子力発電設備が盛んに利用
されていることは良く知られているところである。しか
しながら、これらの設備はわが国の電力需要の飛躍的増
加によって超大形化の途を辿っているため、その施設規
模は超大化し、立地難にみまわれており、また発′41
設備が超大形化すれば、これに伴い温排水、排ガス等の
公害問題も多く発生し、きびしい環境下・にある。
他方、仮にこれらの設備に対して用地が確保されたとし
ても、僻地であるため、建設に要テる動力臨、水力源が
得られにくく建設工期の長期化!招ねき、さらに電力需
要地に電力を送る送電性設備の製作。据付にも多大の費
用、労力を要する等柚々問題を呈している。
ところで、近時、省エネルギ発電、施設規模の小形化発
電、無公害発電の一つとして燃料電池発′礒設備が脚光
をあび、日夜研究が虚ねられているけれども、この燃料
*池設備は、周知のように、水素と岐累χ反応させ、そ
の反応によって生成される゛礒子二不ルキを取り出すた
め多電の酸素ン必要とし、この酸素の資源として空気が
代用されている。
〈背景技術の問題点〉 ところが、燃料電池設備C二空気圧縮機等の原動機を通
し又空気を送給する際、燃料電池設備の低負荷にオケる
供給空気とのバランスがマツチングしないため、良好な
運転ができないという不都合がある。また、燃料電池設
備は水素と酸素が反応する際、多くの生成熱が放出され
ているが、この生成熱χ何ら利用することなく外部に放
出することは省エネルギの見地から好ましいことではな
い。
〈発明の目的〉 そこで、本発明は上記の事t#≦二基づき、燃料電池設
備から得られる生成熱Z蒸気タービン設備の蒸気エネル
キ源とし1利用するよう(ニしたコンバインド丈イクル
プラントを提供すること!目的とする。
第2の目的は、低負荷時、燃料電池設備が良好に運転で
きるよう3二したコンバインドブイクルプラント!提供
すること乞目的とする。
〈発明の概要〉 上記目的は、水素と酸素を反応させる必賛な酸素源とし
て、大気を空気圧縮機を通して取り入れ、外圧後の空気
を燃料電池設備に送給する際、貯蔵手段を設けるととも
じ、燃料電池設備の生成熱と改質器の燃焼ガスを混合さ
せ、混合ガスを蒸気発生源として利用する蒸気発生設備
を設けることによって達成される。
〈発明の実施例〉 以下本発明の実施例を添付図を診照して説明するが、こ
れに先立ち、燃料1M、池の原理について詳述する。
第1図において、符号(5)は燃料゛岨池本体を示し、
このa科電池本体(5)には電解液室(1)全快んで両
側に専゛峨性の高いアノード(2)、水素室(2a)が
、またカソード(3)、混合室(3a)がそれぞれ順次
配設されており、水素(2a)に送られた水素Hはアノ
ード12+において、H2→2H++2e−の化学反応
がなされ、この反応によって生成された水素イオンH+
は電解液室(1)を通ってカソード(3)に送られ、こ
こで混合室(3m)からの散票Oと化合し水Wが生成さ
れる一方、アノード(21で得られた電子e−は外、部
橢体(4)を通してカソードf31に送られ、ここで”
O,+2H−+2e−−1J、 Oの電気化学反応かな
され、その結果、直流電気が得られるようになっている
上記の原理に基づく燃料電池設備においては、純水素が
高価である点危険度が高い点等の理由から、純水素の代
わりに天燃ガス、ナフブ等比較的入手し易い気体または
液体を使用するのが一般的である。
これらの燃料を分解、反応して得られたエネルギを電気
動プ月二変換する本発明に係るコンバインドブ“イクル
プラントの実施例Y以下に説明する。
第2図において、符号(6)は天然ガスまたはナフv等
の燃料が蓄えられている燃料貯蔵設備を示し、この設備
(6)から送られた燃料は崗節弁(71v通して燃料混
合器(8)に送られ、ここで湿分分離器■から得られた
余乗の高濃度水素と混合し、加温されて脱硫装置(9)
(二送られるようになっている。
このようζ−して脱硫装置(9)(二送られた燃料は、
ここで OT(、−El−H子馬→C1(4+−8H! B +
Z n O→Z n 8 + H20のように化学反応
し、腐貢性の商い硫黄分が除去され、硫黄分が除去され
た燃料は蒸気発生器0αから調整弁(11)ン通して送
られてくる蒸気と混合し、そのまま改質器(12+に送
られるようになっている。
上記改質器O2に送られた燃料は燃焼室旺7)で加熱さ
れ OH4+2Ht O→CO+H,O+3H1のように化
学反応し、この反応によって生成された一酸化炭素CO
は一酸化炭素変成器(131でCO+馬0−*(!0.
 +)I。
のように二酸化炭素CO,に変成する。
したがって、改質器(121と一酸化辰素変成器Q3と
における燃料の総合化学反工6は OH,+2H,O→Co、+4H。
となり、この二酸化炭素CO,と水素Hの混合体が改質
ガスと称される。
上記改質ガスは湿分分離器圓に送られ、ここで湿分と分
離され、分離後の改質ガスは調整弁(151を通して燃
料電池本体(5)の水素室(2a)に送られるようにな
つtおり、ここからアノード(2)に送られる間に未反
応の改質ガスは、分離器α山に送られ、湿分除去後、燃
焼室Q71E送られ改質器(12+の燃料諒に供される
ようになっている。
一力、撚料X池本体(5)の混合室(3a)に送られる
酸素は、人気中から取り出Tために空気圧縮機概シ81
が用いられ、この窒気圧縮微轍ン通過し昇圧された空気
は、−担貯蔵タンク(2’J月;蓄えられた後、―整弁
0!11を通して混合室(3a)に送られるようになっ
ている。したがって、燃料電池本体(5)の出力負荷が
低いときには貯蔵タンク(ハ)に蓄えた空気ン調整弁(
191によって制御し、空気をその出力負荷に見合うよ
うに混合室(3a)に送給することができるから、燃料
電池本体(5)の出力負荷と関係なく窒気圧幅株Ca乞
一定に回転駆動でき、これによってプージング現象や(
A号遅れによる空気圧縮機の回転数追従性の問題も解消
され、この種設備の良好な運転ができる。なお、貯蔵タ
ンク(29)から混合室(3a)に送られる圧縮空気の
一部は、調整弁CAJ!通して燃焼室Q7iに送られ、
燃焼の一部に供されるようになっている。
上記混合室(3a)で生成された未反応が酸素を含む水
Wは、分離器(2+1で酸素と水に分離され、分離後の
酸素は混合器(26)に送られ、ここで燃焼室(17)
からの排ガスと混合し、高温燃焼ガスとして蒸気タービ
ン設備(30a)に送られるようになっている。
また、混合室(3a)l二は、これに連設して冷却器3
Jか設けられており、′:この冷却器CI!31 )す
蒸気発生器(1α、熱交換器C241、ポンプG25J
からなる閉ループ(23a)を槁成し、カソード(3)
で発生する生成熱を取り除くようになっている。
しかして、−E記構成の燃料電池本体(5)は、前述第
1図の原理で説明したようζ二、水素と酸素の化学反応
によって肋流亀気が得られるが、この直流電気は、直流
/交流変換装置し7)に集められ、ここから交流電気と
して外部系統に送電されるようC二なる。
ところで、上記燃料電池設備は、多くの熱が放出する関
係−F、この放出熱を良好に利用するために蒸気タービ
ン設備(3Oa)が連設されており、この蒸気タービン
設備(aOa)は排熱回収ボイラ■、蒸気加減弁0υ、
蒸気タービンC321、復水器(34)、熱交換器(2
41等を順次直列接続する閉ループ(30b)が構成さ
れている◎ すなわち、混合器C!(へ)から蒸気タービン設備(3
0a)に送られた高rm燃焼ガスは、排熱回収ボイラ(
至)で蒸気!発生させ、発生蒸気は蒸気加減弁0])ヲ
通して蒸気タービンc(zに送られ、ここで発電機C3
31を駆動するためシニ仕事をTる。仕事を終えた蒸気
は復水器6優で外部から送られた冷却水aWと熱交換し
、凝縮後は復水としてポンプ(ハ)を通して熱交換器C
241(二送られ、ここで蒸気発生器00)からの高温
熱を尊い、加温されて排熱回収ボイラ■に戻り、これに
よって燃料電池設備からの生成熱が有効に活用されるよ
うになる。なお、閉ループ(23a)、(30b)には
補給水が送給されるようにタンク(10a)が付設され
ている。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は改′汝器の燃焼室から得
られる排熱あるいは燃料電池設備から得られる生成熱を
熱源として蒸気タービン設備を駆動するようにしたから
、この釉装置にとっては省エネルギ、無公害発電設備に
寄与テることができる。
また、燃料電池設備には空気圧縮機の圧縮空気!蓄える
貯蔵タンクを設けたから、燃料電池設備の負荷に影II
iなく空気圧縮機が良好に運転できる等のテぐれた効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第l因は燃料電池の原理を説明1°る図、第2図は本発
明によるコンバインドサイクルプラントの概略系統図で
ある。 1・・・″岨解液室     2・・・アノード3・・
・カソード     5・・・燃料電池本体6・・・燃
料貯蔵設備   12・・・改質器17・・・燃焼冨 
      23・・・冷却器28・・・望見圧縮機 
    29・・・貯蔵タンク30・・・排熱回収ボイ
ラ   32m蒸気タービン(7317)代理人 弁理
士 則 近 憲 佑(ばか1名) 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11燃料電池設備(二おける水素と酸素を反応させる
    に必要なば素源として、大気を窒気圧Jili機を通し
    て取り入れ、昇圧後の大気を一担貯蔵しτ上記燃料電池
    設備に送f@する貯蔵手段を設けたことを特徴とする、
    燃料電池設備と蒸気タービン設備とのコンバインドブイ
    クルプラント。 (2)燃料電池設備における水素と酸素を反応させるC
    二必要な酸素源として、大気¥全気圧M機を通して取り
    入れ、昇圧後の大気を一担貯蔵して上記燃料電池設備に
    送給する貯蔵手段!設けるとともに、上記燃料電池設備
    からの生成熱と改質器からの燃焼ガスとを混合させ、こ
    の混合ガス!蒸気発生熱源として利用する蒸気発生設備
    ン設けたことを特徴とする、燃料電池設備と蒸気タービ
    ン設備とのコンバインドブイクルプラント。
JP57004885A 1982-01-18 1982-01-18 コンバインドサイクルプラント Pending JPS58123671A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61216263A (ja) * 1985-03-22 1986-09-25 Hitachi Ltd 燃料電池発電プラント
JPS61256572A (ja) * 1985-05-08 1986-11-14 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池発電システム

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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