WO2014080848A1 - 発電システム及び発電システムの運転方法 - Google Patents

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行政 中本
和徳 藤田
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Definitions

  • the present invention relates to a power generation system that combines a solid oxide fuel cell, a gas turbine, and a steam turbine, and a method for operating the power generation system.
  • Solid oxide fuel cells Solid Oxide Fuel Cells: hereinafter referred to as SOFC
  • SOFC Solid Oxide Fuel Cells
  • this SOFC has a high operating temperature in order to increase ionic conductivity, compressed air discharged from the compressor of the gas turbine can be used as air (oxidant) supplied to the air electrode side. Further, the high-temperature exhaust fuel gas exhausted from the SOFC can be used as fuel for the combustor of the gas turbine.
  • Patent Document 1 various types of power generation systems that can achieve high-efficiency power generation have been proposed in which SOFCs, gas turbines, and steam turbines are combined.
  • the gas turbine includes a compressor that compresses air and supplies the compressed fuel to the SOFC, and a combustor that generates combustion gas from the exhaust fuel gas exhausted from the SOFC and the compressed air. I have it.
  • the components of the exhaust fuel gas exhausted from the SOFC for a certain period after the fuel gas supply to the SOFC is started are not stable when the SOFC is activated. Therefore, during this period, it becomes difficult to supply exhaust fuel gas to the combustor.
  • the required fuel calories vary depending on the output of the gas turbine. When the required calorie of fuel fluctuates, the amount of exhaust fuel gas to be input also fluctuates. Therefore, exhaust fuel gas that cannot be supplied to the combustor is generated, and the exhaust fuel gas cannot be used efficiently.
  • the present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide a power generation system and an operation method of the power generation system that can efficiently use the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell.
  • a power generation system includes a gas turbine having a compressor and a combustor, a fuel cell, and an exhaust fuel gas for supplying exhaust gas discharged from the fuel cell to the gas turbine.
  • a control unit for controlling a supply destination of the exhaust fuel gas discharged from the vehicle.
  • the heating means by providing the heating means, the exhaust fuel gas that is not supplied to the gas turbine by the heating means can be fueled. Thereby, the exhaust fuel gas discharged
  • the power generation system of the present invention further includes a heat exchanger that recovers heat contained in the exhaust gas discharged from the gas turbine, and the heating means burns the exhaust fuel gas and supplies the exhaust gas to the heat exchanger
  • An exhaust gas heating unit for heating the exhaust gas is included.
  • the amount of heat that can be recovered by the heat exchanger can be increased.
  • emitted from a fuel cell can be utilized efficiently.
  • the heating means includes a steam generation unit that generates steam supplied to the fuel gas supplied to the fuel cell by burning the exhaust fuel gas.
  • the heating means includes an air heating unit that heats the air supplied to the fuel cell by burning the exhaust fuel gas.
  • the heating means includes a fuel gas heating unit that heats the fuel gas that is burned into the exhaust fuel gas and supplied to the fuel cell.
  • the fuel can be heated by burning the exhaust fuel gas. Further, the heat contained in the heated air can be used for power generation. Thereby, the exhaust fuel gas discharged
  • the power generation system of the present invention has a state detection unit that detects the state of the exhaust fuel gas upstream of the exhaust fuel gas discharge line, and based on the result detected by the state detection unit, When it is determined that the state is stable, the supply of the exhaust fuel gas to the gas turbine is started.
  • the exhaust fuel gas in a stable state can be supplied to the gas turbine.
  • a gas turbine can be operated efficiently and control can be simplified.
  • the exhaust fuel gas whose state is not stable can be utilized by the heating means, the exhaust fuel gas can be effectively utilized.
  • the power generation system of the present invention includes a flow rate detection unit that detects a flow rate of exhaust fuel gas supplied from the fuel cell to the exhaust fuel gas supply line and the exhaust fuel gas discharge line, and the control unit includes the flow rate The flow rate of the exhaust fuel gas supplied to the exhaust fuel gas supply line and the flow rate of the exhaust fuel gas supplied to the exhaust fuel gas discharge line are controlled based on the detection result of the detection unit.
  • exhaust fuel gas that is not supplied to the gas turbine can be supplied to the heating means. Therefore, it can suppress that excess exhaust fuel gas is supplied to a gas turbine, can operate
  • the power generation system operating method of the present invention is a power generation system operating method including a gas turbine having a compressor and a combustor, a fuel cell, and heating means for combusting exhaust fuel gas to heat a heating target. And detecting the state of the exhaust fuel gas discharged from the fuel cell toward the gas turbine, and the exhaust fuel gas not supplied to the gas turbine based on the detected state of the exhaust fuel gas. And a step of supplying the exhaust fuel gas to the heating means when it is determined that there is an exhaust fuel gas that is not supplied to the gas turbine.
  • the exhaust fuel gas not supplied to the gas turbine can be fueled by the heating means.
  • emitted from a fuel cell can be utilized efficiently.
  • the exhaust fuel gas not supplied to the gas turbine can be heated by the heating means and used in each part of the power generation system.
  • emitted from a fuel cell can be utilized efficiently.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a power generation system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the heating means and the exhaust fuel gas discharge line in the power generation system according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a bus heater of the fuel gas heating unit.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the driving operation of the power generation system according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a time chart showing the timing of the operation of the valve that controls the flow of the exhaust fuel gas in the power generation system of this embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the driving operation of the power generation system according to the present embodiment.
  • 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.
  • SOFC solid oxide fuel cell
  • gas turbine gas turbine
  • steam turbine steam turbine
  • This triple combined cycle realizes extremely high power generation efficiency because it can generate power in three stages: SOFC, gas turbine, and steam turbine by installing SOFC upstream of gas turbine combined cycle power generation (GTCC). be able to.
  • GTCC gas turbine combined cycle power generation
  • 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.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a power generation system of the present embodiment.
  • the power generation system 10 includes a gas turbine 11 and a generator 12, an 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.
  • the power generation system 10 includes a control device 62.
  • the control device 62 controls the operation of each unit of the power generation system 10 based on the input setting, the input instruction, the result detected by the detection unit, and the like.
  • the gas turbine 11 includes a compressor 21, a combustor 22, and a turbine 23, and the compressor 21 and the turbine 23 are coupled to each other 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 the combustion gas G ⁇ b> 1 supplied from the combustor 22 through the exhaust gas supply line 28.
  • 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.
  • liquefied natural gas LNG is used as the fuel gas L1 supplied to the combustor 22.
  • 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 the fuel gas L2 is supplied to the fuel electrode to generate power.
  • 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.
  • the oxidizing gas supplied to the SOFC 13 is a gas containing approximately 15% to 30% oxygen, and typically air is preferable. However, 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).
  • 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 flow direction of the compressed air A2. Yes.
  • the control valve 32 is provided on the upstream side in the flow direction of the compressed air A ⁇ b> 2 in the second compressed air supply line 31, 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 compressed air A3 (exhaust air) used at the air electrode.
  • the exhaust air line 34 is branched into a discharge line 35 that discharges compressed air A3 used in the air electrode to the outside, and a compressed air circulation line 36 that is connected to the combustor 22.
  • the discharge line 35 is provided with a control valve 37 capable of adjusting the amount of air discharged
  • the compressed air circulation line 36 is provided with a control valve 38 capable of adjusting the amount of air circulated.
  • 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, and the exhaust fuel gas supply line 45 is capable of boosting the exhaust fuel gas L3 and a control valve 47 capable of adjusting the amount of fuel gas to be supplied.
  • a blower 48 is provided along the flow direction of the exhaust fuel gas L3.
  • the control valve 47 is provided on the upstream side in the flow direction of the exhaust 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.
  • 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.
  • the steam turbine 14 is configured such that the turbine 52 is rotated by 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 G2.
  • 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 G2 from which heat has been recovered by the exhaust heat recovery boiler 51 is released to the atmosphere after removing harmful substances.
  • the operation of the power generation system 10 of the present embodiment will be described.
  • the electric power generation system 10 starts in order of the gas turbine 11, the steam turbine 14, and SOFC13.
  • the compressor 21 compresses the air A
  • the combustor 22 mixes and combusts the compressed air A1 and the fuel gas L1
  • the turbine 23 rotates by the combustion gas G1, thereby generating power.
  • the machine 12 starts power generation.
  • the turbine 52 is rotated by the steam S generated by the exhaust heat recovery boiler 51, whereby the generator 15 starts power generation.
  • the compressed air A2 is supplied from the compressor 21 to start pressurization of the SOFC 13 and to start heating.
  • the control valve 37 of the discharge line 35 and the control valve 38 of the compressed air circulation line 36 closed and the blower 33 of the second compressed air supply line 31 stopped the control valve 32 is opened by a predetermined opening.
  • a part of the compressed air A2 compressed by the compressor 21 is supplied from the second compressed air supply line 31 to the SOFC 13 side.
  • the pressure on the SOFC 13 side increases as the compressed air A2 is supplied.
  • the fuel gas L2 is supplied and pressurization is started.
  • 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 of the line 49 is driven.
  • 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.
  • the pressure on the fuel electrode side of the SOFC 13 is increased by supplying the fuel gas L2.
  • the control valve 32 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 fully opened 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, pressurization of the SOFC 13 is completed.
  • the control valve 37 is closed and the control valve 38 is opened.
  • compressed air A3 from the SOFC 13 is supplied from the compressed air circulation line 36 to the combustor 22.
  • the control valve 46 is closed, while the control valve 47 is opened to drive the blower 48.
  • the exhaust fuel gas L3 from the SOFC 13 is supplied from the exhaust fuel gas supply line 45 to the combustor 22.
  • the fuel gas L1 supplied from the first fuel gas supply line 27 to the combustor 22 is reduced.
  • 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.
  • exhaust fuel gas that is not supplied to the gas turbine 11, that is, not burned by the combustor 22, is discharged from the discharge line 44 by opening the control valve 46.
  • Such exhaust fuel gas is, for example, exhaust fuel gas whose state (component) is not stable after starting the SOFC 13 or exhaust fuel gas exhausted from the SOFC 13 exceeding the supply amount to the gas turbine 11. And since it is discharged
  • heating means 70 that burns exhaust fuel gas that is not supplied to the gas turbine 11 and heats each part of the power generation system 10.
  • the heating means 70 includes an exhaust fuel gas discharge line 72, a control valve 73, an exhaust gas heating unit 74, a steam generation unit 76, an air heating unit 78, and a fuel gas heating unit 80.
  • the power generation system 10 is provided with heating means 70 that heats at least one of exhaust gas, steam, fuel gas, and air flowing through the power generation system 10 by burning the exhaust fuel gas L3 that is not supplied to the gas turbine 11.
  • the power generation system 10 can effectively use the combustion calorific value (calories) contained in the exhaust fuel gas L3 discharged from the discharge line 44, and efficiently use the exhaust fuel gas discharged from the SOFC 13. can do.
  • One end of the exhaust fuel gas discharge line 72 is connected between the blower 48 of the exhaust fuel gas supply line 45 and the combustor 22.
  • the other end of the exhaust fuel gas discharge line 72 is branched into a plurality of parts.
  • the first branch line 102 of the exhaust gas heating unit 74, the second branch line 104 of the steam generation unit 76, and the air heating unit 78, respectively. are connected to the third branch line 106 and the fourth branch line 108 of the fuel gas heating unit 80.
  • the exhaust fuel gas discharge line 72 supplies the exhaust fuel gas L3 supplied from the exhaust fuel gas supply line 45 to the branched lines.
  • the control valve 73 is installed in the exhaust fuel gas discharge line 72.
  • the control valve 73 switches the flow of the exhaust fuel gas L3 in the exhaust fuel gas discharge line 72 by switching between opening and closing, and the flow rate of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust fuel gas discharge line 72 by adjusting the opening degree. Control.
  • the exhaust gas heating unit 74 includes a duct burner 90, a first branch line 102, a first control valve 112, a third fuel gas supply line 122, and a control valve 132.
  • the duct burner 90 is disposed in the exhaust heat recovery boiler 51.
  • the duct burner 90 heats the exhaust gas G2 in the exhaust heat recovery boiler 51 by burning the supplied fuel.
  • the duct burner 90 may be provided in the exhaust gas line 53 on the upstream side of the exhaust heat recovery boiler 51.
  • the first branch line 102 has one end connected to the exhaust fuel gas discharge line 72 and the other end connected to the duct burner 90.
  • the first control valve 112 is installed in the first branch line 102.
  • the first control valve 112 switches the flow of the exhaust fuel gas L3 in the first branch line 102 by switching between opening and closing, and controls the flow rate of the exhaust fuel gas L3 flowing in the first branch line 102 by adjusting the opening degree.
  • the third fuel gas supply line 122 is connected to the duct burner 90 and supplies the fuel gas L4 to the duct burner 90.
  • the control valve 132 is installed in the third fuel gas supply line 122 and adjusts the amount of the fuel gas L4 supplied to the duct burner 90 by adjusting at least one of opening / closing and opening.
  • the exhaust gas heating unit 74 heats the exhaust gas G2 by burning the exhaust fuel gas L3 supplied from the first branch line 102 and the fuel gas L4 supplied from the third fuel gas supply line 122 in the duct burner 90. Thereby, the temperature of the exhaust gas G2 in the exhaust heat recovery boiler 51 can be increased, and more heat can be recovered by the exhaust heat recovery boiler 51. Further, the exhaust gas heating unit 74 can heat the exhaust gas G2 with calories contained in the exhaust fuel gas L3 by burning the exhaust fuel gas L3 supplied from the first branch line 102. Thereby, the calories contained in the exhaust fuel gas L3 can be utilized effectively.
  • the steam generation unit 76 includes a boiler 92, a second branch line 104, a second control valve 114, a fourth fuel gas supply line 124, an air supply line 125, and control valves 134 and 135. .
  • the boiler 92 is a steam generator that generates steam using heat generated by burning supplied fuel, and supplies the generated steam to the fuel gas recirculation line 49.
  • the boiler 92 of this embodiment has a function of a so-called startup boiler that is used to start the SOFC 13.
  • the boiler 92 may be connected to other devices of the power generation system 10 and supply steam to the connected devices.
  • the second branch line 104 has one end connected to the exhaust fuel gas discharge line 72 and the other end connected to the boiler 92.
  • the second control valve 114 is installed in the second branch line 104.
  • the second control valve 114 controls the flow rate of the exhaust fuel gas L3 flowing through the second branch line 104 by switching the opening and closing to switch the flow of the exhaust fuel gas L3 in the second branch line 104 and adjusting the opening degree.
  • the fourth fuel gas supply line 124 is connected to the boiler 92 and supplies the fuel gas L ⁇ b> 5 to the boiler 92.
  • the air supply line 125 is connected to the boiler 92 and supplies air A4 to the boiler 92.
  • the control valve 134 is installed in the fourth fuel gas supply line 124, and adjusts the amount of the fuel gas L5 supplied to the boiler 92 by adjusting at least one of opening / closing and opening.
  • the control valve 135 is installed in the air supply line 125, and adjusts the amount of air A4 supplied to the boiler 92 by adjusting at least one of opening / closing and opening.
  • the steam generation unit 76 supplies the exhaust fuel gas L3 supplied from the second branch line 104 and the fuel gas L5 supplied from the fourth fuel gas supply line 124 to the boiler 92 together with the air A4 supplied from the air supply line 125.
  • steam is generated.
  • the steam required in the power generation system 10 can be generated by the boiler 92 and supplied to each part.
  • the steam generation part 76 can make the calorie contained in the exhaust fuel gas L3 into the heat
  • FIG. Thereby, the calories contained in the exhaust fuel gas L3 can be utilized effectively.
  • the air heating unit 78 includes an air temperature raising burner 94, a third branch line 106, a third control valve 116, a fifth fuel gas supply line 128, and a control valve 138.
  • the air temperature raising burner 94 is disposed in the second compressed air supply line 31.
  • the air temperature raising burner 94 heats the compressed air A2 in the second compressed air supply line 31 by burning the supplied fuel.
  • the air heating unit 78 is a so-called burner provided with an ignition source for igniting and fueling the exhaust fuel gas L3 as an air temperature raising burner 94 for combusting the exhaust fuel gas L3, or a reaction such as oxidation of the exhaust fuel gas L3.
  • a combustion catalyst for burning can be used.
  • the air heating unit 78 preferably connects the outlet of the recirculation blower 50 or the outlet of the blower 48 to the third branch line 106. As a result, higher pressure exhaust fuel gas L3 can be provided to the air temperature raising burner 94.
  • the third branch line 106 has one end connected to the exhaust fuel gas discharge line 72 and the other end connected to the air temperature raising burner 94.
  • the third control valve 116 is installed in the third branch line 106.
  • the third control valve 116 switches the flow of the exhaust fuel gas L3 in the third branch line 106 by switching between opening and closing, and controls the flow rate of the exhaust fuel gas L3 flowing through the third branch line 106 by adjusting the opening degree.
  • the fifth fuel gas supply line 128 is connected to the air temperature raising burner 94 and supplies the fuel gas L 6 to the air temperature raising burner 94.
  • the control valve 138 is installed in the fifth fuel gas supply line 128 and adjusts the amount of the fuel gas L6 supplied to the air temperature raising burner 94 by adjusting at least one of opening / closing and opening.
  • the air heating unit 78 burns the exhaust fuel gas L3 supplied from the third branch line 106 and the fuel gas L6 supplied from the fifth fuel gas supply line 128 by the air temperature raising burner 94, so that the compressed air A2 Heat. Thereby, the temperature of compressed air A2 supplied to SOFC13 can be made higher.
  • the compressed air A2 supplied to the SOFC 13 is supplied to the gas turbine 11 as exhaust air. Thereby, the heat which heated compressed air A2 with the air heating part 78 is recoverable with the gas turbine 11 or the exhaust heat recovery boiler 51. FIG. Thereby, the calories contained in the exhaust fuel gas L3 can be utilized effectively.
  • the fuel gas heating unit 80 includes a bath heater 96, a fourth branch line 108, a fourth control valve 118, a second fuel gas supply line 41, and a control valve 42.
  • the bus heater 96 is disposed in the second fuel gas supply line 41.
  • the bus heater 96 heats the fuel gas L2 in the second fuel gas supply line 41 by burning the supplied exhaust fuel gas.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the bus heater of the fuel gas heating unit.
  • the bath heater 96 includes a combustor 140, a container 142, and a combustion gas pipe 144.
  • the combustor 140 is connected to the fourth branch line 108 and the combustion gas pipe 144.
  • the combustor 140 supplies the combustion gas generated by burning the exhaust fuel gas L3 supplied from the fourth branch line 108 to the combustion gas pipe 144.
  • the container 142 is a box filled with a heat medium such as water.
  • the second fuel gas supply line 41 and the combustion gas pipe 144 are arranged inside the heat medium.
  • the combustion gas pipe 144 has one end connected to the combustor 140 and the other end open. A portion between both ends of the combustion gas pipe 144 is disposed inside the container 142.
  • the bus heater 96 In the bus heater 96, the exhaust fuel gas is combusted in the combustor 140, and the generated combustion gas flows through the combustion gas pipe 144. As a result, the combustion gas flows inside the container 142. In the bus heater 96, the heat medium is heated by the combustion gas flowing through the combustion gas pipe 144, and the heated heat medium heats the fuel gas flowing through the second fuel gas supply line 41. Thus, the bus heater 96 heats the fuel gas by transferring the heat of the combustion gas to the fuel gas via the heat medium. The bus heater 96 can be heated while preventing the fuel gas from being burned in the second fuel gas supply line 41 by heating the fuel gas via the heat medium.
  • the fourth branch line 108 has one end connected to the exhaust fuel gas discharge line 72 and the other end connected to the bus heater 96.
  • the fourth control valve 118 is installed in the fourth branch line 108.
  • the fourth control valve 118 switches the flow of the exhaust fuel gas L3 in the fourth branch line 108 by switching between opening and closing, and controls the flow rate of the exhaust fuel gas L3 flowing through the fourth branch line 108 by adjusting the opening degree. To do.
  • the fuel gas heating unit 80 heats the fuel gas L ⁇ b> 2 by burning the exhaust fuel gas L ⁇ b> 3 supplied from the fourth branch line 108 with the bath heater 96. Thereby, the temperature of the fuel gas L2 supplied to the SOFC 13 can be further increased.
  • the fuel gas L2 supplied to the SOFC 13 is supplied to the gas turbine 11 as exhaust fuel gas. Thereby, the heat which heated the fuel gas in the fuel gas heating part 80 can be collect
  • the fuel gas heating unit 80 may be provided with a path for supplying fuel gas to the bus heater 96 separately from the path for supplying exhaust fuel gas.
  • the power generation system 10 includes an open / close valve (open / close control valve) 64 disposed in the vicinity of the gas turbine 11 of the exhaust fuel gas supply line 45 (in the present embodiment, downstream of the control valve 47), and an exhaust fuel line.
  • 43 is provided with a flow rate detection unit 66 for detecting the flow rate of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust gas 43, and a state detection unit 68 for detecting the state of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust fuel gas supply line 45.
  • the on-off valve 64 is disposed downstream of the position connected to the exhaust fuel gas discharge line 72 and upstream of the combustor 22.
  • the on-off valve 64 can switch whether to supply the exhaust fuel gas L3 to the combustor 22 by switching between opening and closing.
  • the flow rate detection unit 66 is downstream of a portion connected to the fuel gas recirculation line 49 of the exhaust fuel line 43 and upstream of a portion branched to the exhaust line 44 and the exhaust fuel gas supply line 45. Is arranged.
  • the flow rate detection unit 66 is a detection device that detects the flow rate of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust fuel line 43 at the installed position.
  • the flow rate detector 66 detects the pressure of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust fuel line 43, for example, and calculates the flow rate by performing arithmetic processing on the pressure detection result.
  • the flow rate of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust fuel line 43 is also included in the state of the exhaust fuel gas.
  • the state detection unit 68 is disposed downstream of the blower 48 of the exhaust fuel gas supply line 45 and upstream of the position connected to the exhaust fuel gas discharge line 72.
  • the state detection unit 68 is a detection device that detects the calories of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust fuel gas supply line 45 at the installed position.
  • the state detection unit 68 may be any detection device that can detect the state of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust fuel gas supply line 45 at the installed position.
  • the state detection unit 68 is a temperature that detects the temperature of the exhaust fuel gas L3.
  • a detection device can also be used.
  • the state of the exhaust fuel gas L3 is various conditions that can determine whether drain has occurred in the exhaust fuel gas L3 while flowing through the exhaust fuel gas supply line 45.
  • the state detection unit 68 is preferably arranged on the combustor 22 side of the exhaust fuel gas supply line 45, that is, on the side close to the position connected to the exhaust fuel gas discharge line 72. Thereby, when the exhaust fuel gas supply line 45 flows, the change produced in the exhaust fuel gas L3 can be detected with higher probability.
  • the control device (control unit) 62 of the power generation system 10 includes the flow rate detection unit 66 and the state detection unit 68 at the start of supply of the exhaust fuel gas L3 from the SOFC 13 to the exhaust fuel line 43, that is, after the control valve 47 is opened.
  • the heating means 70 is driven based on at least one result.
  • the control device 62 also controls opening / closing of the on-off valve 64 based on at least one result of the flow rate detection unit 66 and the state detection unit 68. Thereby, it is possible to switch whether or not the exhaust fuel gas is supplied to the combustor 22.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the driving operation of the power generation system according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a time chart showing the timing of the operation of the valve that controls the flow of the exhaust fuel gas in the power generation system of this embodiment.
  • the driving operation shown in FIG. 4 can be realized by the control device (control unit) 62 executing arithmetic processing based on the detection result of each unit. Further, the power generation system 10 executes the exhaust fuel gas circulation in parallel using the fuel gas recirculation line 49 even during the execution of the processing shown in FIG.
  • FIG. 4 is an example of the control executed when the SOFC 13 is activated.
  • the control device 62 controls the control valve 47 of the exhaust fuel gas supply line 45, the control valve 73 of the exhaust fuel gas discharge line 72, and the exhaust fuel gas supply line as shown in FIG. 45 open / close valves 64 are closed.
  • the power generation system 10 of the present embodiment basically keeps the control valve 46 closed, and does not discharge the exhaust fuel gas from the discharge line 44.
  • the control device 62 performs control to switch the control valve 47 of the exhaust fuel gas supply line 45 from closed to open (step S12). For example, when the exhaust gas L3 is circulated in the fuel gas recirculation line 49, the control valve 47 is switched from closed to open by the control device 62, whereby the exhaust fuel gas L3 to the exhaust fuel gas supply line 45 is changed. Start supplying.
  • the control device 62 can determine the flow rate of the exhaust fuel gas L3 in the path using the detection result of the flow rate detector 66.
  • the control device 62 performs control to open the control valve 47 of the exhaust fuel gas supply line 45 and open the control valve 73 of the exhaust fuel gas discharge line 72 as indicated by t1 in FIG. . Further, the control device 62 keeps the open / close valve 64 of the exhaust fuel gas supply line 45 closed. As a result, the exhaust fuel gas L3 is supplied to the heating means 70.
  • control device 62 When the control device 62 starts supplying the exhaust fuel gas L3 to the exhaust fuel gas supply line 45, the control device 62 controls to drive the blower 48 of the exhaust fuel gas supply line 45 (step S14).
  • the blower 48 sends the exhaust fuel gas L ⁇ b> 3 flowing through the exhaust fuel gas supply line 45 toward the connecting portion with the exhaust fuel gas discharge line 72.
  • the control device 62 determines the supply destination of the exhaust fuel gas L3 (step S16). Specifically, the control device 62 determines the supply destination of the exhaust fuel gas from the exhaust gas heating unit 74, the steam generation unit 76, the air heating unit 78, and the fuel gas heating unit 80 of the heating unit 70. After determining the supply destination, the control device 62 performs control to switch the control valve of the supply destination line (branch line) from closed to open (step S18). Thereby, the exhaust fuel gas L3 can be supplied to the determined supply destination of the heating means 70.
  • the control device 62 detects the state of the exhaust fuel gas L3 by the state detection unit 68 (step S20), and determines whether the state of the exhaust fuel gas L3 is stable (step S22). That is, the control device 62 determines whether the component of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust fuel gas supply line 45 is stable. For example, when the state detection unit 68 detects the calorie of the exhaust fuel gas L3, the control device 62 determines that the state is stable when the calorie falls within a predetermined range. Further, the state detection unit 68 can also measure the temperature of the exhaust fuel gas L3 as the state of the exhaust fuel gas L3. When the temperature is detected by the state detection unit 68, it is determined that the state is stable when the temperature reaches a certain value or more.
  • Step S22 When it is determined that the state of the exhaust fuel gas L3 is not stable (No in Step S22), the control device 62 returns to Step S16 and performs the process of Step S16 again.
  • the control device 62 repeats the processing from step S16 to step S22 while supplying the exhaust fuel gas L3 to the heating means 70 until the state of the exhaust fuel gas L3 flowing through the exhaust fuel line 43 is stabilized.
  • Step S24 the control device 62 performs control to switch the open / close valve 64 of the exhaust fuel gas supply line 45 from closed to open.
  • the control device 62 switches the control valve 73 of the exhaust fuel gas discharge line 72 from open to closed while maintaining the control valve 47 of the exhaust fuel gas supply line 45 open.
  • the on-off valve 64 of the exhaust fuel gas supply line 45 is controlled to be switched from closed to open.
  • the control device 62 stops the supply of the exhaust fuel gas L3 to the exhaust fuel gas discharge line 72 and starts the supply of the exhaust fuel gas L3 to the combustor 22.
  • the control device 62 ends this processing.
  • the power generation system 10 of the present embodiment is provided with the heating means 70, and when the SOFC 13 is started up or the like, the state of the exhaust fuel gas L3 is stabilized, that is, the exhaust fuel gas L3 can be supplied to the combustor 22. In the meantime, the exhaust fuel gas L3 discharged from the SOFC 13 is supplied to the heating means 70. Thereby, the exhaust fuel gas that cannot be supplied to the combustor 22 can be used as fuel for the heating means 70 without being discharged from the discharge line 44. Further, since the heating means 70 is heating exhaust gas, steam, air, or fuel used in the power generation system 10, the energy that has heated the heating target can be recovered by the gas turbine 11 or the steam turbine 14.
  • the power generation system 10 places the exhaust fuel gas discharge line 72 of the heating means 70 between the blower 48 of the exhaust fuel gas supply line 45 and the on-off valve 64, that is, to the combustor 22 side of the exhaust fuel gas supply line 45. Connected. Thus, in the power generation system 10, the exhaust fuel gas L ⁇ b> 3 that has reached the vicinity of the combustor 22 in the exhaust fuel gas supply line 45 is supplied to the heating unit 70. Thus, the power generation system 10 can heat the exhaust fuel gas supply line 45 with the exhaust fuel gas until the state of the exhaust fuel gas L3 is stabilized.
  • the power generation system 10 supplies the exhaust fuel gas L3 to the heating means 70 until the exhaust fuel gas L3 reaching the vicinity of the combustor 22 of the exhaust fuel gas supply line 45 is stabilized. Accordingly, when the SOFC 13 is started, the exhaust fuel gas L3 flows through the exhaust fuel gas supply line 45 in a low temperature (normal temperature) state, and the supply of the exhaust fuel gas L3 having a lowered temperature to the combustor 22 is suppressed. be able to.
  • the exhaust fuel gas L3 when the exhaust fuel gas L3 is cooled, drainage is generated.
  • the composition of the components changes, and the amount of moisture decreases, so that the combustion calorific value (calories) increases.
  • the amount of drain generated gradually changes. Thereafter, when the drain generated in the exhaust fuel gas supply line 45 evaporates, the evaporated drain enters the exhaust fuel gas L3, and the H 2 O content of the exhaust fuel gas L3 increases.
  • the exhausted fuel gas L3 has a lower calorific value as the amount of H 2 O increases.
  • the fuel heat generation amount of the exhaust fuel gas L3 on the downstream side of the exhaust fuel gas supply line 45 gradually changes.
  • the combustion control in the combustor 22 becomes complicated. Further, it is not preferable to supply the exhaust fuel gas L3 in a state where drain is generated to the combustor 22 in the first place.
  • the power generation system 10 according to the present embodiment starts supplying the exhaust fuel gas L3 to the combustor 22 after the state of the exhaust fuel gas L3 is stabilized when the SOFC 13 is started. Thereby, the fluctuation
  • the combustion of the combustor 22 can be stabilized by stabilizing the component of the supplied exhaust fuel gas L3. As a result, control can be simplified, and adverse effects on the gas turbine 11 can be reduced.
  • the power generation system 10 connects the exhaust fuel gas discharge line 72 to the downstream side of the blower 48 of the exhaust fuel gas supply line 45, thereby serving as a drive source for supplying the exhaust fuel gas L3 to the exhaust fuel gas discharge line 72.
  • Blower 48 can be used. Thereby, one blower 48 can be used effectively.
  • the on-off valve 64 in the vicinity of the combustor 22 of the exhaust fuel gas supply line 45. That is, the power generation system 10 preferably shortens the distance between the on-off valve 64 and the combustor 22.
  • the power generation system 10 preferably shortens the distance between the on-off valve 64 and the combustor 22.
  • the on-off valve 64 is opened and the supply of the exhaust fuel gas L3 to the combustor 22 is started, the range of the exhaust fuel gas supply line 45 heated by the exhaust fuel gas L3 supplied to the combustor 22 is shortened. be able to.
  • the generation of drain in the exhaust fuel gas L3 of the exhaust fuel gas supply line 45 in the range downstream of the on-off valve 64 is suppressed. Can do.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the driving operation of the power generation system according to the present embodiment.
  • the driving operation shown in FIG. 6 can be realized by the control device (control unit) 62 executing arithmetic processing based on the detection results of the respective units.
  • FIG. 6 is an example of control executed in a state where the exhaust fuel gas is supplied to the gas turbine.
  • FIG. 6 illustrates processing when each control valve is opened, but control for opening to closing and control for adjusting the opening degree can also be realized by similar processing.
  • the control in FIG. 6 can also be executed as the control in steps S16 and S18 in FIG.
  • the control device 62 detects the flow rate of the exhaust fuel gas L3 by the flow rate detection unit 66 (step S30), and determines whether the exhaust fuel gas is supplied to the heating means 70 (step S32). For example, when the flow rate detected by the flow rate detection unit 66 exceeds the flow rate of the exhaust fuel gas L3 required for the combustor 22 due to fluctuations in the operating state of the gas turbine 11, the control device 62 supplies the excess exhaust fuel gas L3. It determines with supplying to the heating means 70. FIG. When the control device 62 determines not to supply the exhaust fuel gas L3 to the heating means 70 (No in step S32), that is, to supply the entire amount of exhaust fuel gas L3 to the combustor 22, the control device 62 returns to step S30. Thereby, the control device 62 repeats the processes of step S30 and step S32 until it determines that the exhaust fuel gas L3 is supplied to the heating means 70.
  • the control device 62 supplies the exhaust fuel gas L3 to the heating means 70 (Yes in step S32), that is, if it is determined that the entire amount of exhaust fuel gas L3 cannot be supplied to the combustor 22, the control of the exhaust fuel gas discharge line 72 is performed.
  • the valve 73 is switched from closed to open (step S34), and it is determined whether the exhaust fuel gas L3 is supplied to the duct burner 90 (step S36).
  • the control device 62 performs control to open the first control valve 112 from the closed state (Step S38).
  • Step S40 determines whether to supply the exhaust fuel gas L3 to the boiler 92. Further, the control device 62 determines whether to supply the exhaust fuel gas L3 to the boiler 92 even when the first control valve 112 is opened from the closed state (step S40). When it is determined that the exhaust fuel gas L3 is supplied to the boiler 92 (Yes in Step S40), the control device 62 performs control to open the second control valve 114 from the closed state (Step S42).
  • the control device 62 determines whether to supply the exhaust fuel gas L3 to the air temperature raising burner 94 (step S44). Further, the control device 62 determines whether or not to supply the exhaust fuel gas L3 to the air temperature raising burner 94 even when the second control valve 114 is opened from the closed state (step S44). When it is determined that the exhaust fuel gas L3 is supplied to the air temperature raising burner 94 (Yes in Step S44), the control device 62 performs control to open the third control valve 116 from the closed state (Step S46).
  • the control device 62 determines whether the exhaust fuel gas L3 is supplied to the bus heater 96 (Step S48). Further, the control device 62 determines whether the exhaust fuel gas L3 is supplied to the bus heater 96 even when the third control valve 116 is opened from the closed state (step S48). When it is determined that the exhaust fuel gas L3 is supplied to the bus heater 96 (Yes in step S48), the control device 62 performs control to open the fourth control valve 118 from the closed state (step S50).
  • Step S52 determines whether or not the process is finished. Further, the control device 62 determines whether or not the process is finished when the fourth control valve 118 is opened from the closed state (step S52). If it is determined that the process is not finished (No in step S52), the control device 62 returns to step S30 and executes the above process again. When it is determined that the process is to be ended (Yes in step S52), the control device 62 ends this process.
  • the control device 62 performs the process shown in FIG. 6, so that even if the exhaust fuel gas L3 not supplied to the combustor 22 is generated after the supply of the exhaust fuel gas L3 to the gas turbine 11 is started, this exhaust fuel The gas L3 can be used effectively. That is, the exhaust fuel gas L3 that is not supplied to the combustor 22 can be used as the fuel for the heating means 70, and the exhaust fuel gas L3 can be used effectively.
  • the control device 62 when the SOFC 13 is activated, the control device 62 performs control to supply the exhaust fuel gas L3 to the boiler 92 (steam generation unit 76), and then supplies the exhaust fuel gas L3 to the duct burner 90 (exhaust gas heating unit 74). Can be controlled. Further, when the operating SOFC 13 trips, the control device 62 performs control to supply the exhaust fuel gas L3 to the duct burner 90 (exhaust gas heating unit 74).
  • steps S36 and S40 are performed regardless of the result of opening and closing so that the exhaust fuel gas L3 can be supplied to a plurality of the duct burner 90, the boiler 92, the air temperature raising burner 94, and the bus heater 96.
  • the control is executed to execute the determinations in step S44 and step S48, the present invention is not limited to this.
  • the control device 62 may proceed to the determination of step S52 after performing the processing of step S38, step S42, step S46, and step S50.
  • the heating means 70 of this embodiment is provided with four mechanisms, an exhaust gas heating unit 74, a steam generation unit 76, an air heating unit 78, and a fuel gas heating unit 80, as a mechanism for burning the exhaust fuel gas. It suffices to have at least one. Further, the mechanism for burning the exhaust fuel gas included in the heating means 70 is not limited to the above four mechanisms, and any mechanism other than the gas turbine 11 that can be used for the power generation system 10 may be used.
  • the heating means 70 of the present embodiment can use each part of the heating means 70 even when the exhaust fuel gas is not supplied by providing a path for supplying the fuel gas in the region where the exhaust fuel gas is combusted. .
  • the heating means 70 can use the exhaust fuel gas as auxiliary fuel and can always operate, so that each part of the heating means 70 can be used efficiently.
  • the control device 62 controls the control valves 132, 134, and 138 together with the control of the first control valve 112, the second control valve 114, the third control valve 116, and the fourth control valve 118,
  • the balance between the exhaust fuel gas L3 supplied to each part of the heating means 70 and the fuel gases L4, L5, and L6 can be adjusted.
  • the control device 62 can control the amount of combustion and the amount of heat generated in the duct burner 90 by adjusting the balance between the opening degree of the first control valve 112 and the opening degree of the control valve 132. it can.
  • the control apparatus 62 can control the ratio of the steam generation amount in the gas turbine 11 and the power generation output of the generator 15.
  • a path for supplying fuel gas separately from a path for supplying exhaust fuel gas to each part of the heating means 70 as in this embodiment. Is preferably provided, but not necessarily provided.
  • the power generation system 10 of the present embodiment is provided with the control valve 47 upstream of the blower 48 and the state detection unit 68 of the exhaust fuel gas supply line 45, so that the blower 48 and the state of the exhaust fuel gas supply line 45 are provided. It is possible to switch whether or not to supply the exhaust fuel gas L3 to the range where the detection unit 68 is disposed.
  • the position of the control valve 47 is the position where the control valve 47 is disposed on the combustor 22 side of the exhaust fuel gas supply line 45, but the position of the control valve 47 is not particularly limited, and is downstream of the connecting portion with the exhaust line 44. And it should just be an upstream rather than the connection part with the exhaust fuel gas discharge line 72.
  • the power generation system 10 of the present embodiment can heat the exhaust fuel gas supply line 45, it is preferable to connect the exhaust fuel gas discharge line 72 of the heating means 70 to the gas turbine 11 side of the exhaust fuel gas supply line 45.
  • the present invention is not limited to this.
  • the exhaust fuel gas discharge line 72 may be connected to the exhaust fuel line 43 or the exhaust line 44.
  • the power generation system 10 of the present embodiment can discharge the exhaust fuel gas to the exhaust fuel gas discharge line 72 instead of discharging the exhaust fuel gas from the discharge line 44, and therefore the discharge line 44 and the control valve 46 need not be provided. . That is, the power generation system 10 may be provided with the exhaust fuel gas discharge line 72 instead of the discharge line 44.
  • the power generation system 10 of the present embodiment may be provided with a drain recovery mechanism for recovering drain from the exhaust fuel gas L3 in the exhaust fuel gas discharge line 72.
  • a drain recovery mechanism for example, a mechanism for cooling the exhaust fuel gas L3 and a mechanism (trap) for collecting the drain are provided.
  • the drain recovery mechanism uses a reheat exchanger, cools the exhaust fuel gas L3 by heat exchange, recovers the drain, and then recovers the heat from the exhaust fuel gas L3 before recovering the drain. You may make it reheat.
  • the power generation system 10 of the present embodiment is provided with the control valve 73 and switches whether or not to supply the exhaust fuel gas to the exhaust fuel gas discharge line 72, but the first control valve 112, the second control valve 114, Since the third control valve 116 and the fourth control valve 118 can switch whether or not to supply the exhaust fuel gas to each, the control valve 73 is not necessarily provided.
  • the on-off valve 64 that adjusts the supply of fuel gas to the combustor 22 only needs to be able to switch between opening and closing, but may be a control valve that adjusts the opening.
  • the control valve 47 disposed on the upstream side of the blower 48 of the exhaust fuel gas supply line 45 only needs to be able to be switched at least, and may be an on-off valve.
  • at least one of the control valve 47 and the on-off valve 64 provided in the exhaust fuel gas supply line 45 is preferably a control valve whose opening degree (flow path resistance) can be adjusted. Thereby, the quantity of the exhaust fuel gas supplied to the combustor 22 can be adjusted. Since the power generation system 10 can control the supply of the exhaust fuel gas to the exhaust fuel gas supply line 45 by controlling the opening and closing of the on-off valve 64 and the control valve 73, the control valve 47 need not be provided.

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Abstract

　発電システム及び発電システムの運転方法において、圧縮機（２１）と燃焼器（２２）を有するガスタービン（１１）と、燃料電池（１３）と、燃料電池（１３）から排出される排燃料ガスをガスタービン（１１）に供給する排燃料ガス供給ライン（４５）と、排燃料ガス供給ライン（４５）に接続する排燃料ガス排出ライン（７２）と、排燃料ガス排出ライン（７２）により供給される排燃料ガスを燃焼させて加熱対象を加熱させる加熱手段（７０）と、排燃料ガスの供給先を制御する制御部（制御装置）（６２）と、を有する。

Description

発電システム及び発電システムの運転方法
　本発明は、固体酸化物形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の運転方法に関するものである。
　固体酸化物形燃料電池（Ｓｏｌｉｄ　Ｏｘｉｄｅ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ：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、イオン導電率を高めるために作動温度が高くされているので、空気極側に供給する空気（酸化剤）としてガスタービンの圧縮機から吐出された圧縮空気を使用することができる。また、ＳＯＦＣから排気された高温の排燃料ガスをガスタービンの燃焼器の燃料として使用することができる。
　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において、ガスタービンは、空気を圧縮してＳＯＦＣに供給する圧縮機と、このＳＯＦＣから排気された排燃料ガスと圧縮空気から燃焼ガスを生成する燃焼器を有したものである。
特開２００９－２０５９３２号公報
　上述した従来の発電システムでは、ＳＯＦＣの起動時において、ＳＯＦＣへ燃料ガスの供給を開始してから一定の期間にＳＯＦＣから排気される排燃料ガスは、成分が安定しない。そのため、この期間においては、排燃料ガスを燃焼器に供給することが困難となる。また、発電システムでは、ガスタービンの出力によって必要な燃料のカロリーが変動する。必要な燃料のカロリーが変動すると、投入する排燃料ガスの量も変動する。そのため、燃焼器に供給できない排燃料ガスが生じ、排燃料ガスを効率よく利用することができない。
　本発明は、上述した課題を解決するものであり、燃料電池から排出される排燃料ガスを効率よく利用することができる発電システム及び発電システムの運転方法を提供することを目的とする。
　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、燃料電池と、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に供給する排燃料ガス供給ラインと、前記排燃料ガス供給ラインに接続する排燃料ガス排出ラインと、前記排燃料ガス排出ラインにより供給される前記排燃料ガスを燃焼させて加熱対象を加熱させる加熱手段と、前記燃料電池から排出される前記排燃料ガスの供給先を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
　従って、加熱手段を設けることで、加熱手段によりガスタービンに供給しない排燃料ガスを燃料させることができる。これにより、燃料電池から排出される排燃料ガスを効率よく利用することができる。
　本発明の発電システムでは、前記ガスタービンから排出される排ガスに含まれる熱を回収する熱交換器をさらに有し、前記加熱手段は、前記排燃料ガスを燃焼させて前記熱交換器に供給する排ガスを加熱する排ガス加熱部を含むことを特徴とする。
　従って、熱交換器で回収できる熱量を増加させることができる。これにより、燃料電池から排出される排燃料ガスを効率よく利用することができる。
　本発明の発電システムでは、前記加熱手段は、前記排燃料ガスを燃焼させて前記燃料電池に供給される燃料ガスに供給する蒸気を発生する蒸気発生部を含むことを特徴とする。
　従って、排燃料ガスを燃焼させて蒸気を生成することができる。また、蒸気に含まれた熱を発電に利用することができる。これにより、燃料電池から排出される排燃料ガスを効率よく利用することができる。
　本発明の発電システムでは、前記加熱手段は、前記排燃料ガスを燃焼させて前記燃料電池に供給する空気を加熱する空気加熱部を含むことを特徴とする。
　従って、排燃料ガスを燃焼させて空気を加熱することができる。また、加熱した空気に含まれた熱を発電に利用することができる。これにより、燃料電池から排出される排燃料ガスを効率よく利用することができる。
　本発明の発電システムでは、前記加熱手段は、前記排燃料ガスを燃焼させて前記燃料電池に供給する燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱部を含むことを特徴とする。
　従って、排燃料ガスを燃焼させて燃料を加熱することができる。また、加熱した空気に含まれた熱を発電に利用することができる。これにより、燃料電池から排出される排燃料ガスを効率よく利用することができる。
　本発明の発電システムでは、前記排燃料ガス排出ラインよりも上流側の前記排燃料ガスの状態を検出する状態検出部を有し、前記状態検出部で検出した結果に基づいて、排燃料ガスの状態が安定したと判定した場合、前記ガスタービンへの前記排燃料ガスの供給を開始することを特徴とする。
　従って、状態が安定した排燃料ガスをガスタービンに供給することができる。これにより、ガスタービンを効率よく運転することができ、制御を簡単にすることができる。また、状態が安定しない排燃料ガスは、加熱手段で活用できるため、排燃料ガスを有効に活用することができる。
　本発明の発電システムでは、前記燃料電池から前記排燃料ガス供給ライン及び前記排燃料ガス排出ラインに供給される排燃料ガスの流量を検出する流量検出部を有し、前記制御部は、前記流量検出部の検出結果に基づいて、前記排燃料ガス供給ラインに供給する排燃料ガスの流量と、前記排燃料ガス排出ラインに供給する排燃料ガスの流量と、を制御することを特徴とする。
　従って、ガスタービンに供給しない排燃料ガスを加熱手段に供給することができる。これにより、ガスタービンに過剰な排燃料ガスが供給されることを抑制でき、効率よく運転することができ、制御を簡単にすることができる。また、ガスタービンに供給しない排燃料ガスを加熱手段で活用できるため、排燃料ガスを有効に活用することができる。
　また、本発明の発電システムの運転方法は、圧縮機と燃焼器を有するガスタービンと、燃料電池と、排燃料ガスを燃焼させて加熱対象を加熱させる加熱手段と、を有する発電システムの運転方法であって、前記燃料電池からガスタービンに向けて排出される排燃料ガスの状態を検出する工程と、検出した排燃料ガスの状態に基づいて、前記ガスタービンに供給しない前記排燃料ガスがあるかを判定する工程と、前記ガスタービンに供給しない排燃料ガスがあると判定した場合、前記加熱手段に前記排燃料ガスを供給する工程と、を有することを特徴とする。
　従って、加熱手段によりガスタービンに供給しない排燃料ガスを燃料させることができる。これにより、燃料電池から排出される排燃料ガスを効率よく利用することができる。
　本発明の発電システム及び発電システムの運転方法によれば、ガスタービンに供給しない排燃料ガスを加熱手段で加熱して、発電システムの各部で活用することができる。これにより、燃料電池から排出される排燃料ガスを効率よく利用することができる。
図１は、本実施例の発電システムを表す概略構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る発電システムにおける加熱手段及び排燃料ガス排出ラインを示す概略構成図である。 図３は、燃料ガス加熱部のバスヒータを示す概略構成図である。 図４は、本実施例の発電システムの駆動動作の一例を示すフローチャートである。 図５は、本実施例の発電システムの排燃料ガスの流れを制御する弁の動作のタイミングを表すタイムチャートである。 図６は、本実施例の発電システムの駆動動作の一例を示すフローチャートである。
　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の運転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。
　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（Ｔｒｉｐｌｅ　Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　Ｃｙｃｌｅ：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段階で発電することができるため、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。
　図１は、本実施例の発電システムを表す概略構成図である。本実施例において、図１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。また、発電システム１０は、制御装置６２を備えている。制御装置６２は、入力された設定、入力された指示及び検出部で検出した結果等に基づいて、発電システム１０の各部の動作を制御する。
　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燃焼ガスＧ１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。
　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Ｌ２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（Ｈ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ４）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）。
　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とが圧縮空気Ａ２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における圧縮空気Ａ２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圧縮空気Ａ３（排空気）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圧縮空気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。
　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、排燃料ガスＬ３を昇圧可能なブロワ４８が排燃料ガス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における排燃料ガス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。
　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には、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に再循環させる再循環ブロワ５０が設けられている。
　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が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Ｇ２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Ｇ２は、有害物質を除去されてから大気へ放出される。
　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。
　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が燃焼ガスＧ１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。
　続いて、ＳＯＦＣ１３を起動させるために、圧縮機２１から圧縮空気Ａ２を供給してＳＯＦＣ１３の加圧を開始すると共に加熱を開始する。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を所定開度だけ開放する。すると、圧縮機２１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。
　一方、ＳＯＦＣ１３の燃料極側では、燃料ガスＬ２を供給して加圧を開始する。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により再循環される。これにより、ＳＯＦＣ１３の燃料極側は、燃料ガスＬ２が供給されることで圧力が上昇する。
　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を全開にすると共に、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の加圧が完了する。
　その後、ＳＯＦＣ１３の反応（発電）が安定し、圧縮空気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からの圧縮空気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。
　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。
　ところで、一般的な発電システムでは、制御弁４６を開放することで、ガスタービン１１に供給しない、つまり燃焼器２２で燃焼させない排燃料ガスを排出ライン４４から排出する。このような排燃料ガスとは、例えばＳＯＦＣ１３を起動した後に排出される状態（成分）が安定していない排燃料ガスや、ガスタービン１１への供給量を超えてＳＯＦＣ１３から排出された排燃料ガスであり、排出ライン４４から排出されているので、排燃料ガスを有効に活用できていない。
　そこで、本実施例の発電システム１０では、図２に示すように、ガスタービン１１に供給しない排燃料ガスを燃焼させ、発電システム１０の各部を加熱する加熱手段７０を設ける。加熱手段７０は、排燃料ガス排出ライン７２と、制御弁７３と、排ガス加熱部７４と、蒸気発生部７６と、空気加熱部７８と、燃料ガス加熱部８０と、を備えている。
　即ち、発電システム１０は、ガスタービン１１に供給しない排燃料ガスＬ３を燃焼させて、発電システム１０を流れる排ガス、蒸気、燃料ガス、空気の少なくとも１つを加熱する加熱手段７０を設ける。これにより、発電システム１０は、排出ライン４４から排出していた排燃料ガスＬ３に含まれる燃焼発熱量（カロリー）を有効に活用することができ、ＳＯＦＣ１３から排出される排燃料ガスを効率よく利用することができる。
　以下、図２を用いて加熱手段７０及び排燃料ガス排出ライン７２の各部について説明する。排燃料ガス排出ライン７２は、一方の端部が排燃料ガス供給ライン４５のブロワ４８と燃焼器２２との間に接続されている。排燃料ガス排出ライン７２は、他方の端部が複数に分岐しており、それぞれ、排ガス加熱部７４の第１分岐ライン１０２と、蒸気発生部７６の第２分岐ライン１０４と、空気加熱部７８との第３分岐ライン１０６と、燃料ガス加熱部８０の第４分岐ライン１０８と、に接続されている。排燃料ガス排出ライン７２は、排燃料ガス供給ライン４５から供給された排燃料ガスＬ３を分岐されたラインにそれぞれ供給する。
　制御弁７３は、排燃料ガス排出ライン７２に設置されている。制御弁７３は、開閉を切り換えることで、排燃料ガス排出ライン７２の排燃料ガスＬ３の流通を切り替え、開度を調整することで、排燃料ガス排出ライン７２を流れる排燃料ガスＬ３の流量を制御する。
　排ガス加熱部７４は、ダクトバーナ９０と、第１分岐ライン１０２と、第１制御弁１１２と、第３燃料ガス供給ライン１２２と、制御弁１３２と、を備えている。ダクトバーナ９０は、排熱回収ボイラ５１に配置されている。ダクトバーナ９０は、供給された燃料を燃焼することで、排熱回収ボイラ５１内の排ガスＧ２を加熱する。なお、ダクトバーナ９０は、排熱回収ボイラ５１の上流側の排ガスライン５３に設けてもよい。
　第１分岐ライン１０２は、一方の端部が排燃料ガス排出ライン７２に接続され、他方の端部がダクトバーナ９０に接続されている。第１制御弁１１２は、第１分岐ライン１０２に設置されている。第１制御弁１１２は、開閉を切り換えることで第１分岐ライン１０２の排燃料ガスＬ３の流通を切り替え、開度を調整することで、第１分岐ライン１０２を流れる排燃料ガスＬ３の流量を制御する。第３燃料ガス供給ライン１２２は、ダクトバーナ９０に接続され、ダクトバーナ９０に燃料ガスＬ４を供給する。制御弁１３２は、第３燃料ガス供給ライン１２２に設置され、開閉及び開度の少なくとも一方を調整することで、ダクトバーナ９０に供給する燃料ガスＬ４の量を調整する。
　排ガス加熱部７４は、第１分岐ライン１０２から供給される排燃料ガスＬ３と第３燃料ガス供給ライン１２２から供給される燃料ガスＬ４をダクトバーナ９０で燃焼させることで、排ガスＧ２を加熱する。これにより、排熱回収ボイラ５１内の排ガスＧ２の温度をより高くすることができ、排熱回収ボイラ５１でより多くの熱を回収することができる。また、排ガス加熱部７４は、第１分岐ライン１０２から供給される排燃料ガスＬ３を燃焼させることで、排燃料ガスＬ３に含まれるカロリーで排ガスＧ２を加熱することができる。これにより、排燃料ガスＬ３に含まれるカロリーを有効に活用することができる。
　蒸気発生部７６は、ボイラ９２と、第２分岐ライン１０４と、第２制御弁１１４と、第４燃料ガス供給ライン１２４と、空気供給ライン１２５と、制御弁１３４、１３５と、を備えている。ボイラ９２は、供給された燃料を燃焼させて生じる熱を利用して蒸気を発生させる蒸気発生器であり、発生した蒸気を燃料ガス再循環ライン４９に供給する。本実施例のボイラ９２は、ＳＯＦＣ１３の起動に使用される、いわゆる起動用ボイラの機能を備える。なお、ボイラ９２は、発電システム１０の他の機器に接続し、接続している機器に蒸気を供給してもよい。
　第２分岐ライン１０４は、一方の端部が排燃料ガス排出ライン７２に接続され、他方の端部がボイラ９２に接続されている。第２制御弁１１４は、第２分岐ライン１０４に設置されている。第２制御弁１１４は、開閉を切り換えることで第２分岐ライン１０４の排燃料ガスＬ３の流通を切り替え、開度を調整することで、第２分岐ライン１０４を流れる排燃料ガスＬ３の流量を制御する。第４燃料ガス供給ライン１２４は、ボイラ９２に接続され、ボイラ９２に燃料ガスＬ５を供給する。空気供給ライン１２５は、ボイラ９２に接続され、ボイラ９２に空気Ａ４を供給する。制御弁１３４は、第４燃料ガス供給ライン１２４に設置され、開閉及び開度の少なくとも一方を調整することで、ボイラ９２に供給する燃料ガスＬ５の量を調整する。制御弁１３５は、空気供給ライン１２５に設置され、開閉及び開度の少なくとも一方を調整することで、ボイラ９２に供給する空気Ａ４の量を調整する。
　蒸気発生部７６は、第２分岐ライン１０４から供給される排燃料ガスＬ３と第４燃料ガス供給ライン１２４から供給される燃料ガスＬ５とを空気供給ライン１２５から供給される空気Ａ４とともにボイラ９２に供給し、排燃料ガスＬ３と燃料ガスＬ５をボイラ９２内で燃焼させることで、蒸気を発生させる。これにより、発電システム１０で必要な蒸気をボイラ９２で発生させ、各部に供給することができる。また、蒸気発生部７６は、第２分岐ライン１０４から供給される排燃料ガスＬ３を燃焼させることで、排燃料ガスＬ３に含まれるカロリーを蒸気の発生に用いる熱とすることができる。これにより、排燃料ガスＬ３に含まれるカロリーを有効に活用することができる。
　空気加熱部７８は、空気昇温用バーナ９４と、第３分岐ライン１０６と、第３制御弁１１６と、第５燃料ガス供給ライン１２８と、制御弁１３８と、を備えている。空気昇温用バーナ９４は、第２圧縮空気供給ライン３１に配置されている。空気昇温用バーナ９４は、供給された燃料を燃焼することで、第２圧縮空気供給ライン３１内の圧縮空気Ａ２を加熱する。空気加熱部７８は、排燃料ガスＬ３を燃焼させる空気昇温用バーナ９４として、排燃料ガスＬ３に着火して燃料させる着火源を備えるいわゆるバーナや、排燃料ガスＬ３を酸化等の反応で燃焼させる燃焼触媒を用いることができる。空気加熱部７８は、再循環ブロワ５０の出口や、ブロワ４８の出口のラインと第３分岐ライン１０６を接続させることが好ましい。これにより、より高い圧力の排燃料ガスＬ３を空気昇温用バーナ９４に提供することができる。
　第３分岐ライン１０６は、一方の端部が排燃料ガス排出ライン７２に接続され、他方の端部が空気昇温用バーナ９４に接続されている。第３制御弁１１６は、第３分岐ライン１０６に設置されている。第３制御弁１１６は、開閉を切り換えることで、第３分岐ライン１０６の排燃料ガスＬ３の流通を切り替え、開度を調整することで第３分岐ライン１０６を流れる排燃料ガスＬ３の流量を制御する。第５燃料ガス供給ライン１２８は、空気昇温用バーナ９４に接続され、空気昇温用バーナ９４に燃料ガスＬ６を供給する。制御弁１３８は、第５燃料ガス供給ライン１２８に設置され、開閉及び開度の少なくとも一方を調整することで、空気昇温用バーナ９４に供給する燃料ガスＬ６の量を調整する。
　空気加熱部７８は、第３分岐ライン１０６から供給される排燃料ガスＬ３と第５燃料ガス供給ライン１２８から供給される燃料ガスＬ６を空気昇温用バーナ９４で燃焼させることで、圧縮空気Ａ２を加熱する。これにより、ＳＯＦＣ１３に供給する圧縮空気Ａ２の温度をより高くすることができる。また、ＳＯＦＣ１３に供給した圧縮空気Ａ２は、排空気としてガスタービン１１に供給される。これにより、空気加熱部７８で圧縮空気Ａ２を加熱した熱をガスタービン１１や排熱回収ボイラ５１で回収することができる。これにより、排燃料ガスＬ３に含まれるカロリーを有効に活用することができる。
　燃料ガス加熱部８０は、バスヒータ９６と、第４分岐ライン１０８と、第４制御弁１１８と、第２燃料ガス供給ライン４１と、制御弁４２と、を備えている。バスヒータ９６は、第２燃料ガス供給ライン４１に配置されている。バスヒータ９６は、供給された排燃料ガスを燃焼することで、第２燃料ガス供給ライン４１内の燃料ガスＬ２を加熱する。
　ここで、図３は、燃料ガス加熱部のバスヒータを示す概略構成図である。バスヒータ９６は、図３に示すように、燃焼器１４０と、容器１４２と、燃焼ガス配管１４４と、を有する。また、燃焼器１４０は、第４分岐ライン１０８及び燃焼ガス配管１４４と接続されている。燃焼器１４０は、第４分岐ライン１０８から供給された排燃料ガスＬ３を燃焼させることで生成される燃焼ガスを燃焼ガス配管１４４に供給する。容器１４２は、内部に水等の熱媒が充填された箱である。容器１４２は、熱媒が充填された内部に第２燃料ガス供給ライン４１と燃焼ガス配管１４４とが配置されている。燃焼ガス配管１４４は、一方の端部が燃焼器１４０に接続され、他方の端部が開放されている。燃焼ガス配管１４４は、両端の間の部分が容器１４２の内部に配置されている。
　バスヒータ９６は、燃焼器１４０で排燃料ガスが燃焼され、生成された燃焼ガスが燃焼ガス配管１４４を流れる。これにより燃焼ガスが容器１４２の内部を流れる。バスヒータ９６は、燃焼ガス配管１４４を流れる燃焼ガスにより熱媒が加熱され、加熱された熱媒が第２燃料ガス供給ライン４１を流れる燃料ガスを加熱する。このように、バスヒータ９６は、燃焼ガスの熱を、熱媒を介して燃料ガスに伝達することで、燃料ガスを加熱する。バスヒータ９６は、熱媒を介して燃料ガスを加熱することで、第２燃料ガス供給ライン４１で燃料ガスが燃焼されることを防ぎつつ、加熱することができる。
　第４分岐ライン１０８は、一方の端部が排燃料ガス排出ライン７２に接続され、他方の端部がバスヒータ９６に接続されている。第４制御弁１１８は、第４分岐ライン１０８に設置されている。第４制御弁１１８は、開閉を切り換えることで、第４分岐ライン１０８の排燃料ガスＬ３の流通を切り替え、開度を調整することで第４分岐ライン１０８を流れる排燃料ガスＬ３の流量を制御する。
　燃料ガス加熱部８０は、第４分岐ライン１０８から供給される排燃料ガスＬ３をバスヒータ９６で燃焼させることで、燃料ガスＬ２を加熱する。これにより、ＳＯＦＣ１３に供給する燃料ガスＬ２の温度をより高くすることができる。また、ＳＯＦＣ１３に供給した燃料ガスＬ２は、排燃料ガスとしてガスタービン１１に供給される。これにより、燃料ガス加熱部８０で燃料ガスを加熱した熱は、ガスタービン１１や排熱回収ボイラ５１で回収することができる。これにより、排燃料ガスＬ３に含まれるカロリーを有効に活用することができる。なお、燃料ガス加熱部８０は、排燃料ガスを供給する経路とは別にバスヒータ９６に燃料ガスを供給する経路を設けてもよい。
　また、発電システム１０は、排燃料ガス供給ライン４５のガスタービン１１の近傍（本実施例では、制御弁４７よりも下流側）に配置された開閉弁（開閉制御弁）６４と、排燃料ライン４３に流れる排燃料ガスＬ３の流量を検出する流量検出部６６と、排燃料ガス供給ライン４５に流れる排燃料ガスＬ３の状態を検出する状態検出部６８と、を備えている。
　開閉弁６４は、排燃料ガス排出ライン７２と連結している位置よりも下流側、かつ、燃焼器２２よりも上流側に配置されている。開閉弁６４は、開閉を切り換えることで排燃料ガスＬ３を燃焼器２２に供給するか否かを切り換えることができる。
　流量検出部６６は、排燃料ライン４３の燃料ガス再循環ライン４９と連結している部分よりも下流側、かつ、排出ライン４４と排燃料ガス供給ライン４５とに分岐される部分よりも上流側に配置されている。流量検出部６６は、設置されている位置の排燃料ライン４３を流れる排燃料ガスＬ３の流量を検出する検出装置である。流量検出部６６は、例えば排燃料ライン４３を流れる排燃料ガスＬ３の圧力を検出し、圧力の検出結果に対して演算処理を行うことで流量を算出する。なお、本実施形態では、排燃料ライン４３を流れる排燃料ガスＬ３の流量も、排燃料ガスの状態に含まれる。
　状態検出部６８は、排燃料ガス供給ライン４５のブロワ４８より下流側、かつ、排燃料ガス排出ライン７２と連結している位置よりも上流側に配置されている。状態検出部６８は、設置されている位置の排燃料ガス供給ライン４５を流れる排燃料ガスＬ３のカロリーを検出する検出装置である。なお、状態検出部６８は、設置されている位置の排燃料ガス供給ライン４５を流れる排燃料ガスＬ３の状態を検出できる検出装置であればよく、例えば、排燃料ガスＬ３の温度を検出する温度検出装置を用いることもできる。ここで、排燃料ガスＬ３の状態とは、排燃料ガス供給ライン４５を流れている間に排燃料ガスＬ３にドレンが生じたかを判定することができる各種条件である。なお、状態検出部６８は、排燃料ガス供給ライン４５の燃焼器２２側、つまり、排燃料ガス排出ライン７２と連結している位置に近い側に配置することが好ましい。これにより、排燃料ガス供給ライン４５が流れることで、排燃料ガスＬ３に生じる変化をより高い確率で検出することができる。
　発電システム１０の制御装置（制御部）６２は、ＳＯＦＣ１３から排燃料ライン４３への排燃料ガスＬ３の供給開始時に、つまり制御弁４７を開にした後に、流量検出部６６及び状態検出部６８の少なくとも一方の結果に基づいて、加熱手段７０を駆動するようにしている。また、制御装置６２は、流量検出部６６及び状態検出部６８の少なくとも一方の結果に基づいて、開閉弁６４の開閉も制御する。これにより、排燃料ガスを燃焼器２２に供給するか否かを切り換えることができる。
　以下、図４及び図５を用いて、上述した本実施例の発電システム１０の駆動方法について説明する。図４は、本実施例の発電システムの駆動動作の一例を示すフローチャートである。図５は、本実施例の発電システムの排燃料ガスの流れを制御する弁の動作のタイミングを表すタイムチャートである。図４に示す駆動動作は、制御装置（制御部）６２が各部の検出結果に基づいて、演算処理を実行することで実現することができる。また、発電システム１０は、図４に示す処理の実行中も、燃料ガス再循環ライン４９を用いた排燃料ガスの循環を並行して実行している。ここで、図４は、ＳＯＦＣ１３の起動時に実行する制御の一例である。制御装置６２は、図４の制御が開始される前は、図５に示すように、排燃料ガス供給ライン４５の制御弁４７、排燃料ガス排出ライン７２の制御弁７３及び排燃料ガス供給ライン４５の開閉弁６４を閉としている。ここで、本実施例の発電システム１０は、基本的に制御弁４６を閉に維持し、排出ライン４４から排燃料ガスを排出しない。
　まず、制御装置６２は、排燃料ガス供給ライン４５の制御弁４７を閉から開に切り換える制御をする（ステップＳ１２）。例えば、燃料ガス再循環ライン４９で排燃料ガスＬ３を循環させているときに制御装置６２により制御弁４７が閉から開に切り換えられることで、排燃料ガス供給ライン４５への排燃料ガスＬ３の供給を開始する。制御装置６２は、流量検出部６６の検出結果を用いて、経路中の排燃料ガスＬ３の流量を判定することができる。ここで、制御装置６２は、図５のｔ１に示すように、排燃料ガス供給ライン４５の制御弁４７を開とするとともに、排燃料ガス排出ライン７２の制御弁７３も開とする制御をする。また、制御装置６２は、排燃料ガス供給ライン４５の開閉弁６４を閉で維持する。これにより、排燃料ガスＬ３が加熱手段７０に供給される状態となる。
　制御装置６２は、排燃料ガス供給ライン４５に排燃料ガスＬ３への供給を開始したら、排燃料ガス供給ライン４５のブロワ４８を駆動させる制御をする（ステップＳ１４）。ブロワ４８は、排燃料ガス供給ライン４５を流れる排燃料ガスＬ３を排燃料ガス排出ライン７２との連結部に向けて送る。
　次に、制御装置６２は、排燃料ガスＬ３の供給先を決定する（ステップＳ１６）。具体的には、制御装置６２は、加熱手段７０の排ガス加熱部７４、蒸気発生部７６、空気加熱部７８及び燃料ガス加熱部８０の中から排燃料ガスの供給先を決定する。制御装置６２は、供給先を決定したら、供給先のライン（分岐ライン）の制御弁を閉から開に切り換える制御をする（ステップＳ１８）。これにより、決定された加熱手段７０の供給先に排燃料ガスＬ３を供給することができる。
　次に、制御装置６２は、状態検出部６８で排燃料ガスＬ３の状態を検出し（ステップＳ２０）、排燃料ガスＬ３の状態が安定したかを判定する（ステップＳ２２）。つまり、制御装置６２は、排燃料ガス供給ライン４５を流れる排燃料ガスＬ３の成分が安定しているかを判定する。制御装置６２は、例えば、状態検出部６８で排燃料ガスＬ３のカロリーを検出する場合、カロリーが所定の範囲内となったら状態が安定したと判定する。また、状態検出部６８は、排燃料ガスＬ３の状態として、排燃料ガスＬ３の温度を計測することもできる。状態検出部６８で温度を検出する場合、温度が一定の値以上となったら状態が安定したと判定する。
　制御装置６２は、排燃料ガスＬ３の状態が安定していない（ステップＳ２２でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ１６に戻り、ステップＳ１６の処理を再び実行する。制御装置６２は、排燃料ライン４３を流れる排燃料ガスＬ３の状態が安定するまで、排燃料ガスＬ３を加熱手段７０に供給しつつ、ステップＳ１６からステップＳ２２の処理を繰り返す。
　制御装置６２は、排燃料ガスＬ３の状態が安定した（ステップＳ２２でＹｅｓ）と判定した場合、排燃料ガス供給ライン４５の開閉弁６４を閉から開に切り換える制御をする（ステップＳ２４）。ここで、制御装置６２は、図５のｔ２に示すように、排燃料ガス供給ライン４５の制御弁４７を開で維持しつつ、排燃料ガス排出ライン７２の制御弁７３を開から閉に切り換え、排燃料ガス供給ライン４５の開閉弁６４を閉から開に切り換える制御をする。これにより、制御装置６２は、排燃料ガス排出ライン７２への排燃料ガスＬ３の供給を停止し、燃焼器２２への排燃料ガスＬ３の供給を開始する。制御装置６２は、燃焼器２２への排燃料ガスの供給を開始したら、本処理を終了する。
　このように本実施例の発電システム１０は加熱手段７０を設け、ＳＯＦＣ１３の起動時等において、排燃料ガスＬ３の状態が安定するまで、つまり、排燃料ガスＬ３が燃焼器２２に供給可能な状態となるまでの間に、ＳＯＦＣ１３から排出される排燃料ガスＬ３を加熱手段７０に供給する。これにより、燃焼器２２に供給できない排燃料ガスも排出ライン４４から排出せずに、加熱手段７０の燃料として利用することができる。また、加熱手段７０は、発電システム１０で使用される、排ガス、蒸気、空気または燃料を加熱しているため、加熱対象を加熱したエネルギーをガスタービン１１や蒸気タービン１４で回収することができる。
　また、発電システム１０は、加熱手段７０の排燃料ガス排出ライン７２を、排燃料ガス供給ライン４５のブロワ４８と開閉弁６４との間、つまり、排燃料ガス供給ライン４５の燃焼器２２側に接続させている。これにより、発電システム１０は、排燃料ガス供給ライン４５の燃焼器２２の近傍に到達した排燃料ガスＬ３が加熱手段７０に供給される。これにより、発電システム１０は、排燃料ガスＬ３の状態が安定するまでの間、排燃料ガスによって排燃料ガス供給ライン４５を加熱することができる。また、発電システム１０は、排燃料ガス供給ライン４５の燃焼器２２の近傍に到達した排燃料ガスＬ３が安定するまで、排燃料ガスＬ３を加熱手段７０に供給することになる。これにより、ＳＯＦＣ１３の起動時において、排燃料ガスＬ３が低温（常温）な状態の排燃料ガス供給ライン４５を流れ、温度が低下した排燃料ガスＬ３が燃焼器２２に供給されることを抑制することができる。
　ここで、排燃料ガスＬ３は、冷却されるとドレンが発生する。ドレンが発生した排燃料ガス供給ライン４５の下流側の排燃料ガスＬ３は、成分の構成が変化し、水分量が減ることで燃焼発熱量（カロリー）が高くなる。また、発電システム１０は、排燃料ガス供給ライン４５が排燃料ガスにより加熱されるため、ドレンの発生量が徐々に変化する。また、その後、排燃料ガス供給ライン４５で発生したドレンが蒸発すると、蒸発したドレンが排燃料ガスＬ３に混入し、排燃料ガスＬ３のＨ２Ｏ分が多くなる。排燃料ガスＬ３は、Ｈ２Ｏ分が多くなると、燃焼発熱量（カロリー）が低くなる。これにより、排燃料ガス供給ライン４５の下流側の排燃料ガスＬ３は、燃料発熱量が徐々に変化する。このような排燃料ガスＬ３を燃焼器２２に供給すると、燃焼器２２での燃焼の制御が複雑になる。また、そもそもドレンが発生した状態の排燃料ガスＬ３を燃焼器２２に供給することは好ましくない。これに対して、本実施例の発電システム１０は、上述したように、ＳＯＦＣ１３の起動時において排燃料ガスＬ３の状態が安定してから、燃焼器２２に排燃料ガスＬ３の供給を開始する。これにより、燃焼器２２に供給する排燃料ガスＬ３の燃焼発熱量の変動を抑制することができる。供給する排燃料ガスＬ３の成分を安定できることで、燃焼器２２の燃焼を安定させることができる。これにより、制御を簡単にすることができ、また、ガスタービン１１への悪影響も低減することができる。
　また、発電システム１０は、排燃料ガス供給ライン４５のブロワ４８よりも下流側に排燃料ガス排出ライン７２を連結させることで、排燃料ガス排出ライン７２に排燃料ガスＬ３を供給する駆動源として、ブロワ４８を用いることができる。これにより、１つのブロワ４８を有効に活用することができる。
　本実施例の発電システム１０は、開閉弁６４を排燃料ガス供給ライン４５の燃焼器２２の近傍に配置することが好ましい。つまり、発電システム１０は、開閉弁６４と燃焼器２２との距離を短くすることが好ましい。これにより、開閉弁６４を開とし、燃焼器２２に排燃料ガスＬ３の供給を開始した際に、燃焼器２２に供給する排燃料ガスＬ３で加熱する排燃料ガス供給ライン４５の範囲を短くすることができる。これにより、燃焼器２２に排燃料ガスＬ３の供給を開始した際に、開閉弁６４よりも下流側の範囲の排燃料ガス供給ライン４５の排燃料ガスＬ３にドレンが発生することを抑制することができる。
　次に、図６を用いて、上述した本実施例の発電システム１０の駆動方法について説明する。図６は、本実施例の発電システムの駆動動作の一例を示すフローチャートである。図６に示す駆動動作は、制御装置（制御部）６２が各部の検出結果に基づいて、演算処理を実行することで実現することができる。ここで、図６は、排燃料ガスをガスタービンに供給している状態で実行する制御の一例である。ここで、図６では、各制御弁を開にする場合の処理について説明するが、開から閉にする制御、開度を調整する制御も同様の処理で実現することができる。また、図６の制御は、図４のステップＳ１６及びステップＳ１８の制御としても実行することができる。
　制御装置６２は、流量検出部６６で排燃料ガスＬ３の流量を検出し（ステップＳ３０）、加熱手段７０に排燃料ガスを供給するかを判定する（ステップＳ３２）。制御装置６２は、例えば、ガスタービン１１の運転状態の変動により流量検出部６６で検出した流量が燃焼器２２に必要な排燃料ガスＬ３の流量を超える場合、超えた分の排燃料ガスＬ３を加熱手段７０に供給すると判定する。制御装置６２は、加熱手段７０に排燃料ガスＬ３を供給しない（ステップＳ３２でＮｏ）、即ち全量の排燃料ガスＬ３を燃焼器２２に供給すると判定した場合、ステップＳ３０に戻る。これにより、制御装置６２は、排燃料ガスＬ３を加熱手段７０に供給すると判定するまで、ステップＳ３０とステップＳ３２の処理を繰り返す。
　制御装置６２は、加熱手段７０に排燃料ガスＬ３を供給する（ステップＳ３２でＹｅｓ）、即ち全量の排燃料ガスＬ３を燃焼器２２に供給できないと判定した場合、排燃料ガス排出ライン７２の制御弁７３を閉から開に切り換え（ステップＳ３４）、ダクトバーナ９０に排燃料ガスＬ３を供給するかを判定する（ステップＳ３６）。制御装置６２は、ダクトバーナ９０に排燃料ガスＬ３を供給する（ステップＳ３６でＹｅｓ）と判定した場合、第１制御弁１１２を閉から開にする制御をする（ステップＳ３８）。
　制御装置６２は、ダクトバーナ９０に排燃料ガスＬ３を供給しない（ステップＳ３６でＮｏ）と判定した場合、ボイラ９２に排燃料ガスＬ３を供給するかを判定する（ステップＳ４０）。また、制御装置６２は、第１制御弁１１２を閉から開にした場合もボイラ９２に排燃料ガスＬ３を供給するかを判定する（ステップＳ４０）。制御装置６２は、ボイラ９２に排燃料ガスＬ３を供給する（ステップＳ４０でＹｅｓ）と判定した場合、第２制御弁１１４を閉から開にする制御をする（ステップＳ４２）。
　制御装置６２は、ボイラ９２に排燃料ガスＬ３を供給しない（ステップＳ４０でＮｏ）と判定した場合、空気昇温用バーナ９４に排燃料ガスＬ３を供給するかを判定する（ステップＳ４４）。また、制御装置６２は、第２制御弁１１４を閉から開にした場合も空気昇温用バーナ９４に排燃料ガスＬ３を供給するかを判定する（ステップＳ４４）。制御装置６２は、空気昇温用バーナ９４に排燃料ガスＬ３を供給する（ステップＳ４４でＹｅｓ）と判定した場合、第３制御弁１１６を閉から開にする制御をする（ステップＳ４６）。
　制御装置６２は、空気昇温用バーナ９４に排燃料ガスＬ３を供給しない（ステップＳ４４でＮｏ）と判定した場合、バスヒータ９６に排燃料ガスＬ３を供給するかを判定する（ステップＳ４８）。また、制御装置６２は、第３制御弁１１６を閉から開にした場合もバスヒータ９６に排燃料ガスＬ３を供給するかを判定する（ステップＳ４８）。制御装置６２は、バスヒータ９６に排燃料ガスＬ３を供給する（ステップＳ４８でＹｅｓ）と判定した場合、第４制御弁１１８を閉から開にする制御をする（ステップＳ５０）。
　制御装置６２は、バスヒータ９６に排燃料ガスＬ３を供給しない（ステップＳ４８でＮｏ）と判定した場合、処理終了かを判定する（ステップＳ５２）。また、制御装置６２は、第４制御弁１１８を閉から開にした場合も処理終了かを判定する（ステップＳ５２）。制御装置６２は、処理終了ではない（ステップＳ５２でＮｏ）と判定した場合、ステップＳ３０に戻り、上記処理を再び実行する。制御装置６２は、処理終了する（ステップＳ５２でＹｅｓ）と判定した場合、本処理を終了する。
　制御装置６２は、図６に示す処理を行うことで、ガスタービン１１への排燃料ガスＬ３の供給を開始した後に、燃焼器２２に供給しない排燃料ガスＬ３が発生しても、この排燃料ガスＬ３を有効に利用することができる。つまり、燃焼器２２に供給しない排燃料ガスＬ３を加熱手段７０の燃料として用いることができ、排燃料ガスＬ３を有効に活用することができる。
　制御装置６２は、例えば、ＳＯＦＣ１３の起動時は、ボイラ９２（蒸気発生部７６）に排燃料ガスＬ３を供給する制御をし、その後、ダクトバーナ９０（排ガス加熱部７４）に排燃料ガスＬ３を供給する制御をすることができる。また、運転中のＳＯＦＣ１３がトリップした場合、制御装置６２は、ダクトバーナ９０（排ガス加熱部７４）に排燃料ガスＬ３を供給する制御をする。
　なお、図６に示す処理では、ダクトバーナ９０、ボイラ９２、空気昇温用バーナ９４及びバスヒータ９６の複数に排燃料ガスＬ３を供給開始できるように、開閉の結果に係らず、ステップＳ３６、ステップＳ４０、ステップＳ４４及びステップＳ４８の判定を実行する制御としたが、これに限定されない。例えば、制御装置６２は、ステップＳ３８、ステップＳ４２、ステップＳ４６及びステップＳ５０の処理を行ったら、ステップＳ５２の判定に進むようにしてもよい。
　ここで、本実施例の加熱手段７０は、排燃料ガスを燃焼する機構として、排ガス加熱部７４、蒸気発生部７６、空気加熱部７８及び燃料ガス加熱部８０の４つの機構を設けたが、少なくとも１つ備えていればよい。また、加熱手段７０が備える排燃料ガスを燃焼する機構は、上記４つの機構に限定されず、ガスタービン１１以外で、発電システム１０に利用できるものであればよい。
　ここで、本実施例の加熱手段７０は、排燃料ガスを燃焼する領域に燃料ガスを供給する経路を設けることで、排燃料ガスを供給しない場合でも加熱手段７０の各部を利用することができる。これにより、加熱手段７０は、排燃料ガスを補助燃料として利用することができ、常時運転可能となるため、加熱手段７０の各部を効率よく利用することができる。
　具体的には、制御装置６２は、第１制御弁１１２、第２制御弁１１４、第３制御弁１１６及び第４制御弁１１８の制御と共に制御弁１３２、１３４及び１３８の制御を行うことで、加熱手段７０の各部に供給する排燃料ガスＬ３と燃料ガスＬ４、Ｌ５及びＬ６とのバランスを調整することができる。制御装置６２は、例えば、制御装置６２は、第１制御弁１１２の開度と制御弁１３２の開度とのバランスを調整することにより、ダクトバーナ９０で生じる燃焼量や発熱量を制御することができる。これにより、制御装置６２は、ガスタービン１１での蒸気発生量と発電機１５の発電出力との比率を制御することができる。また、発電システム１０は、加熱手段７０の各部を効率よく利用することができるため、本実施形態のように加熱手段７０の各部に排燃料ガスを供給する経路とは別に燃料ガスを供給する経路を設けることが好ましいが、必ずしも設けなくてもよい。
　ここで、本実施例の発電システム１０は、排燃料ガス供給ライン４５のブロワ４８及び状態検出部６８よりも上流側に制御弁４７を設けることで、排燃料ガス供給ライン４５のブロワ４８及び状態検出部６８を配置している範囲に排燃料ガスＬ３を供給するか否かを切り換えることができる。また、図２では、制御弁４７の位置を排燃料ガス供給ライン４５の燃焼器２２側に配置した位置としているが、配置位置は特に限定されず、排出ライン４４との連結部よりも下流側、かつ、排燃料ガス排出ライン７２との連結部よりも上流側であればよい。
　本実施例の発電システム１０は、排燃料ガス供給ライン４５を加熱できるため、加熱手段７０の排燃料ガス排出ライン７２を、排燃料ガス供給ライン４５のガスタービン１１側と接続することが好ましいが、これに限定されない。発電システム１０は、排燃料ガス排出ライン７２を、排燃料ライン４３に接続してもよいし、排出ライン４４に接続してもよい。なお、本実施例の発電システム１０は、排出ライン４４から排燃料ガスを排出することに換えて、排燃料ガス排出ライン７２に排出できるため、排出ライン４４と制御弁４６を設けなくてもよい。つまり、発電システム１０は、排出ライン４４に換えて、排燃料ガス排出ライン７２を設けてもよい。
　また、本実施例の発電システム１０は、排燃料ガス排出ライン７２に排燃料ガスＬ３からドレンを回収するドレン回収機構を設けてもよい。ドレン回収機構としては、例えば、排燃料ガスＬ３を冷却する機構と、ドレンを捕集する機構（トラップ）と、を備える。また、ドレン回収機構としては、ドレン回収機構は、再熱交換器を用い、排燃料ガスＬ３を熱交換で冷却し、ドレンを回収した後、ドレン回収前の排燃料ガスＬ３から回収した熱で再加熱するようにしてもよい。
　また、本実施例の発電システム１０は、制御弁７３を設け、排燃料ガス排出ライン７２に排燃料ガスを供給するか否かを切り換えたが、第１制御弁１１２、第２制御弁１１４、第３制御弁１１６、第４制御弁１１８でそれぞれに排燃料ガスを供給するか否かを切り換えることができるため、制御弁７３は必ずしも設けなくてもよい。
　燃焼器２２への燃料ガスの供給を調整する開閉弁６４は、少なくとも開閉を切り換えることができればよいが、開度を調整する制御弁でもよい。また、排燃料ガス供給ライン４５のブロワ４８の上流側に配置した制御弁４７は、少なくとも開閉を切り換えることができればよく、開閉弁でもよい。同様に、排燃料ガス供給ライン４５に設けた制御弁４７と開閉弁６４とは、少なくとも一方を開度（流路抵抗）が調整できる制御弁とすることが好ましい。これにより、燃焼器２２に供給する排燃料ガスの量を調整することができる。なお、発電システム１０は、開閉弁６４及び制御弁７３の開閉を制御することでも排燃料ガス供給ライン４５への排燃料ガスの供給を制御できるため、制御弁４７を設けなくてもよい。
　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
　２５　空気取り込みライン
　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、４８　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
　４４　排出ライン
　４５　排燃料ガス供給ライン
　４７　制御弁
　４９　燃料ガス再循環ライン
　５０　再循環ブロワ
　５１　排熱回収ボイラ
　５２　タービン
　５３　排ガスライン
　５４　蒸気供給ライン
　５５　給水ライン
　５６　復水器
　５７　給水ポンプ
　６２　制御装置（制御部）
　６４　開閉弁
　６６　流量検出部
　６８　状態検出部
　７０　加熱手段
　７２　排燃料ガス排出ライン
　７３　制御弁
　７４　排ガス加熱部
　７６　蒸気発生部
　７８　空気加熱部
　８０　燃料ガス加熱部
　９０　ダクトバーナ
　９２　ボイラ
　９４　空気昇温用バーナ
　９６　バスヒータ
　１０２　第１分岐ライン
　１０４　第２分岐ライン
　１０６　第３分岐ライン
　１０８　第４分岐ライン
　１１２　第１制御弁
　１１４　第２制御弁
　１１６　第３制御弁
　１１８　第４制御弁
　１２２　第３燃料ガス供給ライン
　１２４　第４燃料ガス供給ライン
　１２５　空気供給ライン
　１２８　第５燃料ガス供給ライン
　１３２、１３４、１３５、１３８　制御弁

Claims (8)

  1. 　圧縮機と燃焼器を有するガスタービンと、
    　燃料電池と、
    　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に供給する排燃料ガス供給ラインと、
    　前記排燃料ガス供給ラインに接続する排燃料ガス排出ラインと、
    　前記排燃料ガス排出ラインにより供給される前記排燃料ガスを燃焼させて加熱対象を加熱させる加熱手段と、
    　前記燃料電池から排出される前記排燃料ガスの供給先を制御する制御部と、を有することを特徴とする発電システム。
  2. 　前記ガスタービンから排出される排ガスに含まれる熱を回収する熱交換器をさらに有し、
    　前記加熱手段は、前記排燃料ガスを燃焼させて前記熱交換器に供給する排ガスを加熱する排ガス加熱部を含むことを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
  3. 　前記加熱手段は、前記排燃料ガスを燃焼させて前記燃料電池に供給される燃料ガスに供給する蒸気を発生する蒸気発生部を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電システム。
  4. 　前記加熱手段は、前記排燃料ガスを燃焼させて前記燃料電池に供給する空気を加熱する空気加熱部を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電システム。
  5. 　前記加熱手段は、前記排燃料ガスを燃焼させて前記燃料電池に供給する燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱部を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発電システム。
  6. 　前記排燃料ガス排出ラインよりも上流側の前記排燃料ガスの状態を検出する状態検出部を有し、
    　前記状態検出部で検出した結果に基づいて、排燃料ガスの状態が安定したと判定した場合、前記ガスタービンへの前記排燃料ガスの供給を開始することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発電システム。
  7. 　前記燃料電池から前記排燃料ガス供給ライン及び前記排燃料ガス排出ラインに供給される排燃料ガスの流量を検出する流量検出部を有し、
    　前記制御部は、前記流量検出部の検出結果に基づいて、前記排燃料ガス供給ラインに供給する排燃料ガスの流量と、前記排燃料ガス排出ラインに供給する排燃料ガスの流量と、を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発電システム。
  8. 　圧縮機と燃焼器を有するガスタービンと、燃料電池と、排燃料ガスを燃焼させて加熱対象を加熱させる加熱手段と、を有する発電システムの運転方法であって、
    　前記燃料電池からガスタービンに向けて排出される排燃料ガスの状態を検出する工程と、
    　検出した排燃料ガスの状態に基づいて、前記ガスタービンに供給しない前記排燃料ガスがあるかを判定する工程と、
    　前記ガスタービンに供給しない排燃料ガスがあると判定した場合、前記加熱手段に前記排燃料ガスを供給する工程と、を有することを特徴とする発電システムの運転方法。
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