[发明专利]发电系统以及发电系统的运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将固体氧化物型燃料电池、燃气轮机、蒸气轮机组合而成的发电系统以及发电系统的运转方法。

背景技术

固体氧化物型燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell：以下称为SOFC)作为用途广泛的高效率燃料电池而被公知。该SOFC为了提高离子导电率而增高工作温度，因而能够将从燃气轮机的压缩机喷出的压缩空气作为向空气极侧供给的空气(氧化剂)来使用。另外，能够将自SOFC排放的高温的燃料气体排气作为燃气轮机的燃烧器的燃料来使用。

因此，例如，如下述专利文献1所记载的那样，作为能够实现高效率发电的发电系统，提出有各种将SOFC、燃气轮机、蒸气轮机组合而成的系统。在该专利文献1所记载的复合系统中，燃气轮机具有将空气压缩并向SOFC供给的压缩机、和由自该SOFC排放的燃料气体排气和压缩空气生成燃烧气体的燃烧器。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-205932号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述现有的发电系统中，在SOFC起动时，从开始向SOFC供给燃料气体起的一定期间内，自SOFC排放的燃料气体排气的成分不稳定。因此，在该期间内，变得难以将燃料气体排气向燃烧器供给。另外，在发电系统中，所需燃料的卡路里根据燃气轮机的输出而发生变动。若所需燃料的卡路里发生变动，则投入的燃料气体排气的量也发生变动。因此，产生未能向燃烧器供给的燃料气体排气，从而不能高效地利用燃料气体排气。

本发明解决上述课题，其目的在于，提供一种能够高效地利用从燃料电池排出的燃料气体排气的发电系统以及发电系统的运转方法。

用于解决课题的方案

用于实现上述目的的本发明的发电系统的特征在于，具有：燃气轮机，其具有压缩机和燃烧器；燃料电池；燃料气体排气供给线路，其将从所述燃料电池排出的燃料气体排气向所述燃气轮机供给；燃料气体排气排出线路，其与所述燃料气体排气供给线路连接；加热机构，其使通过所述燃料气体排气排出线路供给的所述燃料气体排气燃烧，从而对加热对象进行加热；以及控制部，其控制从所述燃料电池排出的所述燃料气体排气的供给对象。

因此，通过设置加热机构，能够通过加热机构使未向燃气轮机供给的燃料气体排气燃料。由此，能够高效地利用从燃料电池排出的燃料气体排气。

在本发明的发电系统中，其特征在于，还具有热交换器，该热交换器对从所述燃气轮机排出的废气所包含的热量进行回收，所述加热机构包括废气加热部，该废气加热部使所述燃料气体排气燃烧，从而对向所述热交换器供给的废气进行加热。

因此，可增加能够由热交换器回收的热量。由此，能够高效地利用从燃料电池排出的燃料气体排气。

在本发明的发电系统中，其特征在于，所述加热机构包括蒸气产生部，该蒸气产生部使所述燃料气体排气燃烧，从而产生向供给至所述燃料电池的燃料气体供给的蒸气。

因此，能够使燃料气体排气燃烧而生成蒸气。另外，能够在发电中利用蒸气所包含的热量。由此，能够高效地利用从燃料电池排出的燃料气体排气。

在本发明的发电系统中，其特征在于，所述加热机构包括空气加热部，该空气加热部使所述燃料气体排气燃烧，从而对向所述燃料电池供给的空气进行加热。

因此，能够使燃料气体排气燃烧而加热空气。另外，能够在发电中利用加热后的空气所包含的热量。由此，能够高效地利用从燃料电池排出的燃料气体排气。

在本发明的发电系统中，其特征在于，所述加热机构包括燃料气体加热部，该燃料气体加热部使所述燃料气体排气燃烧，从而对向所述燃料电池供给的燃料气体进行加热。

因此，能够使燃料气体排气燃烧而加热燃料。另外，能够在发电中利用加热后的空气所包含的热量。由此，能够高效地利用从燃料电池排出的燃料气体排气。

在本发明的发电系统中，其特征在于，具有状态检测部，该状态检测部对比所述燃料气体排气排出线路靠上游侧的所述燃料气体排气的状态进行检测，在基于由所述状态检测部检测到的结果判断为燃料气体排气的状态稳定的情况下，开始向所述燃气轮机供给所述燃料气体排气。

因此，能够将状态稳定的燃料气体排气向燃气轮机供给。由此，能够使燃气轮机高效地运转，并且能够使控制简单。另外，由于状态不稳定的燃料气体排气能够在加热机构中得到有效利用，因而能够有效地利用燃料气体排气。