[发明专利]发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电系统及发电系统中的燃料电池的启动方法，其中，该发电系统由燃料电池、燃气轮机以及蒸汽轮机组合而成。

背景技术

众所周知，固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell)以下称为SOFC，是一种用途较广的高效率燃料电池。在该SOFC中，为了提高离子传导率设定的工作温度较高，因此，作为向空气极一侧供应的空气即氧化剂，能够使用从燃气轮机的压缩机喷出的压缩空气。另外，SOFC能够将排出的高温的排出燃气作为燃气轮机的燃烧器的燃料而使用。

因此，例如正如下述专利文献1所述，作为能够实现高效率发电的发电系统，提出了各种由SOFC、燃气轮机以及蒸汽轮机组合而成的发电系统。在该专利文献1所述的复合系统中，燃气轮机具有：将空气压缩后供应给SOFC的压缩机；由从该SOFC排出的排出燃气及压缩空气生成燃烧气体的燃烷器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-205930号公报

发明拟解决的问题

如上所述，在以往的发电系统中，燃烧器利用从SOFC排出的排出燃气及另行供应的燃气，生成燃烧气体。在这种情况下，从SOFC排出的排出燃气为约400℃，另行供应的燃气为常温例如约15℃，因此，两者之间将产生较大的温差。因此，需要对供应排出燃气或燃气的导管等实施热伸长对策。另外，为了均匀地混合排出燃气与燃气，也有在燃烧器的上流导管设置混合器的情况。通过设置该混合器，能够均匀地混合低热量的排出燃气与高热量的燃气。但是，排出燃气与燃气之间存在较大的温差，因此，需要向混合器或其周边导管，例如将排出燃气或燃气供应至混合器的导管等，实施热伸长对策。

发明内容

本发明的目的在于，为解决上述课题提供一种即使排出燃气与燃气之间存在较大的温差，也可不需要混合器或其周边导管的热伸长对策的发电系统。

为实现上述目的，本发明的发电系统的特征在于，具有：燃料电池；燃气轮机，其具有压缩机与燃烧器；第1压缩空气供应管线，其将压缩空气从所述压缩机供应至所述燃烧器；第2压缩空气供应管线，其将压缩空气从所述压缩机供应至所述燃料电池；排出空气供应管线，其将从所述燃料电池排出的排出空气供应至所述燃烧器；第1燃气供应管线，其将第1燃气供应至所述燃烧器；第2燃气供应管线，其将第2燃气供应至所述燃料电池；排出燃气供应管线，其将从所述燃料电池排出的排出燃气供应至所述燃烧器；加热装置，其加热通过所述第1燃气供应管线供应至所述燃烧器的第1燃气。

从而，由于第1燃气在通过第1燃气供应管线时被加热装置加热，因此排出燃气与第1燃气的温差减少，温度相近的第1燃气与排出燃气被供应至燃烧器，从而燃气轮机燃烧器能够同时高效率燃烧排出燃气与第1燃气，生成最合适的燃烧气体，并且能够确保在燃气轮机燃烧器中稳定燃烧而提高发电效率。

本发明的发电系统，其特征在于，所述加热装置为热交换器。

从而，由于将加热装置设为热交换器，能够高效率的使用热能，且由于不需要其他燃烧器等，因此能够抑制高成本化。

本发明的发电系统，其特征在于，所述热交换器在流动于所述排出空气供应管线的排出空气，与流动于所述第1燃气供应管线的第1燃气之间进行热交换。

从而，通过对排出空气与第1燃气进行热交换来加热第1燃气，因此，能够高效率加热第1燃气，另外，能够降低高温的排出空气的温度，且能够简化该排出空气的供应设备而降低制造成本。

本发明的发电系统，其特征在于，所述热交换器在流动于所述排出燃气供应管线的排出燃气，与流动于所述第1燃气供应管线的第1燃气之间进行热交换。

从而，通过对排出燃气与第1燃气进行热交换来加热第1燃气，因此，能够高效率加热第1燃气，另外，通过降低排出燃气的温度，能够极力减少该排出燃气与第1燃气之间的温差。

本发明的发电系统，其特征在于，所述加热装置具有：第1热交换器，其在流动于排出空气供应管线的排出空气与热交换介质之间进行热交换；第2热交换器，其在经所述第1热交换器热交换的热交换介质与流动于所述第1燃气供应管线的第1燃气之间进行热交换。

从而，第1燃气从由排出空气加热的热交换介质中获取热能而被加热，因此，能够防止燃气之间的热交换而确保其安全性。

本发明的发电系统，其特征在于，设置有混合器，该混合器混合流动于所述排出燃气供应管线的排出燃气，及由所述加热装置加热的第1燃气。