[发明专利]发电系统及发电系统中的燃料电池排气的冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合了燃料电池、燃气轮机、蒸汽轮机的发电系统，及发电系统中的燃料电池排气的冷却方法。

背景技术

作为燃料电池的固体氧化物形燃料电池，即Solid Oxide Fuel Cell，以下称为SOFC，被认为是用途广泛且高效率的燃料电池。因为该SOFC为提高离子导电率而动作温度较高，因此可以作为将从燃气轮机的压缩机吐出的空气供应给空气电极侧的空气，即氧化剂而使用。另外SOFC可以将没能够利用的高温的染料在燃气轮机的燃烧器中作为染料而使用。

因此，例如下述专利文献所述，作为能够实现高效率发电的发电系统，对组合了SOFC、燃气轮机、蒸汽轮机的发电系统有各种提案。该专利文献1所述的复合系统，其设置有SOFC、及燃烧从该SOFC排出的排出燃料气体与排出空气的燃气轮机燃烧器，以及具有将空气进行压缩并供应给SOFC的压缩机的燃气轮机。

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

发明内容

发明要解决的问题

上述的以往的发电系统中，从SOFC排出的排气(排出空气或排出燃料气体)为高温，额定运行时，例如排出空气达到600℃，排出燃料气体达到450℃。另外，在SOFC的运行状态发生变化的情况下，可以推测出排气温度超过额定运行时的温度的现象。因此，将排出空气输送至燃气轮机燃烧器的排出空气管线即导管，或将排出燃料气体输送至燃气轮机燃烧器的排出燃料管线即导管，需要设计成其导管材料或导管厚度耐得住超过额定运行时的温度的设想温度。但是，存在很难精确把握该设想温度将成为几度左右，而设计无法规定下来的问题。即使能够精确把握设想温度，也存在耐得住设想温度的导管材料非常高价，或使用该导管材料做成非常厚的导管厚度而制造成本增多的问题。

本发明为解决上述课题的发明，其目的在于提供一种即使发生从燃料电池排出的排气的温度超过额定运行时的温度的现象，也可以保护输送排气的排气管线即导管的发电系统，及发电系统中的燃料电池排气的冷却方法。

解决课题的方法

为实现上述目的的本发明的发电系统，其特征在于，具有燃料电池，输送从所述燃料电池排出的排气的排气管线，检测从所述燃料电池排出的排气的温度或所述排气管线的温度的温度检测器，冷却所述排气管线的排气的排气冷却部，以及，在由所述温度检测器检测出的温度高于规定温度时，起动所述排气冷却部的控制部。

从而，在燃料电池的运行状态发生变化，且那时从燃料电池排出的排气的排气温度高于额定运行时的温度的情况下，通过起动排气冷却装置，可以冷却排气，降低排气的排气温度。其结果，可以防止输送排气的排气管线因高温而破损的事态发生。另外，可以精确把握设计排气管线的设想温度，并且可以将该设想温度设定为与燃料电池额定运行时的温度相近的温度，因此可以进行安全且制造成本不增多的设计。

本发明的发电系统，其特征在于，所述排气冷却部具有储藏冷却材的冷却材储藏部，连接所述排气管线与所述冷却材储藏部的冷却材供应管线，设置于所述冷却材供应管线上的冷却材开关阀，以及，设置于所述冷却材供应管线上且从所述冷却材储藏部向所述排气管线送出冷却材的冷却材压送机，且所述控制部，在由所述温度检测器检测出的温度高于规定温度时，将所述冷却材开关阀调节为开放的同时，驱动所述冷却材压送机。

从而，在燃料电池的运行状态发生变化，且那时从燃料电池排出的排气的排气温度高于额定运行时的温度的情况下，通过开放冷却材开关阀，同时驱动冷却材压送机，可以冷却排气，且降低排气的排气温度。

本发明的发电系统，其特征在于，在所述冷却材储藏部中作为冷却材储藏有水。

从而，在燃料电池的运行状态发生变化，且那时从燃料电池排出的排气的排气温度高于额定运行时的温度的情况下，作为冷却材将水供应至排气管线。因此，水因为高温的排气而气化，由此可以降低排气温度。

本发明的发电系统，其特征在于，具备抽出系统内析出的水并回收的水回收部，且该水回收部回收的水作为冷却材储藏于所述冷却材储藏部内。

从而，通过抽出系统内析出的水，且将该水储藏于冷却材储藏部，可以将系统内析出的水作为冷却材有効的利用。

本发明的发电系统，其特征在于，具备检测所述排气管线的压力的压力检测器，所述控制部，基于由所述压力检测器检测出的压力，控制所述冷却材压送机，使所述冷却材压送机送出冷却材的压力大于所述排气管线的压力。