[发明专利]发电系统

说明书

本申请是申请号为“201380056427.7”，申请日为2013年10月28日，发明名称为“发电系统”之申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种组合了燃料电池、燃气轮机以及蒸汽轮机的发电系统。

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而提高了工作温度，因此，能够将从燃气轮机的压缩机喷出的空气用作供应至空气极侧的空气(氧化剂)。另外，SOFC能够将无法利用的高温燃料用作燃气轮机的燃烧器的燃料。

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。该专利文献1所述的联合系统设有SOFC和燃气轮机，其中，该燃气轮机具有燃气轮机燃烧器和压缩机，燃气轮机燃烧器中燃烧从该SOFC排出的废燃气和排出空气，压缩机将空气压缩后供应SOFC。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-205930号公报

发明要解决的技术问题

上述以往的发电系统中，正常运转时利用燃气轮机的压缩机压缩后的空气在供应至燃气轮机的燃烧器的同时，其一部分会供应至SOFC，用作氧化剂。此时，压缩机压缩后的空气的压力会相应燃气轮机的运转状态发生变动，因此供应至SOFC的压缩空气的压力也会相应燃气轮机的运转状态发生变动，可能会无法维持SOFC的稳定的运转状态。例如，虽然通过燃气轮机的驱动运行着发电机，但该发电机的频率发生变动时，燃气轮机会控制输出，将频率维持至规定频率。换言之，燃气轮机通过调节燃料供应量来调节输出，此时，压缩机出口处的压缩空气的压力会发生变动，并且供应至SOFC的压缩空气的压力也会发生变动。

发明内容

本发明为解决上述课题开发而成，其目的在于提供一种不论燃气轮机的运转状态如何，都能够稳定运转燃料电池的发电系统。

解决问题的技术手段

为实现上述目的，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；第1压缩空气供应管线，其将所述压缩机压缩后的第1压缩空气供应至所述燃烧器；燃料电池，其具有空气极和燃料极；压缩空气供应部，其可生成第2压缩空气；以及第2压缩空气供应管线，其将所述压缩空气供应部压缩后的第2压缩空气供应至所述燃料电池。

因此，与燃气轮机压缩机分开设置压缩空气供应部，燃气轮机压缩机压缩后的第1压缩空气通过第1压缩空气供应管线供应至燃烧器，压缩空气供应部压缩后的第2压缩空气通过第2压缩空气供应管线供应至燃料电池。因此，即使供应至燃烧器的空气的压力相应燃气轮机的运转状态发生变动，供应至燃料电池的空气的压力也不会发生变动。其结果是不论燃气轮机的运转状态如何，都能够稳定地运转燃料电池。

根据本发明的发电系统，其特征在于，设有：废热回收锅炉，其通过来自所述燃气轮机的废气生成蒸汽；以及蒸汽轮机，其通过所述废热回收锅炉生成的蒸汽进行驱动，所述压缩空气供应部具有：燃料电池用压缩机，其由蒸汽进行驱动；以及蒸汽供应管线，其将所述废热回收锅炉生成的蒸汽供应至所述燃料电池用压缩机。

因此，废热回收锅炉生成的蒸汽通过蒸汽供应管线供应至燃料电池用压缩机后，该燃料电池用压缩机通过蒸汽进行驱动，生成第2压缩空气，并将该第2压缩空气供应至燃料电池。形成组合了燃料电池、燃气轮机和蒸汽轮机的发电系统，通过在该系统内生成的蒸汽驱动燃料电池用压缩机，生成第2压缩空气，并将该第2压缩空气供应至燃料电池，因此能够改善整个系统的效率。

根据本发明的发电系统，其特征在于，所述压缩空气供应部具有燃料电池用压缩机以及驱动所述燃料电池用压缩机的驱动电动机。

因此，通过驱动电动机驱动燃料电池用压缩机，生成第2压缩空气，并将该压缩空气供应至燃料电池。仅需设置驱动电动机和燃料电池用压缩机，即可相对于燃气轮机，独立地将第2压缩空气供应至燃料电池，能够通过简单的结构确保燃料电池的稳定运转。

根据本发明的发电系统，其特征在于，设有：第1开关阀，其可开关所述第2压缩空气供应管线；旁路管线，其连接所述第1压缩空气供应管线和所述第2压缩空气供应管线；以及第2开关阀，其开关所述旁路管线。

因此，可通过旁路管线将驱动燃料电池用压缩机所生成的第2压缩空气供应至燃烧器，能够相应燃气轮机和燃料电池的运转状态调节压缩空气量。