[发明专利]发电系统、发电系统的驱动方法和燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及将燃料电池、燃气涡轮机和蒸汽涡轮机组合而成的发电系统、发电系统的驱动方法和燃烧器。

背景技术

作为燃料电池的固体氧化物形电池(Solid Oxide Fuel Cell：以下称为SOFC)被公知为用途广泛的高效率燃料电池。该SOFC由于为了提高离子导电率而增高工作温度，因此能够将从燃气涡轮机的压缩机排出的压缩空气作为提供给空气极侧的空气(氧化剂)来使用。另外，能够将从SOFC排放出的高温的燃料气体废气作为燃气涡轮机的燃烧器的燃料来使用。

为此，例如如下述专利文献1所记载的那样，作为能够达成高效率发电的发电系统，提出有各种将SOFC、燃气涡轮机和蒸汽涡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，燃气涡轮机具备：将空气压缩后提供给SOFC的压缩机、和由从该SOFC排出的燃料气体废气和空气来生成燃烧气体的燃烧器。

另外，例如下述专利文献2示出了具备使从燃料电池排出的燃料气体废气燃烧的燃烧器的燃料电池系统。该燃烧器具备：一次燃烧室，其通过烧嘴(burner)将来自燃料电池的燃料气体废气喷出，并使用一次空气来进行燃料气体废气的一次燃烧；和二次燃烧室，其经由与一次燃烧室相比缩窄了气体通路的连络通路与一次燃烧室连接，并使用二次空气来进行来自一次燃烧室的气体的二次燃烧。并且，烧嘴具备同心配置而成的三重的吹出口，其中，在中央部配置喷出点火用喷火枪火焰的喷火枪火焰吹出口，在喷火枪火焰吹出口的外侧配置喷出燃料气体废气的环状的燃料废气吹出口，在燃料废气吹出口的外侧配置喷出空气废气的环状的空气废气吹出口，并且，该烧嘴在空气废气吹出口内具备贯通空气废气吹出口内并喷出辅助燃料的多个辅助燃料吹出口。

另外，例如下述专利文献3示出了将卡路里不同的至少2个种类的燃料提供给燃烧器的燃烧器的燃料提供方法。在燃气涡轮机的运转开始时，使用对构成燃烧器的第1喷嘴提供高卡路里燃料的第1燃料提供系统、以及对构成燃烧器的第2喷嘴提供低卡路里燃料的第2燃料提供系统这两者，来对燃烧器提供高卡路里燃料以及低卡路里燃料。然后，在达到燃气涡轮机仅以低卡路里燃料就能继续运转的输出的时间点，阻断向燃烧器提供高卡路里燃料，仅对燃烧器提供低卡路里燃料。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-205930号公报

专利文献2：JP特开2008-166070号公报

专利文献3：JP特开2012-41882号公报

发明概要

发明要解决的课题

在上述的专利文献1所示的发电系统中，燃气涡轮机由在燃烧器中燃烧从SOFC排出的燃料气体废气和压缩空气而生成的燃烧气体进行驱动。另一方面，SOFC利用被提供的燃料气体和在压缩机中经压缩后的压缩空气进行发电，将发电中利用过的燃料气体废气和压缩空气排出到燃气涡轮机。由此，在首先驱动了燃气涡轮机后，对SOFC提供压缩空气来驱动SOFC。

在上述的专利文献1所示的发电系统中，对燃气涡轮机提供燃烧气体的燃烧器由于是在SOFC不运转的状态下被提供燃料气体废气，因此需要燃料气体。另外，燃烧器在将来自SOFC的燃料气体废气作为燃料来利用时，在相对于燃气涡轮机达到额定负载的热输入来说，热输入不足的情况下，需要提供高卡路里的燃料气体来补充热输入。如此，在将SOFC、燃气涡轮机和蒸汽涡轮机组合而成的发电系统的运转时，根据SOFC和燃气涡轮机的运转状态的不同，提供给燃烧器的燃料如燃料气体废气和燃料气体那样成为种类不同的燃料气体。

于是，一般为了使种类不同的各燃料气体在燃烧器中燃烧，优选使用混合器。但是，从SOFC排出的燃料气体废气达到400℃左右，用于补充热输入的燃料气体是15℃左右，双方存在温度差。为此，在混合器中各燃料气体因温度差而混合不均匀，存在燃烧变得不稳定的危险，或者，需要应对在混合器或其周边配管中因温度差而出现的热伸长。

发明内容

本发明为了解决上述的课题而提出，目的在于提供一种能够消除因种类不同的燃料气体的温度差导致的不良状况的发电系统以及发电系统的驱动方法。

本发明为了解决上述的课题而提出，目的在于，提供一种发电系统、发电系统的驱动方法和燃烧器，在发电系统的驱动时，即使对燃烧器提供了种类不同的燃料，也能够在使燃气涡轮机稳定的状态下被驱动。

用于解决课题的手段