[发明专利]发电系统及发电系统的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电系统及发电系统的运行方法，其中，该发电系统由固体氧化物燃料电池、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，为了提高离子电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的未利用的高温燃料用作燃气轮机的燃烧器的燃料。

因此，例如如下述专利文献1所述，作为能够实现高效率发电的发电系统，业者提出了各种由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中公开的联合系统，设有SOFC、燃烧从该SOFC排出的废燃料气和废空气的燃气轮机燃烧器、具有将空气压缩后供给SOFC的压缩机的燃气轮机。

另外，专利文献2中公开了下述内容，即：在使从SOFC排出的废空气与供至SOFC的空气热交换之后，与废热回收锅炉的管道之间进行热交换，从而将废空气的热量利用于废热回收锅炉的发电中。

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

专利文献2：日本专利特开平11-297336号公报

发明拟解决的问题

上述现有的发电系统从SOFC排出作为废空气的过热至高温的空气。在专利文献1中，与废空气进行各种热交换，从而将废空气中所含的热量回收。此处，在发电系统中，效率有待进一步提高，并且废空气的利用方法还有改善的余地。

发明内容

本发明为了解决上述问题开发而成，其目的在于提供一种能够有效地利用从SOFC排出的废空气的热量的发电系统及发电系统的运行方法。

解决问题的方法

用于达成上述目的的本发明的发电系统，其特征在于，具备：燃气轮机，其具有压缩机和燃烧器；燃料电池，其具有空气极及燃料极；废空气流通管线，用于将从所述燃料电池排出的废空气供应至所述燃气轮机；废燃料气供给管线，用于将从所述燃料电池排出的废燃料气供应至所述燃气轮机；涡轮机，其具备高压涡轮机、中压涡轮机以及低压涡轮机；废热回收锅炉，其具备高压蒸汽循环机构、中压蒸汽循环机构以及低压蒸汽循环机构，其中，所述高压蒸汽循环机构从排出自所述燃气轮机的废气中回收热量，生成蒸汽，并将所生成的蒸汽供应至所述高压涡轮机，所述中压蒸汽循环机构从排出自所述燃气轮机的废气中回收热量，生成比所述高压蒸汽循环机构的蒸汽压力低的蒸汽，并将所生成的蒸汽供应至所述中压涡轮机，所述低压蒸汽循环机构从排出自所述燃气轮机的废气中回收热量，生成比所述中压蒸汽循环机构的蒸汽压力低的蒸汽，并将所生成的蒸汽供应至所述低压涡轮机；以及至少一个废空气用热交换器，其使蒸汽与在所述废空气流通管线流动的废气之间进行热交换，使所述蒸汽升温，使所述废气降温，所述蒸汽在所述高压蒸汽循环机构或者所述中压蒸汽循环机构中与所述废气进行热交换，流向所述涡轮机。

因此，通过与在高压蒸汽循环机构或者中压蒸汽循环机构中过热后的蒸汽之间进行热交换，使废空气降温，能够在防止废空气的温度大幅降低的同时使废空气降温。由此，能够维持较高温的状态供应至燃气轮机，从而能够在燃气轮机及废热回收锅炉两者中回收废空气中所含的热量。由此，能够提高利用效率。此外，通过使废空气降温，能够减小废空气流通管线上的负担。

本发明的发电系统的特征在于，所述高压蒸汽循环机构具备高压过热器，在所述废空气用热交换器，利用所述高压过热器过热后的蒸汽与所述废空气之间进行热交换，在所述高压蒸汽循环机构流动的蒸汽，在所述废空气用热交换器中热交换后，供应至所述高压涡轮机。

因此，能够在防止废空气的温度大幅降低的同时使废空气降温。

本发明的发电系统的特征在于，具有用于向所述燃气轮机供应燃料气体的燃料气体供给管线和至少一个燃料气体用热交换器，其中，所述燃料气体用热交换器使在所述高压蒸汽循环机构中与所述废气进行热交换且流向所述涡轮机的蒸汽与在所述燃料气体供给管线流动的燃料气体之间进行热交换，使所述蒸汽降温，使所述燃料气体升温，其中，在所述高压蒸汽循环机构流动的蒸汽，在所述燃料气体用热交换器中热交换后，在所述废空气用热交换器中进行热交换，然后供应至所述高压涡轮机。

因此，能够在防止废空气的温度大幅降低的同时使废空气降温。另外，通过使燃料气体升温，能够在燃气轮机和涡轮机两者中回收其热量。