[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2011141967A - Power generation system - Google Patents

Power generation system Download PDF

Info

Publication number
JP2011141967A
JP2011141967A JP2010000752A JP2010000752A JP2011141967A JP 2011141967 A JP2011141967 A JP 2011141967A JP 2010000752 A JP2010000752 A JP 2010000752A JP 2010000752 A JP2010000752 A JP 2010000752A JP 2011141967 A JP2011141967 A JP 2011141967A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
anode exhaust
carbon dioxide
anode
power generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010000752A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Hirokawa
洋一 廣川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chugoku Electric Power Co Inc filed Critical Chugoku Electric Power Co Inc
Priority to JP2010000752A priority Critical patent/JP2011141967A/en
Publication of JP2011141967A publication Critical patent/JP2011141967A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation system capable of recovering efficiently carbon dioxide contained in a gas, while carrying out power generation utilizing the gas containing carbon dioxide. <P>SOLUTION: The power generation system is provided with a fuel cell which has a cathode 111 to which a gas containing carbon dioxide and oxygen is supplied in a pressurized state and an anode 113 to which a gas containing hydrogen is supplied in a pressurized state, and moves the carbon dioxide supplied to the cathode 111 to the anode 113 as a carbonate ion under an operation temperature, and exhausts an anode exhaust gas containing carbon dioxide in a pressurized state from the anode 113, refrigerators 44, 45 which cool carbon dioxide contained in the anode exhaust gas until liquefied and generate a liquefied anode exhaust gas containing liquid carbon dioxide, and a separator which separates the liquid carbon dioxide from the liquefied anode exhaust gas. Then, the refrigerators 44, 45 which generate the liquefied anode gas is an absorption type refrigerator driven by exhaust heat of the anode exhaust gas. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system.

溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC;Molten Carbonate Fuel Cell)では、カソードで酸素と二酸化炭素とが反応して炭酸イオンとなり、アノードでカソードから電解質を通って移動してきた炭酸イオンと水素とが反応して二酸化炭素及び水となる。つまり、MCFCは、カソードに供給された二酸化炭素をアノードに集め、アノード排ガスとして排出するため、二酸化炭素を濃縮するいわゆる二酸化炭素濃縮機能を有している。   In a molten carbonate fuel cell (MCFC), oxygen and carbon dioxide react at the cathode to form carbonate ions, and carbonate ions and hydrogen that have migrated from the cathode through the electrolyte react at the anode. To carbon dioxide and water. That is, the MCFC has a so-called carbon dioxide concentration function for concentrating carbon dioxide in order to collect carbon dioxide supplied to the cathode at the anode and discharge it as anode exhaust gas.

そこで、MCFCの二酸化炭素濃縮機能を利用して、例えば、石炭火力発電所等から排出される二酸化炭素を含む排出ガス(以下発電所排ガスと称する)から、二酸化炭素を効率的に回収する発電システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, using the carbon dioxide concentration function of MCFC, for example, a power generation system that efficiently recovers carbon dioxide from exhaust gas containing carbon dioxide discharged from a coal-fired power plant or the like (hereinafter referred to as power plant exhaust gas). Is known (see, for example, Patent Document 1).

この発電システムでは、発電所排ガスをMCFCのカソードに供給して発電すると共に、発電所排ガス中の二酸化炭素をMCFCのアノード排ガスとして濃縮する。そして、このアノード排ガスから二酸化炭素を分離することによって、効率よく発電所排ガスから二酸化炭素を回収することができる。   In this power generation system, the power plant exhaust gas is supplied to the MCFC cathode to generate power, and the carbon dioxide in the power plant exhaust gas is concentrated as the MCFC anode exhaust gas. And by separating carbon dioxide from the anode exhaust gas, carbon dioxide can be efficiently recovered from the power plant exhaust gas.

特開2009−43486号公報JP 2009-43486 A

アノード排ガスから二酸化炭素を分離する方法としては、吸収剤に二酸化炭素を吸収させる化学吸収法や、吸着剤に二酸化炭素を吸着させる物理吸着法や、二酸化炭素と他のガスとが高分子膜を透過する際に生じる速度の差を利用する膜分離法や、アノード排ガスを圧縮及び冷却することで二酸化炭素を液化させて分離する深冷分離法等が知られている。   As a method of separating carbon dioxide from the anode exhaust gas, a chemical absorption method in which carbon dioxide is absorbed by an absorbent, a physical adsorption method in which carbon dioxide is adsorbed by an adsorbent, and a polymer film formed of carbon dioxide and another gas are used. A membrane separation method using a difference in speed generated during permeation, a cryogenic separation method in which carbon dioxide is liquefied and separated by compressing and cooling anode exhaust gas are known.

しかしながら、化学吸収法、物理吸着法、膜分離法等によって、アノード排ガスから二酸化炭素を分離する場合、吸収剤、吸着剤、高分子膜等が高価であることや、処理できるアノード排ガスの容量が制限されシステムの大型化が困難であること等の問題があった。   However, when carbon dioxide is separated from anode exhaust gas by chemical absorption, physical adsorption, membrane separation, etc., the absorbent, adsorbent, polymer membrane, etc. are expensive and the capacity of the anode exhaust that can be processed is high. There was a problem that it was limited and it was difficult to increase the size of the system.

さらに、これらの方法では、二酸化炭素は気体で回収されるが、回収した二酸化炭素は輸送や貯留の際に液体とする必要があるため、気体の二酸化炭素を圧縮及び冷却して液体とするべく、別途に冷凍機等を駆動する必要がある。この冷凍機としては、圧縮機を備えたものが一般的であった。   Furthermore, in these methods, carbon dioxide is recovered in the form of gas. However, since the recovered carbon dioxide needs to be made liquid during transportation and storage, the gaseous carbon dioxide should be compressed and cooled to become liquid. It is necessary to drive a refrigerator or the like separately. As this refrigerator, the thing provided with the compressor was common.

また、深冷分離法でアノード排ガスから二酸化炭素を分離する場合、二酸化炭素は液体で回収されるが、二酸化炭素を回収する際にアノード排ガスを冷却して二酸化炭素を液化するため、冷凍機等を駆動する必要があることにかわりはない。冷凍機を駆動する場合、特に冷凍機に備えられる圧縮機の消費電力が大きいため、大量のエネルギーが必要となってしまうという問題があった。   In addition, when carbon dioxide is separated from anode exhaust gas by a cryogenic separation method, carbon dioxide is recovered as a liquid, but when recovering carbon dioxide, the anode exhaust gas is cooled to liquefy the carbon dioxide. There is no substitute for needing to drive. When driving the refrigerator, there is a problem that a large amount of energy is required because the power consumption of the compressor provided in the refrigerator is particularly large.

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二酸化炭素を含むガスを利用して発電を行いつつ、このガスに含まれる二酸化炭素を効率よく回収できる発電システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide a power generation system capable of efficiently recovering carbon dioxide contained in this gas while performing power generation using a gas containing carbon dioxide. It is to provide.

前記課題を解決するための本発明の発電システムは、二酸化炭素及び酸素を含むガスが加圧された状態で供給されるカソードと、水素を含むガスが加圧された状態で供給されるアノードとを有し、作動温度の下で、前記カソードに供給された二酸化炭素を炭酸イオンとして前記アノードに移動させ、前記アノードから二酸化炭素を含むアノード排ガスを加圧した状態で排出する燃料電池と、前記アノード排ガスを、前記アノード排ガスに含まれる二酸化炭素が液化するまで冷却し、液体状の二酸化炭素を含む液化アノード排ガスを生成する冷凍機と、前記液化アノード排ガスから前記液体状の二酸化炭素を分離する分離器と、を備え、前記冷凍機は、前記アノード排ガスの排熱によって駆動される吸収式冷凍機であることを特徴とする。   The power generation system of the present invention for solving the above problems includes a cathode supplied with a gas containing carbon dioxide and oxygen pressurized, and an anode supplied with a gas containing hydrogen pressurized. A fuel cell that moves carbon dioxide supplied to the cathode as carbonate ions to the anode under an operating temperature, and discharges the anode exhaust gas containing carbon dioxide from the anode in a pressurized state; The anode exhaust gas is cooled until carbon dioxide contained in the anode exhaust gas is liquefied, and a refrigerator that generates liquefied anode exhaust gas containing liquid carbon dioxide, and the liquid carbon dioxide is separated from the liquefied anode exhaust gas. And a separator, wherein the refrigerator is an absorption refrigerator driven by exhaust heat of the anode exhaust gas.

この発電システムでは、燃料電池を作動温度の下で加圧運転することで、燃料電池のアノード排ガス中に二酸化炭素を濃縮できる。このアノード排ガスは、燃料電池の作動温度(以下単に作動温度と称する)と同程度の温度を有するため、このアノード排ガスの排熱を利用して吸収式冷凍機を駆動できる。すなわち、消費電力の大きい圧縮機等を駆動することなく、アノード排ガスの排熱を利用してこの冷凍機を駆動できる。   In this power generation system, carbon dioxide can be concentrated in the anode exhaust gas of the fuel cell by pressurizing the fuel cell at the operating temperature. Since this anode exhaust gas has a temperature comparable to the operating temperature of the fuel cell (hereinafter simply referred to as the operating temperature), the absorption refrigerator can be driven using the exhaust heat of this anode exhaust gas. That is, this refrigerator can be driven by utilizing the exhaust heat of the anode exhaust gas without driving a compressor or the like that consumes a large amount of power.

また、燃料電池が加圧運転されることに伴って、アノード排ガスは、加圧された状態で排出される。このため、二酸化炭素の分圧は、二酸化炭素の三重点の圧力よりも高くなっており、アノード排ガスを吸収式冷凍機で冷却することで、アノード排ガスに含まれる二酸化炭素を液体状にすることができ、二酸化炭素を液体の状態で効率よく回収できる。
従って、二酸化炭素を含むガスを利用して発電を行いつつ、このガスに含まれる二酸化炭素を効率よく回収できる。
As the fuel cell is pressurized, the anode exhaust gas is discharged in a pressurized state. For this reason, the partial pressure of carbon dioxide is higher than the pressure at the triple point of carbon dioxide, and by cooling the anode exhaust gas with an absorption refrigerator, the carbon dioxide contained in the anode exhaust gas is made liquid. Carbon dioxide can be efficiently recovered in a liquid state.
Therefore, carbon dioxide contained in this gas can be efficiently recovered while generating power using a gas containing carbon dioxide.

かかる発電システムにおいて、前記吸収式冷凍機は、前記アノード排ガスとの熱交換によって、吸収液に吸収された冷媒を気化し、前記吸収液から前記気化された冷媒を分離することで、前記吸収液を再生する再生器と、前記気化された冷媒を冷却して液体状にする凝縮器と、前記液体状の冷媒を気化させることによって、前記再生器で熱交換した後の前記アノード排ガスを冷却し、前記液化アノード排ガスを生成する蒸発器と、前記蒸発器で気化された前記冷媒を前記再生器で再生された吸収液に吸収させて前記再生器に戻す吸収器とを有することが好ましい。
この発電システムにおいて、吸収式冷凍機は、圧縮機のかわりに吸収器及び再生器を備え、吸収器で吸収液が冷媒を吸収すること及び再生器で冷媒を吸収した吸収液が加熱されて吸収液から冷媒が分離することによって、冷凍機内に冷媒が循環する。そして、再生器で吸収液を加熱するための熱源として、アノード排ガスを用いることで、吸収式冷凍機を効率よく駆動できる。
In such a power generation system, the absorption chiller vaporizes the refrigerant absorbed in the absorption liquid by heat exchange with the anode exhaust gas, and separates the vaporized refrigerant from the absorption liquid, whereby the absorption liquid The anode exhaust gas after the heat exchange in the regenerator is cooled by vaporizing the liquid refrigerant. It is preferable to have an evaporator that generates the liquefied anode exhaust gas, and an absorber that absorbs the refrigerant vaporized by the evaporator into the absorbing liquid regenerated by the regenerator and returns the refrigerant to the regenerator.
In this power generation system, the absorption refrigerator includes an absorber and a regenerator instead of a compressor, and the absorption liquid absorbs the refrigerant in the absorber and the absorption liquid that absorbs the refrigerant in the regenerator is heated and absorbed. When the refrigerant is separated from the liquid, the refrigerant circulates in the refrigerator. And an absorption refrigerating machine can be driven efficiently by using anode exhaust gas as a heat source for heating absorption liquid with a regenerator.

かかる発電システムにおいて、前記液体状の二酸化炭素を前記アノード排ガスから分離して得られた残アノード排ガスと前記再生器で熱交換する前のアノード排ガスとを熱交換させ、前記残アノード排ガスを加熱すると共に、前記アノード排ガスを冷却する熱交換器と、前記熱交換器で加熱された残アノード排ガスと前記カソードから排出されるカソード排ガスとを燃焼反応させる燃焼器と、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスを加熱源として、燃料ガスと水蒸気とを改質反応させ、前記カソードに供給するための水素を生成する改質部とを更に備えることが好ましい。
この発電システムにおいて、分離器で得られる残アノード排ガスの温度は、アノード排ガスを二酸化炭素が液化するまで冷却して生成した液化アノード排ガスの温度と同程度となっている。このため、熱交換器によって、残アノード排ガスと、再生器に排熱を供給する前の作動温度と同程度の温度を有するアノード排ガスとを熱交換させることで、アノード排ガスを冷却して、例えば再生器で吸収液を加熱するのに適した温度にすることができる。これによって、吸収式冷凍機を効率よく駆動することができ、発電システムの効率を高めることができる。
In such a power generation system, the residual anode exhaust gas obtained by separating the liquid carbon dioxide from the anode exhaust gas is heat-exchanged with the anode exhaust gas before heat exchange in the regenerator, and the residual anode exhaust gas is heated. And a heat exchanger that cools the anode exhaust gas, a combustor that causes a combustion reaction between the remaining anode exhaust gas heated by the heat exchanger and the cathode exhaust gas discharged from the cathode, and combustion discharged from the combustor It is preferable to further include a reforming unit that uses the exhaust gas as a heating source to cause a reforming reaction between fuel gas and water vapor and generate hydrogen to be supplied to the cathode.
In this power generation system, the temperature of the remaining anode exhaust gas obtained by the separator is approximately the same as the temperature of the liquefied anode exhaust gas generated by cooling the anode exhaust gas until carbon dioxide is liquefied. For this reason, the anode exhaust gas is cooled by causing the heat exchanger to exchange heat between the remaining anode exhaust gas and the anode exhaust gas having the same temperature as the operating temperature before supplying the exhaust heat to the regenerator. A temperature suitable for heating the absorbing solution in the regenerator can be set. As a result, the absorption refrigerator can be driven efficiently, and the efficiency of the power generation system can be increased.

また、残アノード排ガスは、燃料電池のアノードで消費されずに排出された水素を含んでいる、このため、熱交換器によって加熱した残アノード排ガスを燃焼器に供給することで、残アノード排ガス中の水素と燃料電池のカソード排ガスに含まれる酸素とを燃焼反応させて、燃焼排ガスを生成することができる。この燃焼排ガスの排熱を加熱源として、改質部で燃料ガスと水蒸気とを改質反応させることで、残アノード排ガスに含まれる水素を有効に利用することができる。その結果、発電システムの効率を高めることができる。   In addition, the residual anode exhaust gas contains hydrogen discharged without being consumed at the anode of the fuel cell. Therefore, by supplying the residual anode exhaust gas heated by the heat exchanger to the combustor, the residual anode exhaust gas The hydrogen gas and oxygen contained in the cathode exhaust gas of the fuel cell can be subjected to a combustion reaction to generate combustion exhaust gas. By using the exhaust heat of the combustion exhaust gas as a heat source, the reforming reaction between the fuel gas and the water vapor in the reforming section makes it possible to effectively use the hydrogen contained in the remaining anode exhaust gas. As a result, the efficiency of the power generation system can be increased.

かかる発電システムにおいて、前記再生器で熱交換した後のアノード排ガスと前記残アノード排ガスとを熱交換させることで、前記アノード排ガスを冷却すると共に、前記残アノード排ガスを加熱する他の熱交換器を更に備えることが好ましい。
この発電システムでは、残アノード排ガスと、冷凍機の再生器に排熱を供給した後のアノード排ガスとを他の熱交換器によって熱交換させる。これによって、他の熱交換器で冷却された後のアノード排ガスを吸収式冷凍機の蒸発器に供給して液化アノード排ガスとすることができるため、冷凍機にかかる負荷を低減できる。また、他の熱交換器で加熱された後の残アノード排ガスを熱交換器に供給することができるため、熱交換器にかかる負荷も低減できる。よって、発電システムの効率を高めることができる。
In such a power generation system, the anode exhaust gas after heat exchange with the regenerator and the remaining anode exhaust gas are heat-exchanged to cool the anode exhaust gas and to heat the remaining anode exhaust gas. It is preferable to further provide.
In this power generation system, the remaining anode exhaust gas and the anode exhaust gas after supplying exhaust heat to the regenerator of the refrigerator are heat-exchanged by another heat exchanger. As a result, the anode exhaust gas after being cooled by another heat exchanger can be supplied to the evaporator of the absorption refrigerating machine to form a liquefied anode exhaust gas, so that the load on the refrigerator can be reduced. Further, since the remaining anode exhaust gas after being heated by another heat exchanger can be supplied to the heat exchanger, the load on the heat exchanger can also be reduced. Therefore, the efficiency of the power generation system can be increased.

かかる発電システムにおいて、前記蒸発器に供給される前の前記アノード排ガスを前記アノード排ガスに含まれる二酸化炭素が液化する温度よりも高い冷却温度まで冷却する他の吸収式冷凍機を更に備え、前記他の吸収式冷凍機は、前記アノード排ガスとの熱交換によって、吸収液に吸収された冷媒を気化し、前記吸収液から前記気化された冷媒を分離することで、前記吸収液を再生する他の再生器と、前記気化された冷媒を冷却して液体状にする他の凝縮器と、前記液体状の冷媒を気化させることによって、前記他の再生器で熱交換した後のアノード排ガスを前記冷却温度まで冷却する他の蒸発器と、前記蒸発器で気化された前記冷媒を前記再生器で再生された吸収液に吸収させて前記再生器に戻す吸収器とを有することが好ましい。
この発電システムでは、他の吸収式冷凍機によって冷却されたアノード排ガスを、吸収式冷凍機によってさらに冷却して液化アノード排ガスにすることができる。よって、より効率的にアノード排ガスを冷却することができる。
The power generation system further includes another absorption refrigerator that cools the anode exhaust gas before being supplied to the evaporator to a cooling temperature higher than a temperature at which carbon dioxide contained in the anode exhaust gas is liquefied. The absorption refrigerator of the present invention vaporizes the refrigerant absorbed in the absorption liquid by heat exchange with the anode exhaust gas, and separates the vaporized refrigerant from the absorption liquid, thereby regenerating the absorption liquid. A regenerator, another condenser that cools the vaporized refrigerant to a liquid state, and vaporizing the liquid refrigerant, thereby cooling the anode exhaust gas after heat exchange in the other regenerator It is preferable to include another evaporator that cools to a temperature, and an absorber that absorbs the refrigerant vaporized by the evaporator into the absorption liquid regenerated by the regenerator and returns the refrigerant to the regenerator.
In this power generation system, the anode exhaust gas cooled by another absorption refrigerator can be further cooled by the absorption refrigerator to form a liquefied anode exhaust gas. Therefore, anode exhaust gas can be cooled more efficiently.

前記課題を解決するための本発明の発電システムは、二酸化炭素及び酸素を含むガスが加圧された状態で供給されるカソードと、水素を含むガスが加圧された状態で供給されるアノードとを有し、作動温度の下で、前記カソードに供給された二酸化炭素を炭酸イオンとして前記アノードに移動させ、前記アノードから二酸化炭素を含むアノード排ガスを加圧した状態で排出する燃料電池と、前記アノード排ガスと水とを熱交換させることで、前記アノード排ガスを冷却すると共に、前記水を水蒸気とする蒸気発生部と、前記蒸気発生部で熱交換した後の前記アノード排ガスを前記アノード排ガスに含まれる二酸化炭素が液化するまで冷却し、液体状の二酸化炭素を含む液化アノード排ガスを生成する冷凍機と、前記液化アノード排ガスから前記液体状の二酸化炭素を分離する分離器と、を備え、前記冷凍機は、前記アノード排ガスの排熱によって駆動される吸収式冷凍機であることを特徴とする。
この発電システムでは、作動温度と同程度の温度を有するアノード排ガスの排熱を利用して、蒸気発生部で水蒸気を発生させ、この水蒸気の排熱を利用して吸収式冷凍機を駆動する。このため、吸収式冷凍機に適した温度の熱源を確保でき、冷却を効率化できる。
The power generation system of the present invention for solving the above problems includes a cathode supplied with a gas containing carbon dioxide and oxygen pressurized, and an anode supplied with a gas containing hydrogen pressurized. A fuel cell that moves carbon dioxide supplied to the cathode as carbonate ions to the anode under an operating temperature, and discharges the anode exhaust gas containing carbon dioxide from the anode in a pressurized state; The anode exhaust gas and water are heat-exchanged to cool the anode exhaust gas, and the anode exhaust gas contains the steam generation part using the water as water vapor and the anode exhaust gas after heat exchange in the steam generation part. A chiller that cools until the liquefied carbon dioxide is liquefied and generates liquefied anode exhaust gas containing liquid carbon dioxide, and Comprising a separator for separating the liquid carbon dioxide, wherein the refrigerator is characterized by an absorption chiller driven by the exhaust heat of the anode exhaust gas.
In this power generation system, the exhaust heat of the anode exhaust gas having a temperature approximately equal to the operating temperature is used to generate water vapor at the steam generation unit, and the absorption refrigerator is driven using the exhaust heat of the water vapor. For this reason, the heat source of the temperature suitable for an absorption refrigerator can be ensured, and cooling can be made efficient.

本発明によれば、二酸化炭素を含むガスを利用して効率よく発電を行いつつ、このガスに含まれる二酸化炭素を効率よく液化回収できる発電システムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a power generation system capable of efficiently liquefying and recovering carbon dioxide contained in this gas while efficiently generating power using a gas containing carbon dioxide.

第1の実施形態に係る発電システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the electric power generation system which concerns on 1st Embodiment. 燃料電池の発電反応を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the electric power generation reaction of a fuel cell. 冷凍機の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of a refrigerator. 状態図の一例である。It is an example of a state diagram. 第2の実施形態にかかる発電システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the electric power generation system concerning 2nd Embodiment.

===第1の実施形態に係る発電システムについて===
以下、図1乃至図4を参照しつつ、本発明の第1の実施形態に係る発電システム1について説明する。図1は、発電システム1の構成例を示すブロック図である。図2は、図1に示す発電システム1に備えられた溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)110の発電反応について説明するための模式図である。図3は、発電システム1に備えられた冷凍機44,45の構成例を示す模式図である。図4は、二酸化炭素の状態図の一例である。
=== About the power generation system according to the first embodiment ===
Hereinafter, the power generation system 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the power generation system 1. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the power generation reaction of the molten carbonate fuel cell (MCFC) 110 provided in the power generation system 1 shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the refrigerators 44 and 45 provided in the power generation system 1. FIG. 4 is an example of a state diagram of carbon dioxide.

発電システム1は、MCFC110を含む第1発電部10と、冷凍機44,45及び気液分離器47(分離器)等を含む二酸化炭素回収部40とを備えている。この発電システム1では、発電所排ガス中の二酸化炭素を利用してMCFC110で発電を行うと共に、この二酸化炭素をMCFC110のアノード排ガスに集めて、冷凍機44,45及び気液分離器47によって液化回収する。   The power generation system 1 includes a first power generation unit 10 including an MCFC 110, and a carbon dioxide recovery unit 40 including refrigerators 44 and 45, a gas-liquid separator 47 (separator), and the like. In this power generation system 1, the carbon dioxide in the power plant exhaust gas is used to generate power in the MCFC 110, and the carbon dioxide is collected in the anode exhaust gas of the MCFC 110 and liquefied and recovered by the refrigerators 44 and 45 and the gas-liquid separator 47. To do.

また、発電システム1は、MCFC110のカソード111から排出されるカソード排ガスを利用して発電する第2発電部20と、第2発電部20で動力が回収されたカソード排ガスを利用して水蒸気を発生させ、この水蒸気を利用して発電する第3発電部30とを備えている。
以下、発電システム1の各構成について説明する。
Further, the power generation system 1 generates water vapor using the second power generation unit 20 that generates power using the cathode exhaust gas discharged from the cathode 111 of the MCFC 110, and the cathode exhaust gas from which power is recovered by the second power generation unit 20. And a third power generation unit 30 that generates power using this water vapor.
Hereinafter, each structure of the electric power generation system 1 is demonstrated.

<<<第1発電部>>>
第1発電部10は、コンプレッサ100と、MCFC110と、圧力容器120と、循環ブロワ130と、燃料ガス調整部140とを備えている。
<<< First power generation unit >>>
The first power generation unit 10 includes a compressor 100, an MCFC 110, a pressure vessel 120, a circulation blower 130, and a fuel gas adjustment unit 140.

コンプレッサ100は、二酸化炭素を含む発電所排ガスを空気と混合した混合排ガスを、例えば1.2MPaまで加圧してMCFC110のカソード111に供給する。   The compressor 100 pressurizes mixed exhaust gas obtained by mixing power plant exhaust gas containing carbon dioxide with air to, for example, 1.2 MPa and supplies the compressed exhaust gas to the cathode 111 of the MCFC 110.

MCFC110は、カソード111に混合排ガスが供給されると共に、アノード113に燃料ガス調整部140から後述する改質燃料ガスが例えば1.2MPaまで加圧された状態で供給される。そして、MCFC110は、例えば600度の作動温度において、混合排ガスに含まれる二酸化炭素及び酸素と、改質燃料ガスに含まれる水素とを電気化学反応させて発電する。尚、MCFC110では、混合排ガス及び改質燃料ガスが加圧された状態で供給されて加圧運転するため、電気化学反応の効率を高めて発電効率を高めることができる。   In the MCFC 110, mixed exhaust gas is supplied to the cathode 111, and a reformed fuel gas, which will be described later, is supplied to the anode 113 from the fuel gas adjusting unit 140 in a pressurized state of, for example, 1.2 MPa. Then, the MCFC 110 generates electricity by causing an electrochemical reaction between carbon dioxide and oxygen contained in the mixed exhaust gas and hydrogen contained in the reformed fuel gas at an operating temperature of, for example, 600 degrees. In the MCFC 110, since the mixed exhaust gas and the reformed fuel gas are supplied in a pressurized state and operated under pressure, it is possible to increase the efficiency of the electrochemical reaction and increase the power generation efficiency.

このMCFC110は、例えば、図2に示すように、多孔質の酸化ニッケル板からなるカソード111と、炭酸リチウム及び炭酸ナトリウムの混合物の炭酸塩からなる電解質112と、多孔質のニッケル板からなるアノード113とを有している。そして、カソード111とアノード113との間は、MCFC110で得られる電力を消費する負荷114を介して、外部回路115により接続されている。   For example, as shown in FIG. 2, the MCFC 110 includes a cathode 111 made of a porous nickel oxide plate, an electrolyte 112 made of a carbonate of a mixture of lithium carbonate and sodium carbonate, and an anode 113 made of a porous nickel plate. And have. The cathode 111 and the anode 113 are connected by an external circuit 115 via a load 114 that consumes power obtained by the MCFC 110.

カソード111では、酸素(O)と、二酸化炭素(CO)と、外部回路115から供給される電子(2e)とが反応して、炭酸イオン(CO 2−)が発生する。カソード111で反応に消費されなかった二酸化炭素及び酸素や、後述する燃焼排ガス等に由来する水蒸気は、カソード排ガスとして排出される。このカソード排ガスは、例えば作動温度と同程度の温度となっている。カソード排ガスの一部は、燃料ガス調整部140に供給される。残りのカソード排ガスの一部は、循環ブロア130によって、カソード111に戻される。このように、カソード排ガスの一部をカソード111に戻すことで、カソード排ガスをMCFC110の電気化学反応に再利用することができると共に、カソード111に供給されるガスの温度を作動温度付近まで上昇させることができるため、発電システム1の効率を高めることができる。そして、残りのカソード排ガスは、第2発電部20に供給される。 At the cathode 111, oxygen (O 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), and electrons (2e ) supplied from the external circuit 115 react to generate carbonate ions (CO 3 2− ). Carbon dioxide and oxygen that have not been consumed in the reaction at the cathode 111, and water vapor derived from combustion exhaust gas, which will be described later, are discharged as cathode exhaust gas. This cathode exhaust gas has a temperature that is, for example, about the same as the operating temperature. Part of the cathode exhaust gas is supplied to the fuel gas adjustment unit 140. A part of the remaining cathode exhaust gas is returned to the cathode 111 by the circulation blower 130. In this way, by returning a part of the cathode exhaust gas to the cathode 111, the cathode exhaust gas can be reused for the electrochemical reaction of the MCFC 110, and the temperature of the gas supplied to the cathode 111 is raised to near the operating temperature. Therefore, the efficiency of the power generation system 1 can be increased. The remaining cathode exhaust gas is supplied to the second power generation unit 20.

電解質112は、作動温度において溶融状態となり、カソード111で発生した炭酸イオンをアノード113に移動させる。   The electrolyte 112 is in a molten state at the operating temperature and moves carbonate ions generated at the cathode 111 to the anode 113.

アノード113では、改質燃料ガス中の水素(H)と、電解質112を介してカソード111から移動してきた炭酸イオンとが反応することで、二酸化炭素(CO)及び水蒸気(HO)が発生し、同時に電子(2e)が放出される。放出された電子は、外部回路115を通ってカソード111に移動し、これが繰り返されることで電気が発生する。 At the anode 113, hydrogen (H 2 ) in the reformed fuel gas reacts with carbonate ions that have moved from the cathode 111 via the electrolyte 112, so that carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O) are reacted. Are generated, and at the same time, electrons (2e ) are emitted. The emitted electrons move to the cathode 111 through the external circuit 115, and electricity is generated by repeating this.

このように、MCFC110では、カソード111に供給された二酸化炭素が炭酸イオンとなってアノード113に移動し、この炭酸イオンがアノード113で二酸化炭素となる。よって、MCFC110では、カソード111に供給されるガス成分のうち、二酸化炭素が選択的にアノード113に移動するため、アノード113に二酸化炭素を集めることができる。このアノード113に集められた二酸化炭素と、アノード113で発生した水蒸気と、アノード113で反応に消費されなかった水素とは、アノード排ガスとして排出される。このアノード排ガスもまた作動温度と同程度の温度となっている。そして、アノード排ガスの一部は燃料ガス調整部140に供給され、残りのアノード排ガスは二酸化炭素回収部40に供給される。   Thus, in the MCFC 110, carbon dioxide supplied to the cathode 111 becomes carbonate ions and moves to the anode 113, and the carbonate ions become carbon dioxide at the anode 113. Therefore, in the MCFC 110, carbon dioxide is selectively transferred to the anode 113 among the gas components supplied to the cathode 111, so that carbon dioxide can be collected at the anode 113. Carbon dioxide collected at the anode 113, water vapor generated at the anode 113, and hydrogen not consumed in the reaction at the anode 113 are discharged as anode exhaust gas. This anode exhaust gas is also at a temperature similar to the operating temperature. A part of the anode exhaust gas is supplied to the fuel gas adjustment unit 140, and the remaining anode exhaust gas is supplied to the carbon dioxide recovery unit 40.

燃料ガス調整部140は、天然ガス等の燃料ガスと第3発電部30から供給される水蒸気とを改質反応させることで、アノード113に供給するための水素を含む改質燃料ガスを生成する。燃料ガス調整部140は、燃料予熱器141と、燃焼器142と、改質部145とを備えている。   The fuel gas adjustment unit 140 generates a reformed fuel gas containing hydrogen to be supplied to the anode 113 by performing a reforming reaction between a fuel gas such as natural gas and the water vapor supplied from the third power generation unit 30. . The fuel gas adjustment unit 140 includes a fuel preheater 141, a combustor 142, and a reforming unit 145.

燃焼器142には、MCFC110からカソード排ガス及びアノード排ガスが供給され、カソード排ガス中の酸素とアノード排ガス中の水素とが燃焼反応をする。この燃焼反応により、燃焼器142からは、水蒸気及び二酸化炭素を主に含む燃焼排ガスが排出される。この燃焼排ガスは、改質部145の加熱室143に供給される。   Cathode exhaust gas and anode exhaust gas are supplied from the MCFC 110 to the combustor 142, and oxygen in the cathode exhaust gas and hydrogen in the anode exhaust gas undergo a combustion reaction. By this combustion reaction, combustion exhaust gas mainly containing water vapor and carbon dioxide is discharged from the combustor 142. This combustion exhaust gas is supplied to the heating chamber 143 of the reforming unit 145.

燃料予熱器141には、燃料ガスと水蒸気との混合燃料ガスが供給され、この混合燃料ガスと改質部145の改質器144から排出される改質燃料ガスとが熱交換される。これによって、混合燃料ガスは加熱されて改質器144に供給され、改質燃料ガスは例えば作動温度に調整された状態でMCFC110のアノード113に供給される。   The fuel preheater 141 is supplied with a mixed fuel gas of fuel gas and water vapor, and heat is exchanged between the mixed fuel gas and the reformed fuel gas discharged from the reformer 144 of the reformer 145. Thus, the mixed fuel gas is heated and supplied to the reformer 144, and the reformed fuel gas is supplied to the anode 113 of the MCFC 110 in a state adjusted to the operating temperature, for example.

改質部145は、加熱室143と、改質器144とを有している。改質器144では、次式に示すように、燃料予熱器141で加熱された混合燃料ガスに含まれるメタン及び水蒸気が改質反応し、水素及び一酸化炭素が発生する。これによって、水素を含む改質燃料ガスが生成される。
CH+HO→CO+3H
改質器144から排出された改質燃料ガスは、燃料予熱器141で温度が調整された後、MCFC110のアノード113に供給される。
The reformer 145 includes a heating chamber 143 and a reformer 144. In the reformer 144, as shown in the following formula, methane and water vapor contained in the mixed fuel gas heated by the fuel preheater 141 undergo a reforming reaction, and hydrogen and carbon monoxide are generated. Thereby, reformed fuel gas containing hydrogen is generated.
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2
The reformed fuel gas discharged from the reformer 144 is supplied to the anode 113 of the MCFC 110 after the temperature is adjusted by the fuel preheater 141.

加熱室143は、燃焼器142から排出された燃焼排ガスの排熱によって、改質器144の温度を改質反応に適した温度に維持する。加熱室143から排出された燃焼排ガスは循環ブロワ130によってMCFC110のカソード111に供給される。これによって、燃焼排ガスをMCFC110の電気化学反応に利用することができると共に、カソード111に供給されるガスの温度を作動温度付近まで上昇させることができる。その結果、発電システム1の効率を高めることができる。   The heating chamber 143 maintains the temperature of the reformer 144 at a temperature suitable for the reforming reaction by the exhaust heat of the combustion exhaust gas discharged from the combustor 142. The combustion exhaust gas discharged from the heating chamber 143 is supplied to the cathode 111 of the MCFC 110 by the circulation blower 130. As a result, the combustion exhaust gas can be used for the electrochemical reaction of the MCFC 110, and the temperature of the gas supplied to the cathode 111 can be raised to near the operating temperature. As a result, the efficiency of the power generation system 1 can be increased.

圧力容器120は、MCFC110及び燃料ガス調整部140を収容している。そして、圧力容器120の内部は、例えば窒素等の不活性ガスによって、MCFC110に供給される混合排ガス及び改質燃料ガスの圧力(例えば1.2MPa)と同程度若しくはこの圧力よりも高い圧力に昇圧されている。これによって、MCFC110の内部から外部へガスがリークすること等を防止できるため、MCFC110を効率よく加圧運転でき、発電効率を高めることができる。   The pressure vessel 120 accommodates the MCFC 110 and the fuel gas adjustment unit 140. The inside of the pressure vessel 120 is boosted to a pressure that is the same as or higher than the pressure of the mixed exhaust gas and the reformed fuel gas (for example, 1.2 MPa) supplied to the MCFC 110 by an inert gas such as nitrogen. Has been. As a result, it is possible to prevent gas from leaking from the inside of the MCFC 110 to the outside, etc., so that the MCFC 110 can be efficiently pressurized and power generation efficiency can be increased.

循環ブロワ130は、前述したようにカソード排ガスの一部及び燃焼排ガスを循環させてMCFC110のカソード111に供給する。   As described above, the circulation blower 130 circulates a part of the cathode exhaust gas and the combustion exhaust gas and supplies it to the cathode 111 of the MCFC 110.

<<<二酸化炭素回収部>>>
二酸化炭素回収部40は、第1発電部10から供給されるアノード排ガスに含まれる二酸化炭素を液化して回収する。この二酸化炭素回収部40は、熱交換器41と、熱交換器42(他の熱交換器)と、冷却器43と、冷凍機44(他の冷凍機)と、冷凍機45(メインの冷凍機)と、除湿器46と、気液分離器47とを備えている。
<<< CO2 recovery department >>>
The carbon dioxide recovery unit 40 liquefies and recovers carbon dioxide contained in the anode exhaust gas supplied from the first power generation unit 10. The carbon dioxide recovery unit 40 includes a heat exchanger 41, a heat exchanger 42 (another heat exchanger), a cooler 43, a refrigerator 44 (another refrigerator), and a refrigerator 45 (a main refrigeration unit). Machine), a dehumidifier 46, and a gas-liquid separator 47.

二酸化炭素回収部40に供給されたアノード排ガスは、先ず、熱交換器41で温度が下げられた後、冷凍機44、45を駆動するべく冷凍機44の有する再生器440及び冷凍機45の有する再生器450に夫々排熱を供給する。再生器440、450で冷却されたアノード排ガスは、更に、冷却器43、熱交換器42、冷凍機44(蒸発器442)によって例えば0度付近まで冷却される。そして、0度付近まで冷却されたアノード排ガスは、除湿器46によって水分が除去された後、冷凍機45(蒸発器452)で例えば−56度付近まで冷却される。これによって、アノード排ガスは、液体の二酸化炭素を含む液化アノード排ガスとなる。液化アノード排ガスは、気液分離器47で液体の二酸化炭素が分離され、残アノード排ガスとなる。残アノード排ガスは、熱交換器42、41で加熱された後、第1発電部10の燃焼器142に供給され、この残アノード排ガスに含まれる水素が燃焼器142での燃焼反応に利用される(後述する)。   The anode exhaust gas supplied to the carbon dioxide recovery unit 40 is first provided with the regenerator 440 and the refrigerator 45 included in the refrigerator 44 to drive the refrigerators 44 and 45 after the temperature is lowered by the heat exchanger 41. Waste heat is supplied to each of the regenerators 450. The anode exhaust gas cooled by the regenerators 440 and 450 is further cooled to, for example, around 0 degrees by the cooler 43, the heat exchanger 42, and the refrigerator 44 (evaporator 442). Then, after the anode exhaust gas cooled to around 0 degrees is dehydrated by the dehumidifier 46, it is cooled to, for example, around -56 degrees by the refrigerator 45 (evaporator 452). As a result, the anode exhaust gas becomes a liquefied anode exhaust gas containing liquid carbon dioxide. The liquefied anode exhaust gas is separated into liquid carbon dioxide by the gas-liquid separator 47 and becomes the remaining anode exhaust gas. The remaining anode exhaust gas is heated by the heat exchangers 42 and 41 and then supplied to the combustor 142 of the first power generation unit 10, and hydrogen contained in the remaining anode exhaust gas is used for the combustion reaction in the combustor 142. (Described later).

つまり、気液分離器47で分離された液体の二酸化炭素を回収することで、アノード排ガスから二酸化炭素を液化回収することができる。   That is, by collecting the liquid carbon dioxide separated by the gas-liquid separator 47, the carbon dioxide can be liquefied and recovered from the anode exhaust gas.

以下、二酸化炭素回収部40の各構成について説明する。
熱交換器41は、MCFC110のアノード113から排出され作動温度と同程度となっているアノード排ガスと、熱交換器42で加熱された後の残アノード排ガス(気液分離器47を通過したガス)とを熱交換させる。これによって、熱交換器41では、例えば、再生器440、450に排熱を供給するのに適した温度付近までアノード排ガスを冷却することができるため、冷凍機44、45を効率よく駆動することができる。その結果、発電システム1の効率を高めることができる。また、熱交換器41では、例えば、燃焼器142における燃焼反応に適した温度に残アノード排ガスを加熱することができる。
Hereinafter, each structure of the carbon dioxide collection part 40 is demonstrated.
The heat exchanger 41 is exhausted from the anode 113 of the MCFC 110 and has the same operating temperature as the anode exhaust gas, and the remaining anode exhaust gas after being heated by the heat exchanger 42 (the gas that has passed through the gas-liquid separator 47) And heat exchange. Thereby, in the heat exchanger 41, for example, the anode exhaust gas can be cooled to a temperature close to a temperature suitable for supplying the exhaust heat to the regenerators 440 and 450, so that the refrigerators 44 and 45 can be driven efficiently. Can do. As a result, the efficiency of the power generation system 1 can be increased. In the heat exchanger 41, for example, the remaining anode exhaust gas can be heated to a temperature suitable for the combustion reaction in the combustor 142.

冷凍機45は、例えば、アンモニアを冷媒とし、水を吸収液とする、いわゆるアンモニア吸収冷凍機であり、図3に示すように、再生器450と、凝縮器451と、蒸発器452と、吸収器453とを備えている。   The refrigerator 45 is, for example, a so-called ammonia absorption refrigerator that uses ammonia as a refrigerant and water as an absorption liquid. As shown in FIG. 3, a regenerator 450, a condenser 451, an evaporator 452, and an absorption Instrument 453.

再生器450は、熱交換器41から排出されたアノード排ガスと、冷媒を吸収した吸収液とを熱交換させることで、吸収液に含まれる冷媒を気化させて吸収液から気体の冷媒を分離する。再生器450によって気化された冷媒は凝縮器451に供給され、冷媒が分離されることで再生された再生液は吸収器453に供給される。   The regenerator 450 heat-exchanges the anode exhaust gas discharged from the heat exchanger 41 and the absorbing liquid that has absorbed the refrigerant, thereby vaporizing the refrigerant contained in the absorbing liquid and separating the gaseous refrigerant from the absorbing liquid. . The refrigerant vaporized by the regenerator 450 is supplied to the condenser 451, and the regenerated liquid regenerated by separating the refrigerant is supplied to the absorber 453.

凝縮器451は、再生器450で気化された冷媒を冷却水等によって冷却することで液体状にする。凝縮器451で液体状となった冷媒は蒸発器452に供給される。   The condenser 451 makes the refrigerant vaporized by the regenerator 450 by cooling it with cooling water or the like. The refrigerant that has become liquid in the condenser 451 is supplied to the evaporator 452.

蒸発器452は、凝縮器451で液体状となった冷媒をアノード排ガスの排熱によって気化させる。つまり、この蒸発器452では、冷媒がアノード排ガスから熱を奪って蒸発することで、アノード排ガスが冷却される。蒸発気452は、例えば−56度付近までアノード排ガスを冷却することによって、アノード排ガスに含まれる二酸化炭素を液化し、液化アノード排ガスを生成する。   The evaporator 452 vaporizes the refrigerant that has become liquid in the condenser 451 by exhaust heat of the anode exhaust gas. That is, in the evaporator 452, the anode exhaust gas is cooled by the refrigerant taking heat from the anode exhaust gas and evaporating. The evaporative gas 452 liquefies carbon dioxide contained in the anode exhaust gas, for example, by cooling the anode exhaust gas to around −56 degrees to generate liquefied anode exhaust gas.

このとき、MCFC110が加圧運転されることに伴って、アノード排ガスは、例えば1.2MPaに加圧された状態で排出される。また、MCFC110の二酸化炭素濃縮機能により、アノード排ガスの二酸化炭素の組成は例えば80%となっている。このため、二酸化炭素の分圧は例えば0.96MPaであり、図4に示すように二酸化炭素の三重点の圧力である0.518MPaよりも高くなっている。このため、−56度付近までアノード排ガスを冷却することで、アノード排ガスに含まれる二酸化炭素を液体状にすることができ、二酸化炭素を液体の状態で効率よく回収できる。   At this time, as the MCFC 110 is pressurized, the anode exhaust gas is discharged in a state of being pressurized to, for example, 1.2 MPa. Further, due to the carbon dioxide concentration function of MCFC 110, the composition of carbon dioxide in the anode exhaust gas is, for example, 80%. For this reason, the partial pressure of carbon dioxide is, for example, 0.96 MPa, and is higher than 0.518 MPa, which is the pressure at the triple point of carbon dioxide, as shown in FIG. For this reason, by cooling the anode exhaust gas to around -56 degrees, carbon dioxide contained in the anode exhaust gas can be made liquid, and carbon dioxide can be efficiently recovered in a liquid state.

吸収器453は、蒸発器452で気化された冷媒を再生器450で再生された吸収液に吸収させる。これによって、蒸発器452内の冷媒の分圧が上昇することを防ぎ、蒸発器452で冷媒が気化し続けるように維持できる。そして、冷媒を吸収した吸収液は、再生器450に戻される。   The absorber 453 absorbs the refrigerant vaporized by the evaporator 452 in the absorbing liquid regenerated by the regenerator 450. As a result, the partial pressure of the refrigerant in the evaporator 452 can be prevented from increasing, and the evaporator 452 can keep the refrigerant continuously vaporized. Then, the absorbing liquid that has absorbed the refrigerant is returned to the regenerator 450.

冷凍機44は、例えば、水を冷媒とし、臭化リチウムを吸収液とする、いわゆる臭化リチウム吸収冷凍機であり、冷凍機45よりも冷却温度が高いこの冷凍機44は、再生器440と、凝縮器441と、蒸発器442と、吸収器443とを備えている。冷凍機44は、冷凍機45と同様に、再生器440によって、冷媒を吸収した吸収液とアノード排ガスとを熱交換させることで吸収液を再生し、凝縮器441によって、再生器440で気体となった冷媒を冷却して液体の冷媒とする。そして、蒸発器442によって、液体の冷媒を気化させてアノード排ガスを例えば0度付近まで冷却し、これによって気体となった冷媒を吸収器443によって吸収液に吸収させて再生器440に戻す。この冷凍機44の蒸発器442によってアノード排ガスを0度付近まで冷却した後に、冷凍機45の蒸発器452によって二酸化炭素が液化するように−56度まで冷却することができるため、より効率的にアノード排ガスを冷却することができる。   The refrigerator 44 is, for example, a so-called lithium bromide absorption refrigerator that uses water as a refrigerant and lithium bromide as an absorption liquid. The refrigerator 44 having a cooling temperature higher than that of the refrigerator 45 includes the regenerator 440 and the like. , A condenser 441, an evaporator 442, and an absorber 443. Similarly to the refrigerator 45, the refrigerator 44 regenerates the absorbing liquid by exchanging heat between the absorbing liquid that has absorbed the refrigerant and the anode exhaust gas by the regenerator 440, and the regenerator 440 The resulting refrigerant is cooled to form a liquid refrigerant. Then, the evaporator 442 vaporizes the liquid refrigerant and cools the anode exhaust gas to, for example, around 0 ° C., and thereby the gas refrigerant is absorbed by the absorption liquid by the absorber 443 and returned to the regenerator 440. After the anode exhaust gas is cooled to around 0 degrees by the evaporator 442 of the refrigerator 44, it can be cooled to -56 degrees by the evaporator 452 of the refrigerator 45 so that carbon dioxide is liquefied. The anode exhaust gas can be cooled.

冷却器43は、例えば冷却水によって、冷凍機45の再生器450及び冷凍機44の再生器440において、吸収液と熱交換した後のアノード排ガスを冷却する。   The cooler 43 cools the anode exhaust gas after heat exchange with the absorption liquid in the regenerator 450 of the refrigerator 45 and the regenerator 440 of the refrigerator 44 by, for example, cooling water.

熱交換器42は、冷却器43で冷却されたアノード排ガスと、気液分離器47から排出された残アノード排ガスとを熱交換させることで、アノード排ガスを冷却して冷凍機44の蒸発器442に供給すると共に、残アノード排ガスを加熱して熱交換器41に供給する。これによって、熱交換器42で冷却された後のアノード排ガスを蒸発器442、452に供給して液化アノード排ガスとすることができるため、冷凍機44、45にかかる負荷を低減できる。また、熱交換器42で加熱された後の残アノード排ガスを熱交換器41に供給することができるため、熱交換器41にかかる負荷も低減できる。よって、発電システム1の効率を高めることができる。   The heat exchanger 42 heat-exchanges the anode exhaust gas cooled by the cooler 43 and the remaining anode exhaust gas discharged from the gas-liquid separator 47, thereby cooling the anode exhaust gas and evaporating the evaporator 442 of the refrigerator 44. And the remaining anode exhaust gas is heated and supplied to the heat exchanger 41. As a result, the anode exhaust gas after being cooled by the heat exchanger 42 can be supplied to the evaporators 442 and 452 to be liquefied anode exhaust gas, so that the load on the refrigerators 44 and 45 can be reduced. Moreover, since the residual anode exhaust gas heated by the heat exchanger 42 can be supplied to the heat exchanger 41, the load applied to the heat exchanger 41 can also be reduced. Therefore, the efficiency of the power generation system 1 can be increased.

除湿器46は、冷凍機44の蒸発器442で冷却されたアノード排ガスから水分を除去する。この除湿器46には、例えば活性アルミナが用いられる。   The dehumidifier 46 removes moisture from the anode exhaust gas cooled by the evaporator 442 of the refrigerator 44. For the dehumidifier 46, for example, activated alumina is used.

気液分離器47は、液化アノード排ガスから液体の二酸化炭素を分離する。気液分離器47によって分離された液体の二酸化炭素は回収される。気液分離器47で液化アノード排ガスから二酸化炭素が回収された残りの残アノード排ガスは、除湿器46で水分が除去されているため、水素と気体の二酸化炭素とを主に含む。よって、残アノード排ガスを熱交換器41、42で加熱して、第1発電部10の燃焼器142に供給することで、残アノード排ガスに含まれる水素を前述した燃焼器142での燃焼反応に利用することができる。これにより、発電システム1の効率を高めることができる。   The gas-liquid separator 47 separates liquid carbon dioxide from the liquefied anode exhaust gas. The liquid carbon dioxide separated by the gas-liquid separator 47 is recovered. The remaining residual anode exhaust gas from which carbon dioxide was recovered from the liquefied anode exhaust gas by the gas-liquid separator 47 mainly contains hydrogen and gaseous carbon dioxide because the moisture has been removed by the dehumidifier 46. Therefore, the residual anode exhaust gas is heated by the heat exchangers 41 and 42 and supplied to the combustor 142 of the first power generation unit 10, whereby hydrogen contained in the residual anode exhaust gas is converted into the combustion reaction in the combustor 142 described above. Can be used. Thereby, the efficiency of the power generation system 1 can be increased.

<<<第2発電部>>>
第2発電部20は、第1発電部10から供給されるカソード排ガスを利用して発電する。この第2発電部20は、例えば同一の回転軸に接続された、ガスタービン21及び発電機22を備えている。ガスタービン21は、カソード排ガスが供給されることによって回転軸を回転させる。発電機22は、ガスタービン21が回転軸を回転させることによって発電する。尚、コンプレッサ100も、ガスタービン21及び発電機22と同一の回転軸に接続されており、ガスタービン21の回転に連動して駆動される。
ガスタービン21を駆動することで動力が回収されたカソード排ガスは、第3発電部30に供給される。
<<< Second power generation section >>>
The second power generation unit 20 generates power using the cathode exhaust gas supplied from the first power generation unit 10. This 2nd electric power generation part 20 is provided with the gas turbine 21 and the generator 22 which were connected to the same rotating shaft, for example. The gas turbine 21 rotates the rotating shaft when the cathode exhaust gas is supplied. The generator 22 generates power when the gas turbine 21 rotates the rotating shaft. The compressor 100 is also connected to the same rotating shaft as the gas turbine 21 and the generator 22 and is driven in conjunction with the rotation of the gas turbine 21.
The cathode exhaust gas whose power is recovered by driving the gas turbine 21 is supplied to the third power generation unit 30.

<<<第3発電部>>>
第3発電部30は、第2発電部20から供給されるカソード排ガスを利用して水蒸気を発生させる共に、この水蒸気を利用して発電する。この第3発電部30は、排熱回収ボイラ31と、気液分離器32と、循環ポンプ33と、蒸気タービン34と、発電機35と、復水器36とを備えている。
<<< Third power generation section >>>
The third power generation unit 30 generates water vapor using the cathode exhaust gas supplied from the second power generation unit 20 and generates power using the water vapor. The third power generation unit 30 includes an exhaust heat recovery boiler 31, a gas-liquid separator 32, a circulation pump 33, a steam turbine 34, a generator 35, and a condenser 36.

排熱回収ボイラ31は、第2発電部20のガスタービン21から排出されたカソード排ガスと、循環ポンプ33によって供給される冷却水とを熱交換させることで、カソード排ガスを冷却してカソード排ガス中の水蒸気を水とすると共に、冷却水を加熱して水蒸気とする。排熱回収ボイラ31で発生した水蒸気の一部は蒸気タービン34に供給され、残りの水蒸気は燃料ガスと混合されて第1発電部10の燃料予熱器141に供給される。また、排熱回収ボイラ31で冷却されたカソード排ガスは、気液分離器32に供給される。   The exhaust heat recovery boiler 31 heat-exchanges the cathode exhaust gas discharged from the gas turbine 21 of the second power generation unit 20 and the cooling water supplied by the circulation pump 33, thereby cooling the cathode exhaust gas to The water vapor is water and the cooling water is heated to water vapor. A part of the steam generated in the exhaust heat recovery boiler 31 is supplied to the steam turbine 34, and the remaining steam is mixed with the fuel gas and supplied to the fuel preheater 141 of the first power generation unit 10. The cathode exhaust gas cooled by the exhaust heat recovery boiler 31 is supplied to the gas-liquid separator 32.

気液分離器32は、排熱回収ボイラ31で冷却されることで液体となったカソード排ガス中の水をカソード排ガスから分離する。尚、気液分離器32で水が分離されたカソード排ガスは排気される。また、気液分離器32で分離された水は、第2発電部20のガスタービン21から排出されるカソード排ガスを冷却するための冷却水として、循環ポンプ33により排熱回収ボイラ31に供給される。   The gas-liquid separator 32 separates water in the cathode exhaust gas that has become liquid by being cooled by the exhaust heat recovery boiler 31 from the cathode exhaust gas. The cathode exhaust gas from which water has been separated by the gas-liquid separator 32 is exhausted. The water separated by the gas-liquid separator 32 is supplied to the exhaust heat recovery boiler 31 by the circulation pump 33 as cooling water for cooling the cathode exhaust gas discharged from the gas turbine 21 of the second power generation unit 20. The

循環ポンプ33は、気液分離器32から排出される水と、復水器36から排出される水とを排熱回収ボイラ31に冷却水として供給する。   The circulation pump 33 supplies water discharged from the gas-liquid separator 32 and water discharged from the condenser 36 to the exhaust heat recovery boiler 31 as cooling water.

蒸気タービン34は、例えば発電機35と同一の回転軸に接続され、排熱回収ボイラ31から供給される水蒸気によって回転軸を回転させる。蒸気タービン34を駆動した後の水蒸気は、復水器36に供給される。発電機35は、蒸気タービン34が回転軸を回転させることで発電する。   For example, the steam turbine 34 is connected to the same rotation shaft as the generator 35, and rotates the rotation shaft by steam supplied from the exhaust heat recovery boiler 31. The steam after driving the steam turbine 34 is supplied to the condenser 36. The generator 35 generates electric power when the steam turbine 34 rotates the rotation shaft.

復水器36は、蒸気タービン34から供給される水蒸気を液体の水に変化させる。復水器36から排出された水は、気液分離器32から排出された水に混合され、前述したように、ガスタービン21から排出されたカソード排ガスを冷却する冷却水として、循環ポンプ33により排熱回収ボイラ31に供給される。   The condenser 36 changes the water vapor supplied from the steam turbine 34 into liquid water. The water discharged from the condenser 36 is mixed with the water discharged from the gas-liquid separator 32, and as described above, the cooling pump cools the cathode exhaust gas discharged from the gas turbine 21 by the circulation pump 33. It is supplied to the exhaust heat recovery boiler 31.

以上より、第1の実施形態にかかる発電システム1では、発電所排ガスに含まれる二酸化炭素を利用して、MCFC110で発電を行うと共に、アノード排ガス中に二酸化炭素を濃縮する。そして、二酸化炭素が濃縮されたアノード排ガスから二酸化炭素を分離する際に、吸収剤、吸着剤、高分子膜等を用いる必要がない。さらに、消費電力の大きい圧縮機等を駆動することなく、MCFC110の作動温度と同程度の温度を有するアノード排ガスの排熱を利用して冷凍機44、45を駆動させることができる。その結果、発電所排ガス中の二酸化炭素を利用して発電を行いつつ、発電所排ガスに含まれる二酸化炭素を効率よく容易に液化回収することができる。   As described above, in the power generation system 1 according to the first embodiment, the carbon dioxide contained in the power plant exhaust gas is used to generate power with the MCFC 110, and the carbon dioxide is concentrated in the anode exhaust gas. Further, when separating carbon dioxide from the anode exhaust gas enriched with carbon dioxide, it is not necessary to use an absorbent, an adsorbent, a polymer membrane or the like. Furthermore, the refrigerators 44 and 45 can be driven using the exhaust heat of the anode exhaust gas having a temperature similar to the operating temperature of the MCFC 110 without driving a compressor or the like that consumes a large amount of power. As a result, carbon dioxide contained in the power plant exhaust gas can be efficiently and easily liquefied and recovered while performing power generation using the carbon dioxide in the power plant exhaust gas.

また、MCFC110のカソード排ガスを利用して発電する第2発電部20及び第3発電部30によって、複合的に発電を行うため、発電システム1の発電効率を高めることができる。   In addition, since the second power generation unit 20 and the third power generation unit 30 that generate power using the cathode exhaust gas of the MCFC 110 perform combined power generation, the power generation efficiency of the power generation system 1 can be increased.

===第2の実施形態に係る発電システムについて===
以下、図5を参照しつつ、本発明の第2の実施形態に係る発電システム2について説明する。図5は、発電システム2の構成例を示すブロック図である。尚、図5において、図1に示す構成と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
=== About the power generation system according to the second embodiment ===
Hereinafter, the power generation system 2 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the power generation system 2. In FIG. 5, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

発電システム2では、前述した発電システム1における二酸化炭素回収部40のかわりに二酸化炭素回収部40Aを備えている。二酸化炭素回収部40Aでは、前述した二酸化炭素回収部40に加えて、蒸気発生部50を備えている。この蒸気発生部50は、熱交換器41で冷却された後のアノード排ガスを利用して水蒸気を発生させるものであり、排熱回収ボイラ51と、循環ポンプ52と、復水器53とを備えている。   The power generation system 2 includes a carbon dioxide recovery unit 40A instead of the carbon dioxide recovery unit 40 in the power generation system 1 described above. The carbon dioxide recovery unit 40A includes a steam generation unit 50 in addition to the carbon dioxide recovery unit 40 described above. The steam generator 50 generates water vapor using the anode exhaust gas cooled by the heat exchanger 41, and includes an exhaust heat recovery boiler 51, a circulation pump 52, and a condenser 53. ing.

排熱回収ボイラ51は、熱交換器41で冷却された後のアノード排ガスと、循環ポンプ52から供給される水とを熱交換させることで、アノード排ガスを冷却して冷却器43に供給すると共に、冷却水を加熱して水蒸気とする。排熱回収ボイラ51で発生した水蒸気は再生器440、450に夫々供給される。そして、再生器440、450では、この水蒸気と、冷媒を吸収した吸収液とが熱交換することで、冷媒から吸収液が分離して吸収液が再生される。   The exhaust heat recovery boiler 51 cools the anode exhaust gas and supplies it to the cooler 43 by exchanging heat between the anode exhaust gas after being cooled by the heat exchanger 41 and the water supplied from the circulation pump 52. The cooling water is heated to steam. Water vapor generated in the exhaust heat recovery boiler 51 is supplied to the regenerators 440 and 450, respectively. In the regenerators 440 and 450, the water vapor and the absorption liquid that has absorbed the refrigerant exchange heat, whereby the absorption liquid is separated from the refrigerant and the absorption liquid is regenerated.

復水器53は、再生器440、450で熱交換した後の水蒸気を冷却して液体の水に変化させる。循環ポンプ52は、復水器53から排出される水を排熱回収ボイラ51に供給する。   The condenser 53 cools the water vapor after heat exchange by the regenerators 440 and 450 and changes the water vapor into liquid water. The circulation pump 52 supplies the water discharged from the condenser 53 to the exhaust heat recovery boiler 51.

以上より、第2の実施形態に係る発電システム2では、アノード排ガスの排熱を利用して蒸気発生部50で水蒸気を発生させ、この水蒸気の排熱を利用して冷凍機44、45を駆動させることができる。このように、水蒸気の排熱を利用して冷凍機44、45を駆動することで、再生器440、450において、より適正な温度で吸収液を再生することができる。   As described above, in the power generation system 2 according to the second embodiment, steam is generated in the steam generation unit 50 using the exhaust heat of the anode exhaust gas, and the refrigerators 44 and 45 are driven using the exhaust heat of the steam. Can be made. Thus, by driving the refrigerators 44 and 45 using the exhaust heat of water vapor, the regenerators 440 and 450 can regenerate the absorbing liquid at a more appropriate temperature.

===その他の実施形態===
前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
=== Other Embodiments ===
The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention is changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.

例えば、前述した発電システム1、2では、冷凍機44を備え、冷凍機44の蒸発器442で冷却した後のアノード排ガスを冷凍機45の蒸発器452で冷却して液化アノード排ガスを生成することとした。しかし、特にこれに限定されるものではなく、発電システム1の場合、例えば、冷凍機44を備えず、熱交換器41、42と、再生器450と、冷却器43とによって、アノード排ガスを例えば0度付近まで冷却した後に、蒸発器452で冷却して液化アノード排ガスを生成することとしてもよい。また、発電システム2の場合、例えば、冷凍機44を備えず、熱交換器41、42と、排熱回収ボイラ51と、冷却器43とによって、アノード排ガスを例えば0度付近まで冷却した後に、蒸発器452で冷却して液化アノード排ガスを生成することとしてもよい。   For example, in the power generation systems 1 and 2 described above, the refrigerator 44 is provided, and the anode exhaust gas cooled by the evaporator 442 of the refrigerator 44 is cooled by the evaporator 452 of the refrigerator 45 to generate the liquefied anode exhaust gas. It was. However, the present invention is not particularly limited to this, and in the case of the power generation system 1, for example, the refrigerator 44 is not provided, and the anode exhaust gas is, for example, It is good also as producing | generating a liquefied anode exhaust gas by cooling with the evaporator 452 after cooling to 0 degree vicinity. Further, in the case of the power generation system 2, for example, the refrigerator 44 is not provided, and after the anode exhaust gas is cooled to, for example, around 0 degrees by the heat exchangers 41 and 42, the exhaust heat recovery boiler 51, and the cooler 43, It is good also as producing | generating a liquefied anode exhaust gas by cooling with the evaporator 452. FIG.

また、前述した発電システム1、2の冷却器43では、冷却水によってアノード排ガスを冷却することとしたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば空冷等によってアノード排ガスを冷却してもよい。   In the cooler 43 of the power generation systems 1 and 2 described above, the anode exhaust gas is cooled by the cooling water. However, the present invention is not limited to this, and the anode exhaust gas may be cooled by, for example, air cooling. .

1、2…発電システム 10…第1発電部 20…第2発電部
21…ガスタービン 22、35…発電機 30…第3発電部
31、51…排熱回収ボイラ 32、47…気液分離器
33、52…循環ポンプ 34…蒸気タービン 36、53…復水器
40、40A…二酸化炭素回収部 41、42…熱交換器 43…冷却器
44、45…冷凍機 46…除湿器 100…コンプレッサ
110…MCFC 111…カソード 112…電解質
113…アノード 114…負荷 115…外部回路
120…圧力容器 130…循環ブロワ 140…燃料ガス調整部
141…燃料予熱器 142…燃焼器 143…加熱室
144…改質器 145…改質部 440、450…再生器
441、451…凝縮器 442、452…蒸発器
443、453…吸収器 50…蒸気発生部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 ... Power generation system 10 ... 1st power generation part 20 ... 2nd power generation part 21 ... Gas turbine 22, 35 ... Generator 30 ... 3rd power generation part 31, 51 ... Waste heat recovery boiler 32, 47 ... Gas-liquid separator 33, 52 ... Circulation pump 34 ... Steam turbine 36, 53 ... Condenser 40, 40A ... Carbon dioxide recovery unit 41, 42 ... Heat exchanger 43 ... Cooler 44, 45 ... Refrigerator 46 ... Dehumidifier 100 ... Compressor 110 ... MCFC 111 ... cathode 112 ... electrolyte 113 ... anode 114 ... load 115 ... external circuit 120 ... pressure vessel 130 ... circulation blower 140 ... fuel gas regulator 141 ... fuel preheater 142 ... combustor 143 ... heating chamber 144 ... reformer 145 ... reforming section 440, 450 ... regenerator 441, 451 ... condenser 442, 452 ... evaporator 443, 453 ... absorber 50 ... steam generating section

Claims (6)

二酸化炭素及び酸素を含むガスが加圧された状態で供給されるカソードと、水素を含むガスが加圧された状態で供給されるアノードとを有し、作動温度の下で、前記カソードに供給された二酸化炭素を炭酸イオンとして前記アノードに移動させ、前記アノードから二酸化炭素を含むアノード排ガスを加圧した状態で排出する燃料電池と、
前記アノード排ガスを、前記アノード排ガスに含まれる二酸化炭素が液化するまで冷却し、液体状の二酸化炭素を含む液化アノード排ガスを生成する冷凍機と、
前記液化アノード排ガスから前記液体状の二酸化炭素を分離する分離器と、を備え、
前記冷凍機は、
前記アノード排ガスの排熱によって駆動される吸収式冷凍機であることを特徴とする発電システム。
A cathode supplied with a gas containing carbon dioxide and oxygen in a pressurized state; and an anode supplied with a gas containing hydrogen under pressure, and supplied to the cathode under an operating temperature. A fuel cell that moves the carbon dioxide as carbonate ions to the anode and discharges the anode exhaust gas containing carbon dioxide from the anode in a pressurized state;
A refrigerator that cools the anode exhaust gas until the carbon dioxide contained in the anode exhaust gas is liquefied, and generates liquefied anode exhaust gas containing liquid carbon dioxide;
A separator for separating the liquid carbon dioxide from the liquefied anode exhaust gas,
The refrigerator is
The power generation system is an absorption chiller driven by exhaust heat of the anode exhaust gas.
前記吸収式冷凍機は、
前記アノード排ガスとの熱交換によって、吸収液に吸収された冷媒を気化し、前記吸収液から前記気化された冷媒を分離することで、前記吸収液を再生する再生器と、
前記気化された冷媒を冷却して液体状にする凝縮器と、
前記液体状の冷媒を気化させることによって、前記再生器で熱交換した後の前記アノード排ガスを冷却し、前記液化アノード排ガスを生成する蒸発器と、
前記蒸発器で気化された前記冷媒を前記再生器で再生された吸収液に吸収させて前記再生器に戻す吸収器と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の発電システム。
The absorption refrigerator is
A regenerator that regenerates the absorbing liquid by evaporating the refrigerant absorbed in the absorbing liquid by heat exchange with the anode exhaust gas, and separating the evaporated refrigerant from the absorbing liquid;
A condenser that cools the vaporized refrigerant to form a liquid;
An evaporator that cools the anode exhaust gas after heat exchange in the regenerator by vaporizing the liquid refrigerant, and generates the liquefied anode exhaust gas;
An absorber that absorbs the refrigerant vaporized in the evaporator into the absorption liquid regenerated in the regenerator and returns it to the regenerator;
The power generation system according to claim 1, comprising:
前記液体状の二酸化炭素を前記アノード排ガスから分離して得られた残アノード排ガスと前記再生器で熱交換する前のアノード排ガスとを熱交換させ、前記残アノード排ガスを加熱すると共に、前記アノード排ガスを冷却する熱交換器と、
前記熱交換器で加熱された残アノード排ガスと前記カソードから排出されるカソード排ガスとを燃焼反応させる燃焼器と、
前記燃焼器から排出される燃焼排ガスを加熱源として、燃料ガスと水蒸気とを改質反応させ、前記カソードに供給するための水素を生成する改質部と、
を更に備えることを特徴とする請求項2に記載の発電システム。
The residual anode exhaust gas obtained by separating the liquid carbon dioxide from the anode exhaust gas and the anode exhaust gas before heat exchange in the regenerator are heat-exchanged to heat the residual anode exhaust gas, and the anode exhaust gas A heat exchanger for cooling,
A combustor for causing a combustion reaction between the residual anode exhaust gas heated by the heat exchanger and the cathode exhaust gas discharged from the cathode;
A reforming unit that uses a combustion exhaust gas discharged from the combustor as a heating source, causes a reforming reaction between fuel gas and water vapor, and generates hydrogen to be supplied to the cathode;
The power generation system according to claim 2, further comprising:
前記再生器で熱交換した後のアノード排ガスと前記残アノード排ガスとを熱交換させることで、前記アノード排ガスを冷却すると共に、前記残アノード排ガスを加熱する他の熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項2又は3に記載の発電システム。   The anode exhaust gas after heat exchange with the regenerator and the remaining anode exhaust gas are heat-exchanged to cool the anode exhaust gas and further include another heat exchanger that heats the remaining anode exhaust gas. The power generation system according to claim 2 or 3. 前記蒸発器に供給される前の前記アノード排ガスを前記アノード排ガスに含まれる二酸化炭素が液化する温度よりも高い冷却温度まで冷却する他の吸収式冷凍機を更に備え、
前記他の吸収式冷凍機は、
前記アノード排ガスとの熱交換によって、吸収液に吸収された冷媒を気化し、前記吸収液から前記気化された冷媒を分離することで、前記吸収液を再生する他の再生器と、
前記気化された冷媒を冷却して液体状にする他の凝縮器と、
前記液体状の冷媒を気化させることによって、前記他の再生器で熱交換した後のアノード排ガスを前記冷却温度まで冷却する他の蒸発器と、
前記蒸発器で気化された前記冷媒を前記再生器で再生された吸収液に吸収させて前記再生器に戻す吸収器と、
を有することを特徴とする請求項2乃至4の何れか一に記載の発電システム。
And further comprising another absorption refrigerator that cools the anode exhaust gas before being supplied to the evaporator to a cooling temperature higher than a temperature at which carbon dioxide contained in the anode exhaust gas is liquefied,
The other absorption refrigerator is
Another regenerator that regenerates the absorbing liquid by vaporizing the refrigerant absorbed in the absorbing liquid by heat exchange with the anode exhaust gas, and separating the evaporated refrigerant from the absorbing liquid;
Another condenser that cools the vaporized refrigerant to form a liquid;
Another evaporator that cools the anode exhaust gas after heat exchange in the other regenerator to the cooling temperature by vaporizing the liquid refrigerant;
An absorber that absorbs the refrigerant vaporized in the evaporator into the absorption liquid regenerated in the regenerator and returns it to the regenerator;
The power generation system according to any one of claims 2 to 4, further comprising:
二酸化炭素及び酸素を含むガスが加圧された状態で供給されるカソードと、水素を含むガスが加圧された状態で供給されるアノードとを有し、作動温度の下で、前記カソードに供給された二酸化炭素を炭酸イオンとして前記アノードに移動させ、前記アノードから二酸化炭素を含むアノード排ガスを加圧した状態で排出する燃料電池と、
前記アノード排ガスと水とを熱交換させることで、前記アノード排ガスを冷却すると共に、前記水を水蒸気とする蒸気発生部と、
前記蒸気発生部で熱交換した後の前記アノード排ガスを前記アノード排ガスに含まれる二酸化炭素が液化するまで冷却し、液体状の二酸化炭素を含む液化アノード排ガスを生成する冷凍機と、
前記液化アノード排ガスから前記液体状の二酸化炭素を分離する分離器と、を備え、
前記冷凍機は、
前記アノード排ガスの排熱によって駆動される吸収式冷凍機であることを特徴とする発電システム。
A cathode supplied with a gas containing carbon dioxide and oxygen in a pressurized state; and an anode supplied with a gas containing hydrogen under pressure, and supplied to the cathode under an operating temperature. A fuel cell that moves the carbon dioxide as carbonate ions to the anode and discharges the anode exhaust gas containing carbon dioxide from the anode in a pressurized state;
The anode exhaust gas and water are subjected to heat exchange to cool the anode exhaust gas, and a steam generation unit that uses the water as water vapor,
A refrigerator that cools the anode exhaust gas after heat exchange in the steam generation unit until carbon dioxide contained in the anode exhaust gas is liquefied, and generates liquefied anode exhaust gas containing liquid carbon dioxide,
A separator for separating the liquid carbon dioxide from the liquefied anode exhaust gas,
The refrigerator is
The power generation system is an absorption chiller driven by exhaust heat of the anode exhaust gas.
JP2010000752A 2010-01-05 2010-01-05 Power generation system Pending JP2011141967A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010000752A JP2011141967A (en) 2010-01-05 2010-01-05 Power generation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010000752A JP2011141967A (en) 2010-01-05 2010-01-05 Power generation system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011141967A true JP2011141967A (en) 2011-07-21

Family

ID=44457687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010000752A Pending JP2011141967A (en) 2010-01-05 2010-01-05 Power generation system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011141967A (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013196890A (en) * 2012-03-19 2013-09-30 Tokyo Gas Co Ltd Co2 recovery type power generation system
WO2013171980A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 パナソニック株式会社 Fuel cell system
JP2014099297A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Power generation system and method for operating power generation system
JP2014137977A (en) * 2013-01-18 2014-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Power generation system
WO2014128959A1 (en) 2013-02-25 2014-08-28 三菱重工コンプレッサ株式会社 Carbon dioxide liquefaction device
JP2016512917A (en) * 2013-03-15 2016-05-09 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company Integrated power generation and carbon capture using fuel cells
WO2016135613A1 (en) 2015-02-25 2016-09-01 Fuelcell Energy, Inc. Power producing gas separation system and method
KR20190002553A (en) * 2016-04-29 2019-01-08 퓨얼 셀 에너지, 인크 Methanization of anode exhaust gas to promote carbon dioxide capture
JP2020030893A (en) * 2018-08-20 2020-02-27 東京瓦斯株式会社 Liquefied carbon dioxide-recovering fuel cell power generation system
US11211625B2 (en) 2016-04-21 2021-12-28 Fuelcell Energy, Inc. Molten carbonate fuel cell anode exhaust post-processing for carbon dioxide
US11975969B2 (en) 2020-03-11 2024-05-07 Fuelcell Energy, Inc. Steam methane reforming unit for carbon capture
US12095129B2 (en) 2018-11-30 2024-09-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced CO2 utilization

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013196890A (en) * 2012-03-19 2013-09-30 Tokyo Gas Co Ltd Co2 recovery type power generation system
WO2013171980A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 パナソニック株式会社 Fuel cell system
US9945265B2 (en) 2012-11-13 2018-04-17 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Power generation system and method for operating power generation system
JP2014099297A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Power generation system and method for operating power generation system
KR20150067356A (en) * 2012-11-13 2015-06-17 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Power generation system and method for operating power generation system
CN104823316A (en) * 2012-11-13 2015-08-05 三菱日立电力系统株式会社 Power generation system and method for operating power generation system
KR101644764B1 (en) 2012-11-13 2016-08-01 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Power generation system and method for operating power generation system
JP2014137977A (en) * 2013-01-18 2014-07-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Power generation system
WO2014128959A1 (en) 2013-02-25 2014-08-28 三菱重工コンプレッサ株式会社 Carbon dioxide liquefaction device
JP2016512917A (en) * 2013-03-15 2016-05-09 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company Integrated power generation and carbon capture using fuel cells
EP3262703A4 (en) * 2015-02-25 2018-10-31 Fuelcell Energy, Inc. Power producing gas separation system and method
CN107251297A (en) * 2015-02-25 2017-10-13 燃料电池能有限公司 Power generation gas piece-rate system and method
JP2018511907A (en) * 2015-02-25 2018-04-26 フュエルセル エナジー, インコーポレイテッドFuelcell Energy, Inc. Power generation gas separation system and method
WO2016135613A1 (en) 2015-02-25 2016-09-01 Fuelcell Energy, Inc. Power producing gas separation system and method
KR20170118802A (en) * 2015-02-25 2017-10-25 퓨얼 셀 에너지, 인크 Power production gas separation system and method
CN107251297B (en) * 2015-02-25 2022-11-08 燃料电池能有限公司 Power generation gas separation system and method
US10673084B2 (en) 2015-02-25 2020-06-02 Fuelcell Energy, Inc. Power producing gas separation system and method
KR102132600B1 (en) 2015-02-25 2020-07-10 퓨얼 셀 에너지, 인크 Power production gas separation system and method
US11211625B2 (en) 2016-04-21 2021-12-28 Fuelcell Energy, Inc. Molten carbonate fuel cell anode exhaust post-processing for carbon dioxide
US11949135B2 (en) 2016-04-21 2024-04-02 Fuelcell Energy, Inc. Molten carbonate fuel cell anode exhaust post-processing for carbon dioxide capture
KR20190002553A (en) * 2016-04-29 2019-01-08 퓨얼 셀 에너지, 인크 Methanization of anode exhaust gas to promote carbon dioxide capture
KR102372516B1 (en) * 2016-04-29 2022-03-10 퓨얼 셀 에너지, 인크 Methanation of anode exhaust to enhance carbon dioxide capture
US11508981B2 (en) 2016-04-29 2022-11-22 Fuelcell Energy, Inc. Methanation of anode exhaust gas to enhance carbon dioxide capture
CN109314261B (en) * 2016-04-29 2023-01-31 燃料电池能有限公司 Methanation of anode off-gas to improve carbon dioxide capture
CN109314261A (en) * 2016-04-29 2019-02-05 燃料电池能有限公司 Methanation anode waste gas is to improve carbon dioxide capture
JP2020030893A (en) * 2018-08-20 2020-02-27 東京瓦斯株式会社 Liquefied carbon dioxide-recovering fuel cell power generation system
US12095129B2 (en) 2018-11-30 2024-09-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Reforming catalyst pattern for fuel cell operated with enhanced CO2 utilization
US11975969B2 (en) 2020-03-11 2024-05-07 Fuelcell Energy, Inc. Steam methane reforming unit for carbon capture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011141967A (en) Power generation system
JP5106461B2 (en) Carbon dioxide recovery device
JP5183119B2 (en) Power generation system
US7060382B2 (en) Fuel cell system with recycle of anode exhaust gas
JP5496494B2 (en) Power generation system
KR100910429B1 (en) Absorptive type airconditioner system using waste heat of fuel cell generation system and method thereof
EP2889943B1 (en) Fuel cell system using natural gas
JP5209153B1 (en) Cogeneration system
JP6820639B1 (en) Carbon dioxide recovery system
KR101339672B1 (en) Heating and cooling system using heat from fuel cell
WO2019073867A1 (en) Methane producing system
JP6692394B2 (en) Carbon recovery fuel cell power generation system
JP2012038688A (en) Fuel cell power generation device
JP6764798B2 (en) Plant and plant operation method
JP2003002601A (en) Method and apparatus for manufacturing hydrogen gas
JP2011103213A (en) Power generation system
KR100724701B1 (en) Apparatus and method for air condition using fuel cell
JP6698763B2 (en) Liquefied carbon dioxide recovery fuel cell power generation system
JP5183118B2 (en) Power generation system
JP2018090436A (en) Recovery method of ammonia
JP2011103212A (en) Power generation system
KR101555125B1 (en) Generator cooling system
JP2010181063A (en) Cogeneration system
KR20120013588A (en) Co2 collecting apparatus
KR102729628B1 (en) Carbon dioxide recovery system contained in flue gas being emitting from fuel cell energy generating system