JP6071428B2

JP6071428B2 - Power generation system and method for starting fuel cell in power generation system

Info

Publication number: JP6071428B2
Application number: JP2012240675A
Authority: JP
Inventors: 行政中本; 和徳藤田
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP2014089930A

Description

本発明は、燃料電池とガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法に関するものである。 The present invention relates to a power generation system in which a fuel cell, a gas turbine, and a steam turbine are combined, and a method for starting a fuel cell in the power generation system.

燃料電池としての固体酸化物形燃料電池（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＦｕｅｌＣｅｌｌ：以下ＳＯＦＣ）は、用途の広い高効率な燃料電池として知られている。このＳＯＦＣは、イオン導電率を高めるために作動温度が高くされているので、ガスタービンの圧縮機から吐出された空気を空気極側に供給する空気（酸化剤）として使用することができる。また、ＳＯＦＣは、利用できなかった高温の燃料をガスタービンの燃焼器に燃料として使用することができる。 A solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC) as a fuel cell is known as a highly efficient fuel cell having a wide range of uses. Since this SOFC has a high operating temperature in order to increase the ionic conductivity, it can be used as air (oxidant) for supplying air discharged from the compressor of the gas turbine to the air electrode side. In addition, the SOFC can use high-temperature fuel that could not be used as fuel in the combustor of the gas turbine.

このため、例えば、下記特許文献１に記載されるように、高効率発電を達成することができる発電システムとして、ＳＯＦＣとガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたものが各種提案されている。この特許文献１に記載されたコンバインドシステムは、ＳＯＦＣと、このＳＯＦＣから排出された排燃料ガスと排出空気とを燃焼するガスタービン燃焼器と、空気を圧縮してＳＯＦＣに供給する圧縮機を有するガスタービンとを設けたものである。 For this reason, for example, as described in Patent Document 1 below, various combinations of SOFC, gas turbine, and steam turbine have been proposed as power generation systems that can achieve high-efficiency power generation. The combined system described in Patent Document 1 includes an SOFC, a gas turbine combustor that burns exhaust fuel gas and exhaust air discharged from the SOFC, and a compressor that compresses air and supplies the compressed fuel to the SOFC. A gas turbine is provided.

特開２００９−２０５９３０号公報JP 2009-205930 A

上述した従来の発電システムは、ガスタービンを先に運転させ、当該ガスタービンの圧縮機で圧縮した空気の一部をＳＯＦＣに供給することで、ＳＯＦＣを加圧し、その後にＳＯＦＣを起動する。この場合、ガスタービンの圧縮機の出口圧力と、ＳＯＦＣから排出された排燃料ガスが供給されるガスタービンの燃焼器の入口圧力とが一定となり、そこに圧損分を加えてＳＯＦＣに圧縮空気を供給する流れを生じさせるため、圧縮空気をブロワで流すことが好ましい。しかし、ブロワは、運転開始から定格運転に至るまでの間に内部の圧力や流量が急激に変動して運転が不安定である。このため、ブロワの運転開始時に伴い急激に圧縮空気の流量が増加してＳＯＦＣに送られ、ガスタービンの燃焼器への圧縮空気が不足することがある。この結果、燃焼器では、燃焼用空気が不足して燃焼ガスが高温となったり、燃焼器やタービンでは、冷却用空気が不足して十分な冷却が困難となったりする。また、ブロワの運転開始時に伴い急激に圧縮空気の流量が増加してＳＯＦＣに送られ、ガスタービンの燃焼器への圧縮空気が不足することを防ぐため、ガスタービンの圧縮機におけるＳＯＦＣ側出口とガスタービンの燃焼器におけるＳＯＦＣ側入口とを塞ぐことが考えられるが、これではブロワを起動させることができない。 In the conventional power generation system described above, the gas turbine is operated first, and a part of the air compressed by the compressor of the gas turbine is supplied to the SOFC, so that the SOFC is pressurized and then the SOFC is started. In this case, the outlet pressure of the compressor of the gas turbine and the inlet pressure of the combustor of the gas turbine to which the exhaust fuel gas discharged from the SOFC is constant, a pressure loss is added thereto, and compressed air is supplied to the SOFC. In order to generate the flow to supply, it is preferable to flow compressed air with a blower. However, the blower is unstable in operation because the internal pressure and flow rate fluctuate abruptly from the start of operation to the rated operation. For this reason, the flow rate of the compressed air suddenly increases with the start of operation of the blower and is sent to the SOFC, and the compressed air to the combustor of the gas turbine may be insufficient. As a result, in the combustor, the combustion air is insufficient and the combustion gas becomes high temperature, or in the combustor and the turbine, the cooling air is insufficient and it is difficult to perform sufficient cooling. In addition, in order to prevent the compressed air flow rate from increasing suddenly at the start of the blower operation and being sent to the SOFC, and the compressed air to the combustor of the gas turbine is insufficient, It is conceivable to block the SOFC side inlet in the combustor of the gas turbine, but this cannot start the blower.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、燃料電池の起動時におけるガスタービンでの空気不足を抑制して安定した起動を可能とする発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and provides a power generation system that enables stable startup by suppressing air shortage in a gas turbine at the time of startup of the fuel cell, and a fuel cell startup method in the power generation system. The purpose is to do.

上記の目的を達成するための本発明の発電システムは、圧縮機と燃焼器を有するガスタービンと、前記圧縮機で圧縮した圧縮空気を前記燃焼器に供給する第１圧縮空気供給ラインと、空気極及び燃料極を有する燃料電池と、前記圧縮機で圧縮した一部の圧縮空気を前記空気極に供給する第２圧縮空気供給ラインと、前記第２圧縮空気供給ラインに設けられて前記圧縮空気を昇圧する昇圧機と、前記第２圧縮空気供給ラインにおける前記昇圧機の上流側と下流側とを接続する昇圧機循環ラインと、前記昇圧機循環ラインに設けられる第１制御弁と、前記第２圧縮空気供給ラインにおける前記昇圧機循環ラインと前記燃料電池との間に設けられる第２制御弁と、前記燃料電池の起動時に前記第２制御弁を閉作動させると共に前記第１制御弁を開作動させて前記昇圧機を始動する制御部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power generation system according to the present invention includes a gas turbine having a compressor and a combustor, a first compressed air supply line for supplying compressed air compressed by the compressor to the combustor, an air A fuel cell having an electrode and a fuel electrode; a second compressed air supply line for supplying a part of the compressed air compressed by the compressor to the air electrode; and the compressed air provided in the second compressed air supply line A booster for boosting pressure, a booster circulation line connecting the upstream side and the downstream side of the booster in the second compressed air supply line, a first control valve provided in the booster circulation line, and the first A second control valve provided between the booster circulation line and the fuel cell in a two-compressed air supply line; and when the fuel cell is started, the second control valve is closed and the first control valve is opened. Product And having a control unit for starting the booster by.

従って、燃料電池の起動時、圧縮機で圧縮した一部の圧縮空気を空気極に供給する第２圧縮空気供給ラインにおいて、昇圧機の下流側から上流側へ圧縮空気を循環させる。そのため、このときに燃焼器やタービンに供給される圧縮空気が不足することがなく、燃焼器での異常燃焼やタービンでの冷却不足を抑制することができる。その結果、ガスタービンでの空気不足を抑制して安定した起動を可能とすることができる。 Therefore, when the fuel cell is started, the compressed air is circulated from the downstream side to the upstream side of the booster in the second compressed air supply line that supplies a part of the compressed air compressed by the compressor to the air electrode. Therefore, the compressed air supplied to the combustor and the turbine at this time is not insufficient, and abnormal combustion in the combustor and insufficient cooling in the turbine can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the air shortage in the gas turbine and enable stable startup.

本発明の発電システムでは、前記昇圧機における圧縮空気の圧力または流量を検出する検出器を備え、前記制御部は、前記流量検出器により検出された圧力または流量が所定値となった場合、前記第２制御弁を開作動すると共に前記第１制御弁を閉作動させることを特徴とする。 The power generation system of the present invention includes a detector that detects the pressure or flow rate of the compressed air in the booster, and the control unit, when the pressure or flow rate detected by the flow rate detector reaches a predetermined value, The second control valve is opened and the first control valve is closed.

従って、昇圧機における圧縮空気の流量が安定してから燃料電池に圧縮空気を送ることで、ガスタービンにおける空気不足を適正に抑制することができる。 Therefore, air shortage in the gas turbine can be appropriately suppressed by sending the compressed air to the fuel cell after the flow rate of the compressed air in the booster is stabilized.

また、本発明の発電システムにおける燃料電池の起動方法は、燃料電池の起動時に、ガスタービンの圧縮機で圧縮した一部の圧縮空気を前記燃料電池の空気極の手前に設けた昇圧機を始動して昇圧させると共に当該昇圧機の下流側から上流側へ循環させる工程と、次に、前記ガスタービンの圧縮機で圧縮した一部の圧縮空気の圧力または流量が所定値となった場合に前記圧縮空気を前記昇圧機で昇圧させつつ前記燃料電池の空気極に供給する工程と、を有することを特徴とする。 Further, the fuel cell startup method in the power generation system of the present invention starts a booster in which a part of compressed air compressed by a gas turbine compressor is provided in front of the air electrode of the fuel cell when the fuel cell is started. And the step of circulating the pressure from the downstream side to the upstream side of the booster, and then when the pressure or flow rate of a part of the compressed air compressed by the compressor of the gas turbine reaches a predetermined value Supplying compressed air to the air electrode of the fuel cell while increasing the pressure with the booster.

従って、燃料電池の起動時、燃焼器やタービンで圧縮空気が不足することがなく、ガスタービンでの空気不足を抑制して安定した起動を可能とすることができる。 Therefore, when the fuel cell is started, the combustor or the turbine does not run out of compressed air, and it is possible to suppress the air shortage in the gas turbine and enable stable startup.

本発明の発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法によれば、ガスタービンの圧縮機で圧縮した一部の圧縮空気を燃料電池の空気極の手前に設けた昇圧機で昇圧させると共に当該昇圧機の下流側から上流側へ循環させてから燃料電池に供給するので、ガスタービンでの空気不足を抑制して安定した起動を可能とすることができる。また、ブロワの運転開始時に伴い急激に圧縮空気の流量が増加して燃料電池に送られ、ガスタービンの燃焼器への圧縮空気が不足することを防ぐため、ガスタービンの圧縮機における燃料電池側出口とガスタービンの燃焼器における燃料電池側入口とを塞いだ状態でも、ブロワを起動させることができる。 According to the power generation system and the fuel cell startup method of the present invention, a part of compressed air compressed by the compressor of the gas turbine is boosted by a booster provided in front of the air electrode of the fuel cell and the boosted Since the fuel cell is supplied after being circulated from the downstream side to the upstream side of the machine, it is possible to suppress a shortage of air in the gas turbine and enable stable startup. In addition, the flow rate of compressed air suddenly increases with the start of operation of the blower and is sent to the fuel cell, so that the shortage of compressed air to the combustor of the gas turbine is prevented. Even when the outlet and the fuel cell side inlet in the combustor of the gas turbine are closed, the blower can be started.

図１は、本発明の一実施例に係る発電システムにおける圧縮空気の供給ラインを表す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a compressed air supply line in a power generation system according to an embodiment of the present invention. 図２は、本実施例の発電システムにおける固体酸化物形燃料電池の起動時における圧縮空気の供給タイミングを表すタイムチャートである。FIG. 2 is a time chart showing the supply timing of compressed air when the solid oxide fuel cell is started in the power generation system of this embodiment. 図３は、本実施例の発電システムを表す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating the power generation system of the present embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る発電システム及び発電システムにおける燃料電池の起動方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a power generation system and a fuel cell activation method in the power generation system according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.

本実施例の発電システムは、固体酸化物形燃料電池（以下、ＳＯＦＣと称する。）とガスタービンと蒸気タービンを組み合わせたトリプルコンバインドサイクル（ＴｒｉｐｌｅＣｏｍｂｉｎｅｄＣｙｃｌｅ：登録商標）である。このトリプルコンバインドサイクルは、ガスタービンコンバインドサイクル発電（ＧＴＣＣ）の上流側にＳＯＦＣを設置することにより、ＳＯＦＣ、ガスタービン、蒸気タービンの３段階で電気を取り出すことができるため、極めて高い発電効率を実現することができる。なお、以下の説明では、本発明の燃料電池として固体酸化物形燃料電池を適用して説明するが、この形式の燃料電池に限定されるものではない。 The power generation system of this embodiment is a triple combined cycle (registered trademark) in which a solid oxide fuel cell (hereinafter referred to as SOFC), a gas turbine, and a steam turbine are combined . This triple combined cycle realizes extremely high power generation efficiency because electricity can be taken out in three stages of SOFC, gas turbine, and steam turbine by installing SOFC upstream of gas turbine combined cycle power generation (GTCC). can do. In the following description, a solid oxide fuel cell is applied as the fuel cell of the present invention, but the present invention is not limited to this type of fuel cell.

図１は、本発明の一実施例に係る発電システムにおける圧縮空気の供給ラインを表す概略図、図２は、本実施例の発電システムにおけるＳＯＦＣの起動時における圧縮空気の供給タイミングを表すタイムチャート、図３は、本実施例の発電システムを表す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a compressed air supply line in a power generation system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart showing compressed air supply timing at the time of activation of SOFC in the power generation system of this embodiment. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the power generation system of the present embodiment.

本実施例において、図３に示すように、発電システム１０は、ガスタービン１１及び発電機１２と、ＳＯＦＣ１３と、蒸気タービン１４及び発電機１５とを有している。この発電システム１０は、ガスタービン１１による発電と、ＳＯＦＣ１３による発電と、蒸気タービン１４による発電とを組み合わせることで、高い発電効率を得るように構成したものである。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the power generation system 10 includes a gas turbine 11 and a generator 12, a SOFC 13, a steam turbine 14 and a generator 15. The power generation system 10 is configured to obtain high power generation efficiency by combining power generation by the gas turbine 11, power generation by the SOFC 13, and power generation by the steam turbine 14.

ガスタービン１１は、圧縮機２１、燃焼器２２、タービン２３を有しており、圧縮機２１とタービン２３は、回転軸２４により一体回転可能に連結されている。圧縮機２１は、空気取り込みライン２５から取り込んだ空気Ａを圧縮する。燃焼器２２は、圧縮機２１から第１圧縮空気供給ライン２６を通して供給された圧縮空気Ａ１と、第１燃料ガス供給ライン２７から供給された燃料ガスＬ１とを混合して燃焼する。タービン２３は、燃焼器２２から排ガス供給ライン２８を通して供給された排ガス（燃焼ガス）Ｇにより回転する。なお、図示しないが、タービン２３は、圧縮機２１で圧縮された圧縮空気Ａ１が車室を通して供給され、この圧縮空気Ａ１を冷却空気として翼などを冷却する。発電機１２は、タービン２３と同軸上に設けられており、タービン２３が回転することで発電することができる。なお、ここでは、燃焼器２２に供給する燃料ガスＬ１として、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）を用いている。 The gas turbine 11 includes a compressor 21, a combustor 22, and a turbine 23, and the compressor 21 and the turbine 23 are connected by a rotary shaft 24 so as to be integrally rotatable. The compressor 21 compresses the air A taken in from the air intake line 25. The combustor 22 mixes and combusts the compressed air A 1 supplied from the compressor 21 through the first compressed air supply line 26 and the fuel gas L 1 supplied from the first fuel gas supply line 27. The turbine 23 is rotated by exhaust gas (combustion gas) G supplied from the combustor 22 through the exhaust gas supply line 28. Although not shown, the turbine 23 is supplied with compressed air A1 compressed by the compressor 21 through the passenger compartment, and cools the blades and the like using the compressed air A1 as cooling air. The generator 12 is provided on the same axis as the turbine 23 and can generate electric power when the turbine 23 rotates. Here, for example, liquefied natural gas (LNG) is used as the fuel gas L1 supplied to the combustor 22.

ＳＯＦＣ１３は、還元剤としての高温の燃料ガスと酸化剤としての高温の空気（酸化性ガス）が供給されることで、所定の作動温度にて反応して発電を行うものである。このＳＯＦＣ１３は、圧力容器内に空気極と固体電解質と燃料極が収容されて構成される。空気極に圧縮機２１で圧縮された一部の圧縮空気Ａ２が供給され、燃料極に燃料ガスが供給されることで発電を行う。なお、ここでは、ＳＯＦＣ１３に供給する燃料ガスＬ２として、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）、水素（Ｈ_２）および一酸化炭素（ＣＯ）、メタン（ＣＨ_４）などの炭化水素ガス、石炭など炭素質原料のガス化設備により製造したガスを用いている。また、ＳＯＦＣ１３に供給される酸化性ガスは、酸素を略１５％〜３０％含むガスであり、代表的には空気が好適であるが、空気以外にも燃焼排ガスと空気の混合ガスや、酸素と空気の混合ガスなどが使用可能である（以下、ＳＯＦＣ１３に供給される酸化性ガスを空気という）。 The SOFC 13 generates power by reacting at a predetermined operating temperature by being supplied with high-temperature fuel gas as a reducing agent and high-temperature air (oxidizing gas) as an oxidant. The SOFC 13 is configured by accommodating an air electrode, a solid electrolyte, and a fuel electrode in a pressure vessel. A part of the compressed air A2 compressed by the compressor 21 is supplied to the air electrode, and fuel gas is supplied to the fuel electrode to generate power. Here, as the fuel gas L2 supplied to the SOFC 13, for example, liquefied natural gas (LNG), hydrogen (H ₂ ), carbon monoxide (CO), hydrocarbon gas such as methane (CH ₄ ), carbon such as coal, etc. Gas produced by gasification equipment for quality raw materials is used. In addition, the oxidizing gas supplied to the SOFC 13 is a gas containing approximately 15% to 30% oxygen, and typically air is preferable, but in addition to air, a mixed gas of combustion exhaust gas and air, oxygen And the like can be used (hereinafter, the oxidizing gas supplied to the SOFC 13 is referred to as air).

このＳＯＦＣ１３は、第１圧縮空気供給ライン２６から分岐した第２圧縮空気供給ライン３１が連結され、圧縮機２１が圧縮した一部の圧縮空気Ａ２を空気極の導入部に供給することができる。この第２圧縮空気供給ライン３１は、供給する空気量を調整可能な制御弁３２と、圧縮空気Ａ２を昇圧可能なブロワ（昇圧機）３３とが空気の流れ方向に沿って設けられている。制御弁３２は、第２圧縮空気供給ライン３１における空気の流れ方向の上流側に設けられ、ブロワ３３は、制御弁３２の下流側に設けられている。ＳＯＦＣ１３は、空気極で用いられた排空気Ａ３を排出する排空気ライン３４が連結されている。この排空気ライン３４は、空気極で用いられた排空気Ａ３を外部に排出する排出ライン３５と、燃焼器２２に連結される圧縮空気循環ライン３６とに分岐される。排出ライン３５は、排出する空気量を調整可能な制御弁３７が設けられ、圧縮空気循環ライン３６は、循環する空気量を調整可能な制御弁３８が設けられている。 The SOFC 13 is connected to the second compressed air supply line 31 branched from the first compressed air supply line 26, and can supply a part of the compressed air A2 compressed by the compressor 21 to the introduction portion of the air electrode. In the second compressed air supply line 31, a control valve 32 capable of adjusting the amount of air to be supplied and a blower (a booster) 33 capable of increasing the pressure of the compressed air A2 are provided along the air flow direction. The control valve 32 is provided on the upstream side of the second compressed air supply line 31 in the air flow direction, and the blower 33 is provided on the downstream side of the control valve 32. The SOFC 13 is connected to an exhaust air line 34 that exhausts exhaust air A3 used at the air electrode. The exhaust air line 34 is branched into an exhaust line 35 for exhausting the exhaust air A3 used at the air electrode to the outside, and a compressed air circulation line 36 connected to the combustor 22. The discharge line 35 is provided with a control valve 37 capable of adjusting the amount of air discharged, and the compressed air circulation line 36 is provided with a control valve 38 capable of adjusting the amount of air circulated.

また、ＳＯＦＣ１３は、燃料ガスＬ２を燃料極の導入部に供給する第２燃料ガス供給ライン４１が設けられている。第２燃料ガス供給ライン４１は、供給する燃料ガス量を調整可能な制御弁４２が設けられている。ＳＯＦＣ１３は、燃料極で用いられた排燃料ガスＬ３を排出する排燃料ライン４３が連結されている。この排燃料ライン４３は、外部に排出する排出ライン４４と、燃焼器２２に連結される排燃料ガス供給ライン４５とに分岐される。排出ライン４４は、排出する燃料ガス量を調整可能な制御弁４６が設けられ、排燃料ガス供給ライン４５は、供給する燃料ガス量を調整可能な制御弁４７と、燃料を昇圧可能なブロワ４８が燃料の流れ方向に沿って設けられている。制御弁４７は、排燃料ガス供給ライン４５における燃料ガスＬ３の流れ方向の上流側に設けられ、ブロワ４８は、制御弁４７の燃料ガスＬ３の流れ方向の下流側に設けられている。 Further, the SOFC 13 is provided with a second fuel gas supply line 41 for supplying the fuel gas L2 to the introduction portion of the fuel electrode. The second fuel gas supply line 41 is provided with a control valve 42 that can adjust the amount of fuel gas to be supplied. The SOFC 13 is connected to an exhaust fuel line 43 that exhausts the exhaust fuel gas L3 used at the fuel electrode. The exhaust fuel line 43 is branched into an exhaust line 44 that discharges to the outside and an exhaust fuel gas supply line 45 that is connected to the combustor 22. The discharge line 44 is provided with a control valve 46 capable of adjusting the amount of fuel gas to be discharged. The exhaust fuel gas supply line 45 is provided with a control valve 47 capable of adjusting the amount of fuel gas to be supplied, and a blower 48 capable of boosting fuel. Are provided along the fuel flow direction. The control valve 47 is provided upstream of the flow direction of the fuel gas L3 in the exhaust fuel gas supply line 45, and the blower 48 is provided downstream of the control valve 47 in the flow direction of the fuel gas L3.

また、ＳＯＦＣ１３は、排燃料ライン４３と第２燃料ガス供給ライン４１とを連結する燃料ガス再循環ライン４９が設けられている。燃料ガス再循環ライン４９は、排燃料ライン４３の排燃料ガスＬ３を第２燃料ガス供給ライン４１に再循環する再循環ブロワ５０が設けられている。 In addition, the SOFC 13 is provided with a fuel gas recirculation line 49 that connects the exhaust fuel line 43 and the second fuel gas supply line 41. The fuel gas recirculation line 49 is provided with a recirculation blower 50 that recirculates the exhaust fuel gas L3 of the exhaust fuel line 43 to the second fuel gas supply line 41.

蒸気タービン１４は、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）５１で生成された蒸気によりタービン５２を回転するものである。この排熱回収ボイラ５１は、ガスタービン１１（タービン２３）からの排ガスライン５３が連結されており、空気と高温の排ガスＧとの間で熱交換を行うことで、蒸気Ｓを生成する。蒸気タービン１４（タービン５２）は、排熱回収ボイラ５１との間に蒸気供給ライン５４と給水ライン５５が設けられている。そして、給水ライン５５は、復水器５６と給水ポンプ５７が設けられている。発電機１５は、タービン５２と同軸上に設けられており、タービン５２が回転することで発電することができる。なお、排熱回収ボイラ５１で熱が回収された排ガスＧは、有害物質を除去されてから大気へ放出される。 The steam turbine 14 rotates the turbine 52 with the steam generated by the exhaust heat recovery boiler (HRSG) 51. The exhaust heat recovery boiler 51 is connected to an exhaust gas line 53 from the gas turbine 11 (the turbine 23), and generates steam S by exchanging heat between the air and the high temperature exhaust gas G. The steam turbine 14 (turbine 52) is provided with a steam supply line 54 and a water supply line 55 between the exhaust heat recovery boiler 51. The water supply line 55 is provided with a condenser 56 and a water supply pump 57. The generator 15 is provided coaxially with the turbine 52 and can generate electric power when the turbine 52 rotates. The exhaust gas G from which heat has been recovered by the exhaust heat recovery boiler 51 is released to the atmosphere after removing harmful substances.

ここで、本実施例の発電システム１０の作動について説明する。発電システム１０を起動する場合、ガスタービン１１、蒸気タービン１４、ＳＯＦＣ１３の順に起動する。 Here, the operation of the power generation system 10 of the present embodiment will be described. When starting the electric power generation system 10, it starts in order of the gas turbine 11, the steam turbine 14, and SOFC13.

まず、ガスタービン１１にて、圧縮機２１が空気Ａを圧縮し、燃焼器２２が圧縮空気Ａ１と燃料ガスＬ１とを混合して燃焼し、タービン２３が排ガスＧにより回転することで、発電機１２が発電を開始する。次に、蒸気タービン１４にて、排熱回収ボイラ５１により生成された蒸気Ｓによりタービン５２が回転し、これにより発電機１５が発電を開始する。 First, in the gas turbine 11, the compressor 21 compresses the air A, the combustor 22 mixes and burns the compressed air A1 and the fuel gas L1, and the turbine 23 is rotated by the exhaust gas G. 12 starts power generation. Next, in the steam turbine 14, the turbine 52 is rotated by the steam S generated by the exhaust heat recovery boiler 51, whereby the generator 15 starts power generation.

続いて、ＳＯＦＣ１３では、まず、圧縮空気Ａ２を供給して昇圧を開始すると共に加熱を開始する。排出ライン３５の制御弁３７と圧縮空気循環ライン３６の制御弁３８を閉止し、第２圧縮空気供給ライン３１のブロワ３３を停止した状態で、制御弁３２を所定開度だけ開放する。すると、圧縮機２１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２が第２圧縮空気供給ライン３１からＳＯＦＣ１３側へ供給される。これにより、ＳＯＦＣ１３側は、圧縮空気Ａ２が供給されることで圧力が上昇する。 Subsequently, in the SOFC 13, first, compressed air A 2 is supplied to start pressure increase and heating is started. With the control valve 37 of the discharge line 35 and the control valve 38 of the compressed air circulation line 36 closed and the blower 33 of the second compressed air supply line 31 stopped, the control valve 32 is opened by a predetermined opening. Then, a part of the compressed air A2 compressed by the compressor 21 is supplied from the second compressed air supply line 31 to the SOFC 13 side. As a result, the pressure on the SOFC 13 side increases as the compressed air A2 is supplied.

一方、ＳＯＦＣ１３では、燃料極側に燃料ガスＬ２を供給して昇圧を開始する。排出ライン４４の制御弁４６と排燃料ガス供給ライン４５の制御弁４７を閉止し、ブロワ４８を停止した状態で、第２燃料ガス供給ライン４１の制御弁４２を開放すると共に、燃料ガス再循環ライン４９の再循環ブロワ５０を駆動する。すると、燃料ガスＬ２が第２燃料ガス供給ライン４１からＳＯＦＣ１３側へ供給されると共に、排燃料ガスＬ３が燃料ガス再循環ライン４９により再循環する。これにより、ＳＯＦＣ１３側は、燃料ガスＬ２が供給されることで圧力が上昇する。 On the other hand, in the SOFC 13, the fuel gas L2 is supplied to the fuel electrode side and the pressure increase is started. With the control valve 46 of the exhaust line 44 and the control valve 47 of the exhaust fuel gas supply line 45 closed and the blower 48 stopped, the control valve 42 of the second fuel gas supply line 41 is opened and the fuel gas is recirculated. The recirculation blower 50 in the line 49 is driven. Then, the fuel gas L2 is supplied from the second fuel gas supply line 41 to the SOFC 13 side, and the exhaust fuel gas L3 is recirculated by the fuel gas recirculation line 49. As a result, the pressure on the SOFC 13 side is increased by supplying the fuel gas L2.

そして、ＳＯＦＣ１３の空気極側の圧力が圧縮機２１の出口圧力になると、制御弁３２を全開にすると共に、ブロワ３３を駆動する。それと同時に制御弁３７を開放してＳＯＦＣ１３からの排空気Ａ３を排出ライン３５から排出する。すると、圧縮空気Ａ２がブロワ３３によりＳＯＦＣ１３側へ供給される。それと同時に制御弁４６を開放してＳＯＦＣ１３からの排燃料ガスＬ３を排出ライン４４から排出する。そして、ＳＯＦＣ１３における空気極側の圧力と燃料極側の圧力が目標圧力に到達すると、ＳＯＦＣ１３の昇圧が完了する。 When the pressure on the air electrode side of the SOFC 13 reaches the outlet pressure of the compressor 21, the control valve 32 is fully opened and the blower 33 is driven. At the same time, the control valve 37 is opened and the exhaust air A3 from the SOFC 13 is exhausted from the exhaust line 35. Then, the compressed air A2 is supplied to the SOFC 13 side by the blower 33. At the same time, the control valve 46 is opened, and the exhaust fuel gas L3 from the SOFC 13 is discharged from the discharge line 44. When the pressure on the air electrode side and the pressure on the fuel electrode side in the SOFC 13 reach the target pressure, the pressure increase of the SOFC 13 is completed.

その後、ＳＯＦＣ１３の反応（発電）が安定し、排空気Ａ３と排燃料ガスＬ３の成分が安定したら、制御弁３７を閉止する一方、制御弁３８を開放する。すると、ＳＯＦＣ１３からの排空気Ａ３が圧縮空気循環ライン３６から燃焼器２２に供給される。また、制御弁４６を閉止する一方、制御弁４７を開放してブロワ４８を駆動する。すると、ＳＯＦＣ１３からの排燃料ガスＬ３が排燃料ガス供給ライン４５から燃焼器２２に供給される。このとき、第１燃料ガス供給ライン２７から燃焼器２２に供給される燃料ガスＬ１を減量する。 Thereafter, when the reaction (power generation) of the SOFC 13 is stabilized and the components of the exhaust air A3 and the exhaust fuel gas L3 are stabilized, the control valve 37 is closed while the control valve 38 is opened. Then, the exhaust air A3 from the SOFC 13 is supplied to the combustor 22 from the compressed air circulation line 36. Further, the control valve 46 is closed, while the control valve 47 is opened to drive the blower 48. Then, the exhaust fuel gas L3 from the SOFC 13 is supplied from the exhaust fuel gas supply line 45 to the combustor 22. At this time, the fuel gas L1 supplied from the first fuel gas supply line 27 to the combustor 22 is reduced.

ここで、ガスタービン１１の駆動による発電機１２での発電、ＳＯＦＣ１３での発電、蒸気タービン１４の駆動により発電機１５での発電が全て行われることとなり、発電システム１０が定常運転となる。 Here, the power generation by the generator 12 by driving the gas turbine 11, the power generation by the SOFC 13, and the power generation by the generator 15 are all performed by driving the steam turbine 14, and the power generation system 10 becomes a steady operation.

ところで、一般的な発電システムでは、ＳＯＦＣ１３を起動するとき、ガスタービン１１の圧縮機２１で圧縮した空気の一部を第２圧縮空気供給ライン３１からＳＯＦＣ１３に供給することで昇圧している。そして、本実施例では、圧縮機２１の出口圧力と、ＳＯＦＣから排出された排燃料ガスが供給される燃焼器２２の入口圧力とが一定となり、そこに圧損分を加えてＳＯＦＣ１３に圧縮空気Ａ２を供給する流れを生じさせるため、圧縮空気Ａ２をブロワ３３で流す。しかし、ブロワ３３は、運転開始から定格運転に至るまでの間に内部の圧力や流量が急激に変動して運転が不安定である。このため、ブロワ３３の運転開始時に伴い急激に圧縮空気Ａ２の流量が増加してＳＯＦＣ１３に送られ、ガスタービン１１では、燃焼器２２に供給される圧縮空気Ａ１やタービン２３に送られる冷却空気が不足してしまうおそれがある。 By the way, in the general power generation system, when the SOFC 13 is started, the pressure is increased by supplying a part of the air compressed by the compressor 21 of the gas turbine 11 from the second compressed air supply line 31 to the SOFC 13. In this embodiment, the outlet pressure of the compressor 21 and the inlet pressure of the combustor 22 to which the exhausted fuel gas discharged from the SOFC is constant, and the pressure loss is added to the compressed air A2 to the SOFC 13. , Compressed air A2 is caused to flow through the blower 33. However, the blower 33 is unstable in operation because the internal pressure and flow rate fluctuate abruptly from the start of operation to the rated operation. For this reason, the flow rate of the compressed air A2 increases suddenly at the start of operation of the blower 33 and is sent to the SOFC 13. In the gas turbine 11, the compressed air A1 supplied to the combustor 22 and the cooling air sent to the turbine 23 are There may be a shortage.

そこで、本実施例の発電システム１０では、図１に示すように、ブロワ３３の位置に昇圧機循環ライン６０及び制御弁（第１制御弁）６１を設け、制御装置（制御部）６２は、ＳＯＦＣ１３の起動時に、ブロワ３３の始動と共に制御弁６１を開放するようにしている。 Therefore, in the power generation system 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the booster circulation line 60 and the control valve (first control valve) 61 are provided at the position of the blower 33, and the control device (control unit) 62 is When the SOFC 13 is activated, the control valve 61 is opened together with the start of the blower 33.

即ち、ＳＯＦＣ１３の起動時に、ブロワ３３の始動と共に制御弁６１を開放すると、ガスタービン１１の圧縮機２１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２が、ブロワ３３で流されつつ昇圧機循環ライン６０に循環する。そして、ブロワ３３の運転が安定するまでこれを行うことで、ＳＯＦＣ１３に送られる圧縮空気Ａ２の流量が安定する。そのため、ガスタービン１１での空気不足を抑制することができる。 That is, when the control valve 61 is opened with the start of the blower 33 when the SOFC 13 is started, a part of the compressed air A2 compressed by the compressor 21 of the gas turbine 11 is circulated to the booster circulation line 60 while flowing through the blower 33. To do. Then, by performing this until the operation of the blower 33 is stabilized, the flow rate of the compressed air A2 sent to the SOFC 13 is stabilized. Therefore, air shortage in the gas turbine 11 can be suppressed.

詳細に説明すると、図１に示すように、昇圧機循環ライン６０は、第２圧縮空気供給ライン３１において、ブロワ３３の上流側と下流側とに接続され、ブロワ３３を迂回するように設けられている。制御弁６１は、この昇圧機循環ライン６０に設けられている。なお、ブロワ３３は、駆動モータ３３ａで駆動される。また、ブロワ３３は、その出口を通過する圧縮空気Ａ２の圧力を検出する圧力検出器３３ｂを有している。 More specifically, as shown in FIG. 1, the booster circulation line 60 is connected to the upstream side and the downstream side of the blower 33 in the second compressed air supply line 31 so as to bypass the blower 33. ing. The control valve 61 is provided in the booster circulation line 60. The blower 33 is driven by a drive motor 33a. The blower 33 has a pressure detector 33b that detects the pressure of the compressed air A2 passing through the outlet.

また、制御弁（第２制御弁）６３が、第２圧縮空気供給ライン３１であって、昇圧機循環ライン６０とＳＯＦＣ１３との間に設けられている。 A control valve (second control valve) 63 is the second compressed air supply line 31 and is provided between the booster circulation line 60 and the SOFC 13.

また、第１検出器６４が、第２圧縮空気供給ライン３１であって、圧縮機２１と制御弁３２との間に設けられている。この第１検出器６４は、ガスタービン１１の圧縮機２１で圧縮した制御弁３２の上流側の圧縮空気Ａ２の第１圧力を検出する。 The first detector 64 is the second compressed air supply line 31 and is provided between the compressor 21 and the control valve 32. The first detector 64 detects the first pressure of the compressed air A 2 upstream of the control valve 32 compressed by the compressor 21 of the gas turbine 11.

また、第２検出器６５が、第２圧縮空気供給ライン３１であって、昇圧機循環ライン６０と制御弁３２との間に設けられている。この第２検出器６５は、ガスタービン１１の圧縮機２１で圧縮した制御弁３２の下流側の圧縮空気Ａ２の第２圧力を検出する。 A second detector 65 is the second compressed air supply line 31 and is provided between the booster circulation line 60 and the control valve 32. The second detector 65 detects the second pressure of the compressed air A2 on the downstream side of the control valve 32 compressed by the compressor 21 of the gas turbine 11.

また、第３検出器６６が、ＳＯＦＣ１３に設けられている。この第３検出器６６は、ＳＯＦＣ１３の空気極、つまり、第２圧縮空気供給ライン３１における制御弁６３よりもＳＯＦＣ１３側の第３圧力を検出する。 A third detector 66 is provided in the SOFC 13. The third detector 66 detects the third pressure on the SOFC 13 side with respect to the air electrode of the SOFC 13, that is, the control valve 63 in the second compressed air supply line 31.

制御装置６２は、制御弁６１及び制御弁６３の開度を調整可能であると共に、駆動モータ３３ａによるブロワ３３の始動及び停止を制御可能となっている。また、制御装置６２は、制御弁３２、制御弁３７及び制御弁３８の開度を調整可能となっている。また、制御装置６２は、各検出器６４，６５，６６が検出した第１圧力、第２圧力、及び第３圧力を入力する。また、制御装置６２は、ブロワ３３における圧力検出器３３ｂが検出した圧力を入力する。 The control device 62 can adjust the opening degree of the control valve 61 and the control valve 63 and can control the start and stop of the blower 33 by the drive motor 33a. The control device 62 can adjust the opening degree of the control valve 32, the control valve 37, and the control valve 38. The control device 62 inputs the first pressure, the second pressure, and the third pressure detected by the detectors 64, 65, and 66. Further, the control device 62 inputs the pressure detected by the pressure detector 33 b in the blower 33.

そして、制御装置６２は、各検出器６４，６５，６６が検出した第１圧力、第２圧力及び第３圧力や、ブロワ３３の圧力検出器３３ｂが検出した圧力を入力し、これらの入力に基づき、駆動モータ３３ａ、制御弁６１、制御弁６３、制御弁３２、制御弁３７及び制御弁３８を制御する。 The control device 62 inputs the first pressure, the second pressure, and the third pressure detected by the detectors 64, 65, and 66, and the pressure detected by the pressure detector 33b of the blower 33, and inputs these inputs. Based on this, the drive motor 33a, control valve 61, control valve 63, control valve 32, control valve 37 and control valve 38 are controlled.

ここで、上述した制御装置６２による制御であって、本実施例の発電システム１０におけるＳＯＦＣ１３の起動方法について説明する。 Here, a method for starting the SOFC 13 in the power generation system 10 of the present embodiment, which is control by the control device 62 described above, will be described.

図２に示すように、時間ｔ１にて、ガスタービン１１が起動し、所定時間の経過後の時間ｔ２までにガスタービン１１による発電が開始される。この時間ｔ１から時間ｔ２までの間は、ブロワ３３は停止しており（駆動モータ３３ａが停止）、制御弁３２，３７，３８，６３は閉止され、制御弁６１は開放されている（または閉止されていてもよい）。 As shown in FIG. 2, at time t1, the gas turbine 11 is started, and power generation by the gas turbine 11 is started by time t2 after a predetermined time has elapsed. From time t1 to time t2, the blower 33 is stopped (the drive motor 33a is stopped), the control valves 32, 37, 38, 63 are closed, and the control valve 61 is opened (or closed). it may be).

そして、時間ｔ２にＳＯＦＣ１３を起動する起動指令を取得する。この場合、ガスタービン１１は、低負荷運転状態であってもよいし、定格運転状態であってもよい。この時間ｔ２にて、制御弁３２を全開ではない所定の開度とすると共に、制御弁６３を開放する。すると、制御弁３２から昇圧機循環ライン６０を介した第２圧縮空気供給ライン３１と、ＳＯＦＣ１３と、制御弁３８までの圧縮空気循環ライン３６と、制御弁３７までの排出ライン３５との圧力が上昇する。 Then, an activation command for activating the SOFC 13 is acquired at time t2. In this case, the gas turbine 11 may be in a low load operation state or a rated operation state. At this time t2, the control valve 32 is set to a predetermined opening that is not fully open, and the control valve 63 is opened. Then, the pressures of the second compressed air supply line 31 from the control valve 32 through the booster circulation line 60, the SOFC 13, the compressed air circulation line 36 to the control valve 38, and the discharge line 35 to the control valve 37 are reduced. To rise.

そして、時間ｔ３にて、第２検出器６５の第２圧力Ｐ２が第１検出器６４の第１圧力Ｐ１に同等となったとき、制御弁３２，６１を開放し、制御弁６３を閉止（または所定開度に絞り）、ブロワ３３を始動する（駆動モータ３３ａを駆動）。すると、圧縮機２１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２が、ブロワ３３の下流側から上流側へ昇圧機循環ライン６０を経由して循環する。なお、制御弁６３は、圧縮空気Ａ２がＳＯＦＣ１３に供給することを抑制し、昇圧機循環ライン６０で圧縮空気Ａ２を循環させる。制御弁６３は、所定開度に絞ってもよいが、閉止することで圧縮空気Ａ２の循環を確実にし、ブロワ３３により昇圧される圧縮空気Ａ２のＳＯＦＣ１３への影響（例えば、ＳＯＦＣ１３の圧力（第３圧力Ｐ３）変動など）を確実に抑制することが可能である。 At time t3, when the second pressure P2 of the second detector 65 becomes equal to the first pressure P1 of the first detector 64, the control valves 32 and 61 are opened and the control valve 63 is closed ( Alternatively, the blower 33 is started (the drive motor 33a is driven). Then, a part of the compressed air A 2 compressed by the compressor 21 circulates from the downstream side to the upstream side of the blower 33 via the booster circulation line 60. The control valve 63 suppresses the supply of the compressed air A2 to the SOFC 13 and circulates the compressed air A2 through the booster circulation line 60. Although the control valve 63 may be throttled to a predetermined opening degree, the control valve 63 is closed to ensure the circulation of the compressed air A2, and the influence of the compressed air A2 pressurized by the blower 33 on the SOFC 13 (for example, the pressure of the SOFC 13 (first 3 pressure P3) fluctuations, etc.) can be reliably suppressed.

そして、時間ｔ４にて、ブロワ３３の圧力Ｐがブロワ３３の定格時の所定値の圧力となったとき、ブロワ３３を駆動したまま、制御弁６１を徐々に閉止する。このとき、制御弁６３及び制御弁３７を徐々に開く。すると、ブロワ３３で昇圧された圧縮空気Ａ２が、ＳＯＦＣ１３に供給される。このとき、ブロワ３３は定格運転であるから運転が安定しており、ＳＯＦＣ１３に送られる圧縮空気Ａ２の流量が安定する。また、このとき、制御弁６３及び制御弁３７を徐々に開くことにより第３検出器６６の第３圧力Ｐ３、即ち、ＳＯＦＣ１３の圧力の急激な変動を抑えられる。一方、ＳＯＦＣ１３では、圧縮空気Ａ２が、第２圧縮空気供給ライン３１を通ってＳＯＦＣ１３に流れることから、ＳＯＦＣ１３の圧力（第３圧力Ｐ３）が徐々に高くなる。 At time t4, when the pressure P of the blower 33 becomes a predetermined pressure at the rated time of the blower 33, the control valve 61 is gradually closed while the blower 33 is driven. At this time, the control valve 63 and the control valve 37 are gradually opened. Then, the compressed air A2 whose pressure has been increased by the blower 33 is supplied to the SOFC 13. At this time, since the blower 33 is rated operation, the operation is stable, and the flow rate of the compressed air A2 sent to the SOFC 13 is stabilized. Further, at this time, the control valve 63 and the control valve 37 are gradually opened to suppress a rapid fluctuation in the third pressure P3 of the third detector 66, that is, the pressure of the SOFC 13. On the other hand, in the SOFC 13, since the compressed air A2 flows to the SOFC 13 through the second compressed air supply line 31, the pressure of the SOFC 13 (third pressure P3) gradually increases.

そして、時間ｔ５にて、ＳＯＦＣ１３の圧力（第３圧力Ｐ３）がＳＯＦＣ１３の所定の圧力となったとき、ブロワ３３を駆動したまま、制御弁６１を閉止し、制御弁６３を開放する。そして、ＳＯＦＣ１３の運転が安定するまでの時間ｔ６に至り制御弁３８を徐々に開けると共に、制御弁３７を徐々に閉じる。これにより、定格運転のＳＯＦＣ１３から排出される排空気Ａ３が、排空気ライン３４から圧縮空気循環ライン３６を経て燃焼器２２に供給される。この排空気Ａ３は、ブロワ３３の運転が安定しているから急激な変動はなく、安定して燃焼器２２に供給される。このため、ガスタービン１１では、燃焼器２２に供給される圧縮機２１からの圧縮空気Ａ１やタービン２３に送られる冷却空気が過不足なく安定して供給されることになる。 At time t5, when the pressure of the SOFC 13 (third pressure P3) becomes a predetermined pressure of the SOFC 13, the control valve 61 is closed and the control valve 63 is opened while the blower 33 is driven. Then, at time t6 until the operation of the SOFC 13 is stabilized, the control valve 38 is gradually opened and the control valve 37 is gradually closed. As a result, the exhaust air A3 exhausted from the SOFC 13 in the rated operation is supplied from the exhaust air line 34 to the combustor 22 via the compressed air circulation line 36. The exhaust air A3 is supplied to the combustor 22 stably without any sudden fluctuation since the operation of the blower 33 is stable. For this reason, in the gas turbine 11, the compressed air A 1 from the compressor 21 supplied to the combustor 22 and the cooling air sent to the turbine 23 are stably supplied without excess or deficiency.

なお、制御装置６２は、ブロワ３３における圧力検出器３３ｂが検出した圧力を入力し、時間ｔ４にて、ブロワ３３の圧力Ｐがブロワ３３の定格時の所定値の圧力となったとき、ブロワ３３を駆動したまま、制御弁６１を徐々に閉止する。この圧力検出器３３ｂに代えて、ブロワ３３は、その出口を通過する圧縮空気Ａ２の流量を検出する流量検出器を有してもよい。この場合、制御装置６２は、ブロワ３３における流量検出器が検出した流量を入力し、時間ｔ４にて、ブロワ３３の流量がブロワ３３の定格時の所定値の流量となったとき、ブロワ３３を駆動したまま、制御弁６１を徐々に閉止する。 The control device 62 inputs the pressure detected by the pressure detector 33b in the blower 33, and when the pressure P of the blower 33 becomes a predetermined pressure at the rated time of the blower 33 at time t4, the blower 33 The control valve 61 is gradually closed while driving. Instead of the pressure detector 33b, the blower 33 may have a flow rate detector for detecting the flow rate of the compressed air A2 passing through the outlet. In this case, the control device 62 inputs the flow rate detected by the flow rate detector in the blower 33, and when the flow rate of the blower 33 becomes a predetermined flow rate when the blower 33 is rated at time t4, the control device 62 turns off the blower 33. While being driven, the control valve 61 is gradually closed.

このように本実施例の発電システムにあっては、圧縮機２１と燃焼器２２を有するガスタービン１１と、圧縮機２１で圧縮した圧縮空気Ａ１を燃焼器２２に供給する第１圧縮空気供給ライン２６と、空気極及び燃料極を有するＳＯＦＣ１３と、圧縮機２１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２を空気極に供給する第２圧縮空気供給ライン３１と、第２圧縮空気供給ライン３１に設けられて圧縮空気Ａ２を昇圧するブロワ３３と、第２圧縮空気供給ライン３１におけるブロワ３３の上流側と下流側とを接続する昇圧機循環ライン６０と、昇圧機循環ライン６０に設けられる制御弁６１と、第２圧縮空気供給ライン３１における昇圧機循環ライン６０とＳＯＦＣ１３との間に設けられる制御弁６３と、ＳＯＦＣ１３の起動時に制御弁６３を閉作動させると共に制御弁６１を開作動させてブロワ３３を始動する制御装置６２と、を有する。 As described above, in the power generation system of this embodiment, the gas turbine 11 having the compressor 21 and the combustor 22 and the first compressed air supply line for supplying the combustor 22 with the compressed air A1 compressed by the compressor 21. 26, an SOFC 13 having an air electrode and a fuel electrode, a second compressed air supply line 31 for supplying a part of compressed air A2 compressed by the compressor 21 to the air electrode, and a second compressed air supply line 31. A booster 33 for boosting the compressed air A2, a booster circulation line 60 connecting the upstream side and the downstream side of the blower 33 in the second compressed air supply line 31, and a control valve 61 provided in the booster circulation line 60; The control valve 63 provided between the booster circulation line 60 and the SOFC 13 in the second compressed air supply line 31 and the control valve 63 are closed when the SOFC 13 is activated. And a control unit 62 for starting the blower 33, the both were the control valve 61 is opening operation.

従って、ＳＯＦＣ１３の起動時、圧縮機２１で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２を空気極に供給する第２圧縮空気供給ライン３１において、ブロワ３３の下流側から上流側へ圧縮空気Ａ２を循環させる。そのため、このときに燃焼器２２やタービン２３に供給される圧縮空気Ａ１が不足することがなく、燃焼器２２での異常燃焼やタービン２３での冷却不足を抑制することができる。その結果、ガスタービン１１での空気不足を抑制して安定した起動を可能とすることができる。 Therefore, when the SOFC 13 is activated, the compressed air A2 is circulated from the downstream side to the upstream side of the blower 33 in the second compressed air supply line 31 that supplies a part of the compressed air A2 compressed by the compressor 21 to the air electrode. Therefore, the compressed air A1 supplied to the combustor 22 and the turbine 23 at this time is not insufficient, and abnormal combustion in the combustor 22 and insufficient cooling in the turbine 23 can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the air shortage in the gas turbine 11 and enable stable startup.

本実施例の発電システムでは、ブロワ３３における圧縮空気Ａ２の圧力または流量を検出する検出器３３ｂを備え、制御装置６２は、検出器３３ｂにより検出された圧力または流量が所定値となった場合、制御弁６３を開作動すると共に制御弁６１を閉作動させる。従って、ブロワ３３における圧縮空気Ａ２の圧力または流量が安定してからＳＯＦＣ１３に圧縮空気Ａ２を送ることで、ガスタービン１１における空気不足を適正に抑制することができる。 The power generation system of the present embodiment includes a detector 33b that detects the pressure or flow rate of the compressed air A2 in the blower 33, and the control device 62, when the pressure or flow rate detected by the detector 33b becomes a predetermined value, The control valve 63 is opened and the control valve 61 is closed. Therefore, air shortage in the gas turbine 11 can be appropriately suppressed by sending the compressed air A2 to the SOFC 13 after the pressure or flow rate of the compressed air A2 in the blower 33 is stabilized.

また、本実施例の発電システムにおける燃料電池の起動方法にあっては、ＳＯＦＣ１３の起動時に、ガスタービン１１の圧縮機２２で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２をＳＯＦＣ１３の空気極の手前に設けたブロワ３３を始動して昇圧させると共に当該ブロワ３３の下流側から上流側へ循環させる工程と、次に、ガスタービン１１の圧縮機２２で圧縮した一部の圧縮空気Ａ２の圧力または流量が所定値となった場合に圧縮空気Ａ２をブロワ３３で昇圧させつつＳＯＦＣ１３の空気極に供給する工程と、を有している。 Further, in the method for starting the fuel cell in the power generation system of the present embodiment, when the SOFC 13 is started, a part of the compressed air A2 compressed by the compressor 22 of the gas turbine 11 is provided in front of the air electrode of the SOFC 13. The step of starting and increasing the pressure of the blower 33 and circulating from the downstream side to the upstream side of the blower 33, and then the pressure or flow rate of a part of the compressed air A2 compressed by the compressor 22 of the gas turbine 11 is a predetermined value. A step of increasing the pressure of the compressed air A2 by the blower 33 and supplying it to the air electrode of the SOFC 13 in this case.

従って、ＳＯＦＣ１３の起動時、燃焼器２２やタービン２３で圧縮空気Ａ１が不足することがなく、ガスタービン１１での空気不足を抑制して安定した起動を可能とすることができる。 Therefore, when the SOFC 13 is started, the combustor 22 and the turbine 23 do not run out of the compressed air A1, and it is possible to suppress a shortage of air in the gas turbine 11 and enable stable startup.

１０発電システム
１１ガスタービン
１２発電機
１３ＳＯＦＣ（固体酸化物形燃料電池：燃料電池）
１４蒸気タービン
１５発電機
２１圧縮機
２２燃焼器
２３タービン
２６第１圧縮空気供給ライン
３１第２圧縮空気供給ライン
３２制御弁
３３ブロワ（昇圧機）
３３ｂ圧力検出器（検出器）
３４排空気ライン
３５排出ライン
３６圧縮空気循環ライン
３７制御弁
３８制御弁
６０昇圧機循環ライン
６１制御弁（第１制御弁）
６２制御装置（制御部）
６３制御弁（第２制御弁）
６４第１検出器
６５第２検出器
６６第３検出器
Ａ１圧縮空気
Ａ２圧縮空気 10 Power Generation System 11 Gas Turbine 12 Generator 13 SOFC (Solid Oxide Fuel Cell)
14 Steam Turbine 15 Generator 21 Compressor 22 Combustor 23 Turbine 26 First Compressed Air Supply Line 31 Second Compressed Air Supply Line 32 Control Valve 33 Blower (Booster)
33b Pressure detector (detector)
34 Exhaust Air Line 35 Exhaust Line 36 Compressed Air Circulation Line 37 Control Valve 38 Control Valve 60 Booster Circulation Line 61 Control Valve (First Control Valve)
62 Control device (control unit)
63 Control valve (second control valve)
64 First detector 65 Second detector 66 Third detector A1 Compressed air A2 Compressed air

Claims

A gas turbine having a compressor and a combustor;
A first compressed air supply line for supplying compressed air compressed by the compressor to the combustor;
A fuel cell having an air electrode and a fuel electrode;
A second compressed air supply line for supplying a part of the compressed air compressed by the compressor to the air electrode;
A booster provided in the second compressed air supply line for boosting the compressed air;
A booster circulation line connecting the upstream side and the downstream side of the booster in the second compressed air supply line;
A first control valve provided in the booster circulation line;
A second control valve provided between the booster circulation line and the fuel cell in the second compressed air supply line;
A control unit that starts the booster by closing the second control valve and opening the first control valve when starting the fuel cell;
A detector for detecting the pressure or flow rate of compressed air in the booster;
Have,
The control unit opens the second control valve and closes the first control valve when the pressure or flow rate detected by the detector reaches a predetermined value after the booster is started. Characteristic power generation system.

When the fuel cell is started, a part of the compressed air compressed by the compressor of the gas turbine is started up by a booster provided in front of the air electrode of the fuel cell and boosted from the downstream side to the upstream side of the booster. Circulating the process;
Next, when the pressure or flow rate of a part of the compressed air compressed by the compressor of the gas turbine reaches a predetermined value, the compressed air is supplied to the air electrode of the fuel cell while being boosted by the booster. When,
A method for starting a fuel cell in a power generation system comprising: