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JPH1012255A - Fuel cell generating system and compound generating plant - Google Patents

Fuel cell generating system and compound generating plant

Info

Publication number
JPH1012255A
JPH1012255A JP8155783A JP15578396A JPH1012255A JP H1012255 A JPH1012255 A JP H1012255A JP 8155783 A JP8155783 A JP 8155783A JP 15578396 A JP15578396 A JP 15578396A JP H1012255 A JPH1012255 A JP H1012255A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fuel
fuel cell
reforming
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
JP8155783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimito Oyama
公人 大山
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Mitsubishi Electric Corp
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 Tokyo Electric Power Co Inc, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
Priority to JP8155783A priority Critical patent/JPH1012255A/en
Publication of JPH1012255A publication Critical patent/JPH1012255A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • 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)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly enhance generating efficiency and operating efficiency, operability, etc., of a fuel cell, by effectively utilizing unreacted hydrogen discharged from a fuel cell main unit. SOLUTION: A fuel cell generating system 1 is provided with a fuel cell main unit 2 having a fuel electrode 2a and an air electrode 2b and a reforming means (120 reformer, 13: carbon monoxide transformer) producing reformed gas by reforming fuel gas 10, in this system, the following improving means is adopted: in a combustor 23, unreacted reformed gas discharged from the fuel electrode 2a, without reaction with air, is burned by air 21 to generate energy. This energy is utilized, a turbine main unit 20 is operated, generation is performed by a generator 22. Combustion gas, generated according to driving of the turbine main unit 20 to decrease a temperature, is fed to the reformer 12 through a discharge gas line 28, to be utilized as a reforming heat source for city gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスから得ら
れた水素と空気から得られた酸素とを電気化学反応させ
て直接電気エネルギーを発生させる燃料電池発電システ
ム及び複合発電プラントに係わり、特に、燃料電池発電
システムから出力された未反応水素を効果的に利用して
発電効率や燃料電池の運用効率等を大幅に向上させた燃
料電池発電システム及び複合発電プラントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell power generation system and a combined power generation plant that directly generate electric energy by electrochemically reacting hydrogen obtained from fuel gas and oxygen obtained from air, and more particularly to a combined power generation plant. The present invention relates to a fuel cell power generation system and a combined power generation plant in which unreacted hydrogen output from a fuel cell power generation system is effectively used to greatly improve power generation efficiency, fuel cell operation efficiency, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池発電システムは、水素と酸素と
の電気化学反応により直接電気エネルギーを発生させる
発電システムであり、このような燃料電池発電システム
は、小容量ながら高い発電効率が得られ、その上環境へ
の影響が少ない等の利点があるため、21世紀に向けて
の新しい発電システムとして現在盛んに開発が進められ
ている。
2. Description of the Related Art A fuel cell power generation system is a power generation system that directly generates electric energy by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. Such a fuel cell power generation system has high power generation efficiency despite its small capacity. In addition, it has advantages such as little impact on the environment, and is currently being actively developed as a new power generation system for the 21st century.

【0003】ところで、燃料電池発電システムには、大
別して燃料ガス(天然ガス、LPG等)や空気を加圧し
て反応させる加圧式燃料電池発電システムと、常圧の燃
料ガス及び空気を反応させる常圧式燃料電池発電システ
ムとがある。
A fuel cell power generation system is roughly classified into a pressurized fuel cell power generation system in which fuel gas (natural gas, LPG, etc.) or air is pressurized and reacted, and a conventional fuel cell power generation system in which normal pressure fuel gas and air are reacted. Pressure fuel cell power generation system.

【0004】加圧式燃料電池発電システムは、上述した
ように燃料ガスをコンプレッサで加圧し、さらに空気を
ターボコンプレッサで加圧することにより、燃料電池本
体における電気化学反応を良好に行なわせ、発電効率を
高めるという利点を有している。
In the pressurized fuel cell power generation system, as described above, the fuel gas is pressurized by the compressor, and the air is further pressurized by the turbo compressor, whereby the electrochemical reaction in the fuel cell main body is favorably performed, and the power generation efficiency is improved. It has the advantage of increasing.

【0005】しかしながら、ターボコンプレッサ及びそ
のターボコンプレッサ制御用の機器等が必要であるため
システム全体の大型化を招き、さらにターボコンプレッ
サの制御が困難であるといった問題点も生じていた。
However, the necessity of the turbo compressor and the equipment for controlling the turbo compressor, etc., has led to an increase in the size of the entire system, and also has a problem that it is difficult to control the turbo compressor.

【0006】一方、常圧式燃料電池発電システムは、燃
料ガス及び空気を常圧の状態で反応させるものであり、
ターボコンプレッサ等の機器を必要とせずに簡便なシス
テム構成を実現することができるため、近年、実用化に
向けた研究開発が進められている。
On the other hand, the normal pressure type fuel cell power generation system reacts fuel gas and air under normal pressure.
Since a simple system configuration can be realized without requiring a device such as a turbo compressor, research and development for practical use have been promoted in recent years.

【0007】このような常圧式燃料電池発電システムの
概略構成を図11に示す。図11によれば、常圧式燃料
電池発電システム70は、燃料ガスとして各ガス会社か
ら供給される都市ガスを用いることができる。すなわ
ち、システムに供給された都市ガスは改質器71へ送ら
れて改質され、この結果水素ガスが生成される。生成さ
れた水素ガスは、燃料電池本体(以下、単に燃料電池と
もいう)72の燃料極72aへ送られる。一方、空気
は、送風ブロア等を介して燃料電池72の空気極72b
へ送られる。
FIG. 11 shows a schematic configuration of such a normal-pressure fuel cell power generation system. According to FIG. 11, the normal-pressure fuel cell power generation system 70 can use city gas supplied from each gas company as fuel gas. That is, the city gas supplied to the system is sent to the reformer 71 and reformed, and as a result, hydrogen gas is generated. The generated hydrogen gas is sent to a fuel electrode 72 a of a fuel cell main body (hereinafter, also simply referred to as a fuel cell) 72. On the other hand, air is supplied to the air electrode 72b of the fuel cell 72 through a blower or the like.
Sent to

【0008】燃料極72aへ送られた水素ガスは燃料極
72aの触媒作用により水素イオンとなり、空気極72
bに送られた空気中の酸素は、空気極72bの触媒作用
により酸素イオンとなる。この水素イオンは、電解質中
を通って空気極72bで酸素イオンと電気化学反応し、
その結果水が生成されるとともに、両極間に電気(直
流)が発生する。この発生した直流電気をインバータ等
を備えた図示しない直交変換装置により直交変換するこ
とにより、交流電気が生成される。
The hydrogen gas sent to the fuel electrode 72a is converted into hydrogen ions by the catalytic action of the fuel electrode 72a.
The oxygen in the air sent to b becomes oxygen ions by the catalytic action of the air electrode 72b. The hydrogen ions pass through the electrolyte and electrochemically react with oxygen ions at the air electrode 72b,
As a result, water is generated, and electricity (direct current) is generated between the two electrodes. The generated DC electricity is orthogonally transformed by an orthogonal transformation device (not shown) having an inverter or the like, thereby generating AC electricity.

【0009】燃料極72aへ送られた水素ガスは、全て
反応されるのではなく、燃料極72aへ供給された水素
ガスの内約15%〜20%の水素ガスが未反応のまま残
される。この未反応水素ガスは、改質器71に送られて
燃焼されることにより、上述した改質器71の改質に用
いられる。
The hydrogen gas sent to the fuel electrode 72a is not completely reacted, but about 15% to 20% of the hydrogen gas supplied to the fuel electrode 72a remains unreacted. This unreacted hydrogen gas is sent to the reformer 71 and burned, so that it is used for the reforming of the reformer 71 described above.

【0010】また、燃料電池72における発電時に生じ
た熱は、冷却板72cに通された冷却により吸収冷却さ
れる。この吸収冷却により加熱された冷却水は、蒸気分
離器73に送られて水と蒸気に分離される。分離された
水は、冷却板72cに戻されて再度冷却に供され、また
分離された水蒸気は、図示しない熱回収装置等に送られ
て熱エネルギーが回収される。
The heat generated during power generation in the fuel cell 72 is absorbed and cooled by the cooling passed through the cooling plate 72c. The cooling water heated by the absorption cooling is sent to the steam separator 73 and separated into water and steam. The separated water is returned to the cooling plate 72c to be cooled again, and the separated water vapor is sent to a heat recovery device or the like (not shown) to recover thermal energy.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の常圧式燃料電池発電システムは、加圧式燃料電池発電
システムと比べてシステム構成の簡便さ等の長所を有し
ているが、その反面、発電効率が加圧式と比べて低いと
いう課題を有していた。このため、発電効率を少なくと
も加圧式と同程度、あるいはそれ以上にすることが、常
圧式燃料電池発電システムの実用性や経済性を向上させ
るために熱望されていた。
As described above, the conventional normal-pressure fuel cell power generation system has advantages such as simplicity of the system configuration as compared with the pressurized fuel cell power generation system. However, there is a problem that the power generation efficiency is lower than that of the pressurized type. For this reason, it has been desired to make the power generation efficiency at least as high as or higher than that of the pressurized type in order to improve the practicality and economy of the normal pressure type fuel cell power generation system.

【0012】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、燃料電池本体から排出された未反応水素を有効に
利用することにより、発電効率や燃料電池の運転効率、
運用性等を飛躍的に高めることを可能にした燃料電池発
電システム及び複合発電プラントを提供することをその
目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and effectively utilizes unreacted hydrogen discharged from a fuel cell main body to improve power generation efficiency and fuel cell operation efficiency.
It is an object of the present invention to provide a fuel cell power generation system and a combined power generation plant capable of dramatically improving operability and the like.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、本発明者等は、燃料電池本体の燃料極出口から排出
された未反応改質ガスの燃焼温度が約1250℃である
のに対し、改質器の改質に必要な温度が約800〜85
0℃であり、大きな差(温度ギャップ)があることに着
目した。つまり、従来では、未反応改質ガスが折角有し
ている高温燃焼エネルギーをその温度より低くても十分
利用可能な改質器の改質にのみ利用していたため、その
温度ギャップ分のエネルギーロスが生じていた。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, the present inventors have determined that the combustion temperature of the unreacted reformed gas discharged from the fuel electrode outlet of the fuel cell body is about 1250 ° C. The temperature required for reforming the reformer is about 800 to 85
0 ° C., and noticed that there was a large difference (temperature gap). In other words, conventionally, the high-temperature combustion energy of the unreacted reformed gas is used only for reforming the reformer that can be sufficiently used even at a temperature lower than that temperature. Had occurred.

【0014】そこで、本発明者等は、高温燃焼エネルギ
ーを有する未反応水素ガスをガスタービン発電機等によ
り燃焼させて電気エネルギーを発生し、燃焼により生じ
た改質に必要な温度域を有する排ガスを改質器に供給す
ることにより、エネルギーロスをほとんど生じることの
ない画期的な発電プラントを考案した。
Accordingly, the present inventors have developed a method of burning unreacted hydrogen gas having high-temperature combustion energy by a gas turbine generator or the like to generate electric energy, and generating an exhaust gas having a temperature range required for reforming generated by the combustion. An innovative power plant with almost no energy loss has been devised by supplying methane to the reformer.

【0015】また、改質器の改質作用を、従来のような
未反応改質ガスの燃焼に基づくものではなく、ガスター
ビン発電機等から送られた排ガスと燃料ガスとを熱交換
させて行なうことにしたため、改質器自体の構造設計を
容易にし、コスト削減を可能にした。
Further, the reforming action of the reformer is not based on the conventional combustion of unreacted reformed gas, but rather by exchanging heat between exhaust gas sent from a gas turbine generator or the like and fuel gas. Because of this, the structural design of the reformer itself was facilitated, and the cost was reduced.

【0016】すなわち、請求項1記載の燃料電池発電シ
ステムでは、燃料極と空気極とを有する燃料電池本体
と、燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質手段と
を備え、前記燃料極に供給された改質ガスと前記空気極
に供給された空気とを電気化学反応させて電気エネルギ
ーを発生する燃料電池発電システムにおいて、前記空気
と反応せずに前記燃料極から排出された未反応改質ガス
を燃焼させてエネルギーを発生させるエネルギー発生手
段と、前記燃焼により排出された排出ガスを前記改質手
段に供給する排出ガス供給手段とを備え、前記改質手段
は、前記燃料ガスと前記排出ガスとを熱交換して当該燃
料ガスを改質する熱交換型改質器を備えている。
That is, the fuel cell power generation system according to the first aspect includes a fuel cell body having a fuel electrode and an air electrode, and a reforming means for reforming the fuel gas to generate a reformed gas. In a fuel cell power generation system that generates an electric energy by performing an electrochemical reaction between the reformed gas supplied to the fuel electrode and the air supplied to the air electrode, the fuel gas is discharged from the fuel electrode without reacting with the air. An energy generating means for burning unreacted reformed gas to generate energy, and an exhaust gas supply means for supplying exhaust gas discharged by the combustion to the reforming means, wherein the reforming means comprises the fuel A heat exchange reformer is provided for reforming the fuel gas by exchanging heat between the gas and the exhaust gas.

【0017】請求項2記載の燃料電池発電システムで
は、前記熱交換型改質器は、前記燃料ガスを通して改質
作用を発生させる改質管を有し、前記改質管を、燃焼型
改質器の改質管よりも耐温度性の低い材質で生成してい
る。
[0017] In the fuel cell power generation system according to claim 2, the heat exchange reformer has a reforming tube for generating a reforming action through the fuel gas, and the reforming tube is a combustion type reformer. It is made of a material with lower temperature resistance than the reforming tube of the vessel.

【0018】また、請求項3記載の複合発電プラントで
は、燃料極と空気極とを有する燃料電池本体及び燃料ガ
スを改質して改質ガスを生成する改質手段を備え、前記
燃料極に供給された改質ガスと前記空気極に供給された
空気とを電気化学反応させて電気エネルギーを発生する
燃料電池発電システムと、前記空気と反応せずに前記燃
料極から排出された未反応改質ガスを燃焼させ、その燃
焼ガスに基づいて電気エネルギーを発生するガスタービ
ン発電機と、前記燃焼により排出された排出ガスを前記
改質手段に供給する排出ガス供給手段とを備えている。
The combined cycle power plant according to the third aspect of the present invention includes a fuel cell body having a fuel electrode and an air electrode, and a reforming means for reforming the fuel gas to generate a reformed gas. A fuel cell power generation system for generating an electric energy by performing an electrochemical reaction between the supplied reformed gas and the air supplied to the air electrode; and an unreacted reformer discharged from the fuel electrode without reacting with the air. A gas turbine generator that burns high quality gas and generates electric energy based on the combustion gas; and an exhaust gas supply unit that supplies exhaust gas discharged by the combustion to the reforming unit.

【0019】請求項4記載の複合発電プラントでは、前
記改質手段は、前記燃料ガスと前記排出ガスとを熱交換
させて当該燃料ガスを改質する熱交換型改質器を備えて
いる。
According to a fourth aspect of the present invention, the reforming means includes a heat exchange reformer for exchanging heat between the fuel gas and the exhaust gas to reform the fuel gas.

【0020】請求項5記載の複合発電プラントでは、前
記改質手段に供給される燃料ガスの一部を分岐して前記
ガスタービン発電機に供給する分岐供給手段を備えてい
る。
According to a fifth aspect of the present invention, the combined power plant includes a branch supply unit that branches a part of the fuel gas supplied to the reforming unit and supplies the branched fuel gas to the gas turbine generator.

【0021】請求項6記載の複合発電プラントでは、前
記燃料電池本体は冷却板を有するとともに、前記冷却板
に冷却水を供給して前記電気化学反応時に生じた熱を吸
収させ、その熱吸収により加熱された冷却水を水蒸気と
水とに分離し、分離された水を冷却板に再度供給する冷
却水循環供給手段と、前記分離された水蒸気を前記ガス
タービン発電機に供給する水蒸気供給手段を備えてい
る。
According to a sixth aspect of the present invention, the fuel cell body has a cooling plate, and supplies cooling water to the cooling plate to absorb heat generated during the electrochemical reaction. A cooling water circulation supply unit that separates the heated cooling water into steam and water, and supplies the separated water to the cooling plate again; and a steam supply unit that supplies the separated steam to the gas turbine generator. ing.

【0022】請求項7記載の複合発電プラントでは、前
記水蒸気供給手段は、前記改質器の改質作用に用いられ
て当該改質器から排出された排ガスと前記分離された水
蒸気とを熱交換する熱交換手段と、熱交換により加熱さ
れた加熱水蒸気の内の少なくとも一部を前記ガスタービ
ン発電機に供給する加熱水蒸気供給手段とを備えてい
る。
In the combined cycle power plant according to claim 7, the steam supply means exchanges heat between the exhaust gas discharged from the reformer and the separated steam used in the reforming operation of the reformer. And a heated steam supply means for supplying at least a part of the heated steam heated by the heat exchange to the gas turbine generator.

【0023】請求項8記載の複合発電プラントでは、前
記ガスタービン発電機は、発電機と、この発電機の動力
エネルギーを生成するタービン本体と、外空気を圧縮し
て高圧ガスを生成するコンプレッサと、前記高圧ガス、
前記未反応改質ガス、前記分岐された一部の燃料ガス、
及び前記水蒸気を燃焼させて高圧燃焼ガスを生成し、こ
の高圧燃焼ガスを前記タービン本体に供給して当該ター
ビン本体を駆動させる燃焼器とを備え、前記タービン本
体の駆動により排出された排出ガスを前記改質手段に供
給するように構成される一方、前記コンプレッサの圧縮
比を通常のガスタービン発電機が有するコンプレッサの
圧縮比よりも低く設定している。
In the combined power plant according to the present invention, the gas turbine generator includes a generator, a turbine main body for generating motive energy for the generator, and a compressor for compressing external air to generate high-pressure gas. , The high-pressure gas,
The unreacted reformed gas, the branched fuel gas,
And a combustor for generating high-pressure combustion gas by burning the steam and supplying the high-pressure combustion gas to the turbine main body to drive the turbine main body, wherein the exhaust gas discharged by driving the turbine main body is provided. The compression ratio of the compressor is set to be lower than the compression ratio of a compressor included in a normal gas turbine generator, while being supplied to the reforming unit.

【0024】請求項9記載の複合発電プラントでは、前
記燃料極に供給された燃料ガスと前記燃料極から排出さ
れた未反応改質ガスとの比を表す燃料利用率を、通常の
燃料電池本体の燃料利用率よりも低く設定している。
[0024] In the combined cycle power plant according to the ninth aspect, the fuel utilization rate representing the ratio between the fuel gas supplied to the fuel electrode and the unreacted reformed gas discharged from the fuel electrode is determined by using a normal fuel cell body. Is set lower than the fuel utilization rate.

【0025】請求項10記載の複合発電プラントでは、
前記改質器から排出された排ガスと前記コンプレッサか
ら前記燃焼器へ送られる高圧ガス、前記燃料極から前記
燃焼器へ送られる未反応水素ガス、及び前記分岐された
燃料ガスの一部の内の少なくとも一方とを熱交換する熱
交換手段を備え、熱交換により加熱された高圧ガス、未
反応改質ガス、及び分岐された一部の燃料ガスの内の少
なくとも一方を前記燃焼器に送るようにしている。
[0025] In the combined power plant according to claim 10,
Of the exhaust gas discharged from the reformer and the high-pressure gas sent from the compressor to the combustor, the unreacted hydrogen gas sent from the fuel electrode to the combustor, and a part of the branched fuel gas Heat exchange means for exchanging heat with at least one is provided, and at least one of the high-pressure gas, the unreacted reformed gas, and the branched fuel gas heated by the heat exchange is sent to the combustor. ing.

【0026】請求項11記載の複合発電プラントでは、
前記タービン本体の駆動により排出された排出ガスを燃
焼する燃焼器を備え、この燃焼器により燃焼された排出
ガスを前記改質器に送るようにしている。
In the combined cycle power plant according to claim 11,
A combustor is provided for burning the exhaust gas discharged by driving the turbine body, and the exhaust gas burned by the combustor is sent to the reformer.

【0027】請求項12記載の複合発電プラントでは、
前記燃料極から前記ガスタービン発電機へ前記未反応改
質ガスを供給する未反応改質ガス供給ラインを設け、こ
のライン上に当該未反応ガスを昇圧する昇圧コンプレッ
サを設けている。
[0027] In the combined cycle power plant according to claim 12,
An unreacted reformed gas supply line for supplying the unreacted reformed gas from the fuel electrode to the gas turbine generator is provided, and a booster compressor for increasing the pressure of the unreacted gas is provided on this line.

【0028】請求項13記載の複合発電プラントでは、
前記分岐供給手段は、前記改質手段に供給される燃料ガ
スの一部を分岐して前記ガスタービン発電機へ接続する
分岐ラインと、この分岐ライン上に設けられ当該分岐さ
れた一部の燃料ガスを昇圧させる昇圧コンプレッサとを
備えている。
[0028] In the combined cycle power plant according to claim 13,
The branch supply unit includes a branch line that branches a part of the fuel gas supplied to the reforming unit and connects the branch to the gas turbine generator. A pressure compressor for increasing the pressure of the gas.

【0029】請求項14記載の複合発電プラントでは、
熱エネルギーを回収して温熱利用する熱回収装置を備
え、前記加熱水蒸気供給手段は、前記熱交換により加熱
された加熱水蒸気内の所要量を前記ガスタービン発電機
に供給し、残りの加熱水蒸気を前記熱回収装置に供給す
る併給手段を備えている。
[0029] In the combined cycle power plant according to claim 14,
A heat recovery device that recovers heat energy and uses heat is provided, and the heated steam supply unit supplies a required amount of the heated steam heated by the heat exchange to the gas turbine generator, and removes the remaining heated steam. A co-supply means for supplying the heat recovery device is provided.

【0030】請求項15記載の複合発電プラントでは、
前記燃料電池本体はリン酸型燃料電池本体である。
[0030] In the combined cycle power plant according to claim 15,
The fuel cell main body is a phosphoric acid type fuel cell main body.

【0031】本発明によれば、燃料極から排出された未
反応改質ガスは、エネルギー発生装置(例えばガスター
ビン発電機)に送られて燃焼され、その燃焼ガスにより
発電エネルギー等のエネルギーが発生される。そして、
燃焼の結果排出された排出ガスは改質器に送られて、燃
料ガスとの熱交換に基づく改質作用に利用される。
According to the present invention, the unreacted reformed gas discharged from the fuel electrode is sent to an energy generator (for example, a gas turbine generator) and burned, and the combustion gas generates energy such as power generation energy. Is done. And
The exhaust gas discharged as a result of the combustion is sent to a reformer and used for a reforming action based on heat exchange with fuel gas.

【0032】したがって、未反応水素ガスが有する高温
燃焼エネルギーを最大限に利用することができるため、
従来の例えば加圧式燃料電池発電システム等を越えた発
電効率を有する燃料電池発電システム及び複合発電プラ
ントを提供できる。
Accordingly, the high-temperature combustion energy of the unreacted hydrogen gas can be utilized to the maximum,
It is possible to provide a fuel cell power generation system and a combined power generation plant having a power generation efficiency exceeding that of a conventional pressurized fuel cell power generation system or the like.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】(第1実施形態)本実施形態に係わる常圧
式燃料電池発電システムの構成を図1に示す。図1によ
れば、常圧式燃料電池発電システム1は、例えば電解質
にリン酸水溶液を用いた燃料電池本体(リン酸型燃料電
池本体)2を有する燃料電池発電部3と、未反応状態で
燃料電池本体2から排出された水素ガスに基づいて電気
エネルギーを発電するガスタービン発電機4とを備えて
おり、本システムは、燃料電池発電部3とガスタービン
発電機4とを複合させた複合発電プラントとして構成さ
れている。
(First Embodiment) FIG. 1 shows the configuration of a normal-pressure fuel cell power generation system according to this embodiment. According to FIG. 1, a normal-pressure fuel cell power generation system 1 includes, for example, a fuel cell power generation unit 3 having a fuel cell main body (a phosphoric acid type fuel cell main body) 2 using a phosphoric acid aqueous solution as an electrolyte, and a fuel in an unreacted state. A gas turbine generator 4 for generating electric energy based on hydrogen gas discharged from the battery body 2 is provided. The present system provides a combined power generation in which the fuel cell power generation unit 3 and the gas turbine generator 4 are combined. It is configured as a plant.

【0035】本実施形態の燃料電池本体2による発電で
は、燃料ガスとして例えば当該発電システム設置場所近
辺のガス会社等から送られる天然ガス(都市ガス)を用
いている。すなわち、燃料電池発電部3は、ガス会社か
らガス供給ライン10を介して送られた燃料ガス(都市
ガス)を昇圧させるエゼクタ11と、このエゼクタ11
により昇圧された都市ガスを改質して改質ガス(水素ガ
ス)を生成出力する改質器12と、この改質器12によ
り生成された水素ガス中に含まれる一酸化炭素(CO)
の濃度を0.5%以下とする一酸化炭素変成器13とを
備えている。
In the power generation by the fuel cell main body 2 of the present embodiment, natural gas (city gas) sent from a gas company or the like near the place where the power generation system is installed is used as the fuel gas. That is, the fuel cell power generation unit 3 includes an ejector 11 for increasing the pressure of the fuel gas (city gas) sent from the gas company via the gas supply line 10, and the ejector 11.
A reformer 12 that reforms the city gas pressurized by the gas to generate and output a reformed gas (hydrogen gas), and carbon monoxide (CO) contained in the hydrogen gas generated by the reformer 12.
And a carbon monoxide converter 13 having a concentration of 0.5% or less.

【0036】この一酸化炭素変成器13から出力された
水素ガスは、燃料電池本体2の燃料極2aに供給され
る。一方、燃料電池本体2の空気極2bには、送風ブロ
ア14を介して空気が供給されるようになっている。
The hydrogen gas output from the carbon monoxide converter 13 is supplied to the fuel electrode 2a of the fuel cell body 2. On the other hand, air is supplied to the air electrode 2 b of the fuel cell main body 2 via the blower 14.

【0037】燃料電池本体2は、上述した燃料極2aと
空気極2b,及び図示しない電解質層等を備えた積層構
造の単電池(セルともいう)を多数積層してスタックを
形成し、このスタックを多数配列して大容量の電池本体
を構成している。
The fuel cell body 2 forms a stack by stacking a large number of unit cells (also referred to as cells) having a stacked structure including the above-described fuel electrode 2a, air electrode 2b, and an electrolyte layer (not shown). Are arranged in large numbers to form a large-capacity battery body.

【0038】複数スタック構造の燃料電池本体2の各単
電池では、従来例で述べたように、燃料極2aで生成さ
れた水素ガスに基づく水素イオンと空気極2bで生成さ
れた空気に基づく酸素イオンとが電気化学反応して水が
生成されるとともに、両極間で直流電気が発生する。発
生した直流電気は、インバータ等を備えた直交変換装置
15により直交変換されて交流電気が生成され、各変電
所等に送られるようになっている。
In each unit cell of the fuel cell body 2 having a multi-stack structure, as described in the conventional example, hydrogen ions based on the hydrogen gas generated at the fuel electrode 2a and oxygen based on the air generated at the air electrode 2b are used. Electrochemical reaction with ions produces water, and direct current is generated between the two electrodes. The generated DC electricity is orthogonally transformed by an orthogonal transformation device 15 having an inverter or the like, so that AC electricity is generated and sent to each substation or the like.

【0039】また、このような複数スタック構造の燃料
電池本体2においては、複数スタック毎に冷却板2cが
設けられ(通常、燃料電池全体で4〜7枚程度)、この
冷却板2cに冷却水(この温度を電池冷却水温度とい
う)を通すことにより、燃料電池本体2の発電時に生じ
た熱を吸収冷却するようになっている。この吸収冷却に
より加熱された冷却水は、蒸気分離器16に送られて水
と蒸気に分離され、分離された水は、冷却水循環ポンプ
17により冷却板2cに戻されるようになっている。
In the fuel cell body 2 having such a multi-stack structure, a cooling plate 2c is provided for each of the plurality of stacks (normally, about 4 to 7 fuel cells as a whole). By passing this temperature (referred to as the cell cooling water temperature), heat generated during power generation of the fuel cell main body 2 is absorbed and cooled. The cooling water heated by the absorption cooling is sent to the steam separator 16 to be separated into water and steam, and the separated water is returned to the cooling plate 2c by the cooling water circulation pump 17.

【0040】ところで、上述した電気化学反応では、燃
料電池本体2の腐食等を防止して燃料電池自体の安定性
を増加させるために、ある程度の水素ガスは、未反応ま
ま残留する。なお、通常の燃料電池本体2では、水素ガ
スの利用率U(燃料極の入口水素ガス量と燃料極の出口
水素ガス量との比)は、通常のリン酸型燃料電池発電シ
ステムの値(80≦U(%)≦85)に設定されてい
る。
In the above-described electrochemical reaction, a certain amount of hydrogen gas remains unreacted in order to prevent corrosion of the fuel cell body 2 and increase the stability of the fuel cell itself. In the normal fuel cell body 2, the utilization rate U of hydrogen gas (the ratio between the amount of hydrogen gas at the inlet of the fuel electrode and the amount of hydrogen gas at the outlet of the fuel electrode) is determined by the value of the normal phosphoric acid fuel cell power generation system 80 ≦ U (%) ≦ 85).

【0041】そして、本システムのガスタービン発電機
4は、この未反応状態で燃料極出口18から排出された
燃焼温度が約1250℃の水素ガスに基づいて電気エネ
ルギーを発電するように構成されている。
The gas turbine generator 4 of the present system is configured to generate electric energy based on hydrogen gas having a combustion temperature of about 1250 ° C. discharged from the fuel electrode outlet 18 in this unreacted state. I have.

【0042】すなわち、ガスタービン発電器4は、1本
の軸に取り付けられたタービン本体20、コンプレッサ
(圧縮機)21、及び発電機(G)22と、タービン本
体20駆動用の燃焼ガスを生成する燃焼器23とを備え
ている。
That is, the gas turbine generator 4 generates a combustion gas for driving the turbine body 20, a compressor (compressor) 21, and a generator (G) 22 attached to one shaft. And a combustor 23 that performs the combustion.

【0043】このガスタービン発電機4によれば、コン
プレッサ21は、空気供給ライン24を介して外空気を
取り入れて、圧縮するようになっている。このとき、コ
ンプレッサ21の圧縮比Cは、ガスタービン発電機の通
常の圧縮比Cn (10atg <Cn ≦30atg )よりも低
い値(3atg ≦C≦10atg )に設定されている。圧縮
されたガスは、燃焼器23に送られる。
According to the gas turbine generator 4, the compressor 21 takes in external air through the air supply line 24 and compresses it. At this time, the compression ratio C of the compressor 21 is set to a value (3 atg ≤ C ≤ 10 atg) lower than the normal compression ratio Cn of the gas turbine generator (10 atg <Cn ≤ 30 atg). The compressed gas is sent to the combustor 23.

【0044】一方、燃料極出口18から排出された未反
応水素ガスは、排出水素ガス用ライン25を介して案内
され、途中昇圧コンプレッサ26により昇圧されてガス
タービン発電機4の燃焼器23に送られる。燃焼器23
は、送られた未反応水素ガス及び圧縮ガス等を燃焼させ
て高圧燃焼ガスを生成し、この高圧燃焼ガスをタービン
本体20に送る。
On the other hand, the unreacted hydrogen gas discharged from the fuel electrode outlet 18 is guided through a discharged hydrogen gas line 25, is pressurized by a pressurizing compressor 26 on the way, and is sent to the combustor 23 of the gas turbine generator 4. Can be Combustor 23
Burns the unreacted hydrogen gas, the compressed gas, and the like to generate a high-pressure combustion gas, and sends the high-pressure combustion gas to the turbine body 20.

【0045】タービン本体20は送られた高圧燃焼ガス
に基づいて駆動して動力を生成し、この動力により発電
機22が駆動して発電が行なわれる。
The turbine body 20 is driven based on the sent high-pressure combustion gas to generate power, and the power drives the generator 22 to generate power.

【0046】タービン本体20の駆動に伴って発生する
燃焼ガスは、上述したようにコンプレッサ21の圧縮比
Cが通常の圧縮比Cn よりも低い値であるため、約80
0〜850℃の温度を有しており、改質器12の改質に
必要な温度となっている。この燃焼ガス(排出ガス)
は、排出ガスライン28を介して改質器12に送られる
ようになっている。
Since the compression ratio C of the compressor 21 is lower than the normal compression ratio Cn as described above, the combustion gas generated by driving the turbine body 20 is approximately 80%.
It has a temperature of 0 to 850 ° C., which is a temperature required for reforming the reformer 12. This combustion gas (exhaust gas)
Is sent to the reformer 12 via the exhaust gas line 28.

【0047】改質器12は、内部に改質触媒を有する所
定長の改質管30を複数有し、エゼクタ11から送られ
てきた都市ガスをこの改質管30内に通すことにより、
触媒作用で改質するように構成されている。
The reformer 12 has a plurality of reforming tubes 30 each having a predetermined length and having a reforming catalyst therein. By passing the city gas sent from the ejector 11 through the reforming tubes 30,
It is configured to reform by catalytic action.

【0048】そして、本実施形態の改質器12は、上述
した改質作用の発生に必要な改質管30内の都市ガスの
温度上昇を、従来のような未反応水素ガスの燃焼により
行うのではなく、ガスタービン発電機4から改質器12
内部に供給された排出ガスと、改質管30を流れる都市
ガスとを熱交換させることにより行っている。
The reformer 12 of the present embodiment raises the temperature of the city gas in the reforming pipe 30 necessary for generating the above-described reforming action by burning unreacted hydrogen gas as in the related art. Instead of the gas turbine generator 4 to the reformer 12
This is performed by exchanging heat between the exhaust gas supplied to the inside and the city gas flowing through the reforming pipe 30.

【0049】改質器12において改質に利用された排出
ガスは、熱交換器31に送られる。一方、熱交換器31
には蒸気分離器16で分離された水蒸気が水蒸気供給ラ
イン32を介して送られており、当該水蒸気と排出ガス
との間で熱交換が行われるようになっている。
The exhaust gas used for reforming in the reformer 12 is sent to the heat exchanger 31. On the other hand, the heat exchanger 31
The steam separated by the steam separator 16 is sent through the steam supply line 32, and heat exchange is performed between the steam and the exhaust gas.

【0050】熱交換により排出ガスから熱エネルギーを
回収した高温の水蒸気は、図1に示すように、水蒸気供
給ライン33を介してガスタービン発電機4の燃焼器2
3に送られて、当該ガスタービン発電機4の燃焼器23
における助燃エネルギーとして利用される。
As shown in FIG. 1, high-temperature steam from which heat energy has been recovered from exhaust gas by heat exchange is supplied to a combustor 2 of a gas turbine generator 4 through a steam supply line 33.
3 to the combustor 23 of the gas turbine generator 4
It is used as combustion assist energy in

【0051】また、本構成においては、図1に示すよう
に、ガス供給ライン10から分岐して当該ガス供給ライ
ン10とガスタービン発電機4の燃焼器23とを接続す
る分岐ライン35を設け、この分岐ライン35上に昇圧
コンプレッサ36を設置して、供給された燃料(都市ガ
ス)の一部をガスタービン発電機4の燃焼器23に送る
ように構成されている。
In this configuration, as shown in FIG. 1, a branch line 35 is provided which branches off from the gas supply line 10 and connects the gas supply line 10 to the combustor 23 of the gas turbine generator 4. A boost compressor 36 is installed on the branch line 35 so that a part of the supplied fuel (city gas) is sent to the combustor 23 of the gas turbine generator 4.

【0052】すなわち、ガス供給ライン10を介して供
給された都市ガスの内の一部は、分岐ライン35を介し
て分岐し、昇圧コンプレッサ36を介して昇圧されてガ
スタービン発電機4の燃焼器23に供給されて、当該ガ
スタービン発電機4の燃焼器23における助燃エネルギ
ーに利用される。
That is, a part of the city gas supplied through the gas supply line 10 branches through the branch line 35, is boosted in pressure through the booster compressor 36, and is combusted by the combustor of the gas turbine generator 4. The gas is supplied to the gas turbine generator 23 and is used as auxiliary combustion energy in the combustor 23 of the gas turbine generator 4.

【0053】次に本構成の常圧式燃料電池発電システム
の作用について説明する。
Next, the operation of the normal pressure type fuel cell power generation system of this configuration will be described.

【0054】本構成によれば、ガス供給ライン10を介
して供給された都市ガスの内、所定量は改質器12に送
られて改質され、一酸化炭素変成器13を介して水素ガ
スとして燃料電池本体2の燃料極2aに送られる。ま
た、残りの都市ガスは、分岐ライン35及び昇圧コンプ
レッサ36を介してガスタービン発電機4に送られる。
According to the present configuration, a predetermined amount of the city gas supplied through the gas supply line 10 is sent to the reformer 12 and reformed, and the hydrogen gas is supplied through the carbon monoxide converter 13 to the reformer 12. Is sent to the fuel electrode 2a of the fuel cell body 2. The remaining city gas is sent to the gas turbine generator 4 via the branch line 35 and the boost compressor 36.

【0055】燃料電池本体2においては、燃料極2aに
送られた水素ガスと空気極2bにブロア14を介して送
られた空気との電気化学反応により直流電気が生成さ
れ、直交変換装置15を介して交流電気として出力され
る。
In the fuel cell main body 2, direct current electricity is generated by an electrochemical reaction between the hydrogen gas sent to the fuel electrode 2 a and the air sent to the air electrode 2 b via the blower 14. Output as AC electricity.

【0056】このとき、燃料電池本体2の燃料極2aか
ら排出された未反応水素は、燃焼により約1250℃の
高温熱エネルギーを有しているため、この熱エネルギー
の内の高温領域を主に利用してガスタービン発電機4を
駆動して発電を行ない、残りの温度領域(約800℃〜
850℃)を改質器12の改質に利用している。
At this time, the unreacted hydrogen discharged from the fuel electrode 2a of the fuel cell body 2 has a high-temperature heat energy of about 1250 ° C. by combustion, and therefore, the high-temperature region of this heat energy is mainly The gas turbine generator 4 is driven to generate electric power, and the remaining temperature range (about 800 ° C.
850 ° C.) is used for reforming of the reformer 12.

【0057】すなわち、ガスタービン発電機4では、燃
料極出口18から送られた未反応水素ガス、コンプレッ
サ21から送られた圧縮ガス、助燃エネルギーとして分
岐ライン35を介して送られた都市ガス、及び助燃エネ
ルギーとして蒸気分離器16から熱交換器31及び水蒸
気供給ライン32,33を介して送られた高質の水蒸気
が燃焼器23により燃焼されてタービン本体20駆動用
の動力エネルギーが生成され、この動力エネルギーに基
づいてタービン本体20が駆動して発電機(G)により
発電が行なわれる。
That is, in the gas turbine generator 4, unreacted hydrogen gas sent from the fuel electrode outlet 18, compressed gas sent from the compressor 21, city gas sent through the branch line 35 as auxiliary fuel energy, and High-quality steam sent from the steam separator 16 through the heat exchanger 31 and the steam supply lines 32 and 33 is burned by the combustor 23 as auxiliary energy to generate power energy for driving the turbine body 20. The turbine main body 20 is driven based on the power energy, and power is generated by the generator (G).

【0058】そして、タービン本体20の駆動に伴って
発生した燃焼ガスは、排出ガスライン28を介して改質
器12に排出される。このとき、排出ガスは、改質器1
2の改質作用に十分な約800〜850℃の温度の熱エ
ネルギーを有しているため、当該改質器12へ送られた
都市ガスとの間で熱交換される。この結果、都市ガスが
改質される。
Then, the combustion gas generated by driving the turbine body 20 is discharged to the reformer 12 through the exhaust gas line 28. At this time, the exhaust gas is supplied to the reformer 1
Since it has thermal energy at a temperature of about 800 to 850 ° C. sufficient for the reforming operation of No. 2, heat is exchanged with the city gas sent to the reformer 12. As a result, the city gas is reformed.

【0059】改質に利用された排出ガスは、熱交換器3
1を介して上述した水蒸気と熱交換され、さらに熱エネ
ルギーが回収された後排気される。
The exhaust gas used for the reforming is supplied to the heat exchanger 3
The heat is exchanged with the above-described steam through the heat exchanger 1, and the heat energy is recovered and exhausted.

【0060】ここで、都市ガスの総量(エネルギー)を
100%とした場合の本構成の燃料電池発電システム1
のエネルギーバランスを図2に示す。
Here, when the total amount (energy) of city gas is assumed to be 100%, the fuel cell power generation system 1 of this configuration
FIG. 2 shows the energy balance.

【0061】図2によれば、都市ガス(100%)中の
65%が燃料電池発電部3(図2ではFCと略記する)
に投入され、35%がタービン発電機4(図2ではT/
Gと略記する)に投入されている。この都市ガス(65
%)に基づいて、燃料電池発電部3の直流端(DC端)
では28.9%の電気エネルギーが得られ、以下、燃料
電池発電部3の発電端交流出力(発端AC)では28.
0%、燃料電池発電部3の送電端出力(送端AC)では
27.9%の電気エネルギーが得られる。なお、INV
損失とは直交変換装置15のインバータ(INV)にお
ける損失のことであり、補機損失とは図示しない補機部
分の損失である。
According to FIG. 2, 65% of the city gas (100%) is the fuel cell power generation unit 3 (abbreviated as FC in FIG. 2).
, And 35% of the turbine generator 4 (T /
G). This city gas (65
%), The DC terminal (DC terminal) of the fuel cell power generation unit 3
In this case, 28.9% of electric energy can be obtained.
0%, and 27.9% of electric energy can be obtained at the power transmission terminal output (transmission terminal AC) of the fuel cell power generation unit 3. In addition, INV
The loss is a loss in the inverter (INV) of the orthogonal transform device 15, and the auxiliary equipment loss is a loss in an auxiliary equipment part (not shown).

【0062】一方、燃料極出口18からは、都市ガスの
エネルギー(100%)中18.9%が未反応水素ガス
(燃料極オフガス)として出力され、この未反応水素ガ
スがガスタービン発電機4に送られており(図中(1)
参照)、また、蒸気分離器16から全体の32.3%の
水蒸気がガスタービン発電機4に送られている(図中
(2)参照)。
On the other hand, from the fuel electrode outlet 18, 18.9% of the energy (100%) of the city gas is output as unreacted hydrogen gas (fuel electrode off gas), and this unreacted hydrogen gas is supplied to the gas turbine generator 4. ((1) in the figure)
Further, 32.3% of the total steam is sent from the steam separator 16 to the gas turbine generator 4 (see (2) in the figure).

【0063】そして、ガスタービン発電機4では、上述
した35%の都市ガス、18.9%の燃料極オフガス、
及び32.3%の水蒸気に基づいて発電が行なわれ、タ
ービン発電機発電端(T/G発端)で20.4%の電気
エネルギー、タービン発電機送電端(T/G送電端)で
19.0%の電気エネルギーが得られる。なお、空気C
omp動力とは、ガスタービン発電機4のコンプレッサ
21の動力エネルギーである。
In the gas turbine generator 4, the above-mentioned 35% city gas, 18.9% fuel electrode off-gas,
And 32.3% water vapor, 20.4% electrical energy at the turbine generator power generation end (T / G start end), and 19.19 at the turbine generator power transmission end (T / G transmission end). 0% electrical energy is obtained. The air C
The omp power is power energy of the compressor 21 of the gas turbine generator 4.

【0064】また、15.5%のガスタービン発電機4
の排ガス(T/G排ガス)は、燃料電池発電部3の改質
器12に送られている(図中(3)参照)。
The 15.5% gas turbine generator 4
(T / G exhaust gas) is sent to the reformer 12 of the fuel cell power generation unit 3 (see (3) in the figure).

【0065】図2によれば、燃料極出口18から排出さ
れた未反応水素ガス(燃料極オフガス)が有するエネル
ギー及び蒸気分離器16から送られた水蒸気が有するエ
ネルギーを最大限に利用してガスタービン発電機4の発
電効率を高めるとともに、ガスタービン発電機4から送
られた排出ガスが有するエネルギーを最大限に利用し
て、燃料電池発電部3の発電効率を高めていることが分
かる。
As shown in FIG. 2, the energy of the unreacted hydrogen gas (fuel electrode off-gas) discharged from the fuel electrode outlet 18 and the energy of the water vapor sent from the vapor separator 16 are utilized to the maximum extent to achieve gas It can be seen that the power generation efficiency of the fuel cell power generation unit 3 is improved by increasing the power generation efficiency of the turbine generator 4 and maximizing the energy of the exhaust gas sent from the gas turbine generator 4.

【0066】すなわち、本実施形態では、燃料極2aか
ら排出された未反応水素が有する燃焼温度が約1250
℃の高温熱エネルギーを、発電、改質、及び熱交換と非
常に効率良く利用しているため、全体の発電効率を飛躍
的に向上させることができる。
That is, in this embodiment, the combustion temperature of the unreacted hydrogen discharged from the fuel electrode 2a is about 1250.
Since the high-temperature heat energy of ° C. is used very efficiently for power generation, reforming, and heat exchange, the overall power generation efficiency can be dramatically improved.

【0067】ここで、図3に本構成の燃料電池発電シス
テム1において設定される電池冷却水温度や燃焼器23
出口排ガス温度等のパラメータの値を示すとともに、そ
のパラメータ値を有するシステムで得られた発電端効
率、及び送電端効率等を示す。なお、図3中Aは、図1
の構成に基づく燃料電池発電システム、Bは、図1の構
成において、燃料電池本体2における冷却板2cの枚数
を増加させて電池冷却水温度を高く(セル温度は変えな
い)し、蒸気分離器16での発生蒸気圧力を上昇させた
システム、そしてCは、図1の構成において各パラメー
タ値を最大限に上昇させたシステムをそれぞれ示してい
る。なお、図3中S/Cは,エゼクタ11におけるスチ
ーム対カーボンのモル比である。
FIG. 3 shows the battery cooling water temperature and the combustor 23 set in the fuel cell power generation system 1 of this configuration.
In addition to showing the values of the parameters such as the temperature of the exhaust gas at the outlet, the efficiency of the power generation end and the efficiency of the power transmission end obtained by the system having the parameter values are also shown. A in FIG. 3 corresponds to FIG.
In the fuel cell power generation system B based on the configuration of FIG. 1, in the configuration of FIG. 1, the number of cooling plates 2c in the fuel cell main body 2 is increased to increase the battery cooling water temperature (the cell temperature is not changed), and the steam separator 16 shows a system in which the generated steam pressure is increased, and C shows a system in which each parameter value is maximized in the configuration of FIG. In FIG. 3, S / C is a molar ratio of steam to carbon in the ejector 11.

【0068】図3によれば、Aのシステムでは、送電端
効率約46.7%、発電端効率約48.4%が得られ、
Bのシステムでは、送電端効率約47.4%、発電端効
率約49.3%が得られることが分かる。また、Cのシ
ステムでは、送電端効率約47.8%、発電端効率約4
9.5%が得られることが分かる。
According to FIG. 3, in the system A, the transmitting end efficiency is about 46.7% and the generating end efficiency is about 48.4%.
It can be seen that in the system B, the transmitting end efficiency is about 47.4% and the generating end efficiency is about 49.3%. In the system C, the transmitting end efficiency is about 47.8% and the generating end efficiency is about 4%.
It can be seen that 9.5% is obtained.

【0069】続いて、図3に示した内の燃料電池発電シ
ステムA及び燃料電池発電システムBで得られた発電効
率を、従来型加圧式燃料電池発電システム及び従来型常
圧式燃料電池発電システムと比較した結果を図4に示
す。なお、従来型加圧式燃料電池発電システム及び従来
型常圧式燃料電池発電システムとして、(1)コジェネ
システム(蒸気分離器で生成された蒸気を冷水製造に用
いるタイプ)と、(2)高効率システム(蒸気分離器で
生成された蒸気から蒸気タービンで動力回収するタイ
プ)とを挙げており、(2)は、タービン出口蒸気を冷
却しなければならず、多量の冷却水を必要とする。
Subsequently, the power generation efficiencies obtained by the fuel cell power generation system A and the fuel cell power generation system B shown in FIG. 3 are compared with the conventional pressurized fuel cell power generation system and the conventional normal pressure fuel cell power generation system. FIG. 4 shows the result of the comparison. The conventional pressurized fuel cell power generation system and the conventional normal pressure fuel cell power generation system include (1) a cogeneration system (a type in which steam generated by a steam separator is used for producing cold water) and (2) a high efficiency system. (A type in which power is recovered by a steam turbine from steam generated by a steam separator), and (2) requires cooling the steam at the turbine outlet, and requires a large amount of cooling water.

【0070】図4によれば、本構成の燃料電池発電シス
テム(常圧式複合発電プラント)の発電効率は、従来の
コジェネシステムの発電効率よりも大幅に向上してお
り、さらに、水蒸気から動力を回収して高発電効率化を
図っている高効率システムの発電効率よりも大幅に向上
していることが分かる。
According to FIG. 4, the power generation efficiency of the fuel cell power generation system (normal pressure combined cycle power plant) of the present configuration is significantly improved as compared with the power generation efficiency of the conventional cogeneration system. It can be seen that the power generation efficiency of the high-efficiency system, which has been recovered to achieve high power generation efficiency, is greatly improved.

【0071】以上詳述したように、本実施形態の常圧式
燃料電池発電システムによれば、従来型加圧式燃料電池
発電システムや従来型常圧式燃料電池発電システムを大
幅に越えた48〜49%の発電効率を得ることができ
る。そして、この発電効率は、最新の高効率火力発電
(約49%の発電効率)に匹敵するものであり、常圧式
燃料電池発電システムの性能及び実用性を飛躍的に高め
ることができる。
As described in detail above, according to the normal pressure type fuel cell power generation system of the present embodiment, the conventional pressure type fuel cell power generation system or 48-49% greatly exceeds the conventional normal pressure type fuel cell power generation system. Power generation efficiency can be obtained. This power generation efficiency is comparable to the latest high-efficiency thermal power generation (power generation efficiency of about 49%), and can significantly improve the performance and practicality of the normal pressure fuel cell power generation system.

【0072】特に、本構成の常圧式燃料電池発電システ
ムは、現在信頼性や発電性能等が検証されつつある常圧
式リン酸型燃料電池に適用しているため、非常に実現性
の高いものとなっている。
In particular, since the normal pressure type fuel cell power generation system of this configuration is applied to a normal pressure type phosphoric acid type fuel cell whose reliability, power generation performance and the like are being verified at present, it is extremely feasible. Has become.

【0073】また、本構成の燃料電池発電システムによ
れば、ガスタービン発電機を用いており、このガスター
ビン発電機のkW当たりのコスト(約20〜30万円/
kW程度)及び設置スペース(約0.05m2 /kW程
度)は、燃料電池のkW当たりコスト及び設置スペース
よりも低い。したがって、ガスタービン発電機を組み込
んだ本システムは、リン酸型燃料電池発電システム単体
(目標コスト:約10万円/kW程度,設置スペース:
0.07〜0.15m2 /kW程度)よりもコスト、設
置スペースを低減することができる。
Further, according to the fuel cell power generation system of this configuration, the gas turbine generator is used, and the cost per kW of the gas turbine generator (about 200,000 to 300,000 yen /
kW) and installation space (about 0.05 m 2 / kW) are lower than the cost per kW and installation space of the fuel cell. Therefore, this system incorporating a gas turbine generator is a phosphoric acid fuel cell power generation system alone (target cost: about 100,000 yen / kW, installation space:
(Approximately 0.07 to 0.15 m 2 / kW).

【0074】さらに、本構成の燃料電池発電システムに
よれば、従来の常圧式リン酸型燃料電池発電システムと
比べて、次の理由で運転特性が向上する。すなわち、従
来の常圧式リン酸型燃料電池発電システムでは、エゼク
タにより燃料ガス(天然ガス、都市ガス等)を昇圧/搬
送しているが、昇圧力に十分な余裕がないため、燃料電
池本体(スタック)内での適正な流量配分を実現するた
めに、燃料処理系での圧力配分設計に苦心をしいられて
いた。
Further, according to the fuel cell power generation system of this configuration, the operating characteristics are improved as compared with the conventional normal pressure type phosphoric acid fuel cell power generation system for the following reasons. That is, in the conventional normal pressure phosphoric acid fuel cell power generation system, the fuel gas (natural gas, city gas, etc.) is boosted / conveyed by the ejector. However, since there is not enough room for the boosting power, the fuel cell body ( In order to achieve an appropriate flow distribution in the stack), the pressure distribution design in the fuel processing system has been troublesome.

【0075】例えば、従来の常圧式リン酸型燃料電池発
電システムにおいては、エゼクタの出力圧は、「0.0
x気圧程度」であり、排ガスの圧力は大気圧であるた
め、この間の燃料電池本体や熱交換器等のシステム構成
要素を介して生ずる圧損が上記大気圧と出力圧との差圧
以内でないとシステムとして運用しないため、エゼクタ
の管理に多大な注意を払わなければならなかった。
For example, in the conventional normal-pressure phosphoric acid fuel cell power generation system, the output pressure of the ejector is "0.0
x atmospheric pressure ", and the pressure of the exhaust gas is the atmospheric pressure, so that the pressure loss generated through system components such as the fuel cell body and the heat exchanger during this time must be within the differential pressure between the atmospheric pressure and the output pressure. Since it was not operated as a system, great care had to be paid to the management of ejectors.

【0076】しかしながら、本構成の燃料電池発電シス
テムによれば、燃料極出口とガスタービン発電機の燃焼
器とを接続する排出水素ガス用ラインや分岐ライン上に
昇圧コンプレッサを設置したため、エゼクタの昇圧能力
が多少落ちても、昇圧コンプレッサの吸引力で補償され
ることになり、運用性を格段に向上させることができ
る。
However, according to the fuel cell power generation system of this configuration, since the booster compressor is installed on the exhaust hydrogen gas line or branch line connecting the fuel electrode outlet and the combustor of the gas turbine generator, the booster of the ejector is increased. Even if the capacity is slightly reduced, it will be compensated by the suction force of the boost compressor, so that the operability can be remarkably improved.

【0077】そして、本構成の燃料電池発電システムに
よれば、従来のリン酸型燃料電池発電システムと比べ
て、次の理由で運転安定性が向上する。
According to the fuel cell power generation system of this configuration, the operation stability is improved as compared with the conventional phosphoric acid type fuel cell power generation system for the following reasons.

【0078】すなわち、従来のリン酸型燃料電池発電シ
ステムによれば、発電効率向上のために、燃料電池本体
から排出される未反応水素ガスは、改質器での燃焼に必
要な最小量に抑制されている。つまり、従来のリン酸型
燃料電池発電システムでは、燃料利用率Uは、「80≦
U(%)≦85」程度に設定されており、燃料電池本体
出口付近の水素ガスはかなり稀薄の状態で運転されてい
る。しかしながら、発電効率を維持できるのであれば、
燃料利用率Uを減少(例えば「U=約70%程度」)さ
せて水素ガスの濃度を増加させることにより燃料電池本
体の安定性を向上することが望まれている。
That is, according to the conventional phosphoric acid type fuel cell power generation system, the unreacted hydrogen gas discharged from the fuel cell body is reduced to the minimum amount necessary for combustion in the reformer in order to improve power generation efficiency. Is suppressed. That is, in the conventional phosphoric acid fuel cell power generation system, the fuel utilization rate U is expressed as “80 ≦
U (%) ≦ 85 ”is set, and the hydrogen gas near the fuel cell main body outlet is operated in a very lean state. However, if power generation efficiency can be maintained,
It is desired to improve the stability of the fuel cell body by decreasing the fuel utilization rate U (for example, “U = about 70%”) to increase the concentration of hydrogen gas.

【0079】この点、本構成の燃料電池発電システムに
よれば、燃料利用率Uを減少(例えば「U=約70%程
度」)させても、分岐ラインを介してガスタービン発電
機へ送られる燃料ガスをその減少率に対応する分減少さ
せて燃料ガスの燃料電池本体への供給量を増加させるこ
とにより、総合の発電効率を維持したままで燃料電池本
体を安定的に運転させることが可能になる。
In this regard, according to the fuel cell power generation system of this configuration, even if the fuel utilization rate U is reduced (for example, “U = about 70%”), the fuel is transmitted to the gas turbine generator via the branch line. By increasing the amount of fuel gas supplied to the fuel cell body by reducing the fuel gas by the amount corresponding to the reduction rate, it is possible to operate the fuel cell body stably while maintaining overall power generation efficiency become.

【0080】また、本構成によれば、水蒸気や燃料の一
部をタービン発電機に供給可能に構成したため、改質器
に送られる排出ガスの熱量を増大させることができる。
したがって、タービン発電機から改質器へ送られる排出
ガスの熱量が改質器における熱交換作用に必要な熱量に
満たない場合においても、水蒸気や燃料ガスの燃焼に伴
って排出ガスの熱量が増大するため、良好な改質作用を
維持することができる。なお、水蒸気及び燃料の一部の
タービン発電機への供給は、例えば未反応水素ガスに基
づいて効率良く電気エネルギーが発生し、必要な熱量の
排出ガスが改質器へ送られるのであれば、省略すること
もできる。
Further, according to this configuration, since a part of the steam and the fuel can be supplied to the turbine generator, the calorific value of the exhaust gas sent to the reformer can be increased.
Therefore, even when the calorie of the exhaust gas sent from the turbine generator to the reformer is less than the calorie required for the heat exchange action in the reformer, the calorie of the exhaust gas increases with the combustion of steam and fuel gas. Therefore, a favorable modifying action can be maintained. In addition, supply of steam and fuel to a part of the turbine generator is performed, for example, if electric energy is efficiently generated based on unreacted hydrogen gas, and exhaust gas having a necessary calorific value is sent to the reformer, It can be omitted.

【0081】さらに、本構成の燃料電池発電システムに
よれば、タービン入口温度がタービン翼の耐熱性から上
限値が制約されているため、圧縮比Cを(3atg ≦C≦
10atg )に設定して、改質器へ供給されるガスタービ
ン出口ガスの温度を改質に必要な約800〜850℃に
設定している。つまり、ガスタービン発電機のコンプレ
ッサの圧縮比を通常の圧縮比Cn (10atg <Cn ≦3
0atg )より低い値に設定することが可能になる。一般
に、ガスタービンでは、タービン入口温度を極力上げ
て、且つタービン出口温度を極力下げることがその効率
向上のために必要不可欠であり、このため、高効率のガ
スタービンであればあるほど高圧縮比のコンプレッサを
有している。そして、そのような高圧縮比を有するコン
プレッサを備えたガスタービン発電機を設計、製作する
には、高度な設計技術、製造技術が必要であり、その分
高コストとなっていた。
Further, according to the fuel cell power generation system of this configuration, since the upper limit of the turbine inlet temperature is restricted by the heat resistance of the turbine blade, the compression ratio C is set to (3 atg ≦ C ≦
10 atg), and the temperature of the gas turbine outlet gas supplied to the reformer is set to about 800 to 850 ° C required for reforming. That is, the compression ratio of the compressor of the gas turbine generator is set to the normal compression ratio Cn (10 atg <Cn ≦ 3).
0 atg). Generally, in a gas turbine, it is indispensable to raise the turbine inlet temperature as much as possible and lower the turbine outlet temperature as much as possible to improve the efficiency. Therefore, the higher the efficiency of the gas turbine, the higher the compression ratio. Has a compressor. In order to design and manufacture a gas turbine generator provided with a compressor having such a high compression ratio, advanced design technology and manufacturing technology are required, and the cost has been increased accordingly.

【0082】しかしながら、本構成のガスタービン発電
機によれば、上述した高効率ガスタービン発電機等は必
要なく、通常の圧縮比よりも低い圧縮比C(3atg ≦C
≦10atg )に設定されたコンプレッサを有するガスタ
ービン発電機を設計、製作すればよい。したがって、コ
ンプレッサ自体及びガスタービン発電機の設計、製作が
容易になり、設計・製作コストが低減する。
However, according to the gas turbine generator of this configuration, the above-described high-efficiency gas turbine generator and the like are not required, and the compression ratio C (3 atg ≦ C) is lower than the normal compression ratio.
≦ 10 atg) A gas turbine generator having a compressor set to ≦ 10 atg) may be designed and manufactured. Therefore, the design and production of the compressor itself and the gas turbine generator are facilitated, and the design and production costs are reduced.

【0083】そして、本構成の燃料電池発電システムに
よれば、蒸気分離器で分離された水蒸気をガスタービン
発電機の助燃エネルギーとして利用しているため、従来
のような電熱併給(コージェネレーション)設備を削減
することができ、システム全体のコストや設置スペース
を削減することができる。また、電熱併給を行なわない
場合では、当該燃料電池発電システムを熱需要地点近傍
に併設する必要がなくなるため、システム導入地点の選
択範囲を拡大することができる。
According to the fuel cell power generation system of the present configuration, since the steam separated by the steam separator is used as auxiliary fuel for the gas turbine generator, a conventional cogeneration system is used. And the cost and installation space of the entire system can be reduced. In addition, when the cogeneration is not performed, the fuel cell power generation system does not need to be installed in the vicinity of the heat demand point, so that the selection range of the system introduction point can be expanded.

【0084】一方、本構成によれば、タービン発電機か
ら排出された排出ガスと燃料ガス(都市ガス)とを熱交
換させて燃料ガスを改質させる熱交換型改質器を用いて
いるため、従来の燃焼型改質器を用いた場合と比べて次
のような利点を有している。
On the other hand, according to this configuration, a heat exchange type reformer for exchanging heat between the exhaust gas discharged from the turbine generator and the fuel gas (city gas) to reform the fuel gas is used. It has the following advantages as compared with the case where a conventional combustion reformer is used.

【0085】すなわち、本構成の熱交換型改質器では、
従来の燃焼型改質器で必要であった燃焼部や燃焼空間等
を設ける必要がないため、従来の燃焼型改質器に比べて
その大きさを非常にコンパクトにすることができる。
That is, in the heat exchange type reformer of this configuration,
Since it is not necessary to provide a combustion section, a combustion space, and the like, which are required in the conventional combustion type reformer, the size can be made very compact as compared with the conventional combustion type reformer.

【0086】特に、本構成の改質器では、送られた排出
ガスの伝熱作用により改質しており、そのような伝熱作
用は、改質器全体の大きさがコンパクトであればあるほ
ど効率が良くなるため、コンパクト化及び伝熱性能の向
上を共に実現することができる。
In particular, in the reformer of this configuration, the reforming is performed by the heat transfer action of the sent exhaust gas. Such a heat transfer action is required if the entire reformer is compact. The higher the efficiency, the more compact and improved the heat transfer performance can be realized.

【0087】また、従来の燃焼型改質器では、未反応水
素ガスの燃焼による燃焼ガスを用いて改質しているた
め、その燃焼ガスは非常に高温(例えば1300℃程
度)になる。したがって、従来の燃焼型改質器において
は、改質管として耐温度性の高い高級な材質の配管を用
いなければならなかった。
Further, in the conventional combustion type reformer, since the reforming is performed using the combustion gas obtained by burning the unreacted hydrogen gas, the combustion gas becomes extremely high temperature (for example, about 1300 ° C.). Therefore, in the conventional combustion-type reformer, a high-temperature-resistant high-quality material pipe must be used as the reforming pipe.

【0088】しかしながら、本構成の熱交換型改質器で
は、改質に必要な一定の温度(例えば約850℃)の排
出ガスと都市ガス(及び触媒)との間の熱交換作用によ
り改質しているため、耐温度性の高い高級な材質の配管
を用いる必要がなく、コストの面において非常に優れて
いる。また、高温の燃焼ガスを用いていないため、従来
に比べて耐久性も向上する。
However, in the heat exchange reformer of this configuration, the reforming is performed by the heat exchange between the exhaust gas at a certain temperature (for example, about 850 ° C.) required for the reforming and the city gas (and the catalyst). Therefore, it is not necessary to use a high-quality pipe having high temperature resistance, which is very excellent in cost. In addition, since high-temperature combustion gas is not used, durability is improved as compared with the related art.

【0089】さらに、従来の燃焼型改質器では、燃焼ガ
スに基づく輻射伝熱により改質作用を発生させていた
が、そのような燃焼ガスによる輻射伝熱では、各改質管
の温度が不均一になってしまい、燃料の転換率(メタン
転換率)が悪化する恐れがあった。しかしながら、本構
成の熱交換型改質器によれば、排出ガスの伝熱により改
質しているため、各改質管の温度を均一に上昇させるこ
とができる。このため、燃料の転換率(メタン転換率)
を高く設定することが容易になる。
Further, in the conventional combustion type reformer, the reforming action is generated by radiant heat transfer based on the combustion gas. However, in such radiant heat transfer by the combustion gas, the temperature of each reforming pipe is reduced. There is a possibility that the fuel conversion rate becomes non-uniform and the fuel conversion rate (methane conversion rate) deteriorates. However, according to the heat exchange type reformer of this configuration, since the reforming is performed by the heat transfer of the exhaust gas, the temperature of each reforming tube can be uniformly increased. Therefore, the fuel conversion rate (methane conversion rate)
Can be easily set higher.

【0090】そして、従来の燃焼型改質器では、上述し
たように燃焼ガスに基づく改質管内の温度分布は非常に
不均一になるため、一部の燃焼ガスは非常に高温にな
る。したがって、そのような高温の燃焼ガスに直接改質
管が接触して改質管内のガスや触媒が傷まないように、
当該改質管における高温の燃焼ガスが接触する部分に断
熱キャップ(セラミックキャップ)を設けている。しか
しながら、本構成の熱交換型改質器では、熱交換作用に
より改質しているため、そのような非常に高温の燃焼ガ
スが発生することがなく、上述した断熱キャップを設け
る必要がないため、部品コストを減少させることができ
る。
In the conventional combustion reformer, as described above, the temperature distribution in the reforming pipe based on the combustion gas becomes very uneven, so that part of the combustion gas becomes extremely high. Therefore, to prevent the gas and catalyst inside the reforming tube from being damaged by direct contact of the reforming tube with such high-temperature combustion gas,
A heat insulating cap (ceramic cap) is provided at a portion of the reforming tube where the high-temperature combustion gas comes into contact. However, in the heat exchange type reformer of this configuration, since the reforming is performed by the heat exchange action, such a very high-temperature combustion gas is not generated, and the heat insulating cap described above is not required. Thus, the cost of parts can be reduced.

【0091】なお、本実施形態では、熱交換装置31に
より熱交換により排出ガスから熱エネルギーを回収した
高温の水蒸気は、ガスタービン発電機4の助燃エネルギ
ーとして利用されたが、蒸気分離器16で分離された全
ての水蒸気をガスタービン発電機4に供給せずに、一部
の水蒸気を電熱併給(コージェネレーション)に利用す
ることもできる。すなわち、図5に示すように、この常
圧式燃料電池発電システム40によれば、熱交換器31
とガスタービン発電機4の燃焼器23とを接続する水蒸
気供給ライン32上にバルブ41を設け、蒸気分離器1
6で分離された水蒸気をバルブ41を介して一方は燃焼
器23へ、他方は熱回収装置42に供給するように構成
することもできる。このように構成すれば、送られた水
蒸気は、熱回収装置42により熱エネルギーとして回収
され、暖房用温水等各種の熱利用機器に利用される。
In this embodiment, high-temperature steam obtained by recovering heat energy from exhaust gas by heat exchange by the heat exchange device 31 is used as auxiliary combustion energy of the gas turbine generator 4. Instead of supplying all the separated steam to the gas turbine generator 4, a part of the steam can be used for cogeneration. That is, as shown in FIG. 5, according to this normal pressure fuel cell power generation system 40, the heat exchanger 31
A valve 41 is provided on a steam supply line 32 connecting the gas turbine generator 4 and the combustor 23 of the gas turbine generator 4.
The steam separated in 6 may be configured to be supplied to the combustor 23 through the valve 41 and to the heat recovery unit 42 through the valve 41. With this configuration, the sent steam is recovered as heat energy by the heat recovery device 42 and used for various heat utilization devices such as hot water for heating.

【0092】すなわち、本構成によれば、蒸気分離器1
6で分離された高質の水蒸気を熱併給にも利用すること
ができ、しかも、発電及び熱併給の兼用機能がシステム
構成を変えることなく(バルブ41を追加するのみ)実
現することができる。また、バルブ41の絞りを制御す
ることにより、熱回収装置42へ送られる水蒸気量を連
続的に変化することも可能である。
That is, according to this configuration, the steam separator 1
The high-quality steam separated in Step 6 can be used also for heat and heat supply, and a function for both power generation and heat and heat supply can be realized without changing the system configuration (only by adding the valve 41). Further, by controlling the throttle of the valve 41, the amount of water vapor sent to the heat recovery device 42 can be continuously changed.

【0093】続いて、図1に示した燃料電池発電システ
ムの変形例を図6に示す。この燃料電池発電システム5
0によれば、図6に示すように、ガスタービン発電機4
のコンプレッサ21により燃焼器23へ送られた圧縮ガ
スと改質器12から熱交換器31へ送られた排出ガスと
を熱交換させる熱交換器51を設けている。なお、その
他の構成は図1の構成と略同等であるため、その説明は
省略する。
Next, a modification of the fuel cell power generation system shown in FIG. 1 is shown in FIG. This fuel cell power generation system 5
According to FIG. 0, as shown in FIG.
A heat exchanger 51 for exchanging heat between the compressed gas sent to the combustor 23 by the compressor 21 and the exhaust gas sent from the reformer 12 to the heat exchanger 31 is provided. Note that the other configuration is substantially the same as the configuration in FIG. 1, and a description thereof will be omitted.

【0094】このように構成すれば、燃焼器23に送ら
れる圧縮ガスは、熱交換器51を介して加熱されるた
め、その加熱圧縮ガスが有する熱エネルギーにより燃焼
器23で生成される高圧燃焼ガスのエネルギーが増大す
る。したがって、タービン本体20の動力エネルギーが
増大し、ガスタービン発電機4及びシステム全体の発電
効率を向上させることができる。
According to this structure, the compressed gas sent to the combustor 23 is heated through the heat exchanger 51, so that the high-pressure combustion generated in the combustor 23 by the heat energy of the heated compressed gas. The energy of the gas increases. Therefore, the power energy of the turbine body 20 increases, and the power generation efficiency of the gas turbine generator 4 and the entire system can be improved.

【0095】さらに、図1に示した燃料電池発電システ
ムの変形例を図7及び図8に示す。図7に示した燃料電
池発電システム53によれば、分岐ライン35を介して
ガスタービン発電機4の燃焼器23へ送られた都市ガス
と改質器12から熱交換器31へ送られた排出ガスとを
熱交換させる熱交換器54を設けている。また、類似し
た変形例として、図8に示した燃料電池発電システム5
5によれば、燃料極出口18から排出され、排出水素ガ
ス用ライン25を介してガスタービン発電機4の燃焼器
23へ送られた未反応水素ガスと改質器12から熱交換
器31へ送られた排出ガスとを熱交換させる熱交換器5
6を設けている。なお、その他の構成は図1の構成と略
同等であるため、その説明は省略する。
Further, modified examples of the fuel cell power generation system shown in FIG. 1 are shown in FIGS. According to the fuel cell power generation system 53 shown in FIG. 7, the city gas sent to the combustor 23 of the gas turbine generator 4 via the branch line 35 and the emission sent to the heat exchanger 31 from the reformer 12. A heat exchanger 54 for exchanging heat with gas is provided. As a similar modification, the fuel cell power generation system 5 shown in FIG.
According to 5, the unreacted hydrogen gas discharged from the fuel electrode outlet 18 and sent to the combustor 23 of the gas turbine generator 4 via the discharged hydrogen gas line 25 and the reformer 12 to the heat exchanger 31 Heat exchanger 5 for exchanging heat with sent exhaust gas
6 are provided. Note that the other configuration is substantially the same as the configuration in FIG. 1, and a description thereof will be omitted.

【0096】このように構成すれば、燃焼器23に送ら
れる都市ガス又は未反応水素ガスは、熱交換器54又は
56を介して加熱されるため、その加熱都市ガス又は加
熱未反応水素ガスが有する熱エネルギーにより燃焼器2
3で生成される高圧燃焼ガスのエネルギーが増大する。
したがって、タービン本体20の動力エネルギーが増大
し、ガスタービン発電機4及びシステム全体の発電効率
を向上させることができる。
With this configuration, the city gas or the unreacted hydrogen gas sent to the combustor 23 is heated via the heat exchanger 54 or 56, so that the heated city gas or the unreacted hydrogen gas is heated. Combustor 2 by thermal energy
The energy of the high-pressure combustion gas generated in 3 increases.
Therefore, the power energy of the turbine body 20 increases, and the power generation efficiency of the gas turbine generator 4 and the entire system can be improved.

【0097】さらにまた、図1に示した燃料電池発電シ
ステムの変形例を図9に示す。図9に示した燃料電池発
電システム60によれば、排出ガスライン28の途中
に、タービン本体20から排出され、排出ガスライン2
8を介して案内された排出ガスを燃焼して改質器12へ
送る燃焼器61を設けている。この燃焼器61の燃焼エ
ネルギーは、図9に示すように改質器12により改質さ
れた改質ガス(水素ガス)を改質ガス供給ライン62を
介して供給してもよく、また、直接燃料ガス(都市ガ
ス)を供給してもよい。なお、その他の構成は図1の構
成と略同等であるため、その説明は省略する。
FIG. 9 shows a modification of the fuel cell power generation system shown in FIG. According to the fuel cell power generation system 60 shown in FIG. 9, the exhaust gas is discharged from the turbine
A combustor 61 is provided for burning the exhaust gas guided through 8 and sending it to the reformer 12. The combustion energy of the combustor 61 may be such that reformed gas (hydrogen gas) reformed by the reformer 12 is supplied through a reformed gas supply line 62 as shown in FIG. Fuel gas (city gas) may be supplied. Note that the other configuration is substantially the same as the configuration in FIG. 1, and a description thereof will be omitted.

【0098】この図9の構成は、例えば、タービン本体
20から排出された排出ガスの温度は、改質器12の改
質作用に必要な温度(約800℃〜850℃)を満たさ
ない場合に適用される。すなわち、この構成によれば、
タービン本体20から排出された排出ガスの温度が上記
約800℃〜850℃に満たない場合であっても、その
排出ガスは、一度燃焼器61を介して燃焼され、上記約
800℃〜850℃あるいはその範囲を越える温度まで
温度上昇してから改質器12へ送られるため、良好な改
質作用が得られる。
The configuration shown in FIG. 9 is used, for example, when the temperature of the exhaust gas discharged from the turbine body 20 does not satisfy the temperature (about 800 ° C. to 850 ° C.) required for the reforming operation of the reformer 12. Applied. That is, according to this configuration,
Even if the temperature of the exhaust gas discharged from the turbine main body 20 is lower than the above-mentioned about 800 ° C to 850 ° C, the exhaust gas is once burned through the combustor 61 and the above-mentioned about 800 ° C to 850 ° C. Alternatively, since the temperature is raised to a temperature exceeding the range and then sent to the reformer 12, a good reforming action can be obtained.

【0099】なお、上述した図5〜図9の各構成は、互
いに組み合わせて実現することも当然可能である。
It is to be noted that each of the configurations shown in FIGS. 5 to 9 can be realized by combining them with each other.

【0100】また、本実施形態によれば、蒸気分離器に
より分離された水蒸気を改質器の排ガスと熱交換してか
らガスタービン発電機に供給したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、水蒸気を直接ガスタービン発電
機に供給することもできる。
Further, according to this embodiment, the steam separated by the steam separator is heat-exchanged with the exhaust gas of the reformer and then supplied to the gas turbine generator. However, the present invention is not limited to this. Instead, steam can be supplied directly to the gas turbine generator.

【0101】さらに、本構成の燃料電池発電システムで
は、ガスタービン発電機のような発電プラントではな
く、その未反応水素ガスを用いて例えば熱エネルギー等
の他のエネルギー発生装置を用いることもできる。
Further, in the fuel cell power generation system of the present configuration, instead of a power plant such as a gas turbine generator, another energy generating device such as thermal energy can be used by using the unreacted hydrogen gas.

【0102】すなわち、図10に示す常圧式燃料電池発
電システム65は、ガスタービン発電機4の代わりに、
エネルギー発生装置66を設けている。なお、その他の
構成は図1の構成と略同等であるため、その説明は省略
する。
That is, the normal-pressure fuel cell power generation system 65 shown in FIG.
An energy generator 66 is provided. Note that the other configuration is substantially the same as the configuration in FIG. 1, and a description thereof will be omitted.

【0103】このエネルギー発生装置66は、上述した
未反応水素ガス、水蒸気供給ライン33を介して供給さ
れる水蒸気、及び分岐ラインを介して送られる都市ガス
等を燃焼させて例えば動力エネルギーを生成し、この動
力エネルギーから電気エネルギー等のエネルギーを生成
する。そして、その燃焼の結果得られた排ガス(800
℃〜850℃)を改質器12へ送るように構成されてい
る。このように構成すれば、システム全体の発電効率は
燃料電池本体のみとなるため減少するが、反面、他のエ
ネルギーを生成し、そのエネルギーを有効に利用するこ
とができる。また、熱交換型改質器を用いることができ
るため、熱交換型改質器を用いることによる上述した様
々な利点を享受することができる。
The energy generator 66 burns the unreacted hydrogen gas, the steam supplied through the steam supply line 33, the city gas sent through the branch line, and the like to generate, for example, motive energy. Then, energy such as electric energy is generated from the power energy. Then, the exhaust gas (800
C. to 850 ° C.) to the reformer 12. With this configuration, the power generation efficiency of the entire system is reduced because only the fuel cell body is used. However, on the other hand, other energy is generated and the energy can be used effectively. In addition, since a heat exchange reformer can be used, the various advantages described above by using a heat exchange reformer can be enjoyed.

【0104】なお、本実施形態では、改質器を熱交換型
改質器としたが、従来の燃焼型改質器を用いることも当
然可能である。
In this embodiment, the reformer is a heat exchange reformer, but it is of course possible to use a conventional combustion reformer.

【0105】また、本実施形態では、本発明を常圧式リ
ン酸型燃料電池発電システムに適用した場合について説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例
えば、常圧式溶融炭酸塩型燃料電池発電システムや常圧
式固体電解質型燃料電池発電システム等各種の燃料電池
発電システムについても適用可能である。
Further, in this embodiment, the case where the present invention is applied to the normal pressure type phosphoric acid fuel cell power generation system has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to various fuel cell power generation systems, such as a fuel cell power generation system of a fuel cell type and a normal pressure type solid electrolyte fuel cell power generation system.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の燃料電池発
電システム及び複合発電プラントによれば、燃料電池本
体から排出される未反応改質ガスが有する高温燃焼エネ
ルギーを電気エネルギーや改質作用等に最大限且つ効率
良く利用することができるため、従来型加圧式燃料電池
発電システムや従来型常圧式燃料電池発電システムを大
幅に越えた発電効率を得ることができる。この結果、燃
料電池発電システムの性能及び実用性を飛躍的に高める
ことができる。
As described above, according to the fuel cell power generation system and the combined power generation plant of the present invention, the high-temperature combustion energy of the unreacted reformed gas discharged from the fuel cell body is converted into the electric energy and the reforming action. The power generation efficiency can be greatly increased over the conventional pressurized fuel cell power generation system and the conventional normal pressure fuel cell power generation system. As a result, the performance and practicality of the fuel cell power generation system can be dramatically improved.

【0107】また、本発明の燃料電池発電システム及び
複合発電プラントは、常圧式リン酸型燃料電池に適用す
ることが可能であるため、実現性が非常に高いシステム
となっている。
Further, since the fuel cell power generation system and the combined power generation plant of the present invention can be applied to a normal pressure phosphoric acid type fuel cell, the feasibility is very high.

【0108】さらに、本発明のガスタービン発電機を用
いた複合発電プラントによれば、例えばリン酸型燃料電
池発電システム単体よりもコスト、設置スペースを低減
することができるため、非常に実用性の高いプラントと
なる。
Furthermore, according to the combined cycle power plant using the gas turbine generator of the present invention, the cost and the installation space can be reduced as compared with, for example, the phosphoric acid type fuel cell power generation system alone, so that it is very practical. High plant.

【0109】特に、本発明の複合発電プラントによれ
ば、未反応改質ガス供給ライン上、あるいは分岐ライン
上に昇圧コンプレッサを設けることができるため、シス
テム全体の昇圧能力が低下しても昇圧コンプレッサで補
うことができ、システムの運用性が向上する。
In particular, according to the combined cycle power plant of the present invention, the booster compressor can be provided on the unreacted reformed gas supply line or on the branch line. And the operability of the system is improved.

【0110】また、本発明の複合発電プラントによれ
ば、燃料電池本体の燃料利用率を通常の燃料電池本体の
利用率よりも低下させても、その低下分に対応して燃料
ガスの分岐量を低減させることにより、発電効率を維持
したままでシステムを安定的に運転させることができ
る。
Further, according to the combined cycle power plant of the present invention, even if the fuel utilization rate of the fuel cell main body is made lower than the normal fuel cell main body utilization rate, the amount of fuel gas branching corresponding to the decrease is reduced. , The system can be operated stably while maintaining the power generation efficiency.

【0111】一方、本発明の燃料電池発電システム及び
複合発電プラントによれば、タービン発電機(エネルギ
ー発生装置)から排出された排出ガスと燃料ガスとを熱
交換させて燃料ガスを改質させる熱交換型改質器を用い
ることができるため、従来の燃焼型改質器に比べて、非
常にコンパクトに設計することができる。また、耐温度
性設計が緩和されること等から設計が容易になり、製造
コストの減少及び耐久性の向上等を実現できる。
On the other hand, according to the fuel cell power generation system and the combined power generation plant of the present invention, the heat exchange between the exhaust gas discharged from the turbine generator (energy generating device) and the fuel gas to reform the fuel gas is performed. Since an exchange-type reformer can be used, it can be designed very compact as compared with a conventional combustion-type reformer. In addition, since the temperature resistance design is eased, the design becomes easy, so that the manufacturing cost can be reduced and the durability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係わる常圧式燃料電池発電
システムの概略構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a normal-pressure fuel cell power generation system according to an embodiment of the present invention.

【図2】本実施形態の常圧式燃料電池発電システムのエ
ネルギーバランスを示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an energy balance of the normal pressure fuel cell power generation system according to the embodiment.

【図3】本実施形態の常圧式燃料電池発電システムにお
けるパラメータ値及びそのパラメータ値において得られ
たシステムの発電効率値等を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing parameter values in the normal-pressure fuel cell power generation system of the present embodiment and power generation efficiency values of the system obtained based on the parameter values.

【図4】図3に示した内の燃料電池発電システムA及び
燃料電池発電システムBで得られた発電効率を従来型加
圧式燃料電池発電システム及び従来型常圧式燃料電池発
電システムと比較した結果を示す図。
FIG. 4 shows the results of comparing the power generation efficiencies obtained by the fuel cell power generation system A and the fuel cell power generation system B shown in FIG. 3 with those of the conventional pressurized fuel cell power generation system and the conventional normal pressure fuel cell power generation system. FIG.

【図5】本実施形態の常圧式燃料電池発電システムの変
形例を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a modified example of the normal-pressure fuel cell power generation system of the embodiment.

【図6】本実施形態の常圧式燃料電池発電システムの変
形例の概略構成を示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a modified example of the normal-pressure fuel cell power generation system of the present embodiment.

【図7】本実施形態の常圧式燃料電池発電システムの変
形例の概略構成を示すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a modified example of the normal pressure fuel cell power generation system of the present embodiment.

【図8】本実施形態の常圧式燃料電池発電システムの変
形例の概略構成を示すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a modified example of the normal-pressure fuel cell power generation system of the present embodiment.

【図9】本実施形態の常圧式燃料電池発電システムの変
形例の概略構成を示すブロック図。
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of a modified example of the normal pressure fuel cell power generation system of the present embodiment.

【図10】本実施形態の常圧式燃料電池発電システムの
変形例の概略構成を示すブロック図。
FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a modified example of the normal-pressure fuel cell power generation system of the present embodiment.

【図11】従来の常圧式燃料電池発電システムの概略構
成を示すブロック図。
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional normal pressure fuel cell power generation system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、40、50、53、55、65 常圧式燃料電池発
電システム 2 燃料電池本体 2a 燃料極 2b 空気極 2c 冷却板 3 燃料電池発電部 4 ガスタービン発電機 10 ガス供給ライン 11 エゼクタ 12 改質器 13 一酸化炭素変成器 14 ブロア 16 蒸気分離器 17 冷却水循環ポンプ 18 燃料極出口 20 タービン本体 21 コンプレッサ 22 発電機 23、61 燃焼器 24 空気供給ライン 25 排出ガス供給ライン 26、36 昇圧コンプレッサ 28 排出ガスライン 30 改質管 31、51、54、52、56 熱交換器 32、33 水素蒸気供給ライン 35 分岐ライン 41 バルブ 42 熱回収装置 62 改質ガス供給ライン 66 エネルギー発生装置
1, 40, 50, 53, 55, 65 Atmospheric pressure fuel cell power generation system 2 Fuel cell body 2a Fuel electrode 2b Air electrode 2c Cooling plate 3 Fuel cell power generation unit 4 Gas turbine generator 10 Gas supply line 11 Ejector 12 Reformer 13 Carbon Monoxide Transformer 14 Blower 16 Steam Separator 17 Cooling Water Circulation Pump 18 Fuel Electrode Outlet 20 Turbine Body 21 Compressor 22 Generator 23, 61 Combustor 24 Air Supply Line 25 Exhaust Gas Supply Line 26, 36 Boost Compressor 28 Exhaust Gas Line 30 Reforming pipe 31, 51, 54, 52, 56 Heat exchanger 32, 33 Hydrogen vapor supply line 35 Branch line 41 Valve 42 Heat recovery device 62 Reformed gas supply line 66 Energy generation device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 8/00 H01M 8/06 G 8/06 B63H 21/26 E ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01M 8/00 H01M 8/06 G 8/06 B63H 21/26 E

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料極と空気極とを有する燃料電池本体
と、燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質手段と
を備え、前記燃料極に供給された改質ガスと前記空気極
に供給された空気とを電気化学反応させて電気エネルギ
ーを発生する燃料電池発電システムにおいて、 前記空気と反応せずに前記燃料極から排出された未反応
改質ガスを燃焼させてエネルギーを発生させるエネルギ
ー発生手段と、前記燃焼により排出された排出ガスを前
記改質手段に供給する排出ガス供給手段とを備え、 前記改質手段は、前記燃料ガスと前記排出ガスとを熱交
換して当該燃料ガスを改質する熱交換型改質器を備えた
ことを特徴とする燃料電池発電システム。
A fuel cell body having a fuel electrode and an air electrode; and a reforming means for reforming a fuel gas to generate a reformed gas. In a fuel cell power generation system that generates an electric energy by electrochemically reacting air supplied to an air electrode, an unreacted reformed gas discharged from the fuel electrode without reacting with the air is burned to generate energy. Energy generating means for generating, and exhaust gas supply means for supplying exhaust gas discharged by the combustion to the reforming means, wherein the reforming means exchanges heat between the fuel gas and the exhaust gas. A fuel cell power generation system comprising a heat exchange reformer for reforming the fuel gas.
【請求項2】 前記熱交換型改質器は、前記燃料ガスを
通して改質作用を発生させる改質管を有し、前記改質管
を、燃焼型改質器の改質管よりも耐温度性の低い材質で
生成した請求項1記載の燃料電池発電システム。
2. The heat exchange type reformer has a reforming tube for generating a reforming action through the fuel gas, and the reforming tube has a higher temperature resistance than a reforming tube of a combustion type reformer. 2. The fuel cell power generation system according to claim 1, wherein the fuel cell power generation system is formed of a material having a low property.
【請求項3】 燃料極と空気極とを有する燃料電池本体
及び燃料ガスを改質して改質ガスを生成する改質手段を
備え、前記燃料極に供給された改質ガスと前記空気極に
供給された空気とを電気化学反応させて電気エネルギー
を発生する燃料電池発電システムと、前記空気と反応せ
ずに前記燃料極から排出された未反応改質ガスを燃焼さ
せ、その燃焼ガスに基づいて電気エネルギーを発生する
ガスタービン発電機と、前記燃焼により排出された排出
ガスを前記改質手段に供給する排出ガス供給手段とを備
えたことを特徴とする複合発電プラント。
3. A fuel cell body having a fuel electrode and an air electrode, and a reforming means for reforming a fuel gas to generate a reformed gas, wherein the reformed gas supplied to the fuel electrode and the air electrode are provided. A fuel cell power generation system that generates an electric energy by causing an electrochemical reaction with air supplied to the fuel cell, and burns the unreacted reformed gas discharged from the fuel electrode without reacting with the air, and converts the combustion gas into A combined cycle power plant comprising: a gas turbine generator that generates electric energy based on the gas; and an exhaust gas supply unit that supplies exhaust gas discharged by the combustion to the reforming unit.
【請求項4】 前記改質手段は、前記燃料ガスと前記排
出ガスとを熱交換させて当該燃料ガスを改質する熱交換
型改質器を備えた請求項3記載の複合発電プラント。
4. The combined cycle power plant according to claim 3, wherein said reforming means includes a heat exchange reformer for exchanging heat between said fuel gas and said exhaust gas to reform said fuel gas.
【請求項5】 前記改質手段に供給される燃料ガスの一
部を分岐して前記ガスタービン発電機に供給する分岐供
給手段を備えた請求項4記載の複合発電プラント。
5. The combined cycle power plant according to claim 4, further comprising a branch supply unit that branches a part of the fuel gas supplied to the reforming unit and supplies the fuel gas to the gas turbine generator.
【請求項6】 前記燃料電池本体は冷却板を有するとと
もに、前記冷却板に冷却水を供給して前記電気化学反応
時に生じた熱を吸収させ、その熱吸収により加熱された
冷却水を水蒸気と水とに分離し、分離された水を冷却板
に再度供給する冷却水循環供給手段と、前記分離された
水蒸気を前記ガスタービン発電機に供給する水蒸気供給
手段を備えた請求項5記載の複合発電プラント。
6. The fuel cell body has a cooling plate, and supplies cooling water to the cooling plate to absorb heat generated during the electrochemical reaction, and converts the cooling water heated by the heat absorption into steam. 6. The combined power generation system according to claim 5, further comprising: a cooling water circulating supply unit that separates the separated water into water and supplies the separated water to the cooling plate again; and a steam supply unit that supplies the separated steam to the gas turbine generator. plant.
【請求項7】 前記水蒸気供給手段は、前記改質器の改
質作用に用いられて当該改質器から排出された排ガスと
前記分離された水蒸気とを熱交換する熱交換手段と、熱
交換により加熱された加熱水蒸気の内の少なくとも一部
を前記ガスタービン発電機に供給する加熱水蒸気供給手
段とを備えた請求項6記載の複合発電プラント。
7. A heat exchange means for performing heat exchange between exhaust gas discharged from the reformer and the separated steam used for the reforming operation of the reformer, and a heat exchange means. The combined steam power plant according to claim 6, further comprising: heated steam supply means for supplying at least a part of the heated steam heated by the gas turbine generator to the gas turbine generator.
【請求項8】 前記ガスタービン発電機は、発電機と、
この発電機の動力エネルギーを生成するタービン本体
と、外空気を圧縮して高圧ガスを生成するコンプレッサ
と、前記高圧ガス、前記未反応改質ガス、前記分岐され
た一部の燃料ガス、及び前記水蒸気を燃焼させて高圧燃
焼ガスを生成し、この高圧燃焼ガスを前記タービン本体
に供給して当該タービン本体を駆動させる燃焼器とを備
え、前記タービン本体の駆動により排出された排出ガス
を前記改質手段に供給するように構成される一方、 前記コンプレッサの圧縮比を通常のガスタービン発電機
が有するコンプレッサの圧縮比よりも低く設定した請求
項7記載の複合発電プラント。
8. The gas turbine generator comprises: a generator;
A turbine body that generates motive energy for the generator, a compressor that compresses outside air to generate a high-pressure gas, the high-pressure gas, the unreacted reformed gas, the branched partial fuel gas, and the A combustor for generating high-pressure combustion gas by burning steam, supplying the high-pressure combustion gas to the turbine main body, and driving the turbine main body, wherein the exhaust gas discharged by driving the turbine main body is subjected to the reforming. The combined cycle power plant according to claim 7, wherein a compression ratio of the compressor is set to be lower than a compression ratio of a compressor included in a normal gas turbine generator, while being configured to supply to the quality means.
【請求項9】 前記燃料極に供給された燃料ガスと前記
燃料極から排出された未反応改質ガスとの比を表す燃料
利用率を、通常の燃料電池本体の燃料利用率よりも低く
設定した請求項8記載の複合発電プラント。
9. A fuel utilization ratio representing a ratio between a fuel gas supplied to the fuel electrode and an unreacted reformed gas discharged from the fuel electrode is set lower than a normal fuel utilization ratio of a fuel cell body. The combined cycle power plant according to claim 8.
【請求項10】 前記改質器から排出された排ガスと前
記コンプレッサから前記燃焼器へ送られる高圧ガス、前
記燃料極から前記燃焼器へ送られる未反応水素ガス、及
び前記分岐された一部の燃料ガスの内の少なくとも一方
とを熱交換する熱交換手段を備え、熱交換により加熱さ
れた高圧ガス、未反応改質ガス、及び分岐された燃料ガ
スの一部の内の少なくとも一方を前記燃焼器に送るよう
にした請求項7乃至9の内の何れか1項記載の複合発電
プラント。
10. An exhaust gas discharged from the reformer, a high-pressure gas sent from the compressor to the combustor, an unreacted hydrogen gas sent from the fuel electrode to the combustor, and a part of the branched part. Heat exchange means for exchanging heat with at least one of the fuel gas is provided, and at least one of the high-pressure gas, the unreacted reformed gas, and a part of the branched fuel gas heated by the heat exchange is burned. The combined cycle power plant according to any one of claims 7 to 9, wherein the combined power plant is sent to a vessel.
【請求項11】 前記タービン本体の駆動により排出さ
れた排出ガスを燃焼する燃焼器を備え、この燃焼器によ
り燃焼された排出ガスを前記改質器に送るようにした請
求項7乃至10の内の何れか1項記載の複合発電プラン
ト。
11. The fuel cell system according to claim 7, further comprising a combustor for combusting exhaust gas discharged by driving the turbine body, wherein the exhaust gas combusted by the combustor is sent to the reformer. The combined cycle power plant according to any one of the preceding claims.
【請求項12】 前記燃料極から前記ガスタービン発電
機へ前記未反応改質ガスを供給する未反応改質ガス供給
ラインを設け、このライン上に当該未反応改質ガスを昇
圧する昇圧コンプレッサを設けた請求項3乃至11の内
の何れか1項記載の複合発電プラント。
12. An unreacted reformed gas supply line for supplying the unreacted reformed gas from the fuel electrode to the gas turbine generator, and a booster compressor for increasing the pressure of the unreacted reformed gas is provided on the line. The combined cycle power plant according to any one of claims 3 to 11 provided.
【請求項13】 前記分岐供給手段は、前記改質手段に
供給される燃料ガスの一部を分岐して前記ガスタービン
発電機へ接続する分岐ラインと、この分岐ライン上に設
けられ当該分岐された一部の燃料ガスを昇圧させる昇圧
コンプレッサとを備えた請求項3乃至12の内の何れか
1項記載の複合発電プラント。
13. The branch supply unit includes: a branch line that branches a part of the fuel gas supplied to the reforming unit and connects to the gas turbine generator; and a branch line provided on the branch line. The combined cycle power plant according to any one of claims 3 to 12, further comprising a booster compressor that boosts a part of the fuel gas.
【請求項14】 熱エネルギーを回収して温熱利用する
熱回収装置を備え、前記加熱水蒸気供給手段は、前記熱
交換により加熱された加熱水蒸気内の所要量を前記ガス
タービン発電機に供給し、残りの加熱水蒸気を前記熱回
収装置に供給する併給手段を備えた請求項7記載の複合
発電プラント。
14. A heat recovery device for recovering heat energy and utilizing the heat, wherein the heating steam supply means supplies a required amount of the heating steam heated by the heat exchange to the gas turbine generator, The combined cycle power plant according to claim 7, further comprising a co-supplying unit that supplies remaining heated steam to the heat recovery device.
【請求項15】 前記燃料電池本体はリン酸型燃料電池
本体である請求項3乃至14の内何れか1項記載の複合
発電プラント。
15. The combined cycle power plant according to claim 3, wherein the fuel cell main body is a phosphoric acid type fuel cell main body.
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