發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種組合了燃料電池、燃?xì)廨啓C以及蒸汽輪機的發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell:以下稱為S0FC)是一種用途較廣的高效率燃料電池。在該SOFC中，為了提高離子傳導(dǎo)率而提高了工作溫度，因此，能夠?qū)娜細(xì)廨啓C的壓縮機噴出的空氣用作供應(yīng)至空氣極側(cè)的空氣(氧化劑)。另外，SOFC能夠?qū)o法利用的高溫燃料用作燃?xì)廨啓C的燃燒器的燃料。
[0003]因此，例如正如下述專利文獻(xiàn)I所述，作為能夠?qū)崿F(xiàn)高效率發(fā)電的發(fā)電系統(tǒng)，提出了各種由S0FC、燃?xì)廨啓C以及蒸汽輪機組合而成的發(fā)電系統(tǒng)。該專利文獻(xiàn)I所述的聯(lián)合系統(tǒng)設(shè)有SOFC和燃?xì)廨啓C，其中，該燃?xì)廨啓C具有燃?xì)廨啓C燃燒器和壓縮機，燃?xì)廨啓C燃燒器中燃燒從該SOFC排出的廢燃?xì)夂团懦隹諝?，壓縮機將空氣壓縮后供應(yīng)S0FC。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2009-205930號公報
[0007]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0008]上述以往的發(fā)電系統(tǒng)中，正常運轉(zhuǎn)時利用燃?xì)廨啓C的壓縮機壓縮后的空氣在供應(yīng)至燃?xì)廨啓C的燃燒器的同時，其一部分會供應(yīng)至S0FC，用作氧化劑。此時，壓縮機壓縮后的空氣的壓力會相應(yīng)燃?xì)廨啓C的運轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變動，因此供應(yīng)至SOFC的壓縮空氣的壓力也會相應(yīng)燃?xì)廨啓C的運轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變動，可能會無法維持SOFC的穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。例如，雖然通過燃?xì)廨啓C的驅(qū)動運行著發(fā)電機，但該發(fā)電機的頻率發(fā)生變動時，燃?xì)廨啓C會控制輸出，將頻率維持至規(guī)定頻率。換言之，燃?xì)廨啓C通過調(diào)節(jié)燃料供應(yīng)量來調(diào)節(jié)輸出，此時，壓縮機出口處的壓縮空氣的壓力會發(fā)生變動，并且供應(yīng)至SOFC的壓縮空氣的壓力也會發(fā)生變動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明為解決上述課題開發(fā)而成，其目的在于提供一種不論燃?xì)廨啓C的運轉(zhuǎn)狀態(tài)如何，都能夠穩(wěn)定運轉(zhuǎn)燃料電池的發(fā)電系統(tǒng)。
[0010]解決問題的技術(shù)手段
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)的特征在于，具有:燃?xì)廨啓C，其具有壓縮機和燃燒器；第I壓縮空氣供應(yīng)管線，其將所述壓縮機壓縮后的第I壓縮空氣供應(yīng)至所述燃燒器；燃料電池，其具有空氣極和燃料極；壓縮空氣供應(yīng)部，其可生成第2壓縮空氣；以及第2壓縮空氣供應(yīng)管線，其將所述壓縮空氣供應(yīng)部壓縮后的第2壓縮空氣供應(yīng)至所述燃料電池。
[0012]因此，與燃?xì)廨啓C壓縮機分開設(shè)置壓縮空氣供應(yīng)部，燃?xì)廨啓C壓縮機壓縮后的第I壓縮空氣通過第I壓縮空氣供應(yīng)管線供應(yīng)至燃燒器，壓縮空氣供應(yīng)部壓縮后的第2壓縮空氣通過第2壓縮空氣供應(yīng)管線供應(yīng)至燃料電池。因此，即使供應(yīng)至燃燒器的空氣的壓力相應(yīng)燃?xì)廨啓C的運轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變動，供應(yīng)至燃料電池的空氣的壓力也不會發(fā)生變動。其結(jié)果是不論燃?xì)廨啓C的運轉(zhuǎn)狀態(tài)如何，都能夠穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)燃料電池。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有:廢熱回收鍋爐，其通過來自所述燃?xì)廨啓C的廢氣生成蒸汽；以及蒸汽輪機，其通過所述廢熱回收鍋爐生成的蒸汽進(jìn)行驅(qū)動，所述壓縮空氣供應(yīng)部具有:燃料電池用壓縮機，其由蒸汽進(jìn)行驅(qū)動；以及蒸汽供應(yīng)管線，其將所述廢熱回收鍋爐生成的蒸汽供應(yīng)至所述燃料電池用壓縮機。
[0014]因此，廢熱回收鍋爐生成的蒸汽通過蒸汽供應(yīng)管線供應(yīng)至燃料電池用壓縮機后，該燃料電池用壓縮機通過蒸汽進(jìn)行驅(qū)動，生成第2壓縮空氣，并將該第2壓縮空氣供應(yīng)至燃料電池。形成組合了燃料電池、燃?xì)廨啓C和蒸汽輪機的發(fā)電系統(tǒng)，通過在該系統(tǒng)內(nèi)生成的蒸汽驅(qū)動燃料電池用壓縮機，生成第2壓縮空氣，并將該第2壓縮空氣供應(yīng)至燃料電池，因此能夠改善整個系統(tǒng)的效率。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮空氣供應(yīng)部具有燃料電池用壓縮機以及驅(qū)動所述燃料電池用壓縮機的驅(qū)動電動機。
[0016]因此，通過驅(qū)動電動機驅(qū)動燃料電池用壓縮機，生成第2壓縮空氣，并將該壓縮空氣供應(yīng)至燃料電池。僅需設(shè)置驅(qū)動電動機和燃料電池用壓縮機，即可相對于燃?xì)廨啓C，獨立地將第2壓縮空氣供應(yīng)至燃料電池，能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)確保燃料電池的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有:第I開關(guān)閥，其可開關(guān)所述第2壓縮空氣供應(yīng)管線；旁路管線，其連接所述第I壓縮空氣供應(yīng)管線和所述第2壓縮空氣供應(yīng)管線；以及第2開關(guān)閥，其開關(guān)所述旁路管線。
[0018]因此，可通過旁路管線將驅(qū)動燃料電池用壓縮機所生成的第2壓縮空氣供應(yīng)至燃燒器，能夠相應(yīng)燃?xì)廨啓C和燃料電池的運轉(zhuǎn)狀態(tài)調(diào)節(jié)壓縮空氣量。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有可控制所述第I開關(guān)閥和第2開關(guān)閥的開關(guān)的控制部，所述控制部在停止所述燃料電池時，會關(guān)閉所述第I開關(guān)閥，同時打開所述第2開關(guān)閥。
[0020]因此，燃料電池停止時，會關(guān)閉第I開關(guān)閥，停止從壓縮空氣供應(yīng)部向燃料電池供應(yīng)第2壓縮空氣，并且打開第2開關(guān)閥，開始從壓縮空氣供應(yīng)部向燃?xì)廨啓C燃燒器供應(yīng)第2壓縮空氣，能夠確保燃?xì)廨啓C的壓縮空氣量，穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)燃?xì)廨啓C。
[0021]發(fā)明效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)，能夠?qū)嚎s機壓縮后的第I壓縮空氣供應(yīng)至燃燒器，同時能夠?qū)嚎s空氣供應(yīng)部壓縮后的第2壓縮空氣供應(yīng)至燃料電池，因此不論燃?xì)廨啓C的運轉(zhuǎn)狀態(tài)如何，都能夠穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)燃料電池。
【附圖說明】
[0023]圖1是示出本發(fā)明的實施例1所涉及的發(fā)電系統(tǒng)中的壓縮空氣的供應(yīng)管線的概要圖。
[0024]圖2是示出實施例1的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概要圖。
[0025]圖3是示出本發(fā)明的實施例2涉及的發(fā)電系統(tǒng)中的壓縮空氣供應(yīng)管線的概要圖。
【具體實施方式】
[0026]以下參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明所涉及的發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。需要說明的是，本發(fā)明并不限定于該實施例，另外，在存在多個實施例的情況下，也包括將各實施例加以組合而構(gòu)成的實施例。
[0027]實施例1
[0028]實施例1的發(fā)電系統(tǒng)是由固體氧化物燃料電池(以下稱為SOFC)、燃?xì)廨啓C以及蒸汽輪機組合而成的三重聯(lián)合循環(huán)(Triple Combined Cycle:注冊商標(biāo))。該三重聯(lián)合循環(huán)通過在燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(GTCC)的上游側(cè)設(shè)置S0FC，能夠通過S0FC、燃?xì)廨啓C、蒸汽輪機這三個階段進(jìn)行發(fā)電，因此能夠?qū)崿F(xiàn)極高的發(fā)電效率。
[0029]圖1是示出本發(fā)明的實施例1涉及的發(fā)電系統(tǒng)中的壓縮空氣供應(yīng)管線的概要圖，圖2是示出實施例1的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概要圖。
[0030]實施例1中，如圖2所示，發(fā)電系統(tǒng)10具有燃?xì)廨啓C11、發(fā)電機12、S0FC13、蒸汽輪機14以及發(fā)電機15。該發(fā)電系統(tǒng)10的構(gòu)成為:通過組合利用燃?xì)廨啓C11的發(fā)電、利用S0FC13的發(fā)電、以及利用蒸汽輪機14的發(fā)電，可獲得較高的發(fā)電效率。
[0031]燃?xì)廨啓C11具有壓縮機21、燃燒器22、渦輪機23，壓縮機21和渦輪機23可通過旋轉(zhuǎn)軸24 —體旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行連接。壓縮機21將從空氣吸入管線25吸入的空氣A進(jìn)行壓縮。燃燒器22將從壓縮機21經(jīng)由第I壓縮空氣供應(yīng)管線26供應(yīng)的壓縮空氣(第I壓縮空氣)Al和從第I燃?xì)夤?yīng)管線27供應(yīng)的燃?xì)釲I混合后進(jìn)行燃燒。渦輪機23借助從燃燒器22通過廢氣供應(yīng)管線28供應(yīng)的廢氣(燃燒氣體)G進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，雖未圖示，但渦輪機23通過機室供應(yīng)利用壓縮機21壓縮的壓縮空氣Al，并將該壓縮空氣Al作為冷卻空