DE102005012230A1 - Verfahren und System zum Anfahren und transienten Betrieb eines integrierten Brennstoffzellen-Gasturbinensystems - Google Patents

Verfahren und System zum Anfahren und transienten Betrieb eines integrierten Brennstoffzellen-Gasturbinensystems Download PDF

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Tony San Pedro Campbell
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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein integriertes Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) mit einer Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102), einem Luftverdichter (106), einem Brennstoffprozessor (110), einer Abgas erzeugenden Anfahrbrennkammer (112), ersten Steuermitteln, um einen Strom verdichteter Luft von dem Luftverdichter (106) zu der Anfahrbrennkammer (112) und der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) zu leiten, und zweiten Steuermitteln, um einen Strom verdichteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer (112) zu dem Brennstoffprozessor (110) zu leiten. Die ersten Steuermittel und die zweiten Steuermittel können die Zufuhr verdichteter Luft und verdichteten Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer (112) derart steuern, dass das Abgas der Anfahrbrennkammer (112) den Brennstoffprozessor (110) auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, bevor der verdichtete Brennstoff in den Brennstoffprozessor (110) und die verdichtete Luft in die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) eingespeist werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein integrierte Brennstoffzellen-Gasturbinensysteme zur Energieerzeugung, wie etwa ein integriertes Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystem. Mehr im Einzelnen betrifft die Erfindung Systeme und Verfahren zum Anfahren und zum transienten Betrieb von integrierten Brennstoffzellen-Gasturbinensystemen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Es wurde schon vorgeschlagen, einen Brennstoffzellengenerator mit einer Gasturbine zu vereinigen. Der Gasturbinenverdichter kann die verdichtete Luft liefern, die von der mit erhöhtem Druck arbeitenden Brennstoffzelle benötigt wird, und die Brennstoffzelle, die eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle, wie etwa eine Feststoffoxyd-Brennstoffzelle sein kann, kann das heiße Gas zur Expansion in der Turbine liefern. Auf diese Weise kann elektrische Energie sowohl von dem Brennstoffzellengenerator als auch von der Turbine geliefert werden. Viele solche Systeme verwenden einen Brennstoffprozessor, um Brennstoff, wie etwa Erdgas, in ein Wasserstoff enthaltendes Gas umzuwandeln. Wegen der Natur der in dem Brennstoffprozessor ablaufenden chemischen Reaktionen, muss typischerweise dieser Komponente Wärme zugeführt werden. Im Normalbetrieb wird Wärme als Nebenprodukt in der Brennstoffzelle erzeugt. Außerdem können nicht umgesetzter Brennstoff und/oder frischer Brennstoff und Luft aus der Brennstoffzelle verbrannt werden, um zusätzliche Wärmeenergie zu liefern. Die als Nebenprodukt anfallende Wärme von der Brennstoffzelle und/oder die Energie von dem verbrannten überschüssigen Brennstoff und der Luft, können dazu verwendet werden, die für den Brennstoffprozessor erforderliche Energie zu liefern.
  • Brennstoffzellen und insbesondere Feststoffoxyd-Brennstoffzellen arbeiten üblicherweise bei hohen Temperaturen. Diese Zellen erfordern deshalb beim Anfahren lange Aufheizzeiten von der Umgebungstemperatur aus. Die Brennstoffzelle und der externe Brennstoffprozessor weisen eine beträchtliche thermische Trägheit auf und erfordern während des Systemanfahrvorgangs und bei schnellen Übergangsvorgängen gesteuerte Temperaturanstiegs- bzw. -abfallraten.
  • Es wäre deshalb von Vorteil, die Anfahrvorgänge und die transienten Vorgänge eines Brennstoffzellen-Gasturbinen-Hybridsystems zu verbessern. Insbesondere könnte eine thermische Integration einer Feststoffoxyd-Brennstoffzelle, einer Gasturbine und einer zusätzlichen Wärmequelle effizientere Anfahr- und transienten Betriebsbedingungen mit größeren Spitzenleistungsmöglichkeiten des Systems ergeben.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem, das eine Brennstoffzelle, einen Luftverdichter, einen Brennstoffverdichter, einen Brennstoffprozessor, eine Abgas erzeugende Anfahrbrennkammer, erste Steuermittel, die einen Strom ver dichteter Luft von dem Luftverdichter zu der Anfahrbrennkammer und der Brennstoffzelle leiten und zweite Steuermittel, die einen Strom verdichteten Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer und dem Brennstoffprozessor leiten, aufweist. Die ersten Steuermittel und die zweiten Steuermittel können die Zuführung des Stromes verdichteter Luft und des Stromes verdichteten Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer so steuern, dass das Abgas der Anfahrbrennkammer den Brennstoffprozessor auf eine vorbestimmte Temperatur aufheizt, bevor der Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor und der Strom verdichteter Luft der Brennstoffzelle zugeführt werden. Die Brennstoffzelle kann eine Feststoffoxyd-Brennstoffzelle sein.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen können die ersten Steuermittel anfänglich den gesamten Strom verdichteter Luft der Anfahrbrennkammer zuleiten, während die zweiten Steuermittel anfänglich den gesamten Strom verdichteten Brennstoffs der Anfahrbrennkammer zuführen können. Sobald der Brennstoffprozessor die vorbestimmte Temperatur erreicht hat, können die ersten Steuermittel einen zunehmenden Anteil des Stromes verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zuführen, bis der gesamte Strom verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeführt wird, während die zweiten Steuermittel einen zunehmenden Anteil des Stroms verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zuführen können bis der gesamte Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zugeführt wird. Die vorbestimmte Temperatur kann die jeweils gewünschte Betriebstemperatur des Brennstoffprozessors sein.
  • Die ersten Steuermittel können ein Dreiwege-Ventil oder bei anderen Ausführungsformen zwei Zweiwegeventile sein. Die zweiten Steuermittel können ein Anfahrventil und ein Stromregelventil sein. Das Anfahrventil kann ein Zweiwege-Ventil sein, das die Zufuhr des Stromes verdichtetes Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer steuert. Das Stromregelventil kann ein Zweiwege-Ventil sein, das die Zufuhr des Stroms verdichteten Brennstoffs zu dem Brennstoffprozessor regelt.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle Abgas erzeugen, das dazu verwendet wird, den Brennstoffprozessor zu beheizen. Der zunehmende Anteil des Stroms verdichteter Luft, der der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle während des Anfahrens zugeleitet wird, kann mit einer ersten bestimmten Rate derart erhöht werden, dass zu dem Zeitpunkt zu dem der gesamte Strom verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeführt wird, die erste bestimmte Rate es ermöglicht, dass das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreichend ist, um die gesamte, von dem Brennstoffprozessor verwendete Wärme zu liefern. In ähnlicher Weise kann der zunehmende Anteil des Stroms verdichteten Brennstoffs, der dem Brennstoffprozessor zugeführt wird, mit einer zweiten bestimmten Rate derart erhöht werden, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem der gesamte Strom des verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zugeführt wird, die zweite bestimmte Rate es ermöglicht, dass das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreicht, um die gesamte, von dem Brennstoffprozessor verwendete Wärme zu liefern. Das System kann eine SOFC-Brennkammer enthalten. Die SOFC-Brennkammer kann eine bestimmte Menge unreagierten Brennstoffs und Überschussluft von der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle erhalten und kann den unreagierten Brennstoff mit der Überschussluft verbrennen, um die Abgastemperatur der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zu erhöhen. Das System kann außerdem ein SOFC-Rückschlagventil enthalten, das strom abwärts von der SOFC-Brennkammer angeordnet ist. Die Turbine des integrierten Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystems kann Abgas erzeugen. Das System kann außerdem einen Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator enthalten, der Wärme zwischen dem Abgas der Turbine und zugeführtem Wasser austauscht um dem Brennstoffprozessor eine bestimmte Dampfmenge zuzuleiten. Der Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator kann auch Wärme zwischen dem Abgas der Turbine und dem Strom verdichteten Brennstoffs austauschen, um dem Brennstoffprozessor einen Strom erwärmten, verdichteten Brennstoffs zuzuführen.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen können, wenn der Brennstoffprozessor die vorbestimmte Temperatur erreicht, die ersten Steuermittel einen zunehmenden Anteil des Stroms verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zuführen, während die zweiten Steuermittel einen zunehmenden Anteil des Stromes verdichteter Luft dem Brennstoffprozessor so lange zuführen, bis das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreicht, um die gesamte, von dem Brennstoffprozessor verwendete Wärme zu liefern. Wenn der Punkt erreicht ist, bei dem das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreicht, die gesamte von dem Brennstoffprozessor verwendete Wärme zu liefern, leiten die ersten Steuermittel den gesamten Strom verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zu, während die zweiten Steuermittel den gesamten Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zuführen.
  • Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Bewerkstelligen des Anfahrens eines integrierten Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystems, das eine Feststoffoxyd-Brennstoffzelle, einen Brennstoffprozessor, einen Verdichter, einen Brennstoffverdichter und eine An fahrbrennkammer aufweist. Dabei kann das Verfahren die folgenden Schritte beinhalten: Zuleiten eines Stroms verdichteter Luft von dem Luftverdichter zu der Anfahrbrennkammer, Zuleiten eines Stroms verdichteten Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer, Verbrennen des der Anfahrbrennkammer zugeführten Stromes verdichteter Luft und des Stromes verdichteten Brennstoffs in der Anfahrbrennkammer, um Abgas zu erzeugen, Erwärmen des Brennstoffprozessors mit dem Abgas der Anfahrbrennkammer und, sobald der Brennstoffprozessor eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat, Überleiten des Stroms verdichteter Luft von der Anfahrbrennkammer in die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle und Überleiten des Stroms verdichteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer in den Brennstoffprozessor. Das Überleiten des Stroms verdichteter Luft von der Anfahrbrennkammer zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle kann beinhalten, dass ein zunehmender Anteil des Stroms verdichteter Luft von der Anfahrbrennkammer der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeführt wird, bis der gesamte Strom verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeleitet wird. In ähnlicher Weise kann das Überleiten des Stroms des verdichteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer zu dem Brennstoffprozessor beinhalten, dass ein zunehmender Anteil des Stroms verdichteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer zu dem Brennstoffprozessor geleitet wird, bis der gesamte Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zugeleitet wird. Die vorbestimmte Temperatur des Brennstoffprozessors kann die jeweils gewünschte Betriebstemperatur des Brennstoffprozessors sein.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Verfahren auch den Schritt der Erwärmung des Brennstoffprozessors mit Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle beinhalten. In diesem Falle kann der zunehmende Anteil des der Feststoffoxyd- Brennstoffzelle zugeleiteten Stroms verdichteter Luft mit einer ersten vorbestimmten Rate derart erhöht werden, dass zu dem Zeitpunkt zu dem der Strom verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeführt wird, die erste vorbestimmte Rate das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreichen lässt, die gesamte von dem Brennstoffprozessor verwendete Wärme zu liefern. In ähnlicher Weise kann der zunehmende Anteil des Stromes des dem Brennstoffprozessor zugeleiteten verdichteten Brennstoffs mit einer zweiten vorbestimmten Rate derart vergrößert werden, dass zu dem Zeitpunkt zu dem der gesamte Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zugeführt wird, die zweite vorbestimmte Rate es ermöglicht, dass das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreicht, die gesamte von dem Brennstoffprozessor verwendete Wärme zu liefern.
  • Der Strom verdichteter Luft kann durch ein Dreiwege-Ventil von der Anfahrbrennkammer zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle geleitet werden. Der Strom verdichteten Brennstoffs kann von dem Brennstoffprozessor zu der Anfahrbrennkammer über ein Anfahrventil und ein Strömungsregelventil geleitet werden. Das Anfahrventil kann ein Zweiwege-Ventil umfassen, das die Zufuhr des Stroms verdichteten Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer steuert. Das Strömungsregelventil kann ein Zweiwege-Ventil umfassen, das die Zufuhr des Stroms verdichteten Brennstoffs zu dem Brennstoffprozessor steuert.
  • Bei gewissen Ausführungsformen kann das Verfahren auch den Schritt der Verbrennung zugeführten unreagierten Brennstoffs mit zugeführter Überschussluft von der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle beinhalten, um dadurch die Abgastemperatur der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zu erhöhen. Bei anderen Ausführungsformen kann das Verfahren die Schritte enthalten, dass Abgas von einer Turbine erzeugt wird, Wärme zwischen dem Abgas der Turbine und einer Wassermenge ausgetauscht wird, um eine Dampfmenge für den Wärmeprozessor zu erzeugen und Wärme zwischen dem Abgas der Turbine und dem Strom verdichteten Brennstoffs ausgetauscht wird um einen Strom verdichteten, erwärmten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zuzuführen.
  • Das Verfahren kann außerdem noch den Schritt beinhalten, dass der Brennstoffprozessor mit Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle beheizt wird. In diesem Falle kann das Überleiten des Stroms verdichteter Luft von der Anfahrbrennkammer zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle beinhalten, dass ein zunehmender Anteil des Stroms verdichteter Luft von der Anfahrbrennkammer zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle geleitet wird, bis das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreicht, die gesamte, von dem Brennstoffprozessor verwendete Wärme zu liefern. In ähnlicher Weise kann das Überleiten des Stroms verdichteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer zu dem Brennstoffprozessor beinhalten, dass ein zunehmender Anteil des Stroms verdichteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer zu dem Brennstoffprozessor geleitet wird, bis das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreicht, die gesamte, von dem Brennstoffprozessor verwendet Wärme zu liefern. Wenn der Punkt erreicht ist, bei dem das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreicht, die gesamte, von dem Brennstoffprozessor verwendete Wärme zu liefern, kann der gesamte Strom verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeführt werden, während der gesamte Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zugeführt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines integrierten Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystems, das aufweist: Eine Feststoffoxyd-Brennstoffzelle, einen Brennstoffprozessor, eine Turbine, einen Verdichter, einen Brennstoffverdichter und eine Anfahrbrennkammer und das folgende Schritte beinhaltet: Zuleiten eines Stroms verdichteter Luft von dem Verdichter zu der Anfahrbrennkammer und der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle, Zuleiten eines Stroms verdichteten Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer und zu dem Brennstoffprozessor und Erwärmen des Brennstoffprozessors mit Abgas von der Anfahrbrennkammer und Abgas von der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle. Während des stationären Betriebs des Systems kann der gesamte Strom verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeleitet werden, während der gesamte Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zugeführt wird. Während des transienten Betriebs des Systems kann der Strom verdichteten Brennstoffs erhöht werden während der Strom verdichteter Luft erhöht wird, derart, dass ein Teil des erhöhten Stroms verdichteten Brennstoffs und ein Teil des erhöhten Stroms verdichteter Luft der Anfahrbrennkammer zur Verbrennung zugeleitet werden.
  • Das Verfahren beinhaltet außerdem den Schritt des Expandierens des Abgases der Anfahrbrennkammer und des Abgases der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle durch die Turbine, um damit mechanische Energie zu erzeugen, derart, dass die sich während des transienten Betriebs ergebende Erhöhung der Abgastemperatur der Anfahrbrennkammer zu einer Vergrößerung der von der Turbine erzeugten mechanischen Energiemenge führt. Die erhöhte mechanische Energiemenge kann einem elektrischen Generator zugeführt werden. Alternativ kann die erhöhte Menge mechanischer Energie auch dem Verdichter zu geführt werden, so dass der Verdichter die erhöhte mechanische Energiemenge dazu verwenden kann, den Strom verdichteter Luft weiter zu vergrößern. In diesem Falle beinhaltet das Verfahren außerdem die Schritte, da ein Teil des erhöhten Stroms verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeleitet wird, dass die Steigerung der Abgase der Anfahrbrennkammer dazu verwendet wird, dem Brennstoffprozessor zusätzliche Wärme zuzuführen, dass die zusätzliche Wärme dazu benutzt wird, eine erhöhte Menge reformierten Brennstoffs der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zuzuführen und dass der erhöhte Strom verdichteter Luft und die erhöhte Zufuhr reformierten Brennstoffs in der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle miteinander zur Reaktion gebracht werden.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren außerdem die Schritte, dass zufolge des erhöhten Stromes verdichteter Luft und der erhöhten Zufuhr reformierten Brennstoffs zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle eine erhöhte Abgasmenge von der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle erzeugt wird. Sobald die vergrößerte Abgasmengen der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle ausreicht, die gesamte, von dem Brennstoffprozessor zur Erzeugung der erhöhten Menge reformierten Brennstoffs verwendete Energie zu liefern, erfolgt das Überleiten des Stroms verdichteter Luft von der Anfahrbrennkammer zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle und das Überleiten des Stroms verdichteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer zu dem Brennstoffprozessor. In diesem Falle kann das Überleiten des Stroms verdichteter Luft von der Anfahrbrennkammer zu der Feststoffoxid-Brennstoffzelle beinhalten, dass ein zunehmender Anteil des Stroms verdichteter Luft von der Anfahrbrennkammer zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle geleitet wird, bis der gesamte Strom verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeführt wird. In ähnlicher Weise kann das Überleiten des Stroms des verdichteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer zu dem Brennstoffprozessor beinhalten, dass ein zunehmender Anteil des Stroms verdichteteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer zu dem Brennstoffprozessor geleitet wird, bis der gesamte Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zugeführt wird.
  • Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der gegenwärtigen Ausführungsformen der Erfindung, im Zusammenhang mit der Zeichnung und den beigefügten Patentansprüchen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines integrierten Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
  • Bezugnehmend nun auf die Figur zeigt diese eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Gestalt eines Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystems 100. Für den Fachmann ersichtlich können auch andere Hochtemperatur-Brennstoffzellen in einem solchen System eingesetzt werden, so dass die Verwendung einer Feststoffoxyd-Brennstoffzelle lediglich beispielhaft ist. Die Hauptkomponenten des Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystems 100 können eine Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102, eine Turbine 104, ein Verdichter 106, ein elektrischer Generator 108, ein Brennstoffprozessor 110, eine Anfahrbrennkammer 112, ein Druckluftventil 114, das ein Dreiwege-Ventil oder zwei Zweiwege-Ventile aufweisen kann, ein Anfahrventil 116 und ein Strömungsregelventil 118 sein. In dem Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystem können noch weitere Komponenten vorhanden sein, um den Gesamtwirkungsgrad des Systems zu erhöhen, wozu ein Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator 122, ein Rekuperator 124, eine SOFC-Brennkammer 126 und ein Brennstoffzellen-Luftvorwärmer 128 zählen können.
  • Allgemein gesehen wird während des normalen stationären Betriebs von dem Abgasstutzen der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zugeführtes heißes Gas durch die Turbine 104 expandiert. Die Turbine 104 kann ihrerseits den Verdichter 106 und den Generator 108 antreiben. Der Verdichter 106 speist verdichtete Luft in die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 ein, die mit einem erhöhten Druck arbeitet. Die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 bringt die zugeführte verdichtete Luft mit einer entsprechenden Menge reformierten Brennstoffs aus dem Brennstoffprozessor 110 elektrochemisch zur Reaktion, wodurch Elektrizität erzeugt wird. Die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 erzeugt eine gewisse Menge heißen Abgases. Unreagierter Brennstoff und Luft, die in dem Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 enthalten sind, können in der SOFC-Brennkammer 126 verbrannt werden, um zusätzliche Wärmeenergie für das Abgas zu gewinnen. Außerdem können bei bestimmten Ausführungsformen zugeführter Brennstoff und zugeführte Luft der unreagierten Menge von Brennstoff und Luft von der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 in der SOFC-Brennkammer 126 zugegeben werden, um die Abgastemperatur der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 nach dem Durchgang durch die SOFC-Brennkammer 126 zu erhöhen. Die Wärme von dem Abgasstutzen der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 kann dazu verwendet werden, dem Brennstoffprozessor 110 für die Reformierung (Umwandlung) von gasförmigen Brennstoff, wie Erdgas, erforderliche Wärme zu liefern. Dem Brennstoffprozessor 110 wird verdichteter, gasförmiger Brennstoff zugeführt. Am Ende des Zyklus wird das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 durch die Turbine 104 expandiert. Demgemäß können sowohl die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 als auch die Turbine 104 elektrische Energie erzeugen.
  • Während der Anfahrvorgänge kann das Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystem 100 wie folgt arbeiten: Das Anfahrventil 116 und das Strömungsregelventil 118 erhalten von einer Brennstoffzufuhr 129 verdichteten Brennstoff zugeführt. Die Versorgung der Brennstoffzufuhr 129 mit verdichtetem Brennstoff kann nach an sich bekannten Verfahrensweisen geschehen, einschließlich ausgehend von einem (nicht dargestellten) Brennstoffradialkompressor. Der Brennstoff kann Erdgas oder ein Kohlenderivat-Brennstoff sein. Beispielsweise Erdgas, Nafta, Propan, JP-8, Methan, Benzin oder andere Arten ähnlicher Gase können verwendet werden.
  • Das Anfahrventil 116 ist zu Beginn des Anfahrvorganges offen, so dass der zugeführte verdichtete Brennstoff in die Anfahrbrennkammer 112 eintreten kann. Das Strömungsregelventil 118 ist zu Beginn des Anfahrvorgangs geschlossen womit es verhindert, dass zugeführter verdichteter Brennstoff zu dem Brennstoffprozessor 110, der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 und anderen strömungsabwärts liegenden Komponenten gelangt. Das Anfahrventil 116 und das Strömungsregelventil 118 können irgendeiner geeigneten Bauart handelsüblicher bekannter Ventile sein. Es können z.B. Kugel, Butterfly(Klappen-) oder ähnliche Ventile verwendet werden. Bei alternativen Ausführungsformen kann ein einziges Dreiwege-Ventil das Anfahrventil 116 und das Strömungsregelventil 118 ersetzen.
  • Der zugeführte verdichtete Brennstoff kann in die Anfahrbrennkammer 112 injiziert und in der Anfahrbrennkammer 112 mit zugeführter verdichteter Luft vermischt werden, die von dem Verdichter 106 eingespeist wird, wie dies im Einzelnen noch erläutert werden wird. Die sich ergebende Mischung kann durch eine Zündvorrichtung gezündet werden, wodurch eine exotherme Reaktion ausgelöst wird, durch die Verbrennungsgaseenergie erzeugt wird. Die Anfahrbrennkammer 112 kann irgendeiner geeigneten Bauart an sich bekannter Brennkammern sein. Als handelsübliche Beispiele geeigneter Brennkammern, können Brennkammern mit niedrigem NOx-Ausstoß, katalytische oder andere Brennkammern verwendet werden. Die in dem Verbrennungsgas enthaltene Wärmeenergie gelangt dann von der Anfahrbrennkammer 112 zu einer Verteilerstelle 130 wo sie mit zugeführtem Abgas von der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 vermengt wird. In den Anfangsstufen des Anfahrprozesses ist noch keine Abgaszufuhr von der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 vorhanden, weil das Strömungsregelungsventil 118 geschlossen bleibt (womit es verhindert, dass der Brennstoff zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 gelangt). Ein SOFC-Rückschlagventil 131 kann stromaufwärts von der Verzweigungsstelle 130 in der Leitung vorgesehen sein, die das Abgas von der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zuführt. Das SOFC-Rückschlagventil 131 kann einen Rückstrom in dem Gas enthaltener Wärmeenergie von der Anfahrbrennkammer 112 zu strömungsaufwärts liegenden Komponenten, einschließlich der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 verhindern.
  • Der kombinierte Volumenstrom des Abgases der Anfahr brennkammer 112 und der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 werden sodann von der Verzweigungsstelle 130 durch den Brennstoffprozessor 110 geleitet. In dem Brennstoffprozessor 110 wird die kombinierte Strömung sodann durch einen oder mehrere Wärmetauscher durchgeleitet, wodurch dem Brennstoffprozessor 110 Wärme zugeführt wird. Beim Anfahren muss der Brennstoffprozessor 110 von der Umgebungstemperatur auf eine ausreichend hohe Temperatur gebracht werden, bevor die Brennstoffumwandlung stattfinden kann. Nach dem Aufheizen kann der Brennstoffprozessor 106 Dampfreform-, Autothermalreform-, Teiloxidationsreform-Verfahren oder andere Verfahren einsetzen, um den Brennstoff teilweise in ein Wasserstoff enthaltendes Gas umzuwandeln. Lediglich beispielhaft veranschaulicht 1 ein System, das einen Dampfreformer verwendet, bei dem gasförmige Kohlenwasserstoffe in Gegenwart von Dampf und eines Katalysators in ein Gas reformiert werden, das im Wesentlichen Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthält. Der Brennstoff kann vorgewärmt werden, und Dampf kann dem Brennstoffprozessor 110 durch den Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator 122 zugeleitet werden, wie dies im Einzelnen noch beschrieben werden wird. Zu handelsüblichen Beispielen geeigneter Brennstoffprozessoren, die an sich bekannt sind, gehören Dampfreformer, Auto-thermalreformer oder ähnliche Prozessoren. Der Wärmeaustausch von dem kombinierten Abgasstrom zu dem Brennstoffprozessor 110 kann durch an sich bekannte Wärmeaustauschverfahren geschehen.
  • Der kombinierte Volumenstrom aus Verbrennungsgaswärmeenergie von der Anfahrbrennkammer 112 und dem Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 tritt aus dem Brennstoffprozessor 110 aus und wird der Turbine 104 zugeführt. Der kombinierte Strom wird dann in der Turbine 106 expandiert, um Turbinenenergie zu erzeugen. Handelsübliche Beispiele geeigneter Turbinen, die an sich bekannt sind, umfassen Zentrifugal- oder Axial- oder ähnliche Turbinen, die verwendet werden können. Die Turbinenenergie kann ihrerseits den Verdichter 106 und den elektrischen Generator 108 antreiben. Der elektrisch Generator 108 kann elektrisch Energie erzeugen, die dann von einem Wandler 132 in Wechselstrom umgesetzt und in ein Energienetz 134 eingespeist werden kann. In den Verdichter 106 wird Luft von einer Luftzufuhr 135 aus eingespeist, woraus er verdichtete Luft erzeugt. Die verdichtete Luft kann dann dem Druckluftventil 114 zugeleitet werden.
  • Stromaufwärts von dem Druckluftventil 114 kann ein Rekuperator 124 vorgesehen sein, um den Gesamtwirkungsgrad des Systems zu erhöhen. Der Rekuperator 124 kann Wärme von dem von der Turbine 104 abgegebenen Abgas auf den von dem Verdichter 106 kommenden Volumenstrom verdichteter Luft übertragen. Eine solche Vorwärmung der verdichteten Luft erlaubt es, den Brennstoffverbrauch des Systems 100 zu senken und den Gesamtwirkungsgrad zu erhöhen. Die verdichtete Luft kann durch die auf der Kaltseite liegenden Kanäle des Rekuperators 124 zirkulieren und Wärme von den Turbinenabgasen absorbieren, die durch die auf der heißen Seite liegenden Kanäle zirkulieren. Wenn somit der Rekuperator 124 in dem System 100 vorhanden ist, kann der Volumenstrom verdichteter Luft erwärmt werden, so dass ein Volumenstrom heißer verdichteter Luft dem Druckluftventil 114 zugeleitet werden kann.
  • Von dem Druckluftventil 114, das hier als Dreiwege-Ventil veranschaulicht ist, wird der Volumenstrom der verdichteten Luft (oder der Volumenstrom der erwärmten verdich teten Luft) entweder zu der Anfahrbrennkammer 112 oder zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 geleitet oder aber es kann der Volumenstrom der verdichteten Luft geteilt zu beiden Komponenten gesandt werden. Während des Anfahrvorgangs kann das Druckluftventil 114 anfänglich so eingestellt sein, dass der Strom verdichteter Luft lediglich zu der Anfahrbrennkammer 112 geleitet wird. Das Druckluftventil 114 kann irgendeine Bauart bekannter geeigneter Dreiwege-Ventile sein, bspw. ein Kugelventil oder aber es können auch andere ähnliche Ventile verwendet werden. Bei alternativen Ausführungsformen können eine Verzweigungsstelle und zwei getrennt Zweiwege-Ventile die Funktion des Dreiwege-Druckluftventils 114 übernehmen.
  • Der Volumenstrom verdichteter Luft kann so in die Anfahrbrennkammer 112 eingespeist werden wo er mit dem zugeführten verdichteten gasförmigen Brennstoff verbrannt wird. Wie beschrieben, können die Abgase der Anfahrbrennkammer 112 dann zum Erwärmen des Brennstoffprozessors 112 während der Anfangsstufen des Anfahrprozesses eingesetzt werden. Das Druckluftventil 114, das Anfahrventil 116, das Strömungsregelventil 118 und das SOFC-Rückschlagventil 131 können somit die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 gegen den Luft- und den Brennstoffzustrom ebenso wie den Rückstrom von Abgasen der Anfahrbrennkammer 112 während des Anfahrprozesses isolieren, um so die Komponenten der Brennstoffzelle zu schützen. Beispielsweise kann das SOFC-Rückschlagventil 131 auch einen Rückstrom von Verbrennungsgasen von der Anfahrbrennkammer 112 verhindern, die die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 und deren Komponenten beschädigen könnten.
  • Im weiteren Verlauf des Anfahrvorganges steigt die Temperatur des Brennstoffprozessors 110 auf eine für die Brennstoffreformierung gewünschte Temperatur an. Bei einem Dampf-Brennstoffprozessor kann z.B. die Temperatur zur wirksamen Ingangsetzung der Brennstoffreformierung bei etwa 450°C (840°F) liegen. Wenn dieser Punkt erreicht ist, kann das Strömungsregelventil 118 geöffnet werden, um einen Anteil des Volumenstroms des verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor 110 zuzuführen, um die Reformierung zu beginnen. Zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades des System kann der Volumenstrom des verdichteten Brennstoffs zunächst durch den Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator 112 durchgeleitet werden. Der Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator 122 sorgt für einen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas der Turbine 104 und dem Volumenstrom verdichteten Brennstoffs. Der Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator 122 kann außerdem einen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas der Turbine 104 und zugeführtem Wasser bewirken. Zu bemerken ist, dass der Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator 122 eine dieser Funktionen allein erfüllen kann oder dass beide oder jede dieser Funktionen, abhängig von der Bauart und den Bedürfnissen des Systems, von getrennten Komponenten anstelle einer kombinierten Komponente erfüllt werden können. Das Wasser kann durch eine Wasserzuleitung 136 in den Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator 122 eingespeist werden, um Dampf zu erzeugen, der dann dem Brennstoffprozessor 110 zur Dampfreformierung des eingespeisten verdichteten Brennstoffs zugeleitet werden kann. Bei alternativen Ausführungsformen können auch andere Arten von Brennstoffreformierung verwendet werden, so dass Dampf nicht erforderlich ist. Der Wärmeaustausch zwischen dem Abgas der Turbine 104 und dem verdichteten Brennstoff/zugeführten Wasser in dem Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator 122 kann mittels an sich bekannter Wärmeaustauschverfahren geschehen. Nachdem das Abgas der Turbine 104 aus dem Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator 122 austritt, kann es aus dem System 100 über einen Systemauslass 137 abströmen.
  • Der zugeführte komprimierte Brennstoff kann in dem Brennstoffprozessor 110, wie bereits erwähnt, reformiert werden, um ein Wasserstoff enthaltendes Gas zu erzeugen. Reformierter Brennstoff kann dann von dem Brennstoffprozessor 110 der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zugeleitet werden. Wie bemerkt, kann die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 auch über das Druckluftventil (bzw. die Druckluftventile) 114 mit einem Strom verdichteter Luft versorgt werden. wenn das Strömungsregelventil 118 so weit geöffnet wird, dass der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 ein Volumenstrom reformierten Brennstoffs zugeführt wird, kann das Druckluftventil (bzw. Druckluftventile) 114 so weit geöffnet werden, dass auch ein zweckentsprechender Volumenstrom verdichteter Luft der Feststoffoxydbrennstoffzelle 102 zugeführt wird, um den zugeführten reformierten Brennstoff elektrochemisch zur Reaktion zu bringen. Zur Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades des Systems kann der Volumenstrom verdichteter Luft, der der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeführt wird, durch den Brennstoffzellen-Luftvorwärmer 128 erwärmt werden. Der Brennstoffzellen-Luftvorwärmer 128 kann Wärme von dem Abgasauslass der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 erhalten, wie dies im Nachfolgenden noch im Einzelnen geschildert wird.
  • In der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 können der reformierte Brennstoff und die zugeführte verdichtete Luft elektorchemisch miteinander reagieren, um in an sich bekannter Weise Elektrizität zu erzeugen. Beispielsweise kann die Feststoffoxydbrennstoffzelle 102 eine poröse Luftelektrode, einen gasdichten Elektrolyten und eine Brennstoffelektrode enthalten. Die zugeführte verdichtete Luft wird in die Luftelektrode oder Katode eingeleitet, die bspw. aus Strontium-dotiertem Lanthanmanganit bestehen kann. Der Elektrolyt kann aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxyd (Zirkonia) hergestellt sein und die gesamte aktive Länge der Luftelektrode bis auf einen dünnen Streifen abdecken. Dieser dünne Streifen der Luftelektrode kann mit einer gasdichten Schicht von Magnesium-dotiertem Lanthanchromid abgedeckt sein, das die Zellenverbindung bildet. Der reformierte Brennstoff kann in die auch als Anode bezeichnete Brennstoffelektrode eingebracht werden, die aus Nickelzirkoniumdioxydcermet bestehen kann und den Elektrolyten, ausgenommen in dem Verbindungsgebiet, bedeckt. Beispiele von geeigneten Feststoffoxyd-Brennstoffzellen sind in den US-Patentschriften 4,490,444 (Isenberg), 4,547,437 (Isenberg et al), 4,597,170 (Isenberg) und 4,728,584 (Isenberg) beschrieben. Zu handelsüblichen Beispielen geeigneter Feststoffoxyd-Brennstoffzellen gehören rohrförmige, planare oder auch andere ähnliche Feststoffoxyd-Brennstoffzellen, die verwendet werden können.
  • Der reformierte Brennstoff gelangt so zu der Anode, wo er mit den Sauerstoffionen aus dem Elektrolyten reagiert, wobei Elektronen in den äußeren Stromkreis freigesetzt werden. Auf der anderen Seite der Brennstoffzelle wird Luft zu der Katode eingespeist, wo sie die Sauerstoffionen für den Elektrolyten liefert, indem sie Elektronen von dem äußeren Stromkreis aufnimmt. Der Elektrolyt kann diese Ionen zwischen den Elektronen leiten, wobei das elektrische Gesamtladungsgleichgewicht aufrecht erhalten wird. Der Elektronenstrom in dem äußeren Stromkreis kann Nutzenergie liefern. Die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 kann in einem Array angeordnet sein, wo jede Brennstoffzelle mit den jeweils anschließenden Brennstoffzellen elektrisch verbunden ist.
  • Der sich ergebende Gleichstrom kann einem zweiten Wandler 138 zugeleitet werden, in dem er in einen Wechselstrom umgewandelt und in das Energienetz 134 eingespeist wird.
  • Die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 weist typischerweise einen Temperaturbereich für den stationären Betrieb von etwa 650 bis 1000° C (1200 bis 1832° F) auf. Um diese Betriebstemperatur des stationären Betriebs zu erreichen, erhält die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 während des Anfahrvorganges Wärme von dem Strom reformierten Brennstoffs von dem Brennstoffprozessor, von dem Strom erwärmter verdichteter Luft von dem Brennstoffzellenvorwärmer 128 und/oder von dem Rekuperator 124 und aus der in ihr ablaufenden exothermen, elektrochemischen Reaktion.
  • Produkte der elektrochemischen Reaktion auf der Anodenseite der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 beinhalten CO2, H2O und unreagierten gasförmigen Brennstoff. In dem Reaktionsprodukt der Anode verbleibt typischerweise unreagierter, gasförmiger Brennstoff, weil der Reformierungsvorgang in dem Brennstoffprozessor 110 in der Regel nicht den gesamten zugeführten Brennstoff umwandelt. Außerdem bringt die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 normalerweise nicht den gesamten auf der Anodenseite zugeführten Brennstoff zur Reaktion. Es kann demgemäß eine bestimmte Menge Anodenreaktionsprodukte 140 in die SOFC-Brennkammer 126 eingespeist werden. Zu bemerken ist, dass bei alternativen Ausführungsformen ein Teil des unreagierten gasförmigen Brennstoffs intern mit dem Produktwasser weiter reformiert werden kann, um mehr elektrische Energie zu erzeugen. Zu Produkten von der Katodenseite gehört Überschussluft, weil die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 in der Regel nicht die gesamte, der Katodenseite zugeführte Luft zur Reaktion bringt. Es können auch Katodenreaktionsprodukte 142 in die SOFC-Brennkammer 126 eingespeist werden. Die zugeführten Anodenreaktionsprodukte 140 und die zugeführten Katodenreaktionsprodukte 142 können in der SOFC-Brennkammer 126 miteinander kombiniert werden, wobei die heiße Überschussluft dazu benutzt wird, den unreagierten gasförmigen Brennstoff zu verbrennen, um damit die Temperatur des Abgases der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zu erhöhen. Bei alternativen Ausführungsformen kann die SOFC-Brennkammer 126 innerhalb der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 ausgebildet sein.
  • Die Abgase der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 (nach dem Austritt aus der SOFC-Brennkammer 126) können dann durch den Brennstoffzellen-Luftvorwärmer 128 geleitet werden, um Wärme mit der von dem Verdichter 106 zugeführten verdichteten Luft auszutauschen. Dieser Wärmeaustausch kann mittels an sich bekannter Verfahren und Systeme geschehen. Auf diese Weise kann die der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zugeführte verdichtete Luft durch die Abgase der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 über die SOFC-Brennkammer 126 erwärmt werden. Die Abgase der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 können dann aus dem Brennstoffzellen-Luftvorwärmer 128 austreten, durch das SOFC-Rückschlagventil 131 strömen, die Verzweigungsstelle 130 erreichen und sich dort mit den Abgasen der Anfahrbrennkammer 112 vereinigen, wie dies im Vorstehenden schon beschrieben wurde. Das kombinierte Abgas der Anfahrbrennkammer 112 und der SOFC-Brennkammer 126 können dann dazu verwendet werden, den Brennstoffprozessor 110 auf seine erforderliche Temperatur aufzuheizen, bevor sie der Turbine 104 zugeleitet werden, in der die Abgase zur Erzeugung von Turbinenenergie expandieren lassen werden. Zu bemerken ist, dass bei einer alternativen Ausführungsformen die Abgase der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 und der Anfahrbrennkammer 112 nicht miteinander vereinigt, sondern unabhängig voneinander dem Brennstoffprozessor 110 und/oder der Turbine 104 zugeleitet werden können.
  • Der Anfahrvorgang kann sich mit einer bestimmten Rate fortsetzen, wobei die Einstellungen des Anfahrventils 116 und des Strömungsregelventils 118 so gesteuert sind, dass von dem verdichteten Brennstoff mehr zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 (über den Brennstoffprozessor 110) und von der Anfahrbrennkammer 112 weggeleitet wird. Bei dieser Zuleitung von verdichtetem Brennstoff kann die Einstellung des Druckluftventils (bzw. der Druckluftventile) 114 so gesteuert sein, dass der zunehmende Bedarf an verdichteter Luft in der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 und der abnehmende Bedarf verdichteter Luft in der Anfahrbrennkammer 112 befriedigt werden. Mit fortschreitendem Anfahrvorgang wird somit immer mehr der zugeführten verdichteten Luft zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 geleitet. Sobald ein gewünschter stationärer Betriebszustand des Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystems 100 erreicht ist, können die Einstellungen der Systemventile (des Strömungsregelventils 118, des Anfahrventils 116 und des Druckluftventils 114) so gesteuert werden, dass dieser gewünschte Zustand aufrecht erhalten bleibt.
  • Bei bestimmten Ausführungsformen kann der gewünschte stationäre Betriebszustand eintreten, sobald das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 und der SOFC-Brennkammer 126 ausreicht, um die von dem Brennstoffprozessor für die Fortführung der notwendigen Brennstoffreformierung angeforderte Wärme zu liefern. Die Rate mit der der Strom verdichteter Luft von der Anfahrbrennkammer 112 auf die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 übergeleitet wird, kann demgemäß eine bestimmte graduelle Rate sein, d.h., zu dem Zeitpunkt zu dem die gesamte verdichtete Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zugeleitet wird, reicht der Abgasausstoß der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 aus, die gesamte notwendige Wärme für den Brennstoffprozessor 110 zu liefern. In ähnlicher Weise kann die Rate mit der der Strom verdichteten Brennstoffs von der Anfahrbrennkammer 112 auf den Brennstoffprozessor 110 überleitet wird, als eine graduelle Rate so bestimmt werden, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem der gesamte verdichtete Brennstoff zu dem Brennstoffprozessor 110 geleitet wird, der Abgasausstoß der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 ausreicht, die gesamte für den Brennstoffprozessor 110 erforderliche Wärme zu liefern. Bei alternativen Ausführungsformen kann ein stationärer Betriebszustand erreicht werden, wenn das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 ausreicht, den Brennstoffprozessor 110 zu erwärmen bevor die gesamte verdichtete Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 oder der gesamte verdichtete Brennstoff dem Brennstoffprozessor 110 zugeleitet werden. In diesem Falle kann das Anfahrventil 116 auf seine Absperrstellung eingestellt werden, womit die Verbrennung in der Anfahrbrennkammer 112 und der Ausstoß von Abgas aus derselben eingestellt werden. Das Strömungsregelventil 118 kann auf eine geöffnete Stellung eingestellt werden, so dass der gesamte zugeführte verdichtete Brennstoff dem Brennstoffprozessor 110 und sodann der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zugeführt wird. Das Druckluftventil 114 kann so eingestellt werden, dass die gesamte zugeführte verdichtete Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zugeführt wird. Wie bereits vermerkt, können die Abgase der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102/SOFC-Brennkammer 126 die gesamte, für den Brennstoffprozessor 110 erforderliche Wärme liefern und den zur Erzeugung der notwendigen Turbinenenergie erforder lichen Strom gasförmiger Wärmenergie bereitstellen.
  • Bei anderen Ausführungsformen können die Systemventile (das Strömungsregelventil 118, das Anfahrventil 116 und das Druckluftventil 114) und die Anfahrbrennkammer 112 so gesteuert werden, dass der transiente Systembetrieb in wirksamerer Weise abgeschlossen oder dass die Fähigkeiten des Systems vergrößert werden, auf eine plötzliche Zunahme des Energiebedarfs zu reagieren. So kann z.B. von dem Feststoffoxyd-Brennstoffzellen-Gasturbinensystem 100 gefordert werden, die Elektrizitätserzeugung, ausgehend von einem stationären Betriebszustand, zu steigern. Wie oben erläutert, kann der stationäre Betriebszustand bedeuten, dass die Anfahrbrennkammer 112 ihren Betrieb eingestellt hat, was bei diesem Beispiel der Einfachheit halber unterstellt wird. Um somit dem neuen Bedarf zu genügen, kann die Zufuhr verdichteten Brennstoffs erhöht werden. Außerdem kann die Zufuhr verdichteter Luft ebenfalls erhöht werden, indem Turbinenenergie von dem Generator 108 auf den Verdichter 106 abgezweigt wird. Das Anfahrventil 116, das im stationären Betriebszustand geschlossen sein kann, kann geöffnet werden, um einen Teil des vergrößerten Stroms verdichteten Brennstoffs aufnehmen zu können. Das Druckluftventil 114 kann ebenfalls so gesteuert werden, dass es einen zweckentsprechenden Strom verdichteter Luft der Anfahrbrennkammer 112 zuleitet. Die Anfahrbrennkammer 112 kann den ihr zugeführten verdichteten Brennstoff verbrennen, wodurch der kombinierte Abgasstrom vergrößert und zusätzliche Wärme dem Brennstoffprozessor 110 zu geführt wird. Die zusätzliche Wärme ermöglicht eine größere Brennstoffreformierungskapazität in dem Brennstoffprozessor 110 und damit, dass zusätzliche Gasenergie in der Turbine 104 expandieren lassen werden kann. Die sich ergebende zusätzliche Energie von der Turbine 104 kann dazu verwendet werden, einen zusätzlichen Luftstrom in die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 einzuspeisen, der dann, kombiniert mit der Erhöhung des Stroms verdichteten Brennstoffs und der erhöhten Zufuhr von reformiertem Brennstoff, dazu verwendet werden kann, mehr Elektrizität in der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zu erzeugen. Die sich ergebende zusätzliche Energie von der Turbine 104 kann alternativ dazu verwendet werden, die Elektrizitätserzeugung in dem elektrischen Generator 108 zu steigern.
  • Der Bedarf an erhöhter Energie kann demgemäß dadurch befriedigt werden, dass die Anfahrbrennkammer 112 dazu verwendet wird, die Zufuhr verdichteter Luft und reformierten Brennstoffs zu der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 zu erhöhen, wodurch die Energieabgabe der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 erhöht wird. In diesem Falle kann, sobald das erhöhte Niveau der Energieabgabe der Feststoffoxydbrennstoffzelle 102 erreicht ist, die Anfahrbrennkammer 112 abgeschaltet werden, wobei die vergrößerte Menge Abgase von der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle 102 ausreichen kann, die zur Aufrechterhaltung des neuen Energieabgabeniveaus erforderliche Menge verdichteter Luft und reformierten Brennstoffs zu liefern. Alternativ kann der Bedarf erhöhter Energie dadurch befriedigt werden, dass die Anfahrbrennkammer 112 dazu verwendet wird, die Zufuhr gasförmiger Wärmeenergie zu der Turbine 104 zu erhöhen und damit die Turbinenleistung zu steigern. In diesem Falle können die Systemmöglichkeiten zur Spitzenerzeugung durch die Integration der Anfahrbrennkammer 112 erhöht werden.
  • Die vorstehende Erläuterung soll deshalb lediglich die Prinzipien der Erfindung veranschaulichten. Die Merkmale und Gesichtspunkte der Erfindung wurden lediglich beispielhaft beschrieben und zeichnerisch veranschaulicht und dürfen deshalb nicht als wesentliche oder unbedingt erforderliche Elemente der Erfindung verstanden werden. Darauf hinzuweisen ist, dass sich die vorstehenden Erläuterungen lediglich auf bestimmte exemplarische Ausführungsformen der Erfindung beziehen und dass zahlreiche Änderungen und Zusätze gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.
  • 100
    Feststoffoxydbrennstoffzellen-Gasturbinensystem
    102
    Feststoffoxydbrennstoffzelle
    104
    Turbine
    106
    Verdichter
    108
    Elektrischer Generator
    110
    Brennstoffprozessor
    112
    Anfahrbrennkammer
    114
    Druckluftventil
    116
    Anfahrventil
    118
    Strömungsregelventil
    122
    Brennstoffvorwärmer/Dampfgenerator
    124
    Rekuperator
    126
    SOFC-Brennkammer
    128
    Brennstoffzellenluftvorwärmer
    129
    Wärmbrennstoffzufuhr
    130
    Verzweigungspunkt
    131
    SOFC-Rückschlagventil
    132
    Wandler
    134
    Energienetz
    135
    Luftzufuhr
    136
    Wasserzufuhr
    137
    Systemablass
    138
    Zweiter Wandler
    140
    Anodenreaktionsprodukte
    142
    Kathodenreaktionsprodukte

Claims (10)

  1. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) mit einer Brennstoffzelle, einen Luftverdichter (106) und einem Brennstoffprozessor (110), das aufweist: Eine Anfahrbrennkammer (112), wobei die Anfahrbrennkammer (112) Abgas erzeugt; erste Steuermittel die einen Strom verdichteter Luft von dem Luftverdichter (106) zu der Anfahrbrennkammer (112) und der Brennstoffzelle (102) leiten; und zweite Steuermittel, die einen Strom verdichteten Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer (112) und dem Brennstoffprozessor (110) leiten; wobei die ersten Steuermittel und die zweiten Steuermittel die Zufuhr des Stroms verdichteter Luft und des Stroms verdichteten Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer (112) so steuern, dass das Abgas der Anfahrbrennkammer (112) den Brennstoffprozessor (110) auf eine vorbestimmte Temperatur aufheizt bevor der Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor (100) und der Strom verdichteter Luft der Brennstoffzelle zugeführt werden.
  2. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 1, bei dem die Brennstoffzelle eine Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) aufweist.
  3. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 2, bei dem die ersten Steuermittel an fänglich den gesamten Strom verdichteter Luft der Anfahrbrennkammer (112) zuleiten; bei der die zweiten Steuermittel anfänglich den gesamten Strom verdichteten Brennstoffs der Anfahrbrennkammer (112) zuleiten; und bei dem, sobald der Brennstoffprozessor (110) die vorbestimmte Temperatur erreicht hat, die ersten Steuermittel einen zunehmenden Anteil des Strom verdichteter Luft der Feststoffoxydbrennstoffzelle (102) zuführen, bis der gesamte Strom verdichteter Luft Feststoffoxyd-Brennstoffzelle zugeführt wird und die zweiten Steuermittel einen zunehmenden Anteil des Strom verdichteten Brennstoffs den Brennstoffprozessor (110) zuführen, bis der gesamte Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor (110) zugeführt wird.
  4. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 3, bei dem die vorbestimmte Temperatur die jeweils gewünschte Betriebstemperatur des Brennstoffprozessors (110) ist.
  5. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 3, bei dem die zweiten Steuermittel ein Anfahrventil (116) und ein Strömungsregelventil (118) aufweisen, wobei das Anfahrventil (116) ein Zweiwegeventil aufweist, das die Zufuhr des Stroms verdichteten Brennstoffs zu der Anfahrbrennkammer (112) steuert und das Strömungsregelventil (118) ein Zweiwegeventil aufweist, das die Zufuhr des Stroms verdichteten Brennstoffs zu dem Brennstoffprozessor (110) steuert.
  6. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 2, bei dem die Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) Abgas erzeugt, wobei das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) Wärme für den Brennstoffprozessor (110) liefert; und bei dem der zunehmende Anteil des Stroms verdichteter Luft, der der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) zugeleitet wird, mit einer ersten bestimmten Rate derart erhöht wird, dass zu dem Zeitpunkt zu dem der gesamte Strom verdichteter Luft Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) zugeführt wird, die erste Rate es ermöglicht, dass das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) ausreichend ist, um die gesamte von dem Brennstoffprozessor (110) verwendete Wärme zu liefern.
  7. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 6, bei dem der zunehmende Anteil des Stroms verdichteten Brennstoffs der dem Brennstoffprozessor (110) zugeführt wird, mit einer zweiten Rate derart erhöht wird, dass zu dem Zeitpunkt zu dem der gesamte Strom des verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor zugeführt wird, die zweite bestimmte Rate es ermöglicht, dass das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) ausreichend ist, um die gesamte von dem Brennstoffprozessor (110) verwendete Wärme zu liefern.
  8. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 7, das außerdem eine SOFC-Brennkammer (126) aufweist; wobei die SOFC-Brennkammer (126) unreagierten Brennstoff und Überschussluft von der Feststoffoxyd-Brenns toffzelle (102) zugeführt erhält; wobei die SOFC-Brennkammer (126) den unreagierten Brennstoff mit der Überschuss Luft verbrennt, um die Abgastemperatur der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) zu erhöhen.
  9. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 2, bei dem, sobald der Brennstoffprozessor (110) die vorbestimmte Temperatur erreicht hat, die ersten Steuermittel einen zunehmenden Anteil des Stroms verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) zuführen und die zweiten Steuermittel einen zunehmenden Anteil des Strom verdichteter Luft dem Brennstoffprozessor (110) solange zuführen, bis das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) ausreicht, die gesamte von dem Brennstoffprozessor (110) verwendete Wärme zu liefern.
  10. Integriertes Brennstoffzellen-Gasturbinensystem (100) nach Anspruch 9, bei dem, wenn der Punkt erreicht ist an dem das Abgas der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) ausreicht, die gesamte von dem Brennstoffprozessor (110) verwendete Wärme zu liefern, die ersten Steuermitteln den gesamten Strom verdichteter Luft der Feststoffoxyd-Brennstoffzelle (102) und die zweiten Steuermittel den gesamten Strom verdichteten Brennstoffs dem Brennstoffprozessor (110) zuführen.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1855342A2 (de) 2006-05-09 2007-11-14 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Brennstoffzellensystem
US11719441B2 (en) 2022-01-04 2023-08-08 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine
US11794912B2 (en) 2022-01-04 2023-10-24 General Electric Company Systems and methods for reducing emissions with a fuel cell
US11804607B2 (en) 2022-01-21 2023-10-31 General Electric Company Cooling of a fuel cell assembly
US11817700B1 (en) 2022-07-20 2023-11-14 General Electric Company Decentralized electrical power allocation system
US11859820B1 (en) 2022-11-10 2024-01-02 General Electric Company Gas turbine combustion section having an integrated fuel cell assembly
US11923586B1 (en) 2022-11-10 2024-03-05 General Electric Company Gas turbine combustion section having an integrated fuel cell assembly
US11933216B2 (en) 2022-01-04 2024-03-19 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine
US11967743B2 (en) 2022-02-21 2024-04-23 General Electric Company Modular fuel cell assembly
US11970282B2 (en) 2022-01-05 2024-04-30 General Electric Company Aircraft thrust management with a fuel cell
US12025061B2 (en) 2022-04-04 2024-07-02 General Electric Company Gas turbine engine with fuel cell assembly
US12034298B2 (en) 2022-01-10 2024-07-09 General Electric Company Power source for an aircraft
US12037124B2 (en) 2022-01-21 2024-07-16 General Electric Company Systems and method of operating a fuel cell assembly
US12037952B2 (en) 2022-01-04 2024-07-16 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine
US12043406B2 (en) 2022-05-27 2024-07-23 General Electric Company Method of operating a fuel cell assembly for an aircraft

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7752848B2 (en) * 2004-03-29 2010-07-13 General Electric Company System and method for co-production of hydrogen and electrical energy
JP5154030B2 (ja) * 2006-05-18 2013-02-27 本田技研工業株式会社 燃料電池システム及びその運転方法
CN100428553C (zh) * 2006-12-28 2008-10-22 上海交通大学 高温燃料电池混合动力协调控制***
JP2009140695A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Hitachi Ltd 燃料電池の排熱回収システムおよび方法
JP2009187756A (ja) * 2008-02-05 2009-08-20 Shin Meiwa Ind Co Ltd 電力システム及び電力システムの起動方法
JP2009295534A (ja) * 2008-06-09 2009-12-17 Yamatake Corp 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法
KR101134377B1 (ko) * 2009-11-23 2012-04-09 현대자동차주식회사 연료전지 카본 부식 방지용 밸브 장치
KR101300508B1 (ko) * 2011-12-29 2013-08-26 삼성전기주식회사 고체 산화물 연료전지 성능 측정 시스템
US9253121B2 (en) 2012-12-31 2016-02-02 Broadcom Corporation Universal network interface controller
CN107946616A (zh) * 2017-12-08 2018-04-20 中国人民解放军海军工程大学 一种快速启动的高温燃料电池动力***及控制方法
JP7063971B2 (ja) * 2019-12-18 2022-05-09 三菱重工業株式会社 加圧空気供給システム、及び、加圧空気供給システムの起動方法
CN116979091B (zh) * 2023-09-21 2023-12-05 成都岷山绿氢能源有限公司 一种基于sofc的高效能源转化***及运行方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1855342A3 (de) * 2006-05-09 2008-09-03 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Brennstoffzellensystem
EP1855342A2 (de) 2006-05-09 2007-11-14 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Brennstoffzellensystem
US11933216B2 (en) 2022-01-04 2024-03-19 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine
US11719441B2 (en) 2022-01-04 2023-08-08 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine
US11794912B2 (en) 2022-01-04 2023-10-24 General Electric Company Systems and methods for reducing emissions with a fuel cell
US12037952B2 (en) 2022-01-04 2024-07-16 General Electric Company Systems and methods for providing output products to a combustion chamber of a gas turbine engine
US11970282B2 (en) 2022-01-05 2024-04-30 General Electric Company Aircraft thrust management with a fuel cell
US12034298B2 (en) 2022-01-10 2024-07-09 General Electric Company Power source for an aircraft
US12037124B2 (en) 2022-01-21 2024-07-16 General Electric Company Systems and method of operating a fuel cell assembly
US11804607B2 (en) 2022-01-21 2023-10-31 General Electric Company Cooling of a fuel cell assembly
US11967743B2 (en) 2022-02-21 2024-04-23 General Electric Company Modular fuel cell assembly
US12025061B2 (en) 2022-04-04 2024-07-02 General Electric Company Gas turbine engine with fuel cell assembly
US12043406B2 (en) 2022-05-27 2024-07-23 General Electric Company Method of operating a fuel cell assembly for an aircraft
US11817700B1 (en) 2022-07-20 2023-11-14 General Electric Company Decentralized electrical power allocation system
US11923586B1 (en) 2022-11-10 2024-03-05 General Electric Company Gas turbine combustion section having an integrated fuel cell assembly
US11859820B1 (en) 2022-11-10 2024-01-02 General Electric Company Gas turbine combustion section having an integrated fuel cell assembly

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Publication number Publication date
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KR20060044624A (ko) 2006-05-16
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