JP2000012047A - Gas turbine intake cooling system by fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池発電設
備とガスタービンとで構成された燃料電池によるガスタ
ービン吸気冷却システムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine intake cooling system using a fuel cell system comprising a fuel cell power generation facility and a gas turbine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料電池発電設備は、発電効率が高く環
境性が良好で且つ排熱利用が可能であることから、優れ
たコージェネレーションとして市場導入が進められてい
る。燃料電池発電設備は、排熱利用によりエネルギー効
率並びに経済性が高められることがポイントである。2. Description of the Related Art Fuel cell power generation equipment has been introduced to the market as an excellent cogeneration system because of its high power generation efficiency, good environmental performance, and the ability to use waste heat. The point of fuel cell power generation equipment is that energy efficiency and economic efficiency can be improved by utilizing waste heat.
【０００３】従来の燃料電池発電設備とその排熱利用の
例を、図９によって説明する。図は例えば「オンサイト
用燃料電池発電システム」（三菱電機技報、Ｖｏｌ．６
６、Ｎｏ．１１、１９９２、ｐ２６−３１）に記載され
た従来の構成を示すフロー図である。図において、１０
０は燃料電池発電設備、２００は燃料電池発電設備１０
０の排熱を利用する排熱利用設備である。図中の符号１
は燃料電池であり、燃料極１ａ、空気極１ｂ、及び反応
に伴う熱を除去する冷却器１ｃを積層して成る。２は改
質器である。３は水蒸気分離器であり、電池冷却水４を
内包し、燃料電池１の反応熱で発生したスチームを分離
する。８は電池冷却水配管路であり、電池冷却水４を燃
料電池１の冷却器１ｃと水蒸気分離器３との間で循環さ
せる。７は電池冷却水配管路８の管路途中に設けられた
電池冷却水ポンプ、５は空気ブロワである。An example of a conventional fuel cell power generation facility and its utilization of waste heat will be described with reference to FIG. The figure shows, for example, “On-site fuel cell power generation system” (Mitsubishi Electric Technical Report, Vol. 6).
6, no. 11, 1992, pp. 26-31). In the figure, 10
0 is a fuel cell power plant, 200 is a fuel cell power plant 10
This is waste heat utilization equipment that uses waste heat of zero. Symbol 1 in the figure
Denotes a fuel cell, which is formed by stacking a fuel electrode 1a, an air electrode 1b, and a cooler 1c for removing heat accompanying the reaction. 2 is a reformer. Reference numeral 3 denotes a steam separator, which contains battery cooling water 4 and separates steam generated by the reaction heat of the fuel cell 1. Reference numeral 8 denotes a battery cooling water pipe passage for circulating the battery cooling water 4 between the cooler 1 c of the fuel cell 1 and the steam separator 3. Reference numeral 7 denotes a battery cooling water pump provided in the middle of the battery cooling water piping 8, and reference numeral 5 denotes an air blower.
【０００４】符号６は空気配管路であり、空気ブロワ５
からの空気を改質器２及び燃料電池１の空気極１ｂへ供
給する。９は都市ガス供給管路である。１０は改質器用
スチーム供給管路であり、水蒸気分離器３からのスチー
ムを改質器２の反応用に供給する。１６は改質ガス供給
管路であり、改質器２で生じた改質ガスを燃料電池１の
燃料極ａへ導く。１７は排可燃ガス管路であり、燃料電
池１で消費された残りの余剰燃料を改質器２のバーナ部
（図示せず）へ供給する。[0006] Reference numeral 6 denotes an air pipe line, and the air blower 5
Is supplied to the reformer 2 and the air electrode 1b of the fuel cell 1. 9 is a city gas supply pipeline. Reference numeral 10 denotes a reformer steam supply line, which supplies steam from the steam separator 3 for the reaction of the reformer 2. Reference numeral 16 denotes a reformed gas supply pipe for guiding the reformed gas generated in the reformer 2 to the fuel electrode a of the fuel cell 1. Reference numeral 17 denotes a combustible gas pipe for supplying remaining surplus fuel consumed by the fuel cell 1 to a burner (not shown) of the reformer 2.
【０００５】符号１８はインバータ、１５は排ガス管路
である。１４は排空気管路であり、空気極１ｂから排出
される空気を排ガス配管路１５へと導く。１３は燃焼排
ガス管路であり、改質器２の燃焼ガを排ガス配管路１５
へと導く。２２は排熱スチーム供給管路であり、燃料電
池１の反応熱で生じたスチームの一部を排熱利用設備２
００へと導く。１２は排熱スチーム供給管路２２の管路
に設けられた圧力調節弁、３０は排熱利用設備２００内
に設けられた吸収式冷凍機、２４は吸収式冷凍機３０で
凝縮した水を水蒸気分離器３へ戻す凝縮水戻り管路、１
９は排ガス管路１５の管路途中に設けられた排ガス熱回
収器、２０ａは排ガス熱回収器１９に市水を供給する市
水供給管路である。２０ｂは温水供給管路であり、排ガ
ス熱回収器１９で回収した熱を排熱利用設備２００に温
水として供給する。４０は排熱利用設備２００内に設け
られた貯湯槽である。Reference numeral 18 denotes an inverter, and 15 denotes an exhaust gas line. Reference numeral 14 denotes an exhaust air pipe, which guides air discharged from the air electrode 1b to an exhaust gas pipe 15. Reference numeral 13 denotes a flue gas line, and the combustion gas of the reformer 2 is connected to the flue gas line 15.
Lead to. Reference numeral 22 denotes a waste heat steam supply pipe, and a part of the steam generated by the reaction heat of the fuel cell 1 is used by the waste heat utilization equipment 2.
Lead to 00. 12 is a pressure control valve provided in the exhaust heat steam supply pipe 22, 30 is an absorption chiller provided in the exhaust heat utilization equipment 200, 24 is water vapor condensed by the absorption chiller 30. Condensate return line to return to separator 3
Reference numeral 9 denotes an exhaust gas heat recovery unit provided in the middle of the exhaust gas line 15, and reference numeral 20a denotes a city water supply line for supplying city water to the exhaust gas heat recovery unit 19. A hot water supply pipe 20 b supplies the heat recovered by the exhaust gas heat recovery unit 19 to the waste heat utilization equipment 200 as hot water. Reference numeral 40 denotes a hot water storage tank provided in the exhaust heat utilization facility 200.
【０００６】次に、上記した従来の燃料電池発電設備１
００と排熱利用設備２００の動作について説明する。上
記の燃料電池発電設備１００において、先ず、都市ガス
は、都市ガス供給管路９により導入され、改質器用スチ
ーム供給管路１０を経て送られてきたスチームと混合し
て改質器２へと送られる。改質器２では、都市ガスとス
チームとの混合ガスから水素を主成分とする改質ガスが
生成され、生成された改質ガスは改質ガス供給管路１６
を通って燃料電池１の燃料極１ａへと供給され、そこで
改質ガス中の水素が反応に消費される。Next, the above-described conventional fuel cell power generation equipment 1
00 and the operation of the exhaust heat utilization facility 200 will be described. In the above-described fuel cell power generation facility 100, first, the city gas is introduced through the city gas supply line 9, mixed with the steam sent through the reformer steam supply line 10, and fed to the reformer 2. Sent. In the reformer 2, a reformed gas containing hydrogen as a main component is generated from a mixed gas of city gas and steam, and the generated reformed gas is supplied to a reformed gas supply line 16.
To the fuel electrode 1a of the fuel cell 1, where the hydrogen in the reformed gas is consumed for the reaction.
【０００７】燃料極１ａで消費されなかった残りの余剰
燃料は、排可燃ガス管路１７を通って改質器２へと送ら
れ、そこでバーナの燃料として費やされて、改質器２の
反応に必要な熱として消費される。次に、酸化剤として
の空気は、空気ブロワ５から空気配管路６を通って、一
方は改質器２のバーナ燃焼用に、他方は燃料電池１の空
気極１ｂへと送られる。燃料電池１の燃料極１ａにおい
て、ここに供給された改質ガス中の水素と空気空気中の
酸素とが反応して、直流電力が取り出される。得られた
直流電力は、インバータ１８により商用の交流に変換さ
れ、外部へ交流出力として取り出される。[0007] The remaining surplus fuel not consumed by the fuel electrode 1a is sent to the reformer 2 through the combustible exhaust gas line 17, where it is consumed as fuel for the burner, and is consumed by the reformer 2. It is consumed as heat required for the reaction. Next, air as an oxidizing agent is sent from the air blower 5 through the air piping 6, one for combustion of the burner of the reformer 2, and the other to the air electrode 1 b of the fuel cell 1. At the fuel electrode 1a of the fuel cell 1, the hydrogen in the reformed gas supplied thereto reacts with the oxygen in the air and air to extract DC power. The obtained DC power is converted into a commercial AC by the inverter 18 and taken out to the outside as an AC output.
【０００８】燃料電池１には、水素と酸素との反応熱を
除去する目的で冷却器１ｃが設けられており、ここに電
池冷却水４が通水される。電池冷却水４は、水蒸気分離
器３と電池冷却水配管路８と電池冷却水ポンプ７とで構
成されるループを循環し、燃料電池１の冷却器１ｃで奪
われた熱はスチームの形で水蒸気分離器３へと回収さ
れ、回収されたスチームの一部は改質器用スチーム供給
管路１０を通って改質器２の改質反応用に使われる。燃
料電池１の反応熱によって発生するスチーム量は、改質
反応用に消費されるスチーム量を上回るため、余剰スチ
ームが発生する。この余剰スチームが、燃料電池発電設
備１００の高位排熱として、系外の排熱利用設備２００
で利用されることになる。The fuel cell 1 is provided with a cooler 1c for removing the heat of reaction between hydrogen and oxygen, and the cell cooling water 4 flows through the cooler 1c. The battery cooling water 4 circulates through a loop composed of the steam separator 3, the battery cooling water piping 8 and the battery cooling water pump 7, and the heat taken by the cooler 1c of the fuel cell 1 is converted into steam. A part of the recovered steam is recovered to the steam separator 3, and is used for the reforming reaction of the reformer 2 through the steam supply line 10 for the reformer. Since the amount of steam generated by the reaction heat of the fuel cell 1 exceeds the amount of steam consumed for the reforming reaction, excess steam is generated. This surplus steam is used as high-level exhaust heat of the fuel cell power generation equipment 100 as waste heat utilization equipment 200 outside the system.
Will be used in.
【０００９】排熱利用設備２００では、吸収式冷凍機３
０が配置され、水蒸気分離器３からの余剰スチームが、
排熱スチーム供給管路２２を通って吸収式冷凍機３０に
供給され、冷房用等の熱源として利用される。吸収式冷
凍機３０で熱を奪われた余剰スチームは凝縮し、この凝
縮水は凝縮水戻り管路２４を通って水蒸気分離器３へと
戻される。又、電池冷却水４の温度を一定に保つために
は水蒸気分離器３の圧力を一定に維持する必要があり、
このために排熱スチーム供給管路２２の経路中に圧力調
節弁１２が設けられている。In the exhaust heat utilization equipment 200, the absorption refrigerator 3
0 is disposed, and the excess steam from the steam separator 3 is
The heat is supplied to the absorption refrigerator 30 through the exhaust heat steam supply pipe 22 and is used as a heat source for cooling or the like. Excess steam deprived of heat by the absorption refrigerator 30 condenses, and this condensed water is returned to the steam separator 3 through the condensed water return line 24. Also, in order to keep the temperature of the battery cooling water 4 constant, it is necessary to keep the pressure of the steam separator 3 constant,
To this end, a pressure regulating valve 12 is provided in the exhaust heat steam supply line 22.
【００１０】一方、燃料電池１の空気極１ｂからの排出
空気と、改質器２からの燃焼排ガスとは、それぞれ排空
気管路１４、燃焼排ガス管路１３を経て合流し、排ガス
管路１５に導かれて、外部に排ガスとして放出される。
この排ガス管路１５の途中に設けられている排ガス熱回
収器１９により、燃料電池発電設備１００の低位排熱と
しての温水が回収される。排ガス熱回収器１９に供給さ
れた市水が排ガスとの熱交換により温水として取り出さ
れるのである。この温水は温水供給管路２０ｂを経て排
熱利用設備２００内の貯湯槽４０へと供給され、給湯源
として利用される。以上が、従来の燃料電池発電設備と
排熱利用設備の一般的な構成であった。On the other hand, the exhaust air from the air electrode 1b of the fuel cell 1 and the flue gas from the reformer 2 merge via the exhaust air line 14 and the flue gas line 13, respectively. And discharged to the outside as exhaust gas.
The exhaust gas heat recovery device 19 provided in the exhaust gas line 15 recovers hot water as low-level exhaust heat of the fuel cell power generation equipment 100. The city water supplied to the exhaust gas heat recovery unit 19 is taken out as hot water by heat exchange with the exhaust gas. This hot water is supplied to the hot water storage tank 40 in the exhaust heat utilization facility 200 via the hot water supply pipe 20b, and is used as a hot water supply source. The general configuration of the conventional fuel cell power generation facility and the waste heat utilization facility has been described above.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
構成で、更にエネルギー効率や経済性を高めるには、他
のコージェネレーション（ガスタービンやガスエンジン
等）と同様に、排熱をいかに有効に利用できるかがポイ
ントとなる。図１０は、従来の燃料電池発電設備のエネ
ルギー収支図を示すもので、燃料電池のエネルギー回収
効率は発電約３６％、熱約４４％であり、熱の利用率が
ほとんど燃料電池導入の経済性を支配するものであるこ
とが分かる。図９の事例に示す排熱利用の形態では、例
えばホテル、病院のように昼夜通して定常的な熱負荷が
期待される用途以外には、経済性の観点から適用が困難
であった。However, in order to further improve energy efficiency and economic efficiency with the above-described configuration, as with other cogeneration systems (gas turbines, gas engines, etc.), how effective waste heat is. The point is whether you can use it. FIG. 10 shows an energy balance diagram of the conventional fuel cell power generation equipment. The energy recovery efficiency of the fuel cell is about 36% for power generation and about 44% for heat. It is understood that it is what governs. In the form of waste heat utilization shown in the case of FIG. 9, it is difficult to apply from the viewpoint of economic efficiency, except for a use such as a hotel or a hospital where a constant heat load is expected throughout the day and night.
【００１２】他方、近年省エネ推進を背景に、ガスター
ビンを導入する工場が増えてきている。ガスタービンの
特性として夏期では外気温上昇に伴い出力が低下する問
題がある。このガスタービンの出力低下を補う手段とし
て、冷凍機を用いてガスタービン吸気冷却を行う方法が
あった。例えば、日本コージェネレーション研究会編
「氷蓄熱式ガスタービン吸気冷却システム」（コージェ
ネレーション、Ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．２、１９９７、ｐ
４０〜４５）に、この具体的な事例が示されている。On the other hand, in recent years, factories for introducing gas turbines have been increasing with the promotion of energy saving. As a characteristic of the gas turbine, there is a problem that the output decreases in summer due to an increase in outside temperature. As a means for compensating for the decrease in the output of the gas turbine, there has been a method of performing gas turbine intake cooling using a refrigerator. For example, “Ice Storage Gas Turbine Inlet Cooling System” edited by Japan Cogeneration Society (Cogeneration, Vol. 12, No. 2, 1997, p.
40 to 45) show this specific case.
【００１３】しかし、この方法では特別に冷凍機を駆動
する熱源又は動力源を必要とし、必ずしも経済的なメリ
ットが得られるとは限らなかった。又、加圧型の燃料電
池発電設備でタービン圧縮機を用いたシステムでは、燃
料電池の排熱スチームを用いて圧縮機の吸気冷却を行
い、タービン圧縮機の効率を向上させる例もあるが、ス
チームを系外のシステムに有効に利用するものではな
く、常圧型を含めて排熱をどのようにして外部で有効に
利用するかが課題であった。従来の燃料電池発電設備は
以上のように構成されていたので、排熱を有効に利用で
きる用途、ひいては経済的な運用ができる用途が限られ
るという課題があった。However, this method requires a heat source or a power source for driving the refrigerator in particular, and has not always provided an economic advantage. Also, in a system using a turbine compressor in a pressurized fuel cell power generation facility, there is an example of improving the efficiency of the turbine compressor by cooling the intake air of the compressor using exhaust heat steam of the fuel cell. The problem was not how to effectively use the heat from outside the system, but how to effectively use the waste heat outside including the normal pressure type. Since the conventional fuel cell power generation system is configured as described above, there is a problem that applications where exhaust heat can be effectively used and applications where economic operation can be performed are limited.
【００１４】この発明は、上記のような課題を解決し、
エネルギー効率やガスタービン出力が増大し、経済性の
高い燃料電池によるガスタービン吸気冷却システムの提
供を目的するものである。又、この発明は、燃料電池発
電設備とガスタービンとを組み合わせて、燃料電池発電
設備の排熱スチームでガスタービンの吸気冷却を行わせ
ることにより、ガスタービンの出力アップを図ることを
目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide a gas turbine intake cooling system using a fuel cell, which has increased energy efficiency and gas turbine output, and is highly economical. Another object of the present invention is to increase the output of the gas turbine by combining the fuel cell power generation equipment and the gas turbine and cooling the intake of the gas turbine with the exhaust heat steam of the fuel cell power generation equipment. .
【００１５】又、この発明は、上記燃料電池発電設備と
ガスタービンとの組み合わせシステムにおいて、吸収式
冷凍機の熱源に廃スチームを加えることで、ガスタービ
ン出力の増加を図り、且つ燃料電池の排熱利用率を向上
させることを目的とする。Further, in the present invention, in the combination system of the fuel cell power generation equipment and the gas turbine, waste steam is added to the heat source of the absorption refrigerator to increase the output of the gas turbine and to discharge the fuel cell. The purpose is to improve the heat utilization rate.
【００１６】又、この発明は、上記燃料電池発電設備と
ガスタービンとを組み合わせたシステムにおいて、燃料
電池発電設備からの温水排熱を、ガスタービンに有効に
利用し、熱回収効率のアップを図ることを目的とする。Further, the present invention provides a system in which the above-described fuel cell power generation equipment and a gas turbine are combined, in which the hot water exhaust heat from the fuel cell power generation equipment is effectively used for the gas turbine, and the heat recovery efficiency is improved. The purpose is to:
【００１７】又、この発明は、上記燃料電池発電設備と
ガスタービンとを組み合わせたシステムにおいて、ガス
タービン吸気冷却の負荷に応じて、高負荷時に排熱スチ
ームの不足を廃スチームで補い、更に低負荷時に排熱ス
チームの余剰分を系外に放出する機能を自動で得ること
を目的とする。Further, according to the present invention, in the system in which the fuel cell power generation equipment and the gas turbine are combined, the shortage of the exhaust heat steam at the time of a high load is compensated by the waste steam in accordance with the load of the gas turbine intake cooling, and the low steam is further reduced. It is an object of the present invention to automatically obtain a function of releasing surplus heat exhaust steam to the outside of the system when a load is applied.
【００１８】又、この発明は、上記燃料電池発電設備と
ガスタービンとを組み合わせたシステムにおいて、燃料
電池発電設備とガスタービン吸気冷却システムの個別の
起動停止を可能とする機能を得ることを目的とする。Another object of the present invention is to provide a system in which the fuel cell power generation facility and the gas turbine are combined with each other so as to obtain a function that enables the fuel cell power generation facility and the gas turbine intake cooling system to be individually started and stopped. I do.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、燃料
電池発電設備と、ガスタービンと、前記燃料電池発電設
備から排熱として出力される排熱スチームを熱源とする
吸収式冷凍機とで構成され、前記ガスタービンの吸気側
に吸気冷却熱交換器を設け、前記吸収式冷凍機からの冷
水を前記吸気冷却熱交換器に導き、前記ガスタービンの
吸気を冷却することを特徴とする。According to the present invention, there is provided a fuel cell power generation facility, a gas turbine, and an absorption refrigerator using a waste heat steam output as waste heat from the fuel cell power generation facility as a heat source. And an intake cooling heat exchanger is provided on the intake side of the gas turbine, and chilled water from the absorption refrigerator is guided to the intake cooling heat exchanger to cool the intake of the gas turbine. .
【００２０】請求項２の発明は、請求項１に記載の燃料
電池によるガスタービン吸気冷却システムにおいて、排
熱スチームを吸収式冷凍機に導く排熱スチーム供給管路
に外部から廃スチームを導く廃スチーム管路を合流させ
たことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the gas turbine intake cooling system using the fuel cell according to the first aspect, waste steam for guiding waste steam from the outside to a waste heat steam supply pipe for leading waste heat steam to an absorption refrigerator. It is characterized by joining steam lines.
【００２１】請求項３の発明は、請求項１に記載の燃料
電池によるガスタービン吸気冷却システムにおいて、燃
料電池発電設備から得られる温水を、ガスタービンの排
ガスボイラへの給水としたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the gas turbine intake cooling system using the fuel cell according to the first aspect, hot water obtained from the fuel cell power generation equipment is supplied to an exhaust gas boiler of the gas turbine. I do.
【００２２】請求項４の発明は、請求項２に記載の燃料
電池によるガスタービン吸気冷却システムにおいて、廃
スチーム管路に第１の調節弁を設けると共に、排熱スチ
ーム供給管路から分岐して系外へスチームを放出する余
剰スチーム管路に第２の調節弁を設け、燃料電池発電設
備の負荷やガスタービンの吸気冷却負荷に応じて上記第
１及び第２の調節弁を調節する制御手段を設けたことを
特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a gas turbine intake cooling system using a fuel cell according to the second aspect, wherein a first control valve is provided in a waste steam line and branched from a waste heat steam supply line. A control means for providing a second control valve in an excess steam pipe for discharging steam to the outside of the system, and adjusting the first and second control valves according to the load of the fuel cell power generation equipment and the intake cooling load of the gas turbine. Is provided.
【００２３】請求項５の発明は、請求項４に記載の燃料
電池によるガスタービン吸気冷却システムにおいて、廃
スチーム管路に廃スチーム遮断弁を設けると共に、廃ス
チーム管路の合流点と余剰スチーム管路の分岐点との間
の排熱スチーム供給管路に排熱スチーム遮断弁を設けた
ことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the gas turbine intake cooling system using a fuel cell according to the fourth aspect, a waste steam shutoff valve is provided in the waste steam line, and a junction of the waste steam line and the excess steam line are provided. A waste heat steam shutoff valve is provided in a waste heat steam supply line between the road branch point and the branch point.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施の形態を示
す図について説明する。 実施の形態１．この実施の形態１は、請求項１に係る燃
料電池によるガスタービン吸気冷却システムの概念図を
示す。図中の符号４０はガスタービンであり、コンプレ
ッサ４０ａ、タービン４０ｂ、燃焼器４０ｃから成って
いる。４１はガスタービン４０の排ガスボイラ、３３は
ガスタービン４０の吸気ダクト、３２は吸気ダクト３３
に設けられた吸気冷却熱交換器である。３１ａは冷水供
給管路であり、吸収式冷凍機３０からの冷水を吸気冷却
熱交換器３２へと導く。３１ｂは冷水戻り管路であり、
吸気冷却熱交換器３２からの冷水を吸収式冷凍機３０へ
戻す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings showing an embodiment. Embodiment 1 FIG. The first embodiment shows a conceptual diagram of a gas turbine intake cooling system using a fuel cell according to the first aspect. Reference numeral 40 in the figure denotes a gas turbine, which includes a compressor 40a, a turbine 40b, and a combustor 40c. 41 is an exhaust gas boiler of the gas turbine 40, 33 is an intake duct of the gas turbine 40, 32 is an intake duct 33
It is an intake cooling heat exchanger provided in. Reference numeral 31a denotes a chilled water supply pipe for guiding chilled water from the absorption refrigerator 30 to the intake cooling heat exchanger 32. 31b is a cold water return line,
The cold water from the intake cooling heat exchanger 32 is returned to the absorption refrigerator 30.
【００２５】次に、この実施形態の動作について説明す
る。先ず、燃料電池発電設備１００の動作は、図９にお
いて説明した従来の燃料電池発電設備と同様に動作す
る。この燃料電池発電設備１００からの高位排熱として
の排熱スチームは、排熱スチーム供給管路２２を通って
吸収式冷凍機３０へ送られ、ここで冷水製造の熱源とし
て利用される。Next, the operation of this embodiment will be described. First, the operation of the fuel cell power plant 100 operates in the same manner as the conventional fuel cell power plant described with reference to FIG. The waste heat steam as high-level waste heat from the fuel cell power generation equipment 100 is sent to the absorption refrigerator 30 through the waste heat steam supply line 22 and is used here as a heat source for producing cold water.
【００２６】この吸収式冷凍機３０で熱を奪われて凝縮
された凝縮水は、凝縮水戻り管路２４を通って、燃料電
池発電設備１００の水蒸気分離機３(図９)への給水に戻
されるか、或いは又、貯水タンク（図示せず）に貯留さ
れた後、排ガスボイラ４１への余熱給水として排ガスボ
イラ４１へと導かれる。他方、吸収式冷凍機３０で製造
された冷水は、冷水製造管路３１ａを通って、ガスター
ビン４０の吸気側、ここでは吸気ダクト３３に設けられ
た吸気冷却熱交換器３２へと導かれる。吸気冷却熱交換
器３２ではガスタービン４０の吸気が冷水と熱交換さ
れ、外気温度から冷却された空気がガスタービン４０の
吸気としてコンプレッサ４０ａへと導かれる。吸気冷却
熱交換器３２で熱を奪った冷水は冷水戻り管路３１ｂを
通って吸収式冷凍機３０へ戻される。The condensed water deprived of heat by the absorption chiller 30 passes through the condensed water return line 24 to supply water to the steam separator 3 (FIG. 9) of the fuel cell power generation equipment 100. After being returned or stored in a water storage tank (not shown), it is guided to the exhaust gas boiler 41 as residual heat supply water to the exhaust gas boiler 41. On the other hand, the cold water produced by the absorption refrigerator 30 is guided to the intake side of the gas turbine 40, here, the intake cooling heat exchanger 32 provided in the intake duct 33 through the cold water production line 31 a. In the intake air cooling heat exchanger 32, the intake air of the gas turbine 40 exchanges heat with cold water, and the air cooled from the outside air temperature is guided to the compressor 40a as the intake air of the gas turbine 40. The chilled water whose heat has been removed by the intake cooling heat exchanger 32 is returned to the absorption refrigerator 30 through the chilled water return line 31b.
【００２７】次に、６５００ｋＷ級のガスタービンを例
にとり、吸気冷却の効果を説明する。図２はガスタービ
ン吸気温度とガスタービン出力、ガスタービン発電効率
の関係を実測例で示したものである。吸気温度の低減と
共にガスタービンの発電効率、出力が増加する傾向が示
され、吸気温度の低減１０℃に対して、７〜８％のガス
タービン出力増加が得られる。吸気温度低減によってガ
スタービン出力の増加が得られるのは、コンプレッサ動
力の軽減により発電効率が上昇することと、ガスタービ
ンの燃焼量が増加することによるものである。即ち、燃
料電池発電設備１００からの排熱スチームをガスタービ
ンの吸気冷却に利用することにより、ガスタービンの出
力アップを図ることができ、燃料電池の排熱の有効利用
を果たすことができる。ガスタービンはコージェネレー
ション用として連続運転されるため、外気温の低い冬期
を除いて、定常的に排熱を有効に利用することができ
る。Next, the effect of intake air cooling will be described by taking a 6500 kW class gas turbine as an example. FIG. 2 shows the relationship between the gas turbine intake air temperature, the gas turbine output, and the gas turbine power generation efficiency in an actual measurement example. It is shown that the power generation efficiency and the output of the gas turbine tend to increase as the intake air temperature decreases, and a 7 to 8% increase in the gas turbine output can be obtained when the intake air temperature decreases by 10 ° C. The gas turbine output can be increased by reducing the intake air temperature because the power generation efficiency is increased by reducing the compressor power and the combustion amount of the gas turbine is increased. That is, by using the exhaust heat steam from the fuel cell power generation equipment 100 for cooling the intake air of the gas turbine, the output of the gas turbine can be increased, and the exhaust heat of the fuel cell can be effectively used. Since the gas turbine is operated continuously for cogeneration, the exhaust heat can be effectively used constantly except in winter when the outside temperature is low.
【００２８】実施の形態２ この実施の形態２は、請求項２の発明に係る燃料電池に
よるガスタービン吸気冷却システムを示す。図１におい
て、燃料電池発電設備１００と吸収式冷凍機３０は従来
と同じ構成である。尚、図９に示した従来の燃料電池発
電設備及び排熱利用設備並びに上記実施の形態１と同一
又は相当部分には同一符号を付し、その説明を省略す
る。図中の符号２３は廃スチームを排熱スチーム管路２
２に導く廃スチーム管路である。廃スチームは、本発明
の設備とは別の例えば工場生産ラインで使用される燃料
ボイラ（図示せず）により得られる系外、即ち外部の余
剰スチームとしての廃スチームの全部又は一部が利用さ
れる。勿論、これに限らず、本発明の構成に係るガスタ
ービン４０の排ガスボイラ４１から排出されるスチーム
を工場用スチームとして活用させるだけでなく、一部を
上記のように廃スチームとして活用することもできる。Embodiment 2 This embodiment 2 shows a gas turbine intake air cooling system using a fuel cell according to the second aspect of the present invention. In FIG. 1, a fuel cell power generation facility 100 and an absorption refrigerator 30 have the same configuration as the conventional one. Note that the same or corresponding parts as those of the conventional fuel cell power generation equipment and the waste heat utilization equipment and the first embodiment shown in FIG. In the figure, reference numeral 23 denotes a waste heat steam pipe 2
This is a waste steam line leading to 2. As the waste steam, all or part of the waste steam outside the system obtained by a fuel boiler (not shown) used in a factory production line different from the equipment of the present invention, that is, external excess steam is used. You. Of course, not limited to this, not only the steam discharged from the exhaust gas boiler 41 of the gas turbine 40 according to the configuration of the present invention may be used as factory steam, but also a part of the steam may be used as waste steam as described above. it can.
【００２９】次に、この実施の形態２の動作について説
明する。燃料電池発電設備１００からの排熱スチーム
が、排熱スチーム供給管路２２を経て吸収式冷凍機３０
へと供給され、そこで得られた冷水がガスタービン４０
の吸気冷却に供されるのは、上記実施の形態１と同一で
あるが、この実施の形態２では、排熱スチーム供給管路
２２に廃スチーム管路２３が接続され、排熱スチームに
廃スチームが加えられる。排熱スチームに廃スチームを
加えることにより、吸収式冷凍機３０の冷水出力を増加
させることができ、ガスタービン吸気冷却能力のアッ
プ、即ちガスタービン４０の出力の増加を図ることがで
きる。Next, the operation of the second embodiment will be described. The exhaust heat steam from the fuel cell power generation equipment 100 passes through the exhaust heat steam supply line 22 and is supplied to the absorption refrigerator 30.
Is supplied to the gas turbine 40
In the second embodiment, a waste steam line 23 is connected to a waste heat steam supply line 22, and the waste heat steam is supplied to the waste heat steam. Steam is added. By adding the waste steam to the waste heat steam, the chilled water output of the absorption refrigerator 30 can be increased, and the intake cooling capacity of the gas turbine, that is, the output of the gas turbine 40 can be increased.
【００３０】この方法は、燃料電池発電設備１００の排
熱利用率の向上に極めて有効である。即ち、ガスタービ
ン吸気冷却に必要なスチーム量は、夏期の高外気温時に
ピークとなり、中間期・冬期にかけて減少するのに対
し、燃料電池発電設備１００からの排熱スチームは、一
定の発電出力運転をする限り一定量を排出する。このた
め燃料電池発電設備１００の容量を、夏期のガスタービ
ン吸気冷却の最大負荷に合わせて選定すれば、中間期・
冬期に排熱スチームが余ることとなり、年間の排熱利用
率が低下する。従って、燃料電池発電設備１００の容量
を、中間期・冬期のガスタービン吸気冷却負荷に合わせ
て選定し、夏期のスチーム不足時に不足分を廃スチーム
で補うことにより、夏期のガスタービン吸気冷却最大負
荷に対応できると共に、全期間を通して燃料電池の排熱
を有効に利用することが可能となる。This method is extremely effective in improving the exhaust heat utilization rate of the fuel cell power generation equipment 100. That is, the amount of steam required for cooling the gas turbine intake air peaks at a high outside temperature in summer and decreases during the middle and winter seasons, while the steam exhausted from the fuel cell power plant 100 has a constant power output operation. Discharge a certain amount as much as possible. Therefore, if the capacity of the fuel cell power generation equipment 100 is selected according to the maximum load of the gas turbine intake air cooling in summer,
Exhaust heat steam is left over in winter, and the annual heat utilization rate decreases. Therefore, the capacity of the fuel cell power generation equipment 100 is selected according to the gas turbine intake cooling load in the middle and winter seasons, and when the steam is insufficient in the summer season, the shortage is supplemented with the waste steam to thereby provide the maximum load for the gas turbine intake cooling in the summer season. And the exhaust heat of the fuel cell can be effectively used throughout the entire period.
【００３１】次に、２００ｋＷの燃料電池と６５００ｋ
Ｗ級のガスタービンとを組み合わせたシステムについ
て、東京の外気温データを基に検討した月別の吸気冷却
温度を図４に、システム出力特性を図５に示す。想定し
た吸収式冷凍機３０の能力は２００ＲＴである。この事
例では、廃スチームの利用期間は５〜１０月、燃料電池
の排熱スチームの利用期間は３〜１１月で、排熱スチー
ムがこの間有効に利用されている。廃スチームの追加に
より、夏期のガスタービン出力増加は約１０％程度得ら
れ、年間を通したガスタービン出力の平準化の効果が得
られている。ガスタービン４０の出力増加と燃料電池発
電設備１００の出力とを合わせて、夏期の電力ピークカ
ット量は約７５０ｋＷであり、大きい経済効果が得られ
る。Next, a 200 kW fuel cell and a 6500 k
FIG. 4 shows the intake air cooling temperature for each month, and FIG. 5 shows the system output characteristics, of a system combined with a W-class gas turbine, based on outside air temperature data in Tokyo. The assumed capacity of the absorption refrigerator 30 is 200 RT. In this case, the use period of the waste steam is 5 to 10 months, the use period of the exhaust heat steam of the fuel cell is 3 to 11 months, and the exhaust heat steam is effectively used during this period. With the addition of the waste steam, the gas turbine output in summer is increased by about 10%, and the effect of leveling the gas turbine output throughout the year is obtained. When the output of the gas turbine 40 is increased and the output of the fuel cell power generation facility 100 is combined, the peak power cut amount in summer is about 750 kW, and a great economic effect can be obtained.
【００３２】実施の形態３．この実施の形態３は、請求
項３の発明に係る燃料電池によるガスタービン吸気冷却
システムを示す。図６において、燃料電池発電設備１０
０と吸収式冷凍機３０は従来と同じ構成である。尚、図
９に示した従来の燃料電池発電設備及び排熱利用設備並
びに上記実施の形態１及び２と同一又は相当部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。図６において、図
中の符号２５は温水供給管路２０ｂに接続されたボイラ
給水管路である。Embodiment 3 FIG. The third embodiment shows a gas turbine intake cooling system using a fuel cell according to the third aspect of the present invention. In FIG. 6, the fuel cell power plant 10
0 and the absorption refrigerator 30 have the same configuration as the conventional one. Note that the same or corresponding parts as those of the conventional fuel cell power generation equipment and the waste heat utilization equipment and the first and second embodiments shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 6, reference numeral 25 in the figure denotes a boiler water supply pipe connected to the hot water supply pipe 20b.
【００３３】次に、この実施の形態３の動作について説
明する。燃料電池発電設備１００の排ガス熱回収器１９
で得られた低位排熱としての温水は、温水供給管路２０
ｂにより外部へと導かれ、更にこの温水は、ガスタービ
ン４０の排ガスボイラ４１のボイラ給水管路２５に導か
れて、ボイラ給水として消費される。即ち、排ガス熱回
収器１９で回収される燃料電池の低位排熱は、ガスター
ビン排ガスボイラ４１の給水予熱として有効に利用され
る。排ガス熱回収器１９への給水はボイラ用軟水が利用
される。この構成により、燃料電池の低位排熱としての
温水が有効に利用され、実施の形態１や実施の形態２の
高位排熱としてのスチームの有効利用と合わせて、燃料
電池の経済的な運用が可能となる。例えば、２００ｋＷ
の燃料電池の例で示すと、１２０〜１５０Ｍｃａｌ／ｈ
程度の給水予熱が可能である。Next, the operation of the third embodiment will be described. Exhaust gas heat recovery unit 19 of fuel cell power plant 100
The hot water as the low-level waste heat obtained in
b, the hot water is guided to the outside, and further, the hot water is guided to the boiler feed line 25 of the exhaust gas boiler 41 of the gas turbine 40, and is consumed as boiler feed water. That is, the lower exhaust heat of the fuel cell recovered by the exhaust gas heat recovery device 19 is effectively used as preheating of the water supply of the gas turbine exhaust gas boiler 41. Water is supplied to the exhaust gas heat recovery unit 19 using boiler soft water. With this configuration, the hot water as the low-order exhaust heat of the fuel cell is effectively used, and together with the effective use of the steam as the high-order exhaust heat in the first and second embodiments, the economical operation of the fuel cell is improved. It becomes possible. For example, 200 kW
As an example of the fuel cell of No. 120 to 150 Mcal / h
A certain degree of water supply preheating is possible.
【００３４】実施の形態４．この実施の形態４は、請求
項４の発明に係る燃料電池によるガスタービン吸気冷却
システムを示す。図７において、燃料電池発電設備１０
０と吸収式冷凍機３０は従来と同じ構成である。尚、図
９に示した従来の燃料電池発電設備及び排熱利用設備並
びに上記実施の形態１及び３と同一又は相当部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。図中の符号５０は
圧力発信器であり、排熱スチーム供給管路２２を流れる
排熱スチームの圧力を検出する。５３は廃スチーム管路
２３に設けられた第１の調節弁である。５４は余剰スチ
ーム管路であり、排熱スチーム供給管路２２から分岐し
て系外、即ち外部へスチームを放出する。５５は余剰ス
チーム管路５４に設けられた第２の調節弁である。５６
は第１の信号線であり、圧力発信器５０の出力信号を第
１の調節弁５３に伝送する。５７は第２の信号線であ
り、圧力発信器５０の出力信号を第２の調節弁５５に伝
送する。Embodiment 4 The fourth embodiment shows a gas turbine intake cooling system using a fuel cell according to the fourth aspect of the present invention. In FIG. 7, the fuel cell power plant 10
0 and the absorption refrigerator 30 have the same configuration as the conventional one. Note that the same or corresponding parts as those of the conventional fuel cell power generation equipment and the waste heat utilization equipment and the first and third embodiments shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Reference numeral 50 in the drawing denotes a pressure transmitter, which detects the pressure of the exhaust heat steam flowing through the exhaust heat steam supply line 22. Reference numeral 53 denotes a first control valve provided in the waste steam line 23. Reference numeral 54 denotes a surplus steam pipe, which branches off from the exhaust heat steam supply pipe 22 and discharges steam outside the system, that is, outside. 55 is a second control valve provided in the surplus steam pipe 54. 56
Denotes a first signal line, which transmits an output signal of the pressure transmitter 50 to the first control valve 53. Reference numeral 57 denotes a second signal line, which transmits an output signal of the pressure transmitter 50 to the second control valve 55.
【００３５】次に、この実施の形態４の動作について説
明する。先ず、夏期においてガスタービン吸気冷却の負
荷が大きく、排熱スチームのみでは吸収式冷凍機３０の
スチームが不足し、廃スチームを利用する場合の動作に
ついて説明する。燃料電池発電設備１００の水蒸気分離
器３より取り出された排熱スチームは、排熱スチーム供
給管路２２を経て吸収式冷凍機３０へと導かれる。燃料
電池発電設備１００の運転時には発電負荷に応じた量の
排熱スチームが排出されるが、燃料電池１（図９に図
示）の動作温度を一定に保つために水蒸気分離器３の圧
力は常に一定に維持される必要があり、このためにガス
タービン吸気冷却の負荷、即ち吸収式冷凍機３０の負荷
が変動しても、水蒸気分離器３の圧力が変動しないよう
に排熱スチームの量をコントロールする必要がある。つ
まり、燃料電池の負荷に応じた一定量の排熱スチームを
常に水蒸気分離器３から外に取り出す必要がある。通常
水蒸気分離器３、即ち排熱スチームの圧力は通常７ｋｇ
／ｃｍ２程度に維持される。Next, the operation of the fourth embodiment will be described. First, a description will be given of an operation in a case where the load of the gas turbine intake cooling in the summer is large, the exhaust heat steam alone is insufficient for the steam of the absorption refrigerator 30, and the waste steam is used. The exhaust heat steam extracted from the steam separator 3 of the fuel cell power generation equipment 100 is led to the absorption refrigerator 30 via the exhaust heat steam supply line 22. During operation of the fuel cell power generation facility 100, an amount of waste heat steam is discharged according to the power generation load. However, in order to keep the operating temperature of the fuel cell 1 (shown in FIG. 9) constant, the pressure of the steam separator 3 is always constant. It is necessary to keep it constant. For this reason, even if the load of the gas turbine inlet cooling, that is, the load of the absorption refrigerator 30 fluctuates, the amount of the exhaust heat steam is adjusted so that the pressure of the steam separator 3 does not fluctuate. You need to control. That is, it is necessary to always take out a certain amount of exhaust heat steam according to the load of the fuel cell from the steam separator 3. Normally, the pressure of the steam separator 3, that is, the waste heat steam is usually 7 kg.
/ Cm 2 .
【００３６】さて、夏期にガスタービン冷却負荷が大き
いときには、吸収式冷凍機３０の負荷が大きく、排熱ス
チームのみではスチーム量が不足するので、このままで
は水蒸気分離器３及び排熱スチームの圧力が低下し、燃
料電池発電設備１００の運転が継続できなくなるので、
廃スチームの追加が必要となる。逆に、廃スチームの追
加がなければ、上記実施の形態２で述べた通り、ガスタ
ービン吸気冷却の負荷を増加させることができない。こ
こで、廃スチーム管路２３に設けられた第１の調節弁５
３は、２次側圧力が通常の排熱スチーム圧力−例えば７
ｋｇ／ｃｍ２よりも若干低めに自動コントロールされる
機能を有し、圧力は例えば６．７ｋｇ／ｃｍ２程度に設
定される。圧力コントロールのための圧力信号は、圧力
発信器５０から第１の信号線５６を経由して第１の調節
弁５３に送られる。When the cooling load of the gas turbine is large in summer, the load of the absorption refrigerator 30 is large, and the amount of steam is insufficient with only the exhaust heat steam, so that the pressure of the steam separator 3 and the exhaust heat steam is reduced as it is. And the operation of the fuel cell power plant 100 cannot be continued.
Waste steam needs to be added. On the contrary, if the waste steam is not added, the load of the gas turbine intake air cooling cannot be increased as described in the second embodiment. Here, the first control valve 5 provided in the waste steam line 23 is used.
3 indicates that the secondary pressure is equal to the normal exhaust heat steam pressure—for example, 7
It has a function of being automatically controlled slightly lower than kg / cm 2 , and the pressure is set to, for example, about 6.7 kg / cm 2 . A pressure signal for pressure control is sent from the pressure transmitter 50 to the first control valve 53 via the first signal line 56.
【００３７】第１の調節弁５３は制御手段としての圧力
コントローラ（図示せず）を有し、排熱スチーム供給管
路２２の圧力が設定値に維持されるように弁開度が自動
調整される。即ち、吸収式冷凍機３０の負荷が増加し排
熱スチームのみでは不足する場合、排熱スチームの圧力
が低下するために、第１の調節弁５３の圧力調整機能が
働いて、自動的に廃スチームが供給され、排熱スチーム
供給管路２２の圧力が所定の値−例えば６．７ｋｇ／ｃ
ｍ２に維持される。吸収式冷凍機３０の負荷が低く排熱
スチームのみで賄える場合は、排熱スチーム供給管路２
２の圧力が上昇するため、第１の調節弁５３は自動的に
閉止され廃スチームの供給は停止される。The first control valve 53 has a pressure controller (not shown) as control means, and the valve opening is automatically adjusted so that the pressure of the exhaust heat steam supply line 22 is maintained at a set value. You. That is, when the load of the absorption refrigerator 30 is increased and the exhaust heat steam alone is insufficient, the pressure of the exhaust heat steam decreases. Steam is supplied, and the pressure of the exhaust heat steam supply line 22 becomes a predetermined value-for example, 6.7 kg / c.
It is maintained in m 2. When the load of the absorption refrigerator 30 is low and can be covered only by the exhaust heat steam, the exhaust heat steam supply line 2
Since the pressure of No. 2 rises, the first control valve 53 is automatically closed and the supply of the waste steam is stopped.
【００３８】次に、中間期や冬期において、ガスタービ
ン吸気冷却の負荷、即ち吸収式冷凍機３０の負荷が低い
ときの動作について説明する。吸収式冷凍機３０の負荷
が低くなれば、燃料電池発電設備１００からの排熱スチ
ームを消費しきれなくなり、水蒸気分離器３及び排熱ス
チームの圧力が上昇する。圧力の過上昇は、電池冷却水
４（図９）の温度上昇を招き燃料電池１の機能を損なう
恐れを生ずるため、圧力上昇に制限をかける必要があ
る。余剰スチーム管路５４は、このために設けられた排
熱スチームの逃がしラインとして機能し、余剰スチーム
管路５４に設けた第２の調節弁５５で、上記の圧力の過
上昇を防ぐ機能を実現する。Next, the operation when the load of the gas turbine intake air cooling, that is, the load of the absorption chiller 30, is low in the middle period or the winter period will be described. When the load on the absorption refrigerator 30 is reduced, the exhaust heat steam from the fuel cell power generation equipment 100 cannot be consumed, and the pressure of the steam separator 3 and the exhaust heat steam increases. An excessive increase in the pressure causes a rise in the temperature of the cell cooling water 4 (FIG. 9), which may impair the function of the fuel cell 1. Therefore, it is necessary to limit the increase in the pressure. The excess steam line 54 functions as a relief line for the exhaust heat steam provided for this purpose, and the second control valve 55 provided in the excess steam line 54 realizes the function of preventing the above-mentioned excessive rise in pressure. I do.
【００３９】第２の調節弁５５は、排熱スチームの圧力
が通常の排熱スチーム圧力−例えば７ｋｇ／ｃｍ２より
も若干高めに自動コントロールする機能を有し、圧力は
例えば７．２ｋｇ／ｃｍ２程度に設定される。圧力コン
トロールのための圧力信号は、圧力発信器５０から第２
の信号線５７を経由して第２の調節弁５５へ送られる。
この第２の調節弁５５は制御手段としての圧力コントロ
ーラ（図示せず）を有し、排熱スチーム供給管路２２の
圧力が設定値に維持されるように弁開度が自動調整され
る。即ち、吸収式冷凍機３０の負荷が減少し排熱スチー
ムの圧力が上昇したときに、第２の調節弁５５の圧力調
整機能が働いて、自動的に第２の圧力調節弁５５が開
き、排熱スチームが系外、即ち外部に放出されることに
より排熱スチーム供給管路２２の圧力が所定の値−例え
ば７．２ｋｇ／ｃｍ２に維持される。吸収式冷凍機３０
の負荷が増加し排熱スチーム供給管路２２の圧力が低下
すれば、第２の調節弁５５は自動的に閉止され排熱スチ
ームの系外放出は停止される。余剰スチーム管路を通し
て系外の排出される排熱スチームは、例えば工場の低圧
蒸気ラインに接続され、系外で有効に利用される。The second control valve 55 has a function of automatically controlling the pressure of the exhaust heat steam to be slightly higher than the normal exhaust heat steam pressure—for example, 7 kg / cm 2. The pressure is, for example, 7.2 kg / cm. It is set to about 2 . The pressure signal for pressure control is transmitted from the pressure transmitter 50 to the second
Is sent to the second control valve 55 via the signal line 57.
The second control valve 55 has a pressure controller (not shown) as control means, and the valve opening is automatically adjusted so that the pressure of the exhaust heat steam supply line 22 is maintained at a set value. That is, when the load of the absorption refrigerator 30 decreases and the pressure of the exhaust heat steam increases, the pressure adjusting function of the second control valve 55 works, and the second pressure control valve 55 automatically opens, By discharging the waste heat steam to the outside of the system, that is, outside, the pressure of the waste heat steam supply pipe 22 is maintained at a predetermined value-for example, 7.2 kg / cm 2 . Absorption refrigerator 30
Is increased and the pressure in the exhaust heat steam supply line 22 decreases, the second control valve 55 is automatically closed, and the discharge of the exhaust heat steam from the system is stopped. The exhaust heat steam discharged outside the system through the excess steam pipeline is connected to, for example, a low-pressure steam line of a factory, and is effectively used outside the system.
【００４０】尚、上記実施例では、第１の調節弁５３、
第２の調節弁の圧力調整機能を果たす制御手段として、
圧力発信器５０からの電気信号を利用したコントローラ
方式の適用を示したが、必ずしもこの方式に限られるこ
とはなく、それぞれ電気信号によらない自力式（機械
式）の調節弁を適用しても同等の目的が達せられる。即
ち、一方の第１の調節弁５３には自力式の２次圧調節弁
（又は２次圧調整減圧弁）を、他方の第２の調節弁５５
には自力式の１次圧調節弁（又は１次圧調整減圧弁）を
適用でき、この方法で上記と全く同一の作用効果を奏す
ることができる。In the above embodiment, the first control valve 53,
As control means for performing a pressure adjusting function of the second control valve,
Although the application of the controller system using the electric signal from the pressure transmitter 50 has been described, the invention is not necessarily limited to this system, and even if a self-acting (mechanical) control valve that does not rely on the electric signal is applied. Equivalent objectives are achieved. That is, one of the first control valves 53 is a self-operating secondary pressure control valve (or a secondary pressure control pressure reducing valve), and the other is a second control valve 55.
A self-powered primary pressure regulating valve (or a primary pressure regulating pressure reducing valve) can be applied to this method, and the same operation and effect as described above can be achieved by this method.
【００４１】実施の形態５．この実施の形態５は、請求
項５の発明に係る燃料電池によるガスタービン吸気冷却
システムを示す。図８において、燃料電池発電設備１０
０と吸収式冷凍機３０は従来と同じ構成である。尚、図
９に示した従来の燃料電池発電設備及び排熱利用設備並
びに上記実施の形態１及び４と同一又は相当部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。図中の符号６０は
排熱スチーム供給管路２２の途中に設けられた排熱スチ
ーム遮断弁であり、廃スチーム管路２３の合流点と余剰
スチーム管路５４の分岐点との中間に配置されている。
又、６１は廃スチーム管路２３に設けられたスチーム遮
断弁、６２は排熱スチーム供給管路２２において排熱ス
チーム遮断弁６０の上流側に配置された逆止弁である。Embodiment 5 FIG. The fifth embodiment shows a gas turbine intake cooling system using a fuel cell according to the fifth aspect of the present invention. In FIG. 8, the fuel cell power generation equipment 10
0 and the absorption refrigerator 30 have the same configuration as the conventional one. Note that the same or corresponding parts as those of the conventional fuel cell power generation equipment and the waste heat utilization equipment and the first and fourth embodiments shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Reference numeral 60 in the drawing denotes a heat-discharge steam shutoff valve provided in the middle of the heat-discharge steam supply line 22, and is disposed between the junction of the waste steam line 23 and the branch point of the surplus steam line 54. ing.
Reference numeral 61 denotes a steam shutoff valve provided in the waste steam pipe 23, and reference numeral 62 denotes a check valve disposed on the exhaust heat steam supply pipe 22 on the upstream side of the exhaust heat steam shutoff valve 60.
【００４２】次に、上記実施の形態５の動作について説
明する。、この実施の形態５は、燃料電池によるガスタ
ービン吸気冷却システムの起動停止を可能とする機能、
及び燃料電池発電設備１００の運転とガスタービン吸気
冷却の運転を切り離し、各々単独にて運転できる機能を
備えた構成としたものである。燃料電池発電設備１００
と吸収式冷凍機３０の運転中では、排熱スチーム遮断弁
６０は開いたままであり、全システム停止中では排熱ス
チーム遮断弁６０、及び廃スチーム遮断弁６１は閉じた
ままである。従って、システムを起動する場合、排熱ス
チーム遮断弁６０を利用することにより、燃料電池発電
設備１００、及び吸収式冷凍機３０のいずれを先に起動
することも可能となる。即ち、廃スチームで先に吸収式
冷凍機３０を起動する場合、排熱スチーム遮断弁６０を
閉にしたままの状態で、廃スチーム遮断弁６１を開とす
れば、廃スチームが第１の調節弁５３を経由して吸収式
冷凍機３０に供給され吸収式冷凍機３０が起動する。こ
の状態を維持すれば、燃料電池発電設備１００を停止し
たままガスタービン吸気冷却システムのみを運転継続す
ることが可能である。Next, the operation of the fifth embodiment will be described. The fifth embodiment has a function of enabling the fuel cell to start and stop the gas turbine intake air cooling system,
In addition, the operation of the fuel cell power generation facility 100 and the operation of cooling the gas turbine intake air are separated from each other, and each of them is provided with a function capable of operating independently. Fuel cell power generation equipment 100
During the operation of the absorption chiller 30, the exhaust heat steam shutoff valve 60 remains open, and during the entire system stoppage, the exhaust heat steam shutoff valve 60 and the waste steam shutoff valve 61 remain closed. Therefore, when starting the system, it is possible to start any of the fuel cell power generation facility 100 and the absorption chiller 30 first by using the exhaust heat steam cutoff valve 60. That is, when the absorption chiller 30 is first started with waste steam, if the waste steam shutoff valve 61 is opened while the exhaust heat steam shutoff valve 60 is kept closed, the waste steam is subjected to the first adjustment. The water is supplied to the absorption refrigerator 30 via the valve 53, and the absorption refrigerator 30 is started. If this state is maintained, it is possible to continue the operation of only the gas turbine intake cooling system with the fuel cell power generation facility 100 stopped.
【００４３】又、この状態から燃料電池発電設備１００
を起動し燃料電池の排熱スチームを利用することが可能
である。即ち、燃料電池発電設備１００を起動し運転に
入れば、水蒸気分離器３よりスチームが発生し排熱スチ
ーム供給管路２２の圧力が上昇する。ほぼ定格の圧力−
例えば７ｋｇ／ｃｍ２付近に到達した時点で排熱スチー
ム遮断弁６０を開にすることにより、燃料電池１からの
排熱が吸収式冷凍機３０に供給されるようになり、燃料
電池１と吸気冷却システムとの連系運転がスタートす
る。このあと廃スチームは、上記実施の形態４に示すと
おり、吸収式冷凍機３０の負荷に応じて供給コントロー
ルされることとなる。この状態で廃スチームの供給を停
止したければ、廃スチーム遮断弁６１を閉にすれば良
い。In this state, the fuel cell power generation equipment 100
It is possible to use the exhaust heat steam of the fuel cell by starting the fuel cell. That is, when the fuel cell power generation equipment 100 is started and put into operation, steam is generated from the steam separator 3 and the pressure of the exhaust heat steam supply pipe 22 is increased. Almost rated pressure-
For example, when the exhaust heat steam cutoff valve 60 is opened when the pressure reaches about 7 kg / cm 2 , the exhaust heat from the fuel cell 1 is supplied to the absorption refrigerator 30, and the fuel cell 1 and the intake air The interconnection operation with the cooling system starts. Thereafter, as shown in the fourth embodiment, the supply of the waste steam is controlled according to the load of the absorption refrigerator 30. If the supply of waste steam is to be stopped in this state, the waste steam shutoff valve 61 may be closed.
【００４４】次に、全システムの停止中から燃料電池１
を先に起動する場合を説明する。排熱スチーム遮断弁６
０と廃スチーム遮断弁６１とを閉じた状態で燃料電池１
を起動し、水蒸気分離器３からのスチーム発生後、排熱
スチーム供給管路２２の圧力上昇後に排熱スチーム遮断
弁６０を開き、吸収式冷凍機３０を起動することによ
り、燃料電池発電設備１００とガスタービン吸気冷却シ
ステムとの運転が可能となる。廃スチームを利用する場
合には、排熱スチーム遮断弁６０の開に前後して、或い
は必要時に廃スチーム遮断弁６１を開けば良い。廃スチ
ームを利用しない場合は、廃スチーム遮断弁６１を閉じ
たままにすれば良い。尚、吸気例冷却システムの運転を
行わない場合、即ち燃料電池１のみ運転する場合は、排
熱スチーム遮断弁６０を閉じたままにすれば良い。水蒸
気分離器３の圧力は、上記実施の形態４に示すとおり、
余剰スチーム管路５４の第２の調節弁５５により一定に
自動コントロールされる。Next, while the entire system is stopped, the fuel cell 1
Will be described first. Exhaust heat steam shutoff valve 6
0 and the waste steam shutoff valve 61 are closed, and the fuel cell 1
After the steam is generated from the steam separator 3, the exhaust heat steam shutoff valve 60 is opened after the pressure of the exhaust heat steam supply pipe 22 is increased, and the absorption refrigerator 30 is activated. Operation with the gas turbine intake cooling system. When using waste steam, the waste steam shutoff valve 61 may be opened before or after opening the exhaust heat steam shutoff valve 60 or when necessary. When not using the waste steam, the waste steam shutoff valve 61 may be kept closed. When the operation of the intake air cooling system is not performed, that is, when only the fuel cell 1 is operated, the exhaust heat steam cutoff valve 60 may be kept closed. The pressure of the steam separator 3 is, as shown in the fourth embodiment,
It is automatically controlled to be constant by the second control valve 55 of the excess steam line 54.
【００４５】更に、燃料電池発電設備１００と吸収式冷
凍機３０との運転状態から、燃料電池の排熱スチームを
停止させるには排熱スチーム遮断弁６０を閉にすれば良
く、廃スチームを停止させるには廃スチーム遮断弁６１
を閉にすれば良い。吸収式冷凍機３０の運転を停止させ
る場合は、排熱スチーム遮断弁６０と廃スチーム遮断弁
６１の両方を閉じれば良く、このあと燃料電池発電設備
１００の運転継続は可能である。Furthermore, in order to stop the exhaust heat steam of the fuel cell from the operating state of the fuel cell power generation equipment 100 and the absorption refrigerator 30, the exhaust heat steam shutoff valve 60 may be closed, and the waste steam is stopped. Waste steam shut-off valve 61
Should be closed. When the operation of the absorption refrigerator 30 is stopped, both the exhaust heat steam shutoff valve 60 and the waste steam shutoff valve 61 may be closed, and the operation of the fuel cell power generation equipment 100 can be continued thereafter.
【００４６】尚、システムの起動停止、負荷変化に伴う
圧力変動で、廃スチームが排熱スチームの上流側、即ち
水蒸気分離器３の側に逆流しないように、必要により逆
止弁６２が配置される。逆流の恐れがなければ必ずしも
必要としない。A check valve 62 is provided if necessary so that the waste steam does not flow back to the upstream side of the waste heat steam, that is, to the steam separator 3 due to the pressure fluctuation caused by the start / stop of the system and the load change. You. Not necessary if there is no risk of backflow.
【００４７】[0047]
【発明の効果】請求項１乃至５の発明によれば、燃料電
池発電設備からの排熱スチームが吸収式冷凍機の熱源に
利用され、ガスタービンの吸気冷却に有効に利用される
ので、燃料電池発電設備のエネルギー効率、及びガスタ
ービンの出力向上を図ることができ、燃料電池によるガ
スタービン吸気冷却システムの経済性を著しく高めるこ
とができる。According to the first to fifth aspects of the present invention, the waste heat steam from the fuel cell power generation equipment is used as the heat source of the absorption refrigerator and is effectively used for cooling the intake air of the gas turbine. The energy efficiency of the battery power generation equipment and the output of the gas turbine can be improved, and the economics of the gas turbine intake cooling system using the fuel cell can be significantly increased.
【００４８】又、請求項２の発明によれば、燃料電池発
電設備からの排熱スチームに廃スチームを加えてガスタ
ービン吸気冷却の熱源とするので、ガスタービンに比べ
燃料電池発電設備の出力が相対的に小さい場合や、夏期
に吸気冷却の能力が不足する場合でも、ガスタービン吸
気冷却の能力が高められ、十分なガスタービン出力回復
を期待することができる外、燃料電池発電設備の排熱の
利用率を高めることができる。According to the second aspect of the present invention, waste steam is added to the exhaust heat steam from the fuel cell power generation equipment to use it as a heat source for gas turbine intake cooling, so that the output of the fuel cell power generation equipment is lower than that of the gas turbine. Even if it is relatively small or if the intake cooling capacity is insufficient in the summer, the gas turbine intake cooling capacity is enhanced, and sufficient gas turbine output recovery can be expected. Utilization rate can be increased.
【００４９】又、請求項３の発明によれば、燃料電池発
電設備からの低位排熱としての温水を有効に利用するこ
とができ、燃料電池発電設備の経済性を高めることがで
きる。According to the third aspect of the present invention, it is possible to effectively use the hot water as the low-level exhaust heat from the fuel cell power generation equipment, and to improve the economical efficiency of the fuel cell power generation equipment.
【００５０】又、請求項４の発明によれば、燃料電池発
電設備の負荷、或いはガスタービンの吸気冷却負荷に応
じて吸収式冷凍機に供給するスチーム量が自動コントロ
ールされるので、システムの自動運転を可能とする。According to the fourth aspect of the present invention, the amount of steam supplied to the absorption refrigerator is automatically controlled according to the load of the fuel cell power generation equipment or the intake cooling load of the gas turbine. Enable driving.
【００５１】又、請求項５の発明によれば、廃スチーム
遮断弁と排熱スチーム遮断弁の動作により、燃料電池発
電設備とガスタービン吸気冷却システムの個別の起動停
止を可能とすることができる。According to the fifth aspect of the present invention, the operation of the waste steam shut-off valve and the exhaust heat steam shut-off valve makes it possible to individually start and stop the fuel cell power generation equipment and the gas turbine intake cooling system. .
【図１】 実施の形態１のシステムのフロー図である。FIG. 1 is a flowchart of a system according to a first embodiment.
【図２】 実施の形態１のガスタービン吸気冷却の特性
を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating characteristics of gas turbine intake air cooling according to the first embodiment.
【図３】 実施の形態２のシステムのフロー図である。FIG. 3 is a flowchart of a system according to a second embodiment.
【図４】 実施の形態２のガスタービン吸気冷却の特性
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of gas turbine intake air cooling according to a second embodiment.
【図５】 実施の形態２のガスタービン吸気冷却の別の
特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another characteristic of the gas turbine intake air cooling according to the second embodiment.
【図６】 実施形態３のシステムのフロー図である。FIG. 6 is a flowchart of a system according to a third embodiment.
【図７】 実施形態４のガスタービン吸気冷却システム
のフロー図である。FIG. 7 is a flowchart of a gas turbine intake air cooling system according to a fourth embodiment.
【図８】 実施形態５のシステムのフロー図である。FIG. 8 is a flowchart of a system according to a fifth embodiment.
【図９】 従来の燃料電池発電設備と排熱利用のフロー
図である。FIG. 9 is a flowchart of a conventional fuel cell power generation facility and waste heat utilization.
【図１０】 従来の燃料電池発電設備のエネルギー収支
図である。FIG. 10 is an energy balance diagram of a conventional fuel cell power generation facility.
３ 水蒸気分離器、１９ 排ガス熱回収器、２０ｂ 温
水供給管路、２２ 排熱スチーム供給管路、２３ 廃ス
チーム管路、２５ ボイラ給水管路、３０ 吸収式冷凍
機、３１ａ 冷水供給管路、３１ｂ 冷水戻り管路、３
２ 吸気冷却熱交換器、４０ ガスタービン、４０ａ
コンプレッサ、４０ｂ タービン、４０ｃ 燃焼器、４
１ 排ガスボイラ、５３ 第１の調節弁、５４ 余剰ス
チーム管路、５５ 第２の調節弁、６０ 排熱スチーム
遮断弁、６１ 廃スチーム遮断弁、１００ 燃料電池発
電設備。3 Steam separator, 19 Exhaust gas heat recovery unit, 20b Hot water supply line, 22 Waste heat steam supply line, 23 Waste steam line, 25 Boiler water supply line, 30 Absorption refrigerator, 31a Cold water supply line, 31b Cold water return line, 3
2 Inlet cooling heat exchanger, 40 gas turbine, 40a
Compressor, 40b turbine, 40c combustor, 4
1 Exhaust gas boiler, 53 First control valve, 54 Excess steam line, 55 Second control valve, 60 Waste heat steam shutoff valve, 61 Waste steam shutoff valve, 100 Fuel cell power generation equipment.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｊ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 8/04 H01M 8/04 J
Claims (5)
前記燃料電池発電設備から排熱として出力される排熱ス
チームを熱源とする吸収式冷凍機とで構成され、前記ガ
スタービンの吸気側に吸気冷却熱交換器を設け、前記吸
収式冷凍機からの冷水を前記吸気冷却熱交換器に導き、
前記ガスタービンの吸気を冷却することを特徴とする燃
料電池によるガスタービン吸気冷却システム。1. A fuel cell power generation facility, a gas turbine,
An absorption chiller using exhaust heat steam output as exhaust heat from the fuel cell power generation equipment as a heat source, an intake cooling heat exchanger provided on the intake side of the gas turbine, Leading cold water to the intake cooling heat exchanger,
A gas turbine intake cooling system using a fuel cell, wherein the intake of the gas turbine is cooled.
スチーム供給管路に外部から廃スチームを導く廃スチー
ム管路を合流させたことを特徴とする請求項１に記載の
燃料電池によるガスタービン吸気冷却システム。2. The fuel cell according to claim 1, wherein a waste steam line for guiding waste steam from the outside is joined to a waste heat steam supply line for leading waste heat steam to the absorption refrigerator. Gas turbine intake cooling system.
ガスタービンの排ガスボイラへの給水としたことを特徴
とする請求項１に記載の燃料電池によるガスタービン吸
気冷却システム。3. Hot water obtained from a fuel cell power generation facility,
The gas turbine intake cooling system using a fuel cell according to claim 1, wherein water is supplied to an exhaust gas boiler of the gas turbine.
と共に、排熱スチーム供給管路から分岐して系外へスチ
ームを放出する余剰スチーム管路に第２の調節弁を設
け、燃料電池発電設備の負荷やガスタービンの吸気冷却
負荷に応じて上記第１及び第２の調節弁を調節する制御
手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の燃料電
池によるガスタービン吸気冷却システム。4. A first control valve is provided in a waste steam line, and a second control valve is provided in a surplus steam line branching from a waste heat steam supply line and discharging steam out of the system. 3. A gas turbine intake cooling system according to claim 2, further comprising control means for adjusting the first and second control valves according to a load of a battery power generation facility and an intake cooling load of the gas turbine. system.
けると共に、廃スチーム管路の合流点と余剰スチーム管
路の分岐点との間の排熱スチーム供給管路に排熱スチー
ム遮断弁を設けたことを特徴とする請求項４に記載の燃
料電池によるガスタービン吸気冷却システム。5. A waste steam shutoff valve is provided in a waste steam line, and a waste heat steam shutoff valve is provided in a waste heat steam supply line between a junction of the waste steam line and a branch point of the surplus steam line. The gas turbine intake cooling system using a fuel cell according to claim 4, wherein the gas turbine intake cooling system is provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10173374A JP2000012047A (en) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | Gas turbine intake cooling system by fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10173374A JP2000012047A (en) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | Gas turbine intake cooling system by fuel cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012047A true JP2000012047A (en) | 2000-01-14 |
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ID=15959216
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10173374A Pending JP2000012047A (en) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | Gas turbine intake cooling system by fuel cell |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000012047A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045444A (en) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Japan Climate Systems Corp | Device for making efficient use of exhaust of fuel cell |
| CN100385183C (en) * | 2006-11-09 | 2008-04-30 | 上海交通大学 | Natural gas proton exchange membrane fuel cell and internal combustion engine united drive type air conditioning system |
| CN100424445C (en) * | 2006-11-09 | 2008-10-08 | 上海交通大学 | Combined driving air conditioning system by proton exchange film fuel battery and internal combustion engine |
| JP2010038157A (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | General Electric Co <Ge> | Heat recovery system |
| KR101397621B1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-05-23 | (주) 씨테크놀로지시스템 | System for increasing energy efficiency of gas power plant |
| CN109372775A (en) * | 2018-11-20 | 2019-02-22 | 势加透博（北京）科技有限公司 | A kind of two stages of compression air supply system of fuel cell |
-
1998
- 1998-06-19 JP JP10173374A patent/JP2000012047A/en active Pending
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